Par les élèves du Lycée de la Vallée de Chevreuse (Gif sur Yvette)
BELLOT Guillaume, QUESADA Timothée, MASSIOT Justin, REVE Rémi  

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> Partie 1 > Magnétisme

I- Principes de magnétisme et d’électromagnétisme

 

Magnétisme :


L’oxyde de fer (Fe) magnétique, la magnétite de formule Fe3O4, a la faculté d’attirer des éléments contenant du fer (cas du ferromagnétisme/ferrimagnétisme). Un morceau de fer mis en contact avec cette magnétite en prend ses propriétés magnétiques. La première application notable du magnétisme est la boussole, inventée par les chinois au Xème siècle avant J-C.
Un aimant permanent possède 2 pôles distincts. Deux aimants présentant face à face le même pôle se repoussent. A l’inverse, deux aimants présentant face à face des pôles différents s’attirent. Dans le cas d’un aimant et d’un élément ferreux, les deux pôles Nord et Sud attirent l’élément ferreux, il n’y a pas de répulsion dans ce cas.
Tout aimant ou corps magnétique (ou magnétisé) produit ce que l’on appelle un champ magnétique. Ce champ magnétique est invisible mais il est cependant possible de le faire ponctuellement apparaître, et par exemple ensuite de le modéliser virtuellement. Le champ magnétique est formé d’une multitude de lignes, appelées lignes de champ.

Une expérience permet de caractériser ce champ, celle de la limaille de fer (photos ci-dessus).
Cette expérience consiste à disposer autour de la bobine de la limaille de fer, puis d’activer le passage du courant dans la bobine. Se dessine alors autour du solénoïde des courbes allant d’un côté à l’autre de cette bobine : ce sont les lignes de force (ou de champ).
Dans cette expérience, chaque grain de limaille de fer joue le rôle d’un petit aimant qui s’aligne selon ces lignes de force, comme sur l’image ci-dessous.

 

 

Les losanges représentent les grains de limaille.
Le rouge représente les pôles NORD
Le bleu représente les pôles SUD

 

 

       Trois types de magnétisme sont connus :

  1. Le diamagnétisme : la plupart des corps sont diamagnétiques, ils sont repoussés par les aimants. Mais cette force est négligeable (susceptibilité magnétique ≈ 10-5). La supraconductivité est un cas particulier de diamagnétisme. Les métaux diamagnétiques à très basse température sont supraconducteurs. Ils sont très fortement repoussés par les aimants.  Ce sont des diamagnétiques parfaits, qui excluent complètement le champ magnétique.
  2. Le paramagnétisme : Certains corps contenant des métaux comme: Fe, Ni, Co … de façon diluée sont paramagnétiques (susceptibilité magnétique ≈ 10-3). Ils sont attirés par les aimants.
  3. Le ferromagnétisme : Certains métaux (Fe, Ni, Co, terres rares…et leurs alliages) sont très fortement attirés par les aimants (clous en Fe, épingles, …). Ils restent aimantés en l’absence de champ extérieur. Ce sont des aimants permanents (susceptibilité magnétique ≈ 105).

Le ferrimagnétisme est un cas particulier du ferromagnétisme puisque les matériaux de ce type sont des isolants électriques. La magnétite fait partie des substances ferrimagnétiques.

 

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La susceptibilité magnétique est une mesure intéressante car elle peut être faite sur tout genre de matériel, elle est un bon complément pour la plupart des autres types d’analyses... La mesure de la susceptibilité magnétique fournit ainsi une indication simple et rapide du contenu de fer dans un échantillon quelconque en mesurant son attraction en réaction à un aimant.



         
 


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