Nature fondamentale de la force magnétique

[invite2e2825ea]

Bonjour,

Une question (naive) qui me tracasse depuis un certain temps:
Quelle est la nature fondamentale de la force magnétique?
Nous avons des modèles qui expliquent le magnétisme macroscopique par un champ vectoriel.
Le modèle standard nous explique comment le magnétisme nait du spin des électrons. Il nous dit aussi que le vecteur des forces électro-faibles est un boson (le photon pour la force électromagnétique).
Mais tout cela ne reste qu'un modèle, une représentation mathématique dont l'essence m'échappe (ou nous échappe).

Qu'est-ce qui fait se repousser ou s'attirer 2 aimants.
Ce ne sont pas les formules qui m'intéresse mais la compréhension du phénomène physique fondamental qui fait qu'il y a une force macroscopique réelle bien qu'immatérielle.
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[mariposa]

Qu'est-ce qui fait se repousser ou s'attirer 2 aimants.
Ce ne sont pas les formules qui m'intéresse mais la compréhension du phénomène physique fondamental qui fait qu'il y a une force macroscopique réelle bien qu'immatérielle.

Bonsoir,

Si je te demande qu'est-ce qui explique la répulsion (attraction) de 2 charges électriques positives (ou de signes contraires), que réponds-tu?

[invite8d75205f]

Bonsoir,

Si je te demande qu'est-ce qui explique la répulsion (attraction) de 2 charges électriques positives (ou de signes contraires), que réponds-tu?

bonsoir,
ou aussi l'attraction que la Terre exerce sur ton corps (essaye de sauter pour voir !)

[invite2e2825ea]

Je répondrai par une réponse classique.
Le champ vectoriel (électrique, magnétique ou gravitationnel) induit une force sur toute particule qui y est sensible.
Mais il s'agit la d'un modèle.
Et la nature fondamentale de la force gravitationnelle est différente de celle de la force électromagnétique, dixit le modèle standard.

Je peux comprendre la modélisation mathématique du phénomème de force magnétique par l'utilisation du spin des particule et de la contruction d'un macrospin qui interagit avec un autre macrospin par l'intermédiare du champ électromagnétique mais cela reste très abstrait. Cela ne me rensigne en rien sur la nature exacte de l'interaction elle-même et pourquoi cela aboutit à une force macroscopique. Manifestement par l'échange de photons, mais un aimant génere un champ statique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6754323456711]

Cela ne me renseigne en rien sur la nature exacte

J'ai bien peur que cela relève de l'ontologie. C'est quoi le nature exacte ?

Patrick

[mariposa]

Je répondrai par une réponse classique.
Le champ vectoriel (électrique, magnétique ou gravitationnel) induit une force sur toute particule qui y est sensible.
Mais il s'agit la d'un modèle.
Et la nature fondamentale de la force gravitationnelle est différente de celle de la force électromagnétique, dixit le modèle standard.

Je peux comprendre la modélisation mathématique du phénomème de force magnétique par l'utilisation du spin des particule et de la contruction d'un macrospin qui interagit avec un autre macrospin par l'intermédiare du champ électromagnétique mais cela reste très abstrait. Cela ne me rensigne en rien sur la nature exacte de l'interaction elle-même et pourquoi cela aboutit à une force macroscopique. Manifestement par l'échange de photons, mais un aimant génere un champ statique.

Une boucle de courant, un dipole magnétique, crée un champ magnétique. Ce champ magnétique interagit avec un autre dipole (cad une autre boucle) et exerce une force (bien entendu la force est réciproque). C'est donc l'analogue de l'interaction entre 2 charges électriques qui donnent des forces électrostatiques.

par ailleurs on montre qu'une particule qui possède un spin et une charge électrique possède un moment magnétique intrinsèque (c'est un effet purement relativiste). Cela veut dire que l'électron est source de champ magnétique, bien qu'il n'y a pas de boucles de courants.

Dans un aimant les moments magnétiques élémentaires (dont l'origine est essentiellement les moments magnétiques de spin) se trouvent alignés et donc les champs magnétiques élémentaires s'ajoutent.

Donc 2 aimants interagissent de la même façon que 2 boucles de courant basiques.

[invite6754323456711]

Bonsoir,

il me semble que l'on ne sait que caractériser par un formalisme mathématique que des propriétés de ce que l'on appelle phénomène physique. Par contre on sait pas définir en tant qu'être ce phénomène. Je pense même que l'on ne sait même pas si ce phénomène existe en tant qu'être. On peut on se perdre en cause de cause de cause… à l’infini.

Patrick

[invite5a89bfe6]

salut,

Il aurait mieux valu vous poser la question suivante: Quelle est la nature du champ électromagnétique, car il s'agit d'un tout, électricité et magnétisme sont unifiés depuis Maxwell.
Voir cours d'électromag; s'il s'agit d'une question de nature philosophique, alors ça ne me concerne pas...


allez case philo plus bas sur futura...
A+

[invite2e2825ea]

Bonjour,

Merci pour toutes ces réponses.

