Les aimants

[invite359f3846]

Bonjour,

Voilà je me pose encore une question bête (mon ignorance est sans limite!) :
Est-ce qu'un aimant se décharge qd il maintient un objet (->Si l'aimant n'était pas là, l'objet tomberait...)? S'il perd de l'énergie, alors n'importe quel aimant, même s'il n'est pas sollicité, se décharge?
ou alors,
Est-ce qu'il faut absolument que l'objet soit en mouvement ? Si, oui : imaginons une pièce métallique de masse m posée sur la table j'approche un aimant à une certaine hauteur (verticalement...) de l'objet. A un certain moment, en descendant de plus en plus, la pièce est attirée et vient se coller à l'aimant... C'est quoi l'énergie fournie à la pièce, donc puisée à l'aimant : m g h_min ?
Où a t'il puisé cette énergie. Il a perdu de sa force magnétique ? Comment le remagnétiser après?
Et enfin comment calculer la trajectoire d'une pièce métallique dans un champ magnétique ?

Merci d'avance!
Cordialement,
Rodrigue
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[invite03f54461]

Slu
Je peux me gourrer, mais un bout de ferraille intéragit avec le champ de l'aimant,
pas avec l'aimant lui-même,
si ce morceau de métal vient se fixer à l'aimant,
l'énergie mécanique sera prélevée à ta main qui tient l'aimant.

Par analogie, tu es en train de tomber sur la Terre,
la masse de la Terre est-elle modifiée par ta chute ?
non,
sa position, si...théoriquement

[inviteb865367f]

Oui, c'est comme la gravitaion, pas besoin de regravitationné la Terre.
L'énergie cintétique acquise par la pièce doit venir de ta main car tu ne porte pas que l'aimant, mais le système {aimant/pièce}.

Je crois ...

[invite359f3846]

euh... je sais pas si j'ai tout compris mais alors:
le champ magnétique d'un aimant est constant ? C'est qqchose de fixe comme la masse est fixe pour un objet ?
Est-ce que c'est bien un champ magnétique ? C'est quoi la différence entre un champ magnétique/électrique/électromagnétique?

Merci!

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite072b030b]

Un champ électrique est créé par une charge électrique qui est une propriété intrinsèque de la matière, comme la masse. Il exerce une force sur une autre charge électrique. F(vecteur) = qE u avec u le vecteur unitaire dirigé de la particule qui créé le champ E à la particule chargée q.

Un champ magnétique est créé par un mouvement de charges électriques, et exerce une force sur d'autres charges en mouvements. La force magnétique est inséparable de la force électrique. Un champ magnétique exerce une force sur un matériau magnétique (qui comporte des charges en mouvement) et sur une charge électrique en mouvement : F (vecteur) = q * produit vectoriel (vitesse * champ magnétique).

Une onde électromagnétique est la somme d'un champ magnétique et d'un champ électrique variables qui se propagent perpendiculairement l'un à l'autres et déphasés (max magnétique = min électrique, et réciproquement).

[invite03f54461]

S'lu

euh... je sais pas si j'ai tout compris mais alors:
le champ magnétique d'un aimant est constant ? C'est qqchose de fixe comme la masse est fixe pour un objet ?

Vi, mais le champ de l'aimant est constant
mais il intéragit avec le bout de feraille qu'il magnétise,
cette magnétisation induite à son tour intéragit avec le champ de l'aimant
et le déforme

Est-ce que c'est bien un champ magnétique ? C'est quoi la différence entre un champ magnétique/électrique/électromagnétique?

tout courant électrique induit un champ électromagnétique
de même nature et de mêmes caractéristiques qu'un champ magnétique
la réponse de Neutrino précise ce qu'est une onde électromagnétique

[invite359f3846]

le champ magnétique de l'aimant induit des courants dans un matériau en mouvement... donc il y a une champ électrique => est-ce qu'il y a un champ électromagnétique alors? J'avoue m'emmeler les pinceaux dans tous ces concepts!

[invite0234c510]

Le champ électromagnétique est le seul qui existe vraiment.

