Définition, causes et exemples du magnétisme

Publié le 18 janvier, 2024

Qu’est-ce que le magnétisme?

Tout le monde connaît les aimants pour réfrigérateur, et les aimants alphabet sont un jouet d’enfance courant. Les enfants apprennent que les aimants collent au réfrigérateur, mais pas au comptoir, au mur ou au sol. Pourquoi est-ce? Qu’est-ce que le magnétisme et qu’est-ce qui fait que les aimants adhèrent à certaines choses mais pas à d’autres? En physique, la définition du magnétisme est un phénomène créé par le mouvement de particules chargées. Rappelez-vous que les protons et les électrons sont les porteurs de charge et que les électrons en mouvement créent un courant électrique et un champ magnétique. Ce champ magnétique est responsable de l’attraction d’un aimant. Si le champ magnétique est créé à partir d’une séparation interne des charges, l’aimant est appelé aimant permanent.

Les aimants pour réfrigérateur sont un exemple bien connu de magnétisme.

Les aimants de réfrigérateur sont un exemple bien connu de magnétisme

Différents types d’aimants

Il existe des aimants permanents, mais existe-t-il d’autres types d’aimants? Oui! Il existe trois catégories principales dans lesquelles les aimants sont divisés. Outre les aimants permanents, les aimants peuvent être des aimants temporaires ou des électro-aimants. Les aimants temporaires n’ont pas de champ magnétique interne et ne peuvent se magnétiser qu’en présence d’un champ magnétique externe. Les électroaimants sont créés lorsque des courants électriques en mouvement génèrent un champ magnétique, et une fois que le courant électrique cesse de bouger, l’électroaimant devient inactif. Non seulement il existe différentes classifications d’aimants, mais il existe également différentes raisons pour lesquelles les aimants peuvent appartenir à chaque catégorie.

Les propriétés qui peuvent rendre un aimant permanent sont les suivantes :

  • Ferromagnétisme — Le ferromagnétisme se produit dans certaines substances lorsque la disposition naturelle des particules au sein de la substance provoque l’alignement d’électrons non appariés. Cet alignement provoque une répartition inégale des charges au sein du matériau. Les ferromagnétiques eux-mêmes n’ont pas de charge nette, et des exemples de ferromagnétique incluent des métaux tels que le fer ou le cobalt.
  • Antiferromagnétisme — L’antiferromagnétisme se produit dans les matériaux classés comme solides lorsque les ions contenus dans ces matériaux s’alignent dans le matériau de manière à créer une répartition inégale de la charge. Ce phénomène se produit généralement à basse température et les antiferromagents n’ont aucune charge nette. De nombreux alliages métalliques sont antiferromagnétiques.
  • Ferrimagnétisme — Le fermagnétisme est un phénomène spontané qui peut se produire dans des matériaux classés comme solides lorsque les champs magnétiques des particules contenues dans le matériau s’alignent. Cet alignement spontané provoque une magnétisation interne du matériau, et se produit le plus souvent dans les oxydes métalliques.

Les propriétés rendant les aimants temporaires sont les suivantes :

  • Diamagnétisme — Le diamagnétisme se produit lorsque les particules contenues dans un matériau s’alignent perpendiculairement à un champ magnétique externe variable lorsqu’elles sont placées dans le champ.
  • Paramagnétisme — Le paramagnétisme se produit lorsque les particules contenues dans un matériau s’alignent parallèlement au champ magnétique externe dans lequel le matériau est placé. Étant donné que les particules contenues dans le matériau s’alignent parallèlement au champ externe, cette forme de magnétisme renforce le champ magnétique externe. La plupart des matériaux sont légèrement paramagnétiques.
  • Superparamagnétisme — Le superparamagnétisme est une forme de paramagnétisme spontané que l’on retrouve dans les nanoparticules ferromagnétiques.

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Quelles sont les causes du magnétisme?

