Les lois de l'aimant
Les lois du magnétisme ont eu un effet profond sur la science et la culture. Depuis le début du 19e siècle, les scientifiques ont travaillé à identifier et expliquer les diverses lois physiques régissant le comportement des aimants dans divers contextes. En 1905, la compréhension scientifique du magnétisme avait évolué au point d'aider à la création de la théorie de la relativité restreinte d'Einstein. Bien qu'une compréhension détaillée et approfondie demande un effort considérable, vous pouvez acquérir une vue d'ensemble de ces lois fondamentales relativement vite.
Explorer la première loi du magnétisme
Les lois du magnétisme ont été développées et affinées extensivement depuis les expériences d'Ørsted, Ampère et d'autres scientifiques maintenant célèbres au début des années 1800. La loi la plus fondamentale introduite alors est le concept que les pôles d'un aimant ont chacun leur charge positive ou négative distincte et n'attirent que les pôles de charge opposée. Par exemple, il est quasi impossible d'empêcher deux pôles magnétiques positifs de se repousser. Inversement, il est difficile d'empêcher un pôle positif et un négatif de chercher à se rapprocher.
Ce concept devient particulièrement intéressant quand un aimant préexistant est coupé en deux aimants plus petits. Après la coupe, chaque aimant plus petit a ses propres pôles positif et négatif, indépendamment de l'endroit où le grand aimant a été coupé.
Le concept de pôles à charges opposées est communément appelé Première loi du magnétisme.
Définir la deuxième loi du magnétisme
La deuxième loi est légèrement plus complexe et relie directement à la force électromotrice des aimants. Elle est communément appelée Loi de Coulomb.
La loi de Coulomb stipule que la force exercée par le pôle d'un aimant sur un pôle additionnel adhère à des règles strictes :
- La force est en proportion directe du produit des forces des pôles.
- La force existe en proportion inverse du carré de la distance entre les pôles.
- La force dépend du milieu spécifique dans lequel les aimants sont placés.
La formule mathématique couramment utilisée pour représenter ces règles est :
F = [K × M × M) / d]
Dans la formule, M et M représentent les forces des pôles, D est la distance entre les pôles, et K est une représentation mathématique de la perméabilité du milieu où sont placés les aimants.
Considérations supplémentaires sur les aimants
La Théorie des domaines du magnétisme apporte un éclairage additionnel. Introduite en 1906 par Pierre-Ernest Weiss, elle cherche à expliquer les changements à l'intérieur d'une substance quand elle devient aimantée.
Les substances aimantées de grande taille consistent en zones plus petites d'aimantation, appelées domaines. Dans chaque domaine sont des unités plus petites, les dipôles. La nature complexe de la composition magnétique permet la présence continue de magnétisme quand de plus grandes unités magnétiques sont brisées ou séparées.
Comprendre comment la désaimantation se produit
Les aimants ne restent pas aimantés éternellement. Une désaimantation délibérée peut se produire par réorganisation des dipôles dans l'aimant. Divers procédés y parviennent. Chauffer un aimant au-delà de son point de Curie (température où il manipule les dipôles) est une méthode populaire. Autre méthode : appliquer un courant alternatif. Même sans ces méthodes, un aimant se désaimante lentement avec le temps par dégradation naturelle.