La séparation du champ électrique et du champ magnétique est un cas particulier, une étape qui a finalement aboutie à l’unification des deux. Il est plus facile d’étudier les deux séparément en fait, mais Maxwell a établi des équations montrant l’interdépendance entre champ électrique et magnétique.

Il n’y a donc en réalité qu’un champ électromagnétique. En fait dans l’aimant il y a un courant (déplacement de charges) dans des directions particulières qui vont crée un champ magnétique, ou l’inverse (!) un champ magnétique lié à l’aimant qui engendre des courants dans celui-ci. L’aimant possède un champ électromagnétique propre et en fait il y a « prédominance » (il sont plus facilement observables) des effets magnétiques.

Pour faire simple, imagine un tir bouchon, ou une grosse vis, qui serait lié (liaison hélicoïdale, ie relation entre la rotation et la translation) à un objet. La vis et l’objet représentent indifféremment le champ magnétique (B) et le champ électrique (E). Imagine (ou prend carrément une vis et un écrou) que la vis (admettons qu’elle représente E) se déplace en translation sans tourner dans l’axe du trou (sisi c’est possible), que va faire l’objet (ou l’écrou)? Il va tourner autour de la vis ! Et l’écrou tu l’as deviné c’est B. Et la réciproque est vraie, si tu fais tourner l’écrou (B) autour de son axe sans le déplacer en translation selon cet axe, que va faire la vis (E) ? Elle va translater selon l’axe.
Par exemple si on applique un champ B qui tourbillonne autour d’un fil conducteur, il va y avoir « en même temps » (vitesse de la lumière oblige c’est pas vraiment en même temps) création d’un champ E parallèle au fil qui va entraîner les charges libres du fil conducteur et crée un courant dans le fil.

Encore plus fort ça marche aussi si l’écrou représente E et si la vis représente B. Si on fait circuler dans un solénoïde (une bobine) un courant qui « tourne » autour de l’axe du circuit un champ magnétique va apparaître à l’intérieur du solénoïde dans la direction de l’axe.

Je m’aperçois que ce modèle (vis écrou) marche vraiment bien, puisqu’il te donne en plus les relations de sens et d’intensité entre champ magnétique et électrique. Le sens parce que selon si tu tournes l’écrou dans le sens positif ou négatif la vis « avance ou recule », et l’intensité parce que plus tu tournes l’écrou vite, plus la vis translate vite.

Dans le cas précis de l’aimant qui « soulève » un objet métallique, le champ électromagnétique de l’aimant va se « transmettre » à l’objet, le champ B « dominant » dans le cas de l’aimant on peut dire que ce champ B va induire « un courant » dans l’objet métallique et ce courant va induire un champ B proche de celui de l’aimant dans l’objet. Finalement l’objet se comporte comme « un aimant jumeau » et est attiré par l’aimant.
Un aimant peu être représenté par un face nord (N) et un face sud (S). Deux faces identiques se repoussent, deux faces différentes s’attirent.

_Voila l’aimant: S-N ________ L'objet est loin: o-o (pas de poles)
Et son champ B: -> ________ Son champ B est nul

On les rapproche, B -> est induit dans l'objet:
S-N s-n (on modélise l'action de B sur l'obet par s-n orientés par B)
-> ->
On remarque que la face N et la face s'attire ce qui explique que l'aimant attire l'objet (en fait l'objet "attire" tout autant l'aimant).

Voila c'est pas terrible mais j'espère que ça t'auras aidé a comprendre.
Désolé pour les puristes de cette explication avec « les mains » qui n’est pas très rigoureuse.

[inviteeecca5b6]

La force de l'aimant est donnée que ca:
F prop à (dA^2/d^2x) où A est la resistance magnétique du circuit et x la diréction de la force.

Il me semble vraiment qu'au bout d'un certain moment il faut "recharger" les aimants: on prend un matériaux féromagnétique dont la somme de tout les champs magnétique interne est nulle puis on le place dans un fort champ magnétique pour aligner tout les champs interne et ainsi nous avons notre aimant permanent. Mais au bout d'un moment (quelques années) les champs magnétique internes tendent à se deplacer et donc l'aimant ne fourni plus ne meme champ. Il faut donc a nouveau le placer dans un champ magnétique eleve.

