Le magnétisme est une force invisible, causée par les électrons dans les atomes qui composent tout ce qui nous entoure. De vos vêtements à votre bureau, chaque parcelle de matière est constituée de minuscules particules appelées atomes. Les atomes ont des électrons chargés négativement qui tournent autour d'eux. La plupart du temps, l'électron tourne dans des directions aléatoires. Lorsque tous les électrons tournent dans la même direction, ils créent une force invisible connue sous le nom de magnétisme.
Une étoile effondrée, connue sous le nom d'étoile à neutrons, possède la force magnétique la plus forte de tous les objets de l'univers.
Un aimant est un objet qui a un champ magnétique (un motif invisible de magnétisme). Un aimant attire ou repousse d'autres objets.
Les aimants sont généralement fabriqués à partir de fer ou d'acier, mais l'aluminium, l'acier-fer, le cuivre, le nickel et le cobalt peuvent également être transformés en puissants aimants.
L'illustration ci-dessous montre un champ magnétique ou une force magnétique distribuée dans l'espace autour et à l'intérieur d'un aimant.
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1. Barreaux aimants - La puissance d'un aimant est concentrée sur les pôles et moins sur les côtés. Les barres aimantées sont généralement de la forme la plus faible car les pôles ont la plus petite surface. Ils sont la forme la plus couramment utilisée dans la vie quotidienne, comme les aimants de réfrigérateur et les boussoles. Ils sont également couramment utilisés pour les démonstrations en classe. Ce sont les aimants les moins chers et les plus faciles à remplacer.
2. Aimants en fer à cheval - Les aimants en fer à cheval ne sont que des barres aimantées pliées en forme de U. La forme en U rend l'aimant plus fort en pointant les pôles dans la même direction. Créée à l'origine pour remplacer l'aimant en barre, cette forme est devenue le symbole universel des aimants. Il peut être utilisé pour ramasser des objets métalliques de toute taille en fonction de la force de l'aimant en fer à cheval. Par exemple, les petits fers à cheval peuvent collecter des trombones tandis que des aimants en fer à cheval de taille industrielle sont utilisés dans la construction et l'ingénierie pour ramasser de gros morceaux de métal lourd. Des aimants en fer à cheval sont également utilisés au bas du pendule.
3. Aimants à disque - En changeant la forme d'un aimant, nous pouvons augmenter la surface des pôles, augmentant ainsi la force de sa traction. En raison de la surface large et plate, les aimants à disque ont une grande surface polaire, ce qui en fait des aimants puissants et efficaces.
Selon la taille du disque, cette forme a une variété d'utilisations. Les aimants à disque sont utilisés tous les jours dans les vêtements, les accessoires de mode et la décoration intérieure. Coudre des disques magnétiques dans les vêtements est un excellent moyen de maintenir le tissu ensemble. Les disques magnétiques de taille industrielle sont couramment utilisés pour ramasser les vieilles voitures dans les dépotoirs.
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4. Aimants Sphère - Les aimants Sphère sont souvent vendus comme jouets et articles de fantaisie. Les aimants sphériques font des jouets de bureau populaires tels que les œufs de serpent à sonnette. Cette forme peut également être utilisée pour créer des bracelets et des colliers. Les aimants sphériques sont également des outils efficaces pour démontrer comment certains éléments et molécules sont structurés si vous utilisez les sphères pour représenter des atomes.
5. Aimants enroulés - Les aimants qui sont une bobine hélicoïdale de fil sont appelés électroaimants, et ils sont parmi les aimants les plus puissants qui existent. Cependant, ils ne deviennent magnétiques que lorsqu'un courant électrique circule à travers un fil dans l'aimant lui-même. La force et la polarité du champ magnétique créé par l'électroaimant sont réglables en fonction du courant traversant le fil. Les électroaimants sont utilisés dans les pièces mobiles telles que les lecteurs CD, les lecteurs DVD, les fenêtres automatiques, les disques durs et les portes automatiques dans les supermarchés.
