Les substances magnétiques, ferromagnétiques et non magnétiques

 

Les propriétés de la matière aimantée

  • Un aimant possède toujours deux pôles, soit le pôle nord et le pôle sud.
  • Il est impossible qu’un aimant ne possède qu’un seul pôle.  Pour chaque pôle nord, il y a un pôle sud qui lui est rattaché. Sur l'image suivante, par exemple, le pôle nord est en rouge alors que le pôle sud est en bleu. 
  • Les aimants ont la propriété de s’attirer ou de se repousser entre eux.
  • On observe une attraction entre deux aimants lorsque deux pôles différents sont approchés l'un de l’autre. Si on approche le pôle sud (côté bleu) d’un pôle nord (côté rouge), les deux aimants s’attireront.
  • On observe la répulsion entre deux aimants (les aimants se repoussent) lorsque l’on approche deux pôles semblables. Ainsi, si on approche deux pôles nord (côtés rouges) de deux aimants différents, par exemple, les aimants se repousseront.

La planète Terre est un gigantesque aimant naturel.  Il est possible d’avoir plus d’information à ce sujet en cliquant ici.

Un autre phénomène, celui de l’interaction entre les charges électriques, peut aussi provoquer les mêmes effets de répulsion et d'attraction. Il explique entre autre le phénomène de l'électricité statique.

Les substances magnétiques

Les substances magnétiques sont les substances qui peuvent être à la fois attirées et repoussées par un aimant. 

En réalité, seuls les aimants ont la propriété d’être attirés et repoussés par un autre aimant. Par conséquent, les substances magnétiques sont toutes des aimants.

Les substances ferromagnétiques

Une substance ferromagnétique est une substance qui est attirée par un aimant mais qui ne peut pas être repoussée par ce dernier. De plus, les substances ferromagnétiques ne s’attirent pas entre elles.

Une clef est attirée par un aimant mais n’est jamais repoussée par lui. Les clefs ne s’attirent pas entre elles non plus.
 
Les substances ferromagnétiques sont des substances fabriquées à partir du fer, du nickel, du cobalt ou encore d’un alliage contenant un de ces trois métaux.

La rémanence

Peut-être as-tu déjà remarqué que plusieurs trombones qui ont été en contact avec un aimant puissant continuent de s’attirer entre eux une fois loin de l’aimant? Cette situation s’explique par le fait que certaines substances ferromagnétiques mettent un certain temps avant de perdre leur propriété magnétique.

La rémanence est un phénomène qui se produit lorsqu’une substance ferromagnétique garde temporairement les propriétés de l’aimant après avoir subi l’influence de ce dernier. 

En réalité, les substances ferromagnétiques deviennent elles-mêmes des aimants en présence d’un autre aimant et c’est pour cette raison qu’elles sont attirées par l’aimant lui-même.  
  En fait, une substance ferromagnétique (tout comme l’aimant) est constituée d’une multitude de domaines magnétiques.

Les domaines magnétiques de l’aimant sont toujours orientés dans la même direction et il est impossible de les faire bouger (à moins de chauffer l’aimant). C’est d’ailleurs l’orientation des domaines magnétiques qui donne à l’aimant ses propriétés.

Les domaines magnétiques de la substance ferromagnétique sont quant à eux complètement désorientés mais peuvent facilement tourner sur eux-mêmes et donc se réorienter en présence d’un champ magnétique.
 
Domaines magnétiques de l’aimant 


Domaines magnétiques d’une substance ferromagnétique


Or, si la substance ferromagnétique est en présence du champ magnétique de l’aimant, il sera possible de réorienter ses domaines magnétiques et donc d’en faire un aimant. 

Par contre, aussitôt l’aimant éloigné, les domaines magnétiques de la substance ferromagnétique se désorganiseront pour redonner à l’objet ses propriétés initiales. 

Par ailleurs, la rémanence survient lorsque les domaines magnétiques mettent un certain temps à se désorienter.

Les substances non magnétiques

Une substance non magnétique est une substance qui ne subit aucune influence de l’aimant.
Comme la majorité des substances qui nous entourent ne réagissent pas à l’aimant, on peut dire que la majorité de ce qui nous entoure est non magnétique.

Plusieurs métaux, dont l’aluminium et le cuivre, sont non magnétiques.  On serait porté à croire que tous les métaux sont attirés par l’aimant, mais c’est faux.  Seuls le fer, le nickel et le cobalt réagissent à l’aimant. Tous les autres métaux sont donc non magnétiques.

 Comment construit-on des aimants?

Les aimants ne peuvent être conçus qu’à partir de trois métaux, soit le fer, le nickel et le cobalt. Cependant, certains alliages contenant au moins un de ces métaux pourront aussi agir comme des aimants.

On doit cependant respecter une autre condition pour fabriquer un aimant.  Il s’agit de la méthode de fabrication.

Premièrement, on fait fondre le métal avant de le couler dans son moule.  On fera par la suite refroidir lentement le métal à l’intérieur d’un champ magnétique puissant.  Une fois l’aimant bien refroidi, on pourra le retirer du champ magnétique. 

Par ailleurs, si on faisait chauffer l’aimant à haute température (plus de 300oC) , ce dernier perdrait ses propriétés magnétiques et redeviendrait un morceau de métal normal.

 

Les exercices

Les références

  • MELS
  • Rogers
  • Réunir Réussir
  • Fondation Réussite Jeunesse