[Narduccio]

Il me semble que les objets qu'il faut réaimanter soient ceux qui au départ ne possédait pas de champs magnétique. Si tu prends un pointe de tournevis en acier, au départ elle n'est pas magnétique Tu la magnétise pour avoir un tournevis qui retienne tes vis. Dans le temps, la pointe vas se démagnétiser. Tu prends un aimant en magnétite, jamais il ne se démagnètisera.

[invite359f3846]

Merci beaucoup pour toutes ces explications : j'ai compris ! Comme quoi, tout arrive ...

Mais, si un courant est induit dans la pièce métallique du fait de l'action du champ magnétique sur celle-ci :
- dejà, j'avais entendu parler, il me semble, qu'il fallait que le conducteur soit en mouvement par rapport au champ magnétique ou l'inverse => pour qu'il y ait une variation de flux magnétique???
- il y a des courants de Foucault induit dans la pièce, c'est ça ? Donc, il y a une énergie dépensée... Elle vient d'où ?

Et enfin :
- Quelle est la puissance du "fort champ magnétique" pour remagnétiser les aimants?

[invite072b030b]

exactement:
e = -dPhi/dt
La tension au borne d'une boucle de conducteur est égale (en valeur absolue) à la dérivée du flux magnétique dans la surface formée par la boucle.

Autrement dit, le flux doit varier pour avoir une tension non nulle, or le flux, c'est le produit scalaire du vecteur surface (perpendiculaire à la surface et ayant la surface en question pour longueur) et du vecteur champ magnétique. De deux choses l'une:

- on fait "varier la surface" : agiter l'élément conducteur dans le champ magnétique
- on fait varier le champ magnétique (en vecteur) : c'est comme cela qu'un champ magnétique alternatif crée par une première bobine induit un courant de même fréquence dans une seconde bobine, réceptrice : principe du transfo électrique! Ou bien on peut simplement agiter l'aimant, principe de la dynamo.

A mon avis personnel, pour remagnétiser une pièce de métal (démagnétisée totalement), il faut un champ magnétique plus puissant que ceux créés par les infimes dipôles magnétiques présents dans le métal, afin de les aligner (étant dans le désordre il ne crééent aucun champ magnétique en se supprimant les uns les autres).
Mais je ne connais ni l'ordre de grandeur ni la formule pour calculer ces champs et j'aimerais bien qu'on me les donne...

Cordialement

[inviteeecca5b6]

En fait on peut voir ca (et c'est meme comme ca que c'est le plus facile) comme un simple circuit electrique:
- Le champ magnetique d'un aimant est equivalent a une source de tension
- Le flux magnetique equivaut au courant
- Les materiaux parcouru par le flux a une resistance avec application de la loi d'ohm.

Donc, pour varier le flux, il faut soit varier le champ soit varier les resistances. En bougeant les elements on modifie les distances entre les surfaces et la taille des materiaux traversés et donc de la resistance totale. La force electromagnétique va toujours en l'encontre de l'augmentation de la resistance et c'est pour ca que par exemple une face nord et une face sud vont s'attirer (d'un point de vu analogie circuit electrique), afin de reduire la couche d'air et diminuer la resistance au flux.

[invite359f3846]

Donc si je réunis tous ces concepts à mon problème de départ qui était de soulever une pièce métalique (ex. un trombone) avec un aimant.

L'aimant possède un champ électromagnétique: champ électrique, du fait des charges, qui induit un champ magnétique, du fait du mouvement de ces charges. Mais le champ magnétique de l'aimant est prédominant sur le champ électrique c'est pourquoi au lieu de parler de champ électromagnétique, on parle de champ magnétique.