Les différents types d’aimants répertoriés ci-dessus sont tous créés de différentes manières, alors qu’est-ce qui cause le magnétisme? Même si les aimants permanents, les aimants temporaires et les électro-aimants sont tous formés de différentes manières, la seule similitude de chacun de ces types d’aimants est qu’ils contiennent tous des particules avec des charges alignées. Lorsque des particules chargées dans un matériau s’alignent, toutes les charges positives se regroupent et toutes les charges négatives se regroupent. L’alignement des charges peut provenir d’une séparation physique de particules chargées, ou il peut être créé par l’orientation des électrons en orbite autour des noyaux des atomes dans le matériau.


Pensez à placer un aimant à côté d’un morceau de fer. L’aimant sera attiré par le fer. Maintenant, placez ce même morceau de fer à côté d’un autre morceau de fer et remarquez qu’il n’y a aucune attraction entre les morceaux de métal. En effet, même si le fer est ferromagnétique, les charges internes alignées s’annulent de sorte qu’il n’y a pas de charge externe nette. Un morceau de fer n’a pas une face positive et une face négative. L’aimant, quant à lui, a des charges physiquement séparées qui ne s’annulent pas, et un côté de l’aimant est négatif tandis que l’autre côté de l’aimant est positif. Cette séparation physique des charges qui crée le magnétisme conduit également au concept de pôles magnétiques, et les côtés chargés de manière opposée de l’aimant sont les pôles de l’aimant. Les pôles d’un aimant sont classiquement appelés pôle sud pour le côté négatif et pôle nord pour le côté positif et, tout comme l’attraction entre des protons et des électrons de charges opposées, les pôles magnétiques de charge opposée sont attractifs tandis que les pôles magnétiques de charge similaire sont répugnants.

Un exemple de l’attraction magnétique et du champ magnétique créé par les pôles nord et sud d’un dipôle magnétique

Un exemple des pôles d'un aimant.

Un dipôle, tel qu’un aimant de réfrigérateur commun, est un objet magnétique qui a un côté avec une charge nette négative et un côté avec une charge nette positive, et tous les aimants sont des dipôles. Un monopôle, comme un électron ou un proton, n’a qu’une seule charge. Une caractéristique intéressante des dipôles magnétiques permanents est qu’un dipôle magnétique est toujours un dipôle magnétique. Jusqu’à présent, personne n’a réussi à séparer les pôles d’un dipôle magnétique de telle sorte qu’il existe une moitié positive déconnectée d’une moitié négative. Si un dipôle magnétique est épissé, les atomes des fragments résultants se réalignent de sorte que chaque pièce ait toujours un pôle positif et un pôle négatif.


Des exemples de magnétisme existent partout dans la nature et dans le monde créé par l’homme. Alors que la plupart des matériaux présentent un certain degré de paramagnétisme, quels sont les autres éléments magnétiques? Voici quelques autres exemples de matériaux magnétiques :

  • L’aiguille d’une boussole — Une aiguille de boussole s’aligne avec le pôle Nord de la terre pour toujours indiquer quelle direction est le nord.
  • Une IRM — IRM signifie imagerie par résonance magnétique, et une IRM est un grand aimant qui réaligne temporairement les molécules d’eau dipolaires chez une personne placée à l’intérieur de l’aimant. L’appareil IRM transmet ensuite des ondes radio à travers la personne, et le champ électromagnétique des ondes radio réagit au champ magnétique créé par l’alignement des molécules d’eau. Les signaux électromagnétiques qui en résultent sont retranscrits en images discernables.
  • Loquets d’armoire magnétiques — Les loquets d’armoire magnétiques fonctionnent parce que le mur et la porte de l’armoire sont dotés d’aimants dont les pôles opposés sont tournés vers l’extérieur. L’attraction ressentie par les pôles chargés de manière opposée maintient l’armoire fermée.
  • Périphériques de stockage électroniques — Les périphériques de stockage électroniques, ou dispositifs de mémoire numérique tels que les disques durs, utilisent des aimants pour capturer les signaux électromagnétiques et les stocker sous forme de sortie récupérable et utilisable.

Un disque dur est un aimant couramment utilisé.

Un exemple de chose magnétique.


