Un aimant est tout ce qui transporte un champ magnétique statique avec lui. Il existe de nombreuses sortes d’aimants. Ceux que tu trouves le plus souvent sont des aimants permanents fabriqués à partir de certains métaux spéciaux, notamment le fer, ou sont des mélanges de ces métaux et d’autres choses (comme le caoutchouc ou la céramique). D’autres types d’aimants nécessitent que l’électricité circule dans des fils enroulés pour créer un champ magnétique. Certains aimants sont des combinaisons de ces éléments — ils ont des fils enroulés autour d’un noyau de fer.
Même les particules individuelles comme les électrons en rotation ont des champs magnétiques autour d’eux, on pourrait donc appeler les électrons des « aimants » aussi. Les aimants permanents, en fait, sont les matériaux dans lesquels les électrons tournent principalement dans la même direction. Dans la plupart des matériaux, les électrons sont appariés avec d’autres électrons tournant dans la direction opposée, mais certains matériaux, comme le fer, possèdent de nombreux électrons non appariés. Ceux-ci peuvent donner lieu à un magnétisme net lorsqu’ils interagissent entre eux, de sorte qu’ils ont une énergie plus faible lorsqu’ils tournent dans la même direction. Certains matériaux ont des électrons non appariés qui interagissent avec d’autres de sorte qu’ils tournent en moyenne dans des directions opposées — ceux-ci font des aimants nuls (nous les appelons « antiferromagnétiques »).
On peut penser à deux conditions pour fabriquer un aimant permanent standard. Premièrement, les spins des électrons doivent avoir les bonnes interactions pour qu’ils s’alignent ensemble. Cela signifie que l’énergie doit être abaissée lorsqu’ils s’alignent. Même dans ce cas, ils ne s’aligneront pas s’ils ne sont pas assez froids, tout comme les molécules d’eau ne s’aligneront pas pour former de la glace si elles ne sont pas assez froides. Maintenant, une fois que de nombreux domaines de spins alignés sont formés, quelque chose doit faire en sorte que les domaines eux-mêmes s’alignent. Sinon, le morceau de matériau magnétique est comme une collection de petits aimants pointant dans des directions différentes, de sorte que leurs champs s’annulent. L’application d’un champ important provenant d’un autre aimant peut aligner les directions magnétiques des domaines. Dans le genre de matériaux utilisés pour les aimants permanents, ces directions de domaine restent le plus souvent bloquées, plutôt que de se détendre pour pointer dans des directions opposées.
Les aimants qui ont besoin de l’électricité pour circuler sont appelés électro-aimants. Un champ magnétique peut changer quand le courant dans les fils change. J’ai spécifié « statique » ci-dessus pour exclure la lumière comme « aimant », cependant. Les ondes lumineuses consistent en des champs électriques et magnétiques oscillants qui se déplacent à la vitesse de la lumière, et je ne voulais pas inclure cela dans la définition de ce qu’est un aimant.
Tom J. (et mike w)

(publié le 22/10/2007)