Électro-aimant vs aimant permanent
Les électroaimants et les aimants permanents sont deux sujets importants de la théorie électromagnétique. Cet article expliquera les principes fondamentaux du magnétisme, de l'électroaimant et de l'aimant permanent et décrira la relation entre les deux aimants.
Qu'est-ce qu'un électroaimant ?
Pour comprendre les électroaimants, il faut d'abord comprendre les théories du magnétisme. Le magnétisme est dû aux courants électriques. Un conducteur porteur de courant rectiligne exerce une force, normale au courant, sur un autre conducteur porteur de courant placé parallèlement au premier conducteur. Cette force étant perpendiculaire au flux de charges, il ne peut s'agir d'une force électrique. Cela a ensuite été identifié comme du magnétisme.
La force magnétique peut être attractive ou répulsive mais toujours réciproque. Un champ magnétique exerce une force sur toute charge en mouvement, mais les charges stationnaires ne sont pas affectées. Un champ magnétique d'une charge en mouvement est toujours perpendiculaire à la vitesse. La force exercée sur une charge en mouvement par un champ magnétique est proportionnelle à la vitesse de la charge et à la direction du champ magnétique.
Un aimant a deux pôles. Ils sont définis comme le pôle Nord et le pôle Sud. Les lignes de champ magnétique commencent au pôle Nord et se terminent au pôle Sud. Cependant, ces lignes de champ sont hypothétiques. Il faut noter que les pôles magnétiques n'existent pas en tant que monopôle. Les pôles ne peuvent pas être isolés. C'est ce qu'on appelle la loi de Gauss pour le magnétisme. Un électroaimant est un composant constitué de boucles conductrices de courant. Ces boucles peuvent avoir n'importe quelle forme, mais les électroaimants courants ont la forme de solénoïdes ou d'anneaux.
Qu'est-ce que l'aimant permanent ?
Étant donné que le courant électrique est le seul moyen de créer un aimant, les aimants permanents doivent être constitués de courants. Chaque atome a des électrons en orbite autour du noyau de l'atome, et ces électrons ont une propriété appelée spin électronique. Ces deux propriétés sont responsables du magnétisme dans les matériaux. Les matériaux peuvent être regroupés en plusieurs catégories selon leurs propriétés magnétiques. Les matériaux paramagnétiques, les matériaux diamagnétiques et les matériaux ferromagnétiques sont pour n'en nommer que quelques-uns. Il existe également des types moins courants tels que les matériaux anti-ferromagnétiques et les matériaux ferrimagnétiques. Le diamagnétisme est montré dans les atomes avec seulement des électrons appariés. Le spin total de ces atomes est nul. Les propriétés magnétiques ne surviennent qu'en raison du mouvement orbital des électrons. Lorsqu'un matériau diamagnétique est placé dans un champ magnétique externe, il produira un champ magnétique faible anti-parallèle au champ externe. Les matériaux paramagnétiques ont des atomes avec des électrons non appariés. Les spins électroniques de ces électrons non appariés agissent comme de petits aimants, qui sont plus puissants que les aimants créés par le mouvement orbital des électrons. Lorsqu'ils sont placés dans un champ magnétique externe, ces petits aimants s'alignent avec le champ pour produire un champ magnétique parallèle au champ externe. Les matériaux ferromagnétiques sont également des matériaux paramagnétiques avec des zones de dipôles magnétiques dans une direction avant même que le champ magnétique externe ne soit appliqué. Lorsque le champ externe est appliqué, ces zones magnétiques s'aligneront parallèlement au champ afin de rendre le champ plus fort. Le ferromagnétisme est laissé dans le matériau même après la suppression du champ externe, mais le paramagnétisme et le diamagnétisme disparaissent dès que le champ externe est supprimé. Les aimants permanents sont constitués de tels matériaux ferromagnétiques.
Quelle est la différence entre les électro-aimants et les aimants permanents ?
• Les aimants permanents sont également des électro-aimants avec un courant continu, faisant de chaque atome un aimant.
• L'électromagnétisme disparaît une fois le courant externe arrêté, mais le magnétisme permanent demeure.
