Magnétite naturelle
Conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique
Comme toutes les machines tournantes, les machines électriques à courant continu sont constituées d'un stator et d'un rotor (le stator est une bobine de cuivre fixe dans laquelle passe un courant électrique qui entraine la rotation de deux aimants fixés sur le rotor). Le stator crée une magnétisation longitudinale fixe à l'aide d'enroulements (inducteur) ou d'aimants permanents.
Le rotor est constitué d'un ensemble de bobines reliées à un collecteur rotatif. Le collecteur rotatif permet de maintenir fixe la direction transversale de magnétisation du rotor lorsque celui-ci tourne.
Grâce à ce dispositif, les magnétisations, rotorique et statorique, sont toujours décalées de façon optimale (en quadrature : c'est l'opposition des aimants pour qu'ils rentrent dans un nouveau champ au moment où leur opposé est au maximum de son champ). Ce décalage provoque un couple selon la loi du flux maximum (un pôle nord attire un pôle sud), provoquant ainsi la rotation du rotor. Cette rotation optimale a été obtenue grâce aux formules de la force de Laplace.
Une application du magnétisme : le train à sustentation
Un train à sustentation magnétique est un train qui utilise les forces magnétiques pour se déplacer. Il utilise le phénomène de sustentation électromagnétique et n'est donc pas en contact avec des rails, contrairement aux trains classiques. Ce procédé permet de minimiser les frottements et d'atteindre des vitesses plus élevées.
Histoire
I-Origines
Bien des civilisations ont attribué des pouvoirs surnaturels aux aimants et ont géneré bien des légendes. Notamment la beauté de Cléopâtre qui était soit disant due au port d'un aimant sur son front en guise de bijou.
Ont suivi les premières boussoles rudimentaires inventées par les Chinois. On les nommait "outils directifs".
Enfin l'usage thérapeutique largement utilisé en Orient et Extrème-Orient intégrant les vertus des aimants à leur médecine et pharmacopée.
Vers l'An Mil, en Chine, la boussole (appelée « aiguille du sud »), première application de la propriété d'aimantation, fait son apparition dans la navigation maritime. Cette boussole, aussi appelée marinette, est constituée d'une aiguille de fer aimantée par contact avec la pierre d'aimant. Elle sera introduite en Europe environ deux siècles plus tard par le célèbre Marco Polo. Le champ magnétique terrestre à l'origine de l'aimantation de la magnétite a permis à l'homme muni d'une marinette de mieux se situer dans l'espace et donc de l'explorer. Christophe Colomb, à l'aide de son compas, peut ainsi filer droit sur « Cipangu ».
William Gilbert, dans son De Magnete (1600), effectue pour la première fois la distinction entre corps électriques (il introduit ce terme) et magnétiques. Il assimile la Terre à un aimant, note les lois de répulsion et d'attraction des aimants par leur pôle et l'influence de la chaleur sur le magnétisme du fer. Il donne aussi les premières notions sur l'électricité, dont une liste des corps électrisables par frottement. Les propriétés d'aimantation sont alors indissociablement liées à la magnétite.
Jusqu'à très récemment, un aimant est défini comme « un oxyde naturel de fer qui attire le fer et quelques métaux. »
Les applications des aimants se sont multipliées. Aujourd'hui, on trouve des aimants dans des domaines aussi divers que la santé, les moteurs électriques (voir annexe, à gauche de cet article) qui sont, de fait, des moteurs magnétiques, les télécommunications, etc.
III-Le paléomagnétisme
Le paléomagnétisme est l'étude de l'enregistrement du champ magnétique de la Terre dans les roches. Certains minéraux dans les roches contiennent un enregistrement de la direction et de l'intensité du champ magnétique quand ils se forment : lors du refroidissement du magma par exemple, les roches figent les particules de fer qui sont agencées selon le champ magnétique terrestre de son époque. Cet enregistrement fournit des informations sur le comportement passé du champ magnétique de la Terre et l'emplacement des plaques tectoniques passées. Les enregistrements des renversements géomagnétiques conservés dans des séquences de roches volcaniques ( basaltes ) fournissent une échelle de temps qui est utilisée comme un outil géochronologique. Les paléomagnétitiens ont conduit le renouveau de la théorie de la dérive des continents et sa transformation en tectonique des plaques.
IV-Pourquoi s'est-on interressé à eux ?
Depuis l'antiquité, les aimants sont l'objet d'une fascination de l'homme dû à l'aspect magique de leurs propriétés. Les multiples usages des aimants découverts tout au long de l'histoire, de la boussole à leurs vertus dites thérapeutiques ou divines en passant par leur omniprésence dans les technologies actuelles, ont développé et entretenu leur intérêt. Ces aimants sont utilisés quotidiennement et pourant il persiste des mystères plus ou moins grands quand à l'étendue de leurs capacités et de leurs propriétés.
Ils continuent donc de fasciner la science.
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