Un aimant est un dispositif magnétique. Il a la capacité d’attirer ou de repousser d’autres aimants et la capacité d’attirer les substances qui contiennent du fer |\text{(Fe)},| du cobalt |\text{(Co)},| du nickel |\text{(Ni)},| ou un alliage de ces métaux.
Les éléments de |\text{Fe},| de |\text{Co}| et de |\text{Ni}| sont ferromagnétiques. Autrement dit, lorsqu’ils sont exposés à un champ magnétique, ils deviennent aimantés et peuvent conserver une partie de leur aimantation après la suppression du champ.
À partir de ces métaux, on peut fabriquer des objets qui seront ferromagnétiques permanents ou non permanents.
- Les aimants sont ferromagnétiques permanents.
Pour fabriquer un aimant, on peut faire fondre le métal ou l’alliage ferromagnétique, puis on le coule dans un moule. Ensuite, on le laisse refroidir lentement à l’intérieur d’un champ magnétique puissant. Une fois refroidi, le contenu est retiré du moule et on obtient un aimant. Les objets réguliers qui contiennent du fer, du cobalt ou du nickel sont ferromagnétiques non permanents.
Ces objets ne sont pas des aimants, car ils n’ont pas cette capacité d’attirer ou de repousser. Ils peuvent seulement être attirés par un autre aimant. Par exemple, deux trombones ne s’attirent pas et ne se repoussent pas entre eux. Toutefois, un trombone est attiré par un aimant. Un trombone est donc ferromagnétique non permanent.
Malgré que leur forme et leur taille varient, les aimants possèdent toujours un pôle nord et un pôle sud.
Lorsqu’on place des aimants à proximité, les effets suivants sont observés :
- deux pôles opposés subissent une attraction;
- deux pôles identiques subissent une répulsion.
Les pôles différents (sud-nord) s’attirent.
Les pôles identiques (nord-nord) se repoussent.
L’attraction ou la répulsion entre deux pôles est due au champ magnétique exercé par les aimants.
Un champ magnétique est une zone qui délimite l’influence des forces magnétiques (attraction/répulsion) exercées par un aimant ou par une charge électrique en mouvement.
Le champ magnétique d’un aimant n’est pas visible à l’œil nu, mais on peut le représenter avec des flèches appelées lignes de champ magnétique.
- À l’extérieur de l’aimant, les lignes de champ magnétique se dirigent du pôle nord vers le pôle sud.
- Plus les lignes de champ magnétique sont rapprochées entre elles, plus le champ magnétique est intense.
- Les lignes de champ magnétique ne se croisent pas.
Lorsqu’on saupoudre de la limaille de fer autour d’un aimant, elle se disperse et prend la forme des lignes de champ magnétique.
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Les lignes de champ magnétique permettent, entre autres, de mieux comprendre l’attraction ou la répulsion entre deux pôles.
Les pôles différents (nord-sud) s’attirent.
Les pôles identiques (sud-sud) se repoussent.
Puisque l’aiguille d’une boussole est un aimant, on peut observer l’effet qu’un champ magnétique a sur elle.
Déplace la boussole autour de l’aimant droit et observe le comportement de l’aiguille.
Dans l’animation précédente, on remarque que :
- le pôle nord de la boussole est attiré par le pôle sud de l’aimant;
- le pôle sud de la boussole est attiré vers le pôle nord de l’aimant;
- les lignes de champ magnétique autour de l’aimant ont la même orientation que le pôle nord de la boussole.
Le champ magnétique terrestre, aussi appelé la magnétosphère, est le champ magnétique exercé par le noyau externe de la Terre.
Le noyau externe de la Terre est composé, entre autres, de fer |\text{(Fe)}| et de nickel |\text{(Ni)}| à l’état liquide. Leurs mouvements de convection génèrent des courants électriques et un champ magnétique similaire à celui d’un aimant droit.
Si on imagine que le noyau externe de la Terre est un aimant droit, son pôle sud serait aligné avec un point appelé historiquement pôle Nord magnétique situé près du pôle Nord géographique. Cela signifie que ce qu’on appelle pôle Nord magnétique agit en fait comme un pôle de magnétisme sud.
L’aiguille d’une boussole s’oriente naturellement en suivant les lignes du champ magnétique terrestre.
Dans les manuels, il arrive que le pôle Sud magnétique soit identifié près du pôle Nord géographique. Il s’agit d’une erreur très commune.
Le pôle magnétique situé près du pôle Nord géographique est appelé historiquement pôle Nord magnétique car l’aiguille nord d’une boussole s’oriente naturellement vers lui. Ceci peut porter à confusion, car tu as appris que les pôles contraires s’attirent et que les pôles identiques se repoussent!
Ce qui est à retenir c’est que ce point s'appelle pôle Nord magnétique, mais qu’il agit comme un pôle de magnétisme sud. L’attraction entre l’aiguille nord d’une boussole et le pôle Nord magnétique est bien une attraction de type nord-sud. C’est pourquoi l’aimant droit qui représente le noyau externe de la Terre a son pôle sud vers le haut.
Le champ magnétique terrestre empêche la majorité des particules nocives du vent solaire d’atteindre notre atmosphère. Toutefois, il en dévie une petite partie vers les pôles, surtout lorsque l’activité solaire est intense.
L’interaction entre ces particules de vent solaire et les gaz de l’atmosphère entraine la formation des aurores polaires.