Apprenez ce que les métaux sont magnétiques et pourquoi

Certains métaux magnétiques sont différents des autres

Les aimants sont des matériaux qui produisent des champs magnétiques qui attirent des métaux spécifiques. Chaque aimant a un pôle nord et un pôle sud. Les pôles opposés s'attirent, tandis que les pôles semblables se repoussent.

Alors que la plupart des aimants sont fabriqués à partir de métaux et d'alliages métalliques, les scientifiques ont imaginé des moyens de créer des aimants à partir de matériaux composites, tels que les polymères magnétiques.

Qu'est-ce qui crée le magnétisme

Le magnétisme dans les métaux est créé par la distribution inégale des électrons dans les atomes de certains éléments métalliques.

La rotation et le mouvement irréguliers provoqués par cette distribution inégale d'électrons décalent la charge à l'intérieur de l'atome d'avant en arrière, créant des dipôles magnétiques.

Lorsque les dipôles magnétiques s'alignent, ils créent un domaine magnétique, une zone magnétique localisée qui a un pôle nord et un pôle sud.

Dans les matériaux non magnétisés, les domaines magnétiques se font face dans des directions différentes, s'annulant les uns les autres. Alors que dans les matériaux magnétisés, la plupart de ces domaines sont alignés, pointant dans la même direction, ce qui crée un champ magnétique. Plus il y a de domaines qui s'alignent, plus la force magnétique est forte.

Types d'aimants

• Les aimants permanents (également appelés aimants durs) sont ceux qui produisent constamment un champ magnétique. Ce champ magnétique est causé par le ferromagnétisme et constitue la plus forte forme de magnétisme.
• Les aimants temporaires (également appelés aimants mous) sont magnétiques uniquement lorsqu'ils sont en présence d'un champ magnétique.
• Les électro-aimants ont besoin d'un courant électrique pour traverser les fils de la bobine afin de produire un champ magnétique.

Le développement des aimants

Des écrivains grecs, indiens et chinois ont documenté des connaissances de base sur le magnétisme il y a plus de 2000 ans. La plupart de cette compréhension était basée sur l'observation de l'effet de la lodestone (un minéral de fer magnétique naturel) sur le fer.

Les premières recherches sur le magnétisme ont été menées dès le 16ème siècle, cependant, le développement d'aimants modernes de haute résistance n'a pas eu lieu jusqu'au 20ème siècle.

Avant 1940, les aimants permanents n'étaient utilisés que dans des applications de base, comme les compas et les générateurs électriques appelés magnétos. Le développement d'aimants en aluminium-nickel-cobalt (Alnico) a permis aux aimants permanents de remplacer les électroaimants dans les moteurs, les générateurs et les haut-parleurs.

La création d'aimants samarium-cobalt (SmCo) dans les années 1970 a produit des aimants avec une densité d'énergie magnétique deux fois supérieure à celle de n'importe quel aimant disponible auparavant.

Au début des années 1980, de nouvelles recherches sur les propriétés magnétiques des éléments des terres rares ont conduit à la découverte d'aimants néodyme-fer-bore (NdFeB), ce qui a conduit à un doublement de l'énergie magnétique sur les aimants SmCo.

Les aimants de terres rares sont maintenant utilisés dans tout, des montres-bracelets et des iPads aux moteurs de véhicules hybrides et aux générateurs à turbine à vent.

Magnétisme et température

Les métaux et autres matériaux ont des phases magnétiques différentes, en fonction de la température de l'environnement dans lequel ils se trouvent. En conséquence, un métal peut présenter plus d'une forme de magnétisme.

Le fer, par exemple, perd son magnétisme, devenant paramagnétique lorsqu'il est chauffé à plus de 770 ° C (1418 ° F). La température à laquelle un métal perd sa force magnétique est appelée sa température de Curie.

Le fer, le cobalt et le nickel sont les seuls éléments qui - sous forme métallique - ont des températures de Curie supérieures à la température ambiante.

En tant que tel, tous les matériaux magnétiques doivent contenir l'un de ces éléments.

Les métaux ferromagnétiques communs et leurs températures de curie