Une meilleure compréhension du phénomène de l'aimentation.
Un peu d’histoire
En 1777, Coulomb essaie d'améliorer l'aimantation des aiguilles de boussole afin de les rendre plus sensibles.
Des barreaux qui oscillent
Il observe qu’en suspendant un barreau aimanté par un fil (figure 1), ce dernier oscille horizontalement autour de l’axe de suspension, de part et d’autre de la direction indiquée par une boussole, avec une fréquence d’oscillation d’autant plus rapide que le barreau a été fortement aimanté.
De plus, il constate que si une lame est séparée en deux parties, dans le sens de la longueur, on peut aimanter plus fortement chacune des parties que si elles avaient été ensemble.
Par la suite, on fabriquera de puissants aimants en regroupant plusieurs lames d’acier, minces et larges, aimantées séparément (voir la figure 2).
L’influence des molécules
Notre ingénieur militaire explique ces résultats à l’aide de son concept de molécules magnétiques. Le champ magnétique de l’aimant qu’on utilise pour aimanter une lame d’acier tend à aligner les molécules magnétiques à l’intérieur de la lame, tel qu’illustré sur la figure 3.
Toutefois, les molécules magnétiques possèdent leur propre champ magnétique et tendent à aligner les molécules voisines
suivant leur propre champ. La figure 4 nous montre le champ d’une molécule et comment les molécules voisines s’aligneraient dans son champ. En comparant avec la figure 3, on constate que le champ de la molécule contribue à aligner les molécules situées devant et derrière elle dans la même direction que le fait le champ d’aimantation extérieur (figure 3).
Les molécules tendent à s’aligner de la façon qui est la plus facile pour elles, soit dans le plan de la plaque. En effet, de cette manière, le nombre de molécules latérales proches est minimal et le nombre de molécules dans l’axe de leur alignement est maximal.
En 1777, Coulomb essaie d'améliorer l'aimantation des aiguilles de boussole afin de les rendre plus sensibles.
Des barreaux qui oscillent
Il observe qu’en suspendant un barreau aimanté par un fil (figure 1), ce dernier oscille horizontalement autour de l’axe de suspension, de part et d’autre de la direction indiquée par une boussole, avec une fréquence d’oscillation d’autant plus rapide que le barreau a été fortement aimanté.
Coulomb mesure ces fréquences d’oscillation pour le guider dans l’amélioration des techniques d’aimantation.
Il entreprend une série d’expériences pour comparer l’aimantation d’une multitude de barreaux constitués de différents types d’acier, ayant été aimantés par différentes méthodes et possédant différentes formes.
Les lames l’emportent
Il découvre ainsi que pour des barreaux fabriqués du même acier et aimantés de la même manière, ayant la même longueur et le même poids, le magnétisme sera plus grand dans celui qui est mince et large.
Il entreprend une série d’expériences pour comparer l’aimantation d’une multitude de barreaux constitués de différents types d’acier, ayant été aimantés par différentes méthodes et possédant différentes formes.
Les lames l’emportent
Il découvre ainsi que pour des barreaux fabriqués du même acier et aimantés de la même manière, ayant la même longueur et le même poids, le magnétisme sera plus grand dans celui qui est mince et large.
De plus, il constate que si une lame est séparée en deux parties, dans le sens de la longueur, on peut aimanter plus fortement chacune des parties que si elles avaient été ensemble.
Par la suite, on fabriquera de puissants aimants en regroupant plusieurs lames d’acier, minces et larges, aimantées séparément (voir la figure 2).
L’influence des molécules
Notre ingénieur militaire explique ces résultats à l’aide de son concept de molécules magnétiques. Le champ magnétique de l’aimant qu’on utilise pour aimanter une lame d’acier tend à aligner les molécules magnétiques à l’intérieur de la lame, tel qu’illustré sur la figure 3.
Toutefois, les molécules magnétiques possèdent leur propre champ magnétique et tendent à aligner les molécules voisinessuivant leur propre champ. La figure 4 nous montre le champ d’une molécule et comment les molécules voisines s’aligneraient dans son champ. En comparant avec la figure 3, on constate que le champ de la molécule contribue à aligner les molécules situées devant et derrière elle dans la même direction que le fait le champ d’aimantation extérieur (figure 3).
Par contre, le champ d’une molécule tend à aligner les molécules latérales en sens inverse du champ extérieur. Pour faciliter l’aimantation, on a donc intérêt à éloigner le plus possible les molécules latérales les unes des autres. Or, c’est justement ce que fait une lame d’acier large et mince ; cette forme maximise l’éloignement latéral des molécules magnétiques.
C’est également l’influence mutuelle des molécules magnétiques qui nous fait comprendre pourquoi les forces magnétiques sont déviées vers les bords d’une plaque de fer.
C’est également l’influence mutuelle des molécules magnétiques qui nous fait comprendre pourquoi les forces magnétiques sont déviées vers les bords d’une plaque de fer.
Les molécules tendent à s’aligner de la façon qui est la plus facile pour elles, soit dans le plan de la plaque. En effet, de cette manière, le nombre de molécules latérales proches est minimal et le nombre de molécules dans l’axe de leur alignement est maximal.
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