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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

Température de Curie

La température de Curie est ainsi nommée en l'honneur de Pierre Curie (1859-1906).

magnétism Curie température

La température de Curie est la température au-dessus de laquelle les matériaux ferromagnétiques n’ont plus de champ magnétique autour d’eux. Au-delà de cette température, le matériau est paramagnétique. Lorsque la température monte, la fluctuation de température provoque une rupture progressive de l’ordre de spin. Arrivé à la température de Curie, l’ordre s’effondre complètement parce que l’énergie thermique est devenue plus importante que l’énergie de l’interaction magnétique.

Il est difficile de mesurer exactement la température de Curie. Premièrement, le champ magnétique permanent qui se trouve autour du matériau ne disparaît que progressivement. Deuxièmement, la température de Curie dépend fortement des petites impuretés dans le matériau.

Par exemple, lorsqu’un aimant AlNiCo est réchauffé au-dessus de la température de Curie de 850°C, il n’est plus ferromagnétique. Il devient alors paramagnétique. Lorsque l’aimant se refroidit, le champ magnétique ne revient pas. Même si un champ magnétique réapparaît dans des petites parties du matériau, les fameux domaines de Weiss (Weiss 1865-1904), ces domaines indiquent des directions au hasard, et aucun champ magnétique externe n'est engendré. Il est cependant possible de remagnétiser l'aimant.

Les éléments et alliages ferromagnétiques avec leurs températures de Curie

Materiau     Température de Curie.
Fe     770°C
Co     1115°C
Ni     354°C
Gd     19°C
AlNiCo     850°C
Ferriet     450°C
Sm Kobalt     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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