6. Aimants cylindriques ou tiges - Les aimants cylindriques ou tiges ont une épaisseur égale ou supérieure à leur diamètre. Cela permet aux aimants de générer des niveaux de magnétisme très élevés à partir d'une surface polaire relativement petite. En raison de leur forme, ces aimants sont idéaux pour des utilisations éducatives, de recherche et expérimentales.
7. Aimants en forme d' anneau - La plupart des aimants annulaires sont aimantés axialement. Les pôles nord et sud sont situés sur les surfaces circulaires plates («haut et bas»). Les quelques aimants annulaires magnétisés diamétralement avec des pôles «gauche et droit» sont spécifiquement marqués. Les anneaux sont similaires aux disques mais sont creux au centre. Moins de volume signifie que les anneaux ne sont pas aussi solides que les disques comparables, cependant, le centre creux les rend beaucoup plus polyvalents - les anneaux glissent facilement sur des tubes ou des tiges.
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Il existe trois principaux types d'aimants: temporaires, permanents et électro-aimants.
Temporaire - Certains fer et alliages de fer peuvent être facilement magnétisés même par un champ magnétique faible. Cependant, lorsque le champ magnétique est supprimé, l'objet perd progressivement son magnétisme.
Permanent - Des exemples sont l'alnico (alliage d'aluminium, nickel-cobalt) et les ferrites (matériau de type céramique fabriqué à partir d'un mélange d'oxydes de fer avec du nickel, du strontium ou du cobalt). Une fois magnétisés, ces objets ne perdent pas facilement leur magnétisme.
Electroaimants - Ils sont utilisés lorsqu'un aimant très puissant est nécessaire. Les électroaimants sont fabriqués en plaçant un noyau métallique à l'intérieur d'une bobine de fil qui transporte un courant électrique. L'électricité qui traverse le fil produit un champ magnétique. Pendant que le courant électrique circule, le noyau agit comme un aimant puissant. Les ordinateurs, les téléviseurs et les moteurs électriques sont des électroaimants.
Les types courants de matériaux avec lesquels les aimants permanents sont fabriqués sont la céramique, l'alnico et le néodyme. Les aimants en céramique sont puissants et fonctionnent bien pour la plupart des expériences. Les aimants Alnico sont encore plus puissants et fonctionnent très bien pour les expériences scientifiques, bien qu'ils soient plus chers que les aimants en céramique. Les aimants en néodyme sont si puissants qu'un demi-pouce de diamètre peut soulever plusieurs livres d'objets ferromagnétiques. Ils sont les plus chers de ces trois types d'aimants.
1. Propriété attrayante - L'aimant attire les matériaux ferromagnétiques comme le fer, le cobalt et le nickel.
2. Propriété répulsive - Chaque aimant a un pôle sud et un pôle nord. Comme les pôles magnétiques se repoussent et contrairement aux pôles magnétiques s'attirent.
3. Propriété directive - Un aimant librement suspendu pointe toujours dans une direction nord-sud.
La terre est un très gros aimant et il y a un champ magnétique tout autour de nous. Ses pôles Nord et Sud sont hautement magnétiques. Le pôle nord de la Terre est également un pôle nord magnétique: une boussole pointe vers le nord vers le pôle nord car elle est attirée par le champ magnétique terrestre.
Au centre de la Terre tourne le noyau de la Terre. Le noyau est composé principalement de fer. La partie extérieure du noyau est en fer liquide qui tourne et transforme la terre en un aimant géant. C'est là que nous obtenons les noms des pôles nord et sud. Ces pôles sont en fait les pôles positifs et négatifs de l'aimant géant de la Terre. Ceci nous est très utile ici sur Terre car cela nous permet d'utiliser des aimants dans les boussoles pour trouver notre chemin et nous assurer que nous allons dans la bonne direction. Il est également utile aux animaux tels que les oiseaux et les baleines qui utilisent le champ magnétique terrestre pour trouver la bonne direction lors de la migration. La caractéristique la plus importante du champ magnétique terrestre est peut-être qu'il nous protège du vent solaire et du rayonnement solaire.
Une boussole contient un petit aimant. La flèche pointe toujours vers le pôle Nord.
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