Quand j'approche l'aimant de ma pièce métalique, le champ magnétique de mon aimant induit des courants dans ma pièce métallique, ces courants induisent un champ magnétique. La pièce est devenue, elle-même, un aimant. On parle d'une induction magnétique.
J'ai mis le bout de phrase "le champ magnétique de mon aimant induit des courants" en rouge car, vu qu'il n'y a pas de variation de flux je ne vois pas comment il pourrait y avoir des courants qui créerait à leur tour un flux magnétique... A moins qu'il y ait une variation de flux qd j'approche la pièce. Donc, plus je rapproche vite la pièce de l'objet, plus la variation de flux sera brutale, donc la tension, le courant, et le champ magnétique induit seront grand. D'où j'attirerai la pièce d'une hauteur bien plus haute ?

Si je reprend l'analogie d'Evil.Saien. J'ai donc une source de tension qui débite dans une résistance donc qui dissipe une certaine quantité d'énergie RI². Donc, j'en arrive à penser que le champ magnétique de l'aimant diminue bien (comme une pile se décharge) quand on soulève des pièces métaliques. Ce qui expliquerait l'énergie nécessaire pour déplacer la pièce d'une hauteur h0 à une hauteur h1.
Le champ magnétique d'un aimant n'est pas constant et diminue ?

Cordialement,
Rodrigue

[invite072b030b]

Il faut voir aussi que l'énergie "perdue" par l'aimant pour attirer la pièce est surement largement récupérée quand tu décolles la pièce!

[invite03f54461]

S'lu

Et enfin :
- Quelle est la puissance du "fort champ magnétique" pour remagnétiser les aimants?

A dépend de ce que tu veux faire, s'il s'agit que la vis reste au bout du tournevis,
tu frottes la tige du tournevis à l'aimant d'un haut-parleur boomer...
ça suffit bien

[invite359f3846]

Il faut voir aussi que l'énergie "perdue" par l'aimant pour attirer la pièce est surement largement récupérée quand tu décolles la pièce!

Tu veux dire qu'une partie de l'énergie de l'aimant est partagée pendant la cohésion ? Et puis, qd il y a décohésion cette énergie est récupérée (si on néglige toutes les pertes qui pourraient arriver!) ...

[invite0234c510]

Ben très pratiquement il y a perte d'énergie "dans l'aimant" mais pas dans le système {aimant + pièce}. Si tu raisonnes en terme d'énergie électromagnétique (EM) et bien elle se conserve. Ton aimant perde de l'énergie EM mais cette énergie se retrouve dans la pièce. Comme dis Neutrino cette énergie est récupérée par l'aimant quand on éloigne la pièce.

Si l'énergie EM de l'aimant se conservait il pourrait attirer une infinité de clous, or on voit bien qu'il y a une capacité limite de l'aimant, qui correspond à une baisse d'intensité du champ B mais à un grossissement volumique de celui-ci. En gros un aimant plein de clou qui n'aimante plus assez, c'est plein d’aimants très faibles (les clous) et un gros aimant faiblard lui aussi puisque son EM a diminué proportionnellement au nombre de clous.

[invite359f3846]

Waouh! Tilt ... Ca va j'ai tout compris, en fait le champ électromagnétique de l'aimant se propage est induit à toute la pièce métallique (=> se partage). Quand on désassemble les pièces, il n'y a plus d'induction de la part de l'aimant ... l'aimant redevient comme à l'origine! Merci beaucoup J'ai mis le temps mais j'ai réellement compris comment ça fonctionnait!

Maintenant si j'avais envie de calculer la trajectoire d'une pièce métallique quelconque dans le champ électromagnétique d'un aimant, comment je devrais m'y prendre?

[invite0234c510]

Oula c'est compliqué ça (Calculer). Estimons plutôt.

Si la charge est petite et que la vitesse est grande (un électron par exemple), le champ de l'aimant ne variera pas beaucoup (B=d'intensité constante) et on va avoir une force proportionnelle à la vitesse qui déplacera l'électron. F=qV^B (F,V,B en vecteurs). Or la force modifie à chaque instant la vitesse donc la force (qui dépend de la vitesse) est aussi modifiée à chaque instant. Si B est uniforme (dans une seule direction et ne varie pas dans le temps) le calcul est possible. La trajectoire de l'électron sera une courbe dont "l'axe de courbure" sera B. Mais dans le cas de l'aimant B est tout sauf constant et ça se complique vraiment.