J'ai du mal exprimer ma question...
Je ne pense pas parler de phylosophie, ici.

Si j'ai pris l'example de la force magnétique, c'est que c'est assez parlant lorque l'on tient deux aimants en main. La répulsion de 2 barreaux de plastique chargés pourrait être un autre example. Il s'agit aussi d'un champ statique macroscopique.

L'interaction electromagnétique entre 2 particules se fait au moyen de photon (boson), qui sont aussi le champ électromagnétique (dualité onde corpuscule).

Comment se passe l'interaction entre deux aimants que l'on rapproche? Comment dois-je relié les intaractions quantiques entre particules par echange de bosons avec une force macroscopique?
S'agit-il d'un flux massif the photons echangés par les 2 aimants?

Ou bien est-ce juste une force résultante de deux champs magnétiques en interaction et il ne faut pas chercher à comprendre plus avant le phénomène?

Lorsque je concevais des charges utiles de satellite de telecom, la pression photonique exercée par les antennes rayonnant la puissance RF devait être prise en compte pour le maintient d'attitude du satellite. Une force réelle était exercée (et que je pouvais comprendre), mais qui n'avait pas de relation directe avec une force de type répulsion magnétique.

[mariposa]

L'interaction electromagnétique entre 2 particules se fait au moyen de photon (boson), qui sont aussi le champ électromagnétique (dualité onde corpuscule).

L'interaction entre particules se fait par l'intermédiaire de photons virtuels.

Le champ électromagnétique est "composé" de photons réels.

[invite2e2825ea]

Particule virtuelle...
Voici une notion qui m'avait completement échappé.

Est-ce que les bosons W et Z de la force faible sont aussi virtuels?
Il me semble que l'on a observé leur produit de désintégration.

On rentre ici dans un domaine trop pointu pour moi.

Je dois donc en conclure que la force résultante de l'approche de deux aimants est une chose qui existe, qui a été proprement formalisée et modélisée mais dont on ignore la nature intrinsèque.

Je dois accepté le champ (électro)magnétique comme une entité de notre univers. Un peu comme Einstein à du postuller que la vitesse de la lumiere est constante, sans pour autant expliquer pourquoi est elle est constante ni pourquoi elle a la vitesse qu'on lui connait aujourd'hui et pas une autre.

Merci

[belette27]

Je crois avoir compris ta question du début.
Aujourd'hui la force magnétique ou electrostatique est expliquée par l'intermédiaire des champs.
Je pense que la physique n'est pas encore arrivée au niveau fondamental des phénomènes physique, qui permettrait de donner une explication limpide de ces phénomènes...

[mariposa]

Est-ce que les bosons W et Z de la force faible sont aussi virtuels?
Il me semble que l'on a observé leur produit de désintégration.

C'est la même chose que pour le photon.

Il y a des particules réelles qui sont le bosons W et Z, mais l'interaction faible est representée par des bosons W et Z virtuels.

Je dois donc en conclure que la force résultante de l'approche de deux aimants est une chose qui existe, qui a été proprement formalisée et modélisée mais dont on ignore la nature intrinsèque.

L'interaction entre 2 aimants c'est la même chose que l'interaction entre 2 boucles de courants representée par le champ magnétique et qui sont équivalents à l"interaction entre 2 charges électriques representées par le champ électrique.

Je dois accepté le champ (électro)magnétique comme une entité de notre univers. Un peu comme Einstein à du postuler que la vitesse de la lumiere est constante, sans pour autant expliquer pourquoi est elle est constante ni pourquoi elle a la vitesse qu'on lui connait aujourd'hui et pas une autre.
Merci

Einstein n'a pas postuler la constance de la lumière. la constance de la vitesse de la lumière est un fait.

[curieuxdenature]

Je dois donc en conclure que la force résultante de l'approche de deux aimants est une chose qui existe, qui a été proprement formalisée et modélisée mais dont on ignore la nature intrinsèque.

Bonjour

ce n'est pas tout à fait le constat à faire, un objet qui se déplace dans un champ est composé d'entités plus petites et de charges opposées qui font qu'il parait globalement neutre, mais dans le détail ce n'est pas le cas et au final on sait que c'est un effet relativiste mesurable.
Ce fut l'objet de ce fameux article de 1905 sur l'electrodynamique des corps en mouvement.
Deux corps s'attirent parce qu'il tentent d'emprunter le chemin le plus court à leur portée, c'est ce que font deux fils rectilignes parcourus par un courant électrique de même sens, leur trajectoire se courbe.

[curieuxdenature]

D'après ce que j'ai compris de la motivation d'Einstein, c'est que ce qui le choquait était la définition arbitraire des mouvements dans les phénomènes d'induction.

J'imagine le savant dans la position suivante, un aimant dans la main droite, une bobine dans la main gauche et son scepticisme devant l'égalité des résultats:
1- il enfonce l'aimant sans bouger la main gauche : un courant apparait.
2- il enfonce la bobine sans bouger l'aimant : un courant apparait.
3- il enfonce la bobine et l'aimant : le même courant apparait.

