MAGNÉTISME (notions de base)

Aimants et électroaimants

On appelle aimant tout matériau capable d’attirer le fer en produisant un champ magnétique qui s’étend à l’extérieur de ses limites. On observe que tout aimant possède deux pôles qu’on appelle pôle nord et pôle sud, en référence aux pôles géographiques terrestres vers lesquels ils sont attirés. On ne connaît pas d’objet qui soit un monopôle magnétique ; si on divise en deux un aimant, chaque partie devient un dipôle. Les pôles de même nature se repoussent, ceux de natures différentes s'attirent. Puisque les pôles nord des aimants s’orientent vers le Nord, le pôle Nord géographique est proche du pôle Nord magnétique, et inversement.

Il existe des aimants naturels ( souvent à base du minerai de fer appelé magnétite) et des aimants artificiels. Parmi les aimants artificiels, en général en fer ou en acier, on distingue les aimants permanents comme l'aimant en U ou l'aiguille magnétique des boussoles, et les aimants temporaires tels que les électro-aimants. Le principe des électro-aimants est de tirer profit de la capacité des courants électriques à créer un champ magnétique dans leur voisinage ; il s’agit donc d’utiliser une bobine parcourue par un courant électrique aussi intense que possible. Le schéma type est un tore en fer ou en acier (parfois en alliage fer-nickel ou fer-cobalt) autour duquel est installé un bobinage en cuivre, en aluminium ou en matériau supraconducteur. L’anneau est interrompu par une fente de petites dimensions appelée « entrefer », où on dispose du champ magnétique. Lorsqu’on annule le courant, l’électro-aimant conserve en général une induction rémanente. Les électro-aimants sont les composants essentiels des machines électriques tournantes : dynamos, alternateurs et moteurs. Ils sont aussi employés dans les appareils de levage, la force de portage par unité de surface de contact étant proportionnelle au carré de la valeur du champ au point de contact. Les plus grands électro-aimants actuels sont utilisés dans les accélérateurs de particules.

On peut démagnétiser un aimant en le chauffant au-dessus d’une certaine température, dite température de Curie pour laquelle le matériau perd son aimantation spontanée, ou en le soumettant à un champ coercitif de démagnétisation. Le caractère définitif ou réversible de ce changement d’état dépend des détails du processus et du matériau.