Contenu
La découverte que l'électricité et le magnétisme ne sont que différentes manifestations du même phénomène a été le couronnement de la physique classique du XIXe siècle. Les scientifiques savent maintenant que le champ entourant un aimant permanent est identique au champ entourant un fil traversé par un courant électrique; les deux sont des exemples de champs électromagnétiques. Vous pouvez le démontrer vous-même en construisant un simple électroaimant et en observant ses effets sur de petits objets métalliques, tels que des punaises ou des limailles de fer. Vous pourrez comparer vous-même un champ induit électriquement à celui d'un aimant. Assurez-vous simplement que votre électro-aimant ne fonctionne pas trop longtemps sans résistance - un dispositif qui réduit le flux de courant, que vous allez connecter à votre circuit - ou il pourrait être trop chaud pour être manipulé.
Enroulez un mince fil de cuivre isolé autour d'un boulon ou d'un clou de fer de 6 pouces ou plus, en faisant autant de tours que vous pouvez adapter. Le fil ne devrait pas être trop fin, ou il pourrait surchauffer lorsque vous faites passer un courant, mais il ne devrait pas être trop épais non plus, ou vous ne pourrez pas faire beaucoup de tours dans la bobine. Un fil de calibre 22 est plus efficace.
Dénudez les extrémités du fil avec un couteau et collez une extrémité sur l'une des bornes d'une batterie D-cell, en utilisant du ruban isolant. Assurez-vous que la connexion est bonne. Saupoudrez de la limaille de fer sur une table et placez le clou dessus, puis touchez l'autre extrémité du fil avec l'autre borne de la batterie. Observez ce qui arrive aux dépôts, puis coupez la connexion pour empêcher le fil de surchauffer.
Placez une barre aimantée permanente juste assez loin du clou pour empêcher toute attraction ou répulsion, puis touchez le fil à la borne de la batterie. Regardez ce qui arrive à l'aimant.
Connectez le fil lâche à une petite résistance dans les environs de 30 ohms et connectez la résistance à la borne de la batterie avec une autre longueur de fil du même calibre. La résistance réduit le flux de courant dans le fil et élimine le risque de surchauffe. Vous pouvez donc laisser le fil connecté.
Observez le motif créé par la limaille de fer lorsque vous placez l’électroaimant dessus, puis retirez-le, remplacez-le par la barre aimantée et comparez les motifs. Leur apparence devrait être pratiquement la même, bien que l’un puisse s’étendre plus ou moins que l’autre, en fonction de la force relative des aimants. Cela confirme que les champs produits par l'aimant et l'électro-aimant sont identiques: ce sont tous deux des champs électromagnétiques.
Tenez la barre aimantée assez près de l’électroaimant pour ressentir une attraction. Tournez l'aimant de sorte que les pôles soient dans des directions opposées et sentent la répulsion. Cela confirme que les deux champs ont un pôle nord et un pôle sud.