Einstein était convaincu de l'invariance des équations de Maxwell quel que soit le référentiel animé d'un mouvement uniforme rectiligne vu des autres référentiels.
Pour lui, toute distinction du mouvement ou du repos de l'aimant ou de la bobine était arbitraire, ce qui comptait c'était leurs mouvements relatifs.

[invitec5c8efed]

Bonjour a tous!

désolé de réveiller une vieille discussion mais je me pose les même questions que XavLNK. après plusieurs recherches j'ai quelques intuitions mais aucun site ne les as confirmés.

Pour la gravité il y a (peu être) le graviton. la particule responsable de électromagnétisme étant le photon ,j'imagine qu'elle est responsable du champ magnétique de nos aimants. Mais qu'est ce qui fait les ligne de champs? un échange de photons entre les pôles?

[curieuxdenature]

Pour la gravité il y a (peu être) le graviton. la particule responsable de électromagnétisme étant le photon ,j'imagine qu'elle est responsable du champ magnétique de nos aimants. Mais qu'est ce qui fait les ligne de champs? un échange de photons entre les pôles?

Bonjour

il ne me semble pas juste de dire que le photon est 'responsable' du champ magnétique, il est plus approprié de dire qu'il est l'agent de transmission utilisé par le champ électromagnétique.

Un tel agent de transmission n'est pas obligatoire dans l'existence d'un champ, mais n'est pas non plus incompatible.
Par exemple, selon la théorie de la relativité générale c'est la déformation de l'espace autour d'un objet massif qui produit ce qui ressemble au champ de gravitation. En 'mode' statique on n'a pas besoin du photon ou du graviton pour rendre compte de leur champ respectif.
Mais, il est tout-à-fait possible de les faire intervenir de façon virtuelle pour expliquer la force qui entraine chacun de leurs effets.
Une force est un prêté pour un rendu, à partir du moment ou l'échange se fait dans un temps très court il n'y a pas violation du principe de conservation de l'énergie.

[invitec5c8efed]

hmm sa reste asse flou! et surtout abstrait. je crois que c'est un peu en dehors de ma portée pour le moment!

merci d'avoir répondu en tout cas!

[Fred des montagnes]

J'aurais dis que la force vient d'une variation de l'énergie stockée sous forme magnétique d'un système en fonction de la position (variation de l'énergie magnétique d'un électroaimant en fonction de l'entrefer, par ex.)

[Xoxopixo]

Decrire la nature de la force magnetique revient à decrire ses propriétés. On constate :

1. Cette force apparait au niveau de l'atome.
2. L'action de cette force depend de la distance donc de l'espace.
3. Cette amplitude d'action est inversement proportionelle a la distance.
4. Plus exactement inversement proportionnel au carré de la distance.
5. Cette force est de nature induite car elle se réparti.

De 4 et 5 on en deduit quelque-chose de troublant.
Si cette force se repartie, on devrait parler d'un volume d'action, donc d'une action d'amplitude relative à 1/d^3
Or ici, on a une surface d'action, comme la gravité...

Donc à partir de là, la nature du magnetisme est effectivement inconnue ou mal comprise. Peut-être par moi ?

[Deedee81]

Salut,

Donc à partir de là, la nature du magnetisme est effectivement inconnue ou mal comprise. Peut-être par moi ?

Même si la physique ne s'occupe pas vraiment de "la nature des choses". On sait quand même que le magnétisme n'est jamais qu'une facette de l'électromagnétisme. Et les ondes électromagnétiques c'est la lumière, les photons. Le magnétisme est très bien décrit en physique classique tout comme en électrodynamique quantique.

Attention, le magnétisme varie normalement en 1/d^4, pas avec le carré, car c'est une composante dipolaire (il n'existe pas de monopole magnétique), contrairement à la force électrostatique.

[Xoxopixo]

Attention, le magnétisme varie normalement en 1/d^4, pas avec le carré, car c'est une composante dipolaire (il n'existe pas de monopole magnétique), contrairement à la force électrostatique.

Merci Deedee81 pour cette importante information
Ca m'explique mieux le comportement des aimants, il est vrai qu'on a pas souvent cette information, tient, même sur wikipedia.

Par contre concernant le dipole/monopole, le debat semble ne pas être definitivement tranché. Ce qui peut avoir de profondes repercussions sur la "nature" du champ magnetique et justement son origine photon/electron.

Voici une news concernant les cristaux recement decouverts 2009, dont les atomes possedent un champ magnetique monopole.
http://www.futura-sciences.com/fr/ne...bserves_20398/

Ou encore plus recement et mieux observé :
http://www.futura-sciences.com/fr/ne...roscope_25753/

Et donc on rajoute aussi dans la liste:
6. Le magnetisme est une composante dipolaire (lorsqu'originaire du spin de l'electron ?).