Pour en connaître un peu plus sur les aimants !

Les aimants

Dans ma tendre jeunesse j'étais fasciné par ces morceaux de ferrailles qui pouvaient s'aimer et s'attirer... et comme des amants ils pouvaient également se rejeter l'un l'autre. Quel magnifique parallèle avec l'être humain !

Je trouvais cela magique et cette magie n'a fait que croître au fil des années car on en trouve sous toutes les formes et dans de nombreuses technologies : les magnets, les boussoles, les réfrigérateurs, les trains nouvelles générations,...

A qui doit-on cette découverte ?

Il faut remonter loin dans le temps, à il y a environ 3.000 ans. C'est à peu près à cette époque que nos ancêtres ont découvert le magnétisme en s'apercevant que la magnétite - qui est un minéral de fer composé d'oxyde de fer, également appelée pierre-aimant - avait la particularité d'attirer le fer ou le nickel ! Trop forts nos ancêtres !

Les Chinois et le magnétisme
Mais ce sont les Chinois qui, une fois de plus, furent les premiers à utiliser le magnétisme dans leur science en inventant l'ancêtre de la boussole : la cuillère en pierre de magnétite !

Les différents cas de figure d'aimantation

Le phénomène magnétique apparaît comme magique et existe depuis longtemps. Cependant son explication n'a été trouvée qu'il n'y a que quelques décennies.

Il existe des matériaux ferromagnétiques, c'est-à-dire qu'ils sont naturellement aimantés ou qu'ils peuvent conserver cette aimantation de façon prolongée.

L'action attractive de l'aimant est due à la présence d’un champ magnétique, existant tout autour de son corps. De ce fait, un aimant est caractérisé par un pôle Nord et un pôle Sud.

Les 2 pôles.

La pratique montre que lorsque l'on approche deux aimants, les pôles de même nom se repoussent tandis que les pôles de noms différents s'attirent.

Cependant, la plupart des matériaux ne sont pas ferromagnétiques et ne possèdent donc pas de moments permanents (en clair : ils n'aimantent pas). Parmi ces derniers, certains sont attirés par la présence d’un champ magnétique (c'est le paramagnétisme); d'autres sont au contraire repoussés par celui-ci (c'est le diamagnétisme).
Enfin, et pour compliquer la chose, d'autres matériaux ont une relation beaucoup plus complexe avec un champ magnétique appliqué (c'est l'antiferromagnétisme).

Quelques applications concrètes d'aimants :

Les magnets

Qui ne connaît pas les célèbres magnets que l'on colle souvent sur la porte du réfrigérateur ? (Pas vous ? Si, bien sûr !). La particularité assez étonnante de cet aimant est qu'il ... ne colle que d'un seul côté !
Ce n'est pas un aimant classique avec ses polarités Nord-Sud. Et c'est l'ingénieur américain John Mallinson qui, en 1973, a été le premier à décrire ce curieux phénomène.

Cette particularité d'un seul pôle est ce que l'on appelle un "réseau de Halbach". Celui-ci est obtenu en accolant de manière bien appropriée des aimants permanents qui permettent de produire un champ magnétique unilatéral !

Les magnets pourraient prêter à sourire mais la technologie qui permet d'annuler quasiment le champ magnétique d'une face d'un groupe d'aimants, tout en doublant le flux de l'autre face, a été réutilisée par le savant Klaus Halbach dans les accélérateurs de particules.

Accélérateur de particules

Cela permet de faire osciller les électrons qui les traversent et obtenir ainsi un rayonnement électromagnétique particulier. Et là c'est beaucoup plus sérieux que les magnets 🤔.

Mais l'histoire ne s'arrête pas là car ce système "d'aimant à un seul pôle" est désormais utilisé pour les trains à sustentation magnétique...

Trains à sustentation magnétique

C'est le cas notamment du Maglev, de l'hyperloop,.... Ces trains flottent au-dessus d'un rail (cas du Maglev) ou dans un tube (cas de l'Hyperloop) supprimant ainsi les forces de frottement ce qui permet d'accroître la vitesse de ces trains du futur.

La lévitation s'obtient :

👉 : soit par la sustentation électrodynamique via l'utilisation d'aimants supraconducteurs. Mais cette technologie présente l'inconvénient de générer une traînée électromagnétique très importante aboutissant à une consommation énergétique élevée !
👉 : soit par la sustentation électromagnétique. Ce type de sustentation a l'avantage d'avoir une traînée électromagnétique très faible voire nulle.

Disque dur de stockage

Enfin, je terminerai par un cas d'usage des aimants que tous les Geeks connaissent : les disques durs de leur PC.
Les données que nous sauvegardons, le sont sous forme binaire, c'est-à-dire des 0 ou des 1. Le sens 0 ou le sens 1 sont obtenus par un dispositif produisant un champ magnétique correspondant à l'un ou l'autre sens.

La magie des aimants s'exerce donc à de nombreux niveaux et nul doute que, dans les années à venir, de nouveaux cas d'usage leur seront affectés...

Preuves de magie : https://www.dailymotion.com/video/x36oaob