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(Ferro) magnétisme

Dès l'antiquité, on a découvert que les cristaux de magnétite s'attireraient ou se repoussaient selon leur orientation. Ce phénomène naturel est appelé magnétisme. La magnétite, tout comme le magnésium, doit son nom à la région thessalienne de Magnésie dans la Grèce antique, où l'on trouve des pierres magnétiques en grandes quantités.

Séparation magnétique

La magnétite doit son magnétisme au fait qu'elle contient du fer. Beaucoup d'alliages de fer sont magnétiques. Outre le fer, le nickel, le cobalt et le gadolinium possèdent eux aussi des caractéristiques magnétiques.

Bien que les matériaux ferromagnétiques (et ferrimagnétiques) soient les seuls à être suffisamment puissants pour être attirés par un aimant (donc pour être généralement considérés comme magnétiques), d'autres matières réagissent aussi faiblement à un champ magnétique, en raison d'une ou de plusieurs sortes de magnétisme.

Les matériaux ferromagnétiques peuvent être répartis en matériaux magnétiques « mous », comme le fer recuit, qui sont magnétisés, mais qui ne le restent généralement pas, et les matériaux magnétiques « durs » qui eux restent magnétisés. Les aimants permanents sont fabriqués en matériaux ferromagnétiques « durs » comme l'Alnico et le ferrite qui ont subi un traitement spécial dans un puissant champ magnétique pendant la production afin « d'orienter » leur structure microcristalline interne de façon à les démagnétiser très difficilement.

Les objets fortement soumis à ce phénomène sont appelés des aimants. Il existe des aimants naturels et des aimants artificiels (par exemple l'Alnico, le Fernico, les ferrites). Tous les aimants ont deux pôles, un pôle nord et un pôle sud. Le pôle nord d'un aimant repousse le pôle nord d'un autre aimant et attire le pôle sud d'un autre aimant. Deux pôles sud se repoussent également.

 

pince magnétique

Comme la terre possède aussi un champ magnétique, avec un pôle sud magnétique proche du pôle nord géographique et un pôle nord magnétique proche du pôle sud géographique, un aimant libre prendrait toujours la direction nord-sud. Le nom des pôles d'un aimant en est donc déduit. Et, pour plus de facilité, même si ça peut prêter à confusion, le pôle sud de « l'aimant terre » est appelé le pôle nord magnétique et le pôle nord de « l'aimant terre » est appelé le pôle sud magnétique. 

 

Lignes de champ magnétique champ magnétique N-S

Un phénomène apparenté est l'électromagnétisme, qui est créé par un courant électrique. En quelque sorte, tout le magnétisme est créé tant par des charges en rotation que des charges électriques tournant dans des courants de circuit.

 

Elektromagnétisme

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Terminologie

Curie temperature

The Curie temperature is named after Pierre Curie (1859-1906).

magnetism Curie temperature

The Curie temperature is the temperature above which ferromagnetic materials lose their permanent magnetic field; the magnetism completely disappears.

Above this temperature the material behaves paramagnetically. As the temperature rises, the molecular excitement gradually disrupts the spin alignment. When the Curie temperature is reached the alignment collapses because the thermal energy has exceeded the energy of the magnetic interaction.

It is difficult to measure the Curie temperature exactly. For one thing, the permanent magnetic field around the material only partly disappears. Secondly, the Curie temperature varies greatly based on even small quantities of contaminants in the material.

For example, if an AlNiCo magnet is heated above its Curie temperature of 850 °C, it will no longer be ferromagnetic. It then becomes paramagnetic. Once the magnet has cooled off again, the permanent magnetic field does not return. There will, however, be new magnetic fields present in small areas within the material, the so-called Weiss areas (Weiss 1865-1904), but these fields are aligned in random directions so their vector sum does not result in an external magnetic field. Nevertheless, it is possible to remagnetize the magnet.

The ferromagnetic elements and alloys with their Curie temperatures:

Material     Curie temp.
Fe     770°C
Co     1115°C
Ni     354°C
Gd     19°C
AlNiCo     850°C
Ferrite     450°C
Sm Cobalt     750-825°C
Nd-Fe-B     310-340°C

Matériaux magnétiques

Aimants
Ferrite
 

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Aimants Néodyme (Neoflux®)

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Aimants Samarium-Cobalt

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Aimants Aluminum-Nickel-Cobalt

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Aimants à liant plastique
 

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