Le magnétisme est un phénomène créé par le mouvement de particules chargées. Les aimants, comme ceux que l’on trouve couramment sur un réfrigérateur, adhèrent au réfrigérateur en raison du magnétisme qui amène les atomes du réfrigérateur (quelque chose qui n’est pas naturellement un aimant) à s’aligner temporairement avec l’aimant. Il existe trois types différents d’aimants. Il existe des aimants permanents, des aimants temporaires et des électro-aimants. Chacune de ces catégories magnétiques peut contenir des aimants créés de différentes manières. Les aimants permanents peuvent présenter du ferromagnétisme, de l’antiferromagnétisme ou du ferrimagnétisme. Les aimants temporaires peuvent présenter un diamagnétisme, un paramagnétisme ou un superparamagnétisme.

Le magnétisme se produit en raison d’une séparation de charges au sein d’un matériau, et lorsque cette séparation de charges se produit, elle crée une charge externe nette sur le matériau appelée pôles magnétiques. Les pôles magnétiques sont les côtés positif (nord) et négatif (sud) d’un aimant, et les pôles opposés ressentent une force attractive tandis que les pôles chargés de la même manière ressentent une force répulsive. Tous les aimants sont des dipôles, c’est-à-dire qu’ils ont un pôle nord et un pôle sud. Lorsqu’un dipôle est coupé en deux, il forme deux nouveaux dipôles. Si un objet, comme un électron, n’a qu’une seule charge, on l’appelle un monopôle. Des exemples de magnétisme existent partout dans la vie quotidienne et incluent les aiguilles de boussole et les appareils IRM. Même les atomes peuvent agir comme des aimants lorsque les électrons en mouvement des atomes voisins s’alignent et développent un champ de force magnétique.



Transcription vidéo

La racine du magnétisme

Un aimant fait partie de ces choses que nous avons presque tous utilisées sans savoir comment cela fonctionne. La plupart des gens pourraient vous dire qu’un aimant exerce une force invisible sur d’autres aimants, mais peu de gens pourraient vous dire pourquoi. En fait, les scientifiques continuent d’émettre des théories sur la cause exacte du magnétisme, mais cela vous a-t-il déjà empêché de coller des papiers sur votre réfrigérateur? Sans entrer dans le monde ésotérique de la mécanique quantique, nous examinerons la cause profonde du magnétisme, puis parlerons de certaines des propriétés fondamentales des aimants.

Bien que les aimants aient été découverts pour la première fois il y a plus de 2 500 ans, ce n’est qu’au XIXe siècle que les scientifiques ont appris que les électrons en mouvement sont responsables des champs de force magnétique. La raison pour laquelle les électrons en mouvement font cela est une théorie très compliquée, mais pour notre propos, il suffit de savoir que c’est ce qui se passe. Puisque les atomes sont entourés d’électrons en mouvement, beaucoup agiront comme de petits aimants avec un pôle nord et un pôle sud. Dans les matériaux où les atomes sont naturellement alignés, les champs magnétiques atomiques individuels s’unissent pour créer un grand champ magnétique. Les objets qui présentent toujours un champ magnétique unifié sont appelés aimants permanents.

Dans de nombreux matériaux, comme le fer, les atomes sont naturellement désorganisés et ne créent pas à eux seuls un champ magnétique unifié. Cependant, lorsqu’un aimant est placé à proximité, les atomes du matériau réagissent en tournant pour s’aligner, transformant temporairement l’objet en un autre aimant. Lorsque cela se produit, on dit que l’objet a été magnétisé.


Lorsqu’un aimant est placé à côté de cette poêle en fer, elle devient magnétisée.
Magnétiser un objet

Dans la plupart des matériaux, les atomes reviennent à leur position d’origine une fois l’aimant retiré et l’objet est démagnétisé. C’est pourquoi des objets comme les trombones n’agissent pas comme des aimants en eux-mêmes, mais se comportent comme des aimants en présence d’autres objets magnétiques. En fonction du matériau et de la force du champ magnétique, certains objets resteront magnétiques même après le retrait de l’autre aimant. C’est une astuce pratique pour faire coller de petites vis au bout d’un tournevis.

