Force magnétique d'attraction et de répulsion

• Forces magnétiques
• Pôles magnétiques

En physique, le magnétisme est l’une des forces par lesquelles les matériaux et les particules chargées en mouvement exercent des forces ou des moments d’attraction et de répulsion sur d’autres matériaux ou particules chargées. Parmi les matériaux bien connus présentant des propriétés magnétiques facilement détectables (appelés aimants), on trouve le nickel, le fer, le cobalt, le gadolinium et leurs alliages ; cependant, tous les matériaux sont influencés, à un degré plus ou moins grand, par la présence d’un champ magnétique. Les substances qui ne sont que très peu affectées par les champs magnétiques sont appelées substances non magnétiques. Elles comprennent notamment le cuivre, l'aluminium, l'eau et les gaz.

En physique, le magnétisme fait également l'objet d'autres définitions et descriptions, notamment en tant que l'une des deux composantes des ondes électromagnétiques telles que la lumière.

Tout comme lorsque les Grecs de l'Antiquité ont découvert les premières pierres magnétiques naturelles, ou aimants naturels, vous avez observé une propriété de la matière appelée magnétisme. Le magnétisme est la force d'attraction ou de répulsion présente dans un matériau. Certains matériaux, tels que le fer, l'acier, le nickel ou la magnétite, présentent cette force, contrairement à la plupart des autres matériaux.

L'origine du magnétisme est un concept très complexe. En effet, il existe certains aspects du magnétisme à l'échelle atomique sur lesquels les scientifiques ne s'accordent toujours pas entièrement. Pour commencer à comprendre d'où provient le magnétisme et pourquoi certains matériaux peuvent être magnétisés tandis que d'autres ne le peuvent pas, il faut avoir une bonne connaissance de la théorie quantique. La théorie quantique étudie les sauts d'un niveau d'énergie à un autre en lien avec la structure et le comportement des atomes. Cependant, expliquer la théorie quantique dépasse largement le cadre de ce support pédagogique ; ce sujet sera donc réservé aux cours de chimie et de physique du lycée et de l'université. Les principes scientifiques fondamentaux du magnétisme peuvent néanmoins être expliqués, moyennant quelques généralisations et simplifications.

Tout d'abord, vous devez vous rappeler que toute matière est constituée d'atomes. Les atomes possèdent un centre chargé positivement, appelé noyau. Un noyau contient un ou plusieurs protons et neutrons, et est entouré d'une ou plusieurs particules chargées négativement, appelées électrons. Ce que vous avez observé, c'est une animation simplifiée du centre d'un atome. Vous devriez en avoir conclu que les électrons tournent sur eux-mêmes tout en gravitant autour du noyau (qui contient des protons et des neutrons), tout comme la Terre tourne sur elle-même tout en tournant autour du Soleil. En tournant sur eux-mêmes et en tournant autour du noyau, les électrons produisent un champ magnétique. C'est A. M. Ampère qui, au début du XIXe siècle, a été le premier à émettre l'hypothèse selon laquelle les champs magnétiques étaient dus à des courants électriques circulant en permanence à l'intérieur de l'atome. La perspicacité d'Ampère était tout à fait remarquable, sachant qu'au début du XIXe siècle, l'existence des atomes n'était pas encore établie avec certitude et que l'électron ne serait découvert que 75 ans plus tard.

Qu'est-ce qu'un champ magnétique et comment se forme-t-il ?

Un champ magnétique caractérise un volume d'espace dans lequel se produit une variation d'énergie. Vous découvrirez plus tard une méthode simple pour détecter un champ magnétique à l'aide d'une boussole. Comme l’a suggéré Ampère, un champ magnétique est généré dès qu’une charge électrique est en mouvement. La rotation et l’orbite du noyau d’un atome produisent un champ magnétique, tout comme le courant électrique circulant dans un fil. La direction de la rotation et de l’orbite détermine la direction du champ magnétique. L’intensité de ce champ est appelée « moment magnétique ».

Le mouvement d'une charge électrique générant un champ magnétique est un concept essentiel pour comprendre le magnétisme. Le moment magnétique d'un atome peut résulter du spin de l'électron, c'est-à-dire du mouvement orbital de l'électron, ou d'une modification de ce mouvement orbital provoquée par un champ magnétique appliqué.

• Aimants en barre avec boîtier en plastique — 4611.40