Un aimant est issu d’un matériau magnétique dur principalement composé de fer, nickel, cobalt, chrome, d’alliage néodyme-fer-bore ou de tout autre matériau de la famille des lanthanides. Il possède un champ magnétique qui lui permet d’attirer les autres matériaux ferromagnétiques.
Un peu d’histoire des aimants
Les aimants ont été découverts dans l’Antiquité dans la région de Magnésie en Asie mineure. Cette région a donné le nom de magnétisme.
En Chine puis en Grèce, les hommes ont découvert une pierre noire, la magnétite ou la pierre d’aimant, qui avait le pouvoir d’attirer le fer. Ses propriétés s’apparentaient à de la magie.
Elle fût d’abord utilisée en boussole vers l’an 1000 en Chine pour construire des villes en harmonie avec leurs croyances religieuses. Cette boussole visait à harmoniser les énergies environnementales d’après les principes du Feng Shui. L’Empereur s’en servait une fois par an, afin de trouver la bonne direction pour avoir de bonnes récoltes.
Aristote aurait échangé avec Thalès de Miet sur le magnétisme vers 600 ans avant J-C. A la même époque, dans l’Inde ancienne, le chirurgien Sushruta aurait été le premier à utiliser la pierre d’aimant à des fins chirurgicales.
La boussole pour s’orienter en navigation apparue bien plus tard, au début du XI ème siècle. Ses premières références de son utilisation ont été retrouvé sous la dynastie Song, vers 1040 dans des ouvrages chinois. Il s’agissait d’un aimant en forme de cuillère, appelé poisson, à la place de l’aiguille, posé sur une surface carrée et plate en cuivre ou en bronze, sur laquelle étaient gravés des symboles et des lignes. Cette boussole se nommait Sinaan. Le champ magnétique de la cuillère était orientée pour indiquer le Sud après chaque rotation. Pour faciliter la cartographie et la navigation, le scientifique Shen Kuo établit une boussole indiquant le Nord. Il mit en évidence la différence de position entre le nord géographique et le nord magnétique( ou véritable).
Cette découverte permit de fabriquer la boussole marine, dite compas. Elle est composée d’un aimant fixé au centre d’un cadran gradué pour compenser les mouvements des houles d’un navire.
En Europe, l’utilisation du magnétisme apparut dès le XII ème siècle avec le compas magnétique, la boussole dans les années 1300.
Il faudra attendre 1483 pour voir naître la première boussole avec une rose des vents ayant le même aspect que les boussoles d’aujourd’hui. Le marin et cartographe français d’origine portugaise Ferrande mis au point une boussole avec une rose des vents qui est un cercle gradué indiquant les 4 points cardinaux et ses subdivisions.
A cette même période, le célèbre navigateur Christophe Colomb utilisa le compas pour arriver en Amérique alors qu’il cherchait la route des Indes.
Pierre De Maricourt est le premier scientifique en Europe à étudier le magnétisme et à expliquer la répulsion et l’attraction des aimants. Il rédigea un traité sur les propriétés des aimants. Le physicien italien Giambattista Della Porte décrivit les observations de ses expériences menées sur l’attraction du fer par une pierre d’aimant et sur les propriétés des pôles de l’aimant.
L’astronome anglais William Gilbert a été le premier à publier la théorie sur le magnétisme en 1600, théorie concernant les aimants, les corps magnétiques et le grand aimant qu’est la Terre, il conclu que le monde doit être considérer comme un aimant géant avec 2 pôles. Ensuite de nombreuses études ont été faites sur le magnétisme terrestre.
En 1744, Euler décrivit que le matériau magnétique est composé de pores dans lesquels peut circuler une matière subtile, et que cette matière circule dans un sens bien défini.
Les propriétés des aimants
Les aimants ont la propriété d’attirer ou de se repousser entre eux et d’attirer des objets en fer, en cobalt ou en nickel. Les substances attirées par un aimant sont des substances magnétiques.
Les aimants ont un pôle Sud et un pôle Nord qui s’attirent, deux pôles identiques se repoussent.
Les deux pôles sont indissociables,l’un n’existe pas sans l’autre et on ne pas les séparer d’un aimant même en le coupant en deux. Autour de ces deux pôles le champ magnétique est maximum.
Le magnétisme
Le magnétisme est la “force” des aimants. C’est l’une des principales forces naturelles (comme l’électricité et la gravité). Il fonctionne à distance, ce qui signifie qu’un aimant peut attirer à distance un objet sans le toucher. La force magnétique est invisible pour l’œil humain, nous ne pouvons pas la sentir ni l’entendre. Cette zone est ce que l’on appelle le champ magnétique. Les scientifiques le représentent par des lignes de champ magnétique. En déposant de la limaille de fer sur une feuille de papier et en faisant déplacer lentement un aimant en dessous cette feuille, on peut observer comment les aiguilles de fer se répartissent selon le champ magnétique de cet aimant.