Monopôles et dipôles

Une chose facile à prendre pour acquis à propos des aimants est qu’ils ont toujours un pôle nord et un pôle sud. Les aimants sont appelés dipôles, ce qui signifie littéralement « deux pôles ».  » Si vous pouviez couper une extrémité de l’aimant et n’avoir qu’un pôle nord, alors ce pôle unique s’appellerait un monopôle. Cependant, personne n’a jamais réussi à faire cela !

Il s’avère que chaque fois que vous coupez un aimant, vous vous retrouvez avec un pôle nord et un pôle sud sur chaque pièce. Même si l’on pouvait réduire l’aimant à la taille d’un seul atome, ce qui serait très difficile, l’atome aurait toujours un pôle nord et un pôle sud, comme nous l’avons vu précédemment. Une propriété fondamentale de tous les aimants est qu’ils n’existent que sous forme de dipôles dans le monde naturel.


Couper un aimant en deux créera deux nouveaux aimants avec un pôle nord et un pôle sud.
Couper l'aimant en deux

Force magnétique

Si vous avez déjà joué avec des aimants, vous savez certainement qu’ils exercent une force invisible les uns sur les autres. Cependant, ces forces ont une direction très spécifique en fonction des pôles proches les uns des autres. Une autre propriété fondamentale des aimants est que les pôles similaires se repoussent tandis que les pôles opposés s’attirent. En d’autres termes, si vous essayiez de rapprocher les pôles nord de deux aimants, ils tenteraient de s’écarter. La même chose se produirait si l’on tentait de rapprocher les deux pôles sud. Cependant, si vous tourniez un aimant et réunissiez un pôle nord et un pôle sud, ils s’attireraient.

En parlant des pôles Nord et Sud, vous êtes-vous déjà demandé d’où venaient ces noms? Si vous pensez à la Terre, alors vous êtes sur la bonne voie.

La boussole est la plus ancienne application des matériaux magnétiques. Bien avant que l’on comprenne les aimants, on savait qu’un matériau naturellement magnétique, tel que l’aimant, tournait pour s’aligner dans une orientation nord-sud par rapport à la Terre. L’extrémité de l’aimant qui pointait vers le nord était appelée le pôle « nord » et l’autre extrémité, le pôle « sud ». La raison pour laquelle l’aimant s’alignerait de cette façon était que la Terre elle-même agissait comme un aimant géant, qui attirait les pôles opposés de l’aimant.


Les points d’une boussole s’alignent avec les pôles nord et sud de la Terre.
Boussole et champ magnétique terrestre

Une conséquence amusante de l’établissement de la convention de dénomination sur l’aimant a été que les noms des pôles magnétiques de la Terre sont devenus l’inverse des pôles géographiques. En d’autres termes, le pôle sud magnétique de la Terre se trouve en réalité au pôle nord géographique et vice versa. C’est juste un problème de convention de dénomination et il n’y a pas de quoi s’inquiéter, mais je parie que vous pouvez tromper vos amis avec cette petite anecdote.

Résumé de la leçon

Toutes les forces magnétiques sont le résultat du mouvement des électrons. Étant donné que les atomes sont entourés d’électrons en mouvement, la plupart d’entre eux agissent eux-mêmes comme de petits aimants. Lorsque les atomes d’un matériau sont alignés, leurs champs magnétiques individuels s’unissent pour créer un champ magnétique plus grand, résultant en un aimant permanent.

Certains matériaux dont les atomes sont naturellement mal alignés peuvent être magnétisés par un autre aimant. Selon le matériau, lorsque l’aimant est retiré, l’objet perdra son magnétisme ou conservera suffisamment de magnétisme pour agir comme un aimant permanent.

Tous les aimants ont à la fois un pôle nord et un pôle sud, ce qui les classe comme dipôles. Il est impossible de créer un aimant avec un seul pôle. Les pôles semblables se repoussent toujours et les pôles opposés s’attirent toujours.

Résultats d’apprentissage

Suite à cette vidéo, vous pourrez:

  • Résumer comment la force magnétique est créée
  • Définir l’aimant permanent et expliquer comment il est créé
  • Faites la différence entre les monopôles et les dipôles et expliquez pourquoi les aimants sont des dipôles
  • Expliquez l’origine des noms de pôles « nord » et « sud » en ce qui concerne les aimants


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