Substances magnétiques

Le monde fascinant des champs magnétiques imprègne tous les matériaux de notre environnement. Bien que chaque matériau réagisse aux forces magnétiques, l'intensité de cette interaction se manifeste sous des formes étonnamment différentes : d'une forte attraction à une légère répulsion.

Quelles substances sont attirées par les aimants ?

Matériaux ferromagnétiques

Les objets ferromagnétiques eux-mêmes adhèrent aux aimants et sont également appelés matériaux magnétisables car ils deviennent eux-mêmes des aimants lorsqu'ils rencontrent un aimant et sont considérés comme des matériaux magnétiques classiques.

Une distinction est également faite entre les matériaux magnétiquement doux et magnétiquement durs :

Caractéristique	Matériaux magnétiquement mous	Matériaux magnétiquement durs
Magnétisation	Facile à magnétiser	Plus difficile à magnétiser
Démagnétisation	Perd rapidement des fonctionnalités	Démagnétisation minimale
Rémanence	Faible magnétisation résiduelle	Magnétisation résiduelle élevée et durable
Application	Magnétisation temporaire	Ils sont utilisés comme aimants permanents

Les matériaux qui sont magnétiques dépendent de leur perméabilité. Voici un aperçu des matériaux hautement magnétiques :

Plage de température	Métaux	Propriétés magnétiques
À 20°C	Fer, Nickel, Cobalt	Perméabilité particulièrement élevée
À basse température	Erbium, Gadolinium, Holmium, Terbium, Dysprosium	Forte influence magnétique

Il existe également des alliages spéciaux qui sont parfois utilisés pour le blindage magnétique dans les technologies haut de gamme car ils présentent une perméabilité élevée. Il s'agit notamment d'alliages nickel-fer tels que le mu-métal et les composés néodyme-fer-bore, qui sont utilisés dans les aimants permanents les plus puissants.

Matériaux paramagnétiques

Les matériaux paramagnétiques sont facilement attirés par les aimants permanents ou électromagnétiques, mais ne peuvent pas être magnétisés eux-mêmes et ne peuvent donc pas être utilisés comme aimants. Leur nombre de perméabilité est légèrement supérieur à 1, de sorte que le champ magnétique agissant sur eux n'est que minimalement amplifié. Les matériaux paramagnétiques, qui ne sont que très faiblement attirés par les aimants et ne peuvent pas être magnétisés de manière permanente, comprennent :

Aluminium
Platine
Oxygène

Matériaux diamagnétiques

Les matériaux diamagnétiques tels que le cuivre, le zinc et l'eau n'adhèrent pas aux aimants et sont même facilement repoussés par eux. C'est parce que leur perméabilité, ou leur capacité à absorber et à transmettre les champs magnétiques, est particulièrement faible. La question de savoir si le cuivre est magnétique peut donc être répondue par un « non ».

Propriétés magnétiques et leur perméabilité résumées

La perméabilité magnétique détermine la perméabilité d'un matériau aux champs magnétiques :

Classe de substance	Perméabilité	Réaction magnétique
Ferromagnétique	> 1.000	Très attrayant
Paramagnétique	> 1	Faiblement attractif
Diamagnétique	< 1	Légèrement répugnant

Comment les aimants affectent-ils les matériaux magnétiques ?

Les matériaux ferromagnétiques sont constitués d'aimants élémentaires microscopiques organisés en domaines dits de Weiss. À l’état non magnétisé, ces domaines sont désordonnés, ce qui signifie que leurs champs magnétiques se neutralisent.

Le processus de magnétisation

Phase 1 : Alignement

Lorsqu'un aimant externe est rapproché, les aimants élémentaires des domaines commencent à se réaligner. Les parois des domaines de Weiss se replient pour créer une aimantation uniforme.

Phase 2 : Formation des pôles

Deux pôles magnétiques sont créés (pôle nord et pôle sud)
Un champ magnétique de haute intensité se forme aux deux pôles
Des lignes de champ fermées s'étendent du pôle nord au pôle sud

Visualisation des champs magnétiques

Les lignes de champ magnétique peuvent être rendues visibles grâce à une expérience simple :

Saupoudrez de la limaille de fer sur du papier ou du carton
Placez un corps magnétique en dessous
Observez la disposition des dépôts le long des lignes de champ

Effet d'amplification

Lorsque deux aimants sont alignés dans le même flux de force, leurs champs magnétiques se renforcent mutuellement et forment un champ magnétique commun plus fort.