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Les aimants attirent de nombreux objets en métal, tels que la limaille de fer, mais ils peuvent aussi se repousser. Ce que beaucoup de gens remarquent rarement, cependant, est que beaucoup d’articles de la vie courante sont faiblement repoussés par un champ magnétique. Les raisons pour lesquelles les aimants attirent certains éléments et en repoussent d'autres proviennent des différences de structure moléculaire et atomique.
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Les électrons sont des particules subatomiques qui se comportent comme des aimants miniatures. Ils ont une propriété appelée spin et peuvent être soit spin up (+1/2), soit spin down (-1/2). Deux électrons dans la même orbitale ont toujours des spins opposés. Ainsi, quand ils sont appariés, leurs champs magnétiques s’annulent. Dans les métaux, la situation est plus compliquée, car les électrons sont délocalisés ou partagés entre plusieurs atomes, mais en général, les matériaux de ce type sont appelés diamagnétiques, ce qui signifie qu'ils sont faiblement repoussés par un champ magnétique.
Matériaux Diamagnétiques Communs
La plupart des matériaux sont diamagnétiques. L'eau, le bois, les personnes, le plastique, le graphite et le plâtre sont des exemples de matériaux diamagnétiques. Bien que nous considérions généralement ces matériaux comme non magnétiques, ils repoussent (et sont repoussés par) un champ magnétique. Cette répulsion est extrêmement faible, si faible que dans la vie quotidienne, elle est négligeable. Cependant, avec un champ magnétique puissant, cette répulsion suffit à faire léviter quelques petits objets et objets. Un scientifique de l'Université de Manchester a pu léviter une grenouille et une tomate - tous deux des objets diamagnétiques - en utilisant un puissant champ magnétique. Son travail lui a valu un prix Ig Nobel, un prix consacré à une science idiote.
Autres aimants
La plupart des objets autour de votre maison repoussent faiblement les aimants, mais à moins que le champ magnétique soit très puissant, vous ne remarquerez jamais l’effet. Pour vraiment repousser un aimant, vous avez besoin d'un autre aimant. Tous les aimants ont deux pôles, nord et sud. Tout comme pour les charges électriques, la règle est que des charges similaires se repoussent tandis que des charges opposées s'attirent. Un pôle sud magnétique est attiré par un pôle nord magnétique, mais nord au nord ou sud au sud se repoussent mutuellement. Vous pouvez avoir une idée de la façon dont cela fonctionne si vous essayez de maintenir deux aimants ensemble: dans un sens, ils se repoussent, tandis que dans l'autre, ils attirent.
Loi de Lenz
Un autre type de répulsion peut se produire entre un aimant et une bobine de fil. La quantité de champ magnétique traversant une bobine de fil est appelée flux magnétique. Chaque fois qu'il y a un changement de flux, il induit un courant dont le champ magnétique agit en opposition au changement de flux. Cette règle s'appelle la loi de Lenz. Déplacer une bobine de fil dans un champ magnétique provoque une répulsion entre la bobine de fil et l'aimant. C'est parce que le flux à travers la bobine augmente, de sorte qu'un courant est induit dans la bobine. D'après la loi de Lenz, nous savons que le courant induit dans la bobine crée un champ magnétique s'opposant à l'augmentation du flux, créant ainsi une répulsion entre la bobine de fil et l'aimant d'où provient le champ.