Quand les scientifiques ont compris le fonctionnement du magnétisme, ils ont pu transformer d’autres métaux en aimants.
Les aimants permanents ont des atomes d’au moins un des éléments chimiques suivants: fer, nickel, cobalt ou de la famille des terres rares les lanthanides. Ces éléments ont des caractéristiques magnétiques mais ne sont pas forcément utilisables seuls comme aimant permanent. Il faut utiliser des alliages aux propriétés ferromagnétiques dures. Tous les métaux ne sont pas aimantables.
Les aimants synthétiques sont souvent produits par frittage d’un alliage de poudre de lanthanides (NdFeB ou SmCo) qui permet d’obtenir un agglomérat dur qui est polarisée sous le champ d’un électroaimant. Le frittage consiste à chauffer la poudre pour que les particules puissent se souder entre elles.
Les particules atomiques d’un métal aimanté sont ordonnées, elles se tournent toutes dans la même direction, comme si chaque atome était à lui seul un minuscule aimant.
A l’inverse, les particules des métaux non aimantés sont disposées en désordre ce qui équilibrent les forces magnétiques, ce métal n’a donc ni pôle Sud ni pôle Nord. En passant un aimant sur ce métal les atomes s’ordonnent de manière différente, ils se tournent tous dans la même direction, ce métal devient temporairement aimanté.
Contrairement à certaines idées reçues, un aimant n’a pas d’énergie. Le champ magnétique est produit par l’arrangement ordonné des particules dans les atomes et par celui des atomes eux aussi, cet arrangement n’est pas un moyen de stocker de l’énergie.
En chauffant un aimant à la température dite de Curie, les atomes se désorientent et l’aimant n’en est plus un.
Les différents types d’aimants:
L’aimant permanent: il s’agit d’un aimant créé en matériaux ferromagnétiques, il garde toujours son magnétisme.
L’aimant temporaire: c’est un corps ferromagnétique qui acquiert momentanément son propre champ magnétique après un contact avec un aimant, comme un clou qui au contact d’un aimant devient un aimant temporaire.
L’électroaimant: le champ magnétique est engendré par un courant électrique qui parcourt une bobine. Un noyau de fer doux est placé à l’intérieur de l’électroaimant pour renforcer son champ magnétique. Le champ magnétique à l’intérieur de la bobine aimante le noyau de fer doux et donne un aimant. Sans alimentation électrique l’électroaimant perd son aimantation.
L’utilisation des aimants
De nos jours, on en retrouve un peu partout dans notre quotidien, quelques exemples non exhaustifs.
Dans la vie courante: dans les moteurs, portail, téléphone, batterie, télévision, sonnette, plaque à induction, micro-ondes, porte de réfrigérateur, disque dur, écran d’ordinateur….
Dans le milieu médical: technique d’imagerie par IRM, système de transport fonctionnant au courant continu, dans les recherches du projet international CEM de l’OMS et de l’institut de recherche sur les champs magnétostatiques et de la physique des Hautes Energies….
Dans les transports: voitures électriques, trains, pour soulever ou transporter de lourdes charges, …
Dans les années 30, l’aimant arrive dans la technologie automobile, puis progressivement dans les années 80 dans d’autres domaines.
A la fin des années 90, les magnets inondent les portes des réfrigérateurs et autres supports métalliques en Occident. Le magnet d’aujourd’hui a l’avantage de disposer de plusieurs usages. L’un des premiers usages est d’être un excellent support publicitaire. Le magnet est personnalisable ( forme, visuel et support) et a l’atout d’avoir une excellente visibilité par rapport aux autres supports publicitaires. Des études ont été menées sur ce sujet en Europe pour mettre en évidence que les familles ouvrent et ferment la porte de leur réfrigérateur plus de 20 fois par jour.
L’aimant publicitaire séduit les clients car les professionnels peuvent le rendre original, il est durable et résistant. Une large gamme de magnets existe et le rend décoratif. Le magnet peut être personnalisé avec une photo, un logo d’entreprise ou avec n’importe quel autre support visuel, il existe en une grande variété de styles et de tailles, tels les aimants photos, les calendriers aimantés, les publicités avec thermomètre, les bloc-notes aimantés, les magnets tableau-mémo aimantés effaçable à sec…
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