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#2.      Champs Magnétiques

Ceux qui ne sont pas bien au courant du magnétisme pensent souvent qu'il s'agit d'une propriété assez mystérieuse du fer ou d'un acier spécialement traité.

La puissance d'une barre magnétisée se concentre en ses deux extrémités, les pôles; dénommés "N", le nord, et "S", le sud, parce que si cette barre est suspendue par son milieu à une corde, son extrémité "N" tend à se diriger au nord et la "S" vers le sud. L'extrémité N repousse l'extrémité N d'un autre aimant, S repousse S, mais N et S s'attirent. L'espace où cela peut s' observer est couramment dénommé champ magnétique. Un aspect plus spécifique du concept de "champ" est consultable dans une section ultérieure.

L'un ou l'autre des pôles peut également attirer des objets en fer tels que trombones, goupilles etc. En effet, sous l'influence d'un aimant plaçé à proximité, chaque trombone ou goupille se transforme en un aimant provisoire dont les pôles se disposent conformément à l'attraction magnétique.

Mais cette propriété du fer est un type très spécial de
magnétisme, presque un accident de la nature !

Aucune ferraille aimantée n'éxiste dans l'espace et pourtant le magnétisme y est omniprésent. Par exemple, les taches solaires, composées de gaz chaud incandescent, sont pourtant toutes intensément magnétisées. Les puissants magnétismes terrestres ont comme origine ses profondes régions internes dont certaines températures sont trop élevées pour les aimants en fer, qui perdent toute leur puissance une fois chauffés au rouge. Que se passe-il donc dans ces régions magnétisées ?

Tout cela est en relation avec l'électricité.

La matière se compose de particules électriquement chargées : chaque atome se compose d'un nuage fluet d'électrons négatifs gravitant autour d'un noyau positif. Les objets possédant des électrons en excédent sont négativement chargés (-), alors que s'il leur manque quelques électrons ils le sont positivement (+). Une telle surcharge "d' électricité statique" peut se produire (parfois involontairement !) avec des objets frottés par un tissu ou de la fourrure un jour ou il fait sec. Les expériences du XVII siècle ont montré que (+) repousse (+), et (-) repousse (-), tandis que (+) et (-) s'attirent.

Vers 1800 on a constaté que lorsque les extrémités d'une "batterie" chimique sont reliées par un fil métallique, un courant régulier de charges électriques parcourt le fil et le chauffe. Ce courant fut dénommé courant électrique. Pour schématiser, les électrons sautent d'un l'atome à l'autre dans le métal.

Au Danemark, en 1821 Hans Christian Oersted a découvert, par hasard, qu'un courant électrique fait se déplacer l'aiguille d'une boussole. Le courant électrique engendre donc une force magnétique !

En France, André-Marie Ampère en a bientôt compris la signification. La nature fondamentale du magnétisme n'est pas directement en relation avec les pôles magnétiques ou les aimants de fer, mais avec les courants électriques. La force magnétique est fondamentalement une force entre courants électriques (figure ci-dessous):

 ---- deux courants parallèles de même direction s'attirent.

--deux courants parallèles en directions opposées se repoussent.



    Cela peut mener à la notion de pôles magnétiques. cintrez les fils en cercles avec une séparation constante (figure ci-dessous) :


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--deux courants circulaires dans la même direction s'attirent.

--deux courants circulaires en directions opposées se repoussent.

Remplacez chaque cercle par un enroulement de 10, 100 tours ou plus, parcouru par un même courant (figure ci-dessous) : l'attraction ou la répulsion augmente proportionnellement. De fait, chaque enroulement agit exactement comme s'il était un aimant avec des pôles magnétiques à chacune de ses extrémité ( un "électro-aimant"). Ampère a considéré que chaque atome de fer qui était soumis à un courant en circulation se transformait en un minuscule aimant, et que dans un aimant en fer tous ces aimants "atomiques" s' alignaient dans une même direction, additionnant donc leurs forces magnétiques.

La propriété magnétique est encore augmentée si un noyau de fer est placé à l'intérieur des bobines, créant un "électro-aimant" ; cela est du au fer, mais n'est pas essentiel. De fait, certains aimants, les plus puissants du monde, ne contiennent pas de fer, parce que l'avantage supplémentaire qu'apporte le fer dans un électro-aimant est limité, tandis que celle de la force magnétique directement produite par un courant électrique ne l'est que par des considérations d'ingénierie.

Dans l'espace, sur le soleil et dans le noyau de la terre, les courants électriques sont la seule source du magnétisme. Nous parlons couramment de leur zones d'influence comme celle d'un champ magnétique, un terme qui sera ultérieurement expliqué..

En savoir plus :

N'importe quel ouvrage de lycée ou d'université sur l'électricité et le magnétisme donne une description beaucoup plus détaillée des champs magnétiques et de leurs propriétés.

Questions des lecteurs (anglaise):
            ***     Magnetic Shielding
                  ***     What materials does a magnet pull?

Etape suivante: #2H.  Histoire

mis à jour le 25 Novembre 2001
restructuré le 9-28-2004