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Certains métaux semblent attirer d'autres métaux plus fortement. Cette force s'appelle magnétisme.
Même avant la découverte de l'électricité, les scientifiques ont inventé compas, de minuscules bandes d’aimants naturels qui tournent pour s’aligner sur le champ magnétique terrestre. Comme le champ se déplace du sud au nord, l'aiguille de la boussole pointe toujours vers le pôle magnétique nord.
Aujourd'hui, les gens peuvent à la fois fabriquer en série des aimants et comprendre leur fonctionnement. Il existe différents types d’aimants et la liste des métaux magnétiques est plus longue que vous ne le pensez.
Champs magnétiques
Lorsque deux métaux sont attirés l'un à l'autre à travers l'espace, l'un d'eux ou les deux sont probablement magnétiques.
Peut-être connaissez-vous le mieux les aimants permanents, qui sont des aimants plus puissants, car ils contiennent du fer. Ce type de magnétisme s'appelle ferromagnétisme. Le champ magnétique terrestre est causé par les mouvements du noyau de fer et de nickel en fusion de la planète et peut être observé lorsque de minuscules particules chargées du soleil entrent en collision avec l'atmosphère de la Terre à proximité des pôles magnétiques de la planète, ce qui les amène à émettre de la lumière. .
Près du pôle magnétique du nord, nous appelons l’éclairage du champ magnétique les aurores boréales, ou aurores boréales.
Électrons
Les atomes qui composent les molécules de toute matière ont un noyau de neutrons et de protons.
En orbite autour de tous les noyaux sont des électrons qui portent une charge négative. La forme de leurs orbites donne aux atomes une orientation directionnelle et le mouvement orbital provoque un champ magnétique très faible autour de l'atome. Des champs magnétiques peuvent être générés chaque fois qu'un courant électrique est actif, mais ils sont les plus forts lorsque le courant électrique circule dans un chemin circulaire ou en spirale.
Les électroaimants utilisent cette propriété, leur magnétisme peut donc être activé et désactivé en même temps que le courant électrique.
Liste des métaux magnétiques
Certains métaux ont une structure qui permet à leurs électrons de s’aligner plus facilement et de former un champ magnétique.
Fer, nickel, cobalt et gadolinium sont les plus faciles à magnétiser. Les métaux comme l'aluminium et le cuivre appartiennent techniquement à toute liste de matériaux magnétiques, mais les champs magnétiques qu'ils produisent sont très faibles. Les oxydes et les alliages contenant du fer peuvent également être magnétisés facilement, comme la rouille et l’acier. Plus il est possible d’aligner des électrons dans un métal, plus fort est le champ magnétique qu’ils produisent.
Aimants naturels
Magnétite est un oxyde de fer que l’on découvre fréquemment dans la nature avec un fort champ magnétique. De tels échantillons de magnétite s'appellent des lodestones. Les théories modernes suggèrent que la magnétite des roches minérales était magnétisée par la foudre. La magnétite peut facilement avoir un champ magnétique puissant car sa structure cristalline permet à de grands groupes de molécules (appelés domaines) d’avoir la même orientation ou direction polaire.
Le magnétisme des autres minéraux peut être naturel en raison de leur exposition au champ magnétique terrestre. L'étude des roches des tranchées océaniques nous permet de voir comment le champ magnétique terrestre a basculé (l'inversion des pôles magnétiques nord et sud) au cours des millénaires.
Faire un aimant
Tout ce dont vous avez besoin pour fabriquer votre propre aimant est d’enrouler beaucoup de bobines de câblage en cuivre autour d’une barre d’acier ou d’un clou. Puis, avec une petite batterie, faites passer un courant dans le câblage et le métal deviendra magnétique (voir Ressources pour les instructions). La barre ou le clou doit conserver une partie de son magnétisme même après la coupure du courant électrique et le débranchement du câblage.