Pour un objet qui possède des charges libres (un conducteur) et qui a une vitesse "lente" par rapport à celle de la lumière, ça va aussi être compliqué. On aura deux actions. "L'aimantation" du conducteur par le champ B donc une force d'attraction de type "aimant-aimant" avec des faces qui s'attirent + la force complexe du au champ électrique (E) qui parcours le conducteur + un force de Lorentz F=qV^B si le conducteur est chargé. Je te laisse rajouter les forces de pesanteur et hop tu as un mouvement quasi-incalculable. En fait on peut faire des approximations du genre la force complexe du au champ E est négligeable, tout comme la force de Lorentz etc… Tout dépend su circuit.

Je voudrais attirer ton attention sur les actions bien sympathiques entre deux aimants, et notamment deux aimants placés faces semblables en regard (principe de la lévitation, mais ça ne marche pas avec des aimant permanent dommage). Je ne sais plus quelle loi prédit l’instabilité du système et le retournement des aimants dans le « bon » sens. En fait il existe une position d’équilibre instable donc impossible à atteindre en pratique (la moindre variation fausse tout).
Néanmoins il existe un moyen de rester dans cette zone et la encore c’est par rotation d’un aimant au dessus d’un autre (pas vraiment d’effet Electromagnétique cependant mais un effet gyroscopique). D’où l’idée de faire une machine à léviter en utilisant plusieurs aimants en rotation au dessus d’un gros.

[invite359f3846]

Oui, c'est le principe du levitron ...

[invite0234c510]

Mieux que ça, dans pour la science je crois qu'un modèle avait été proposé pour une "voiture" qui quittait progressivement le sol avec la vitesse, le moteur entrainant a la fois les roues et les aimants. Je me rappelle plus du numero si quelqu'un a des infos.

[inviteeecca5b6]

Je suis pas sur qu'il existe des aimants naturelles, c'est a dire des materiaux deja polarisés qu'on trouve dans la nature... Les ferromagnetique ont la propriete posseder des champs magnétiques internes qui peuvent etre tous orientés dans la meme direction mais qui perdent de cette homogeneite avec le temps, et donc si on trouve un morceau de ferromagnetique dans la nature il y a de bonnes chances pour que la somme des champs magnetiques internes soit nulle et donc qu'il ne possede pas de pole (et par consequent pas de force magnétique).
Tout les aimants ont tendance a se "decharger" avec le temps et d'ailleurs ils prennent le phenomène en compte quand ils mettent des aimants dans des sattelites.
Pour ce qui est de calculer la force d'un aimant sur un materiaux, il faut utiliser la formule F~dphi/dx (je ne m'en souviens plus par coeur mais elle doit pouvoir se retrouver) où x est la direction de deplacement de l'objet.
En fait il faut juste calculer phi en fonction de la position de l'objet et deriver par rapport a x.
Pour un mouvement rectiligne c'est pas tres dur, mais pour d'autres types de mouvement ca devient un peu plus compliqué.

[invite88ef51f0]

Je suis pas sur qu'il existe des aimants naturelles

Si... la magnétite est un matériau naturellement aimanté, dont on se sert pour faire des boussoles...

[invite93279690]

En ce qui concerne l'acquisition de l'aimantation pour les aimants naturels il me semble,si je me souviens bien,qu'elle s'effectue lorsque les composé ferromagnetiques sont a l'etat liquide(en fusion),ils aqucierent a ce moment là, de la meme maniere que des composé paramagnetiques, un champ qui va dans le meme sens que le champ magnetique terrestre.
Ensuite,pour les materiaux paramagnetiques,si on enleve le champ magnetique,le leur disparait egalement,mais pour les materiaux ferromagnetiques si on enleve le champ il reste une aimantation dite aimantation rémanante.
En pratique pour l'aimantation naturelle, lorsque le materiau descend en dessous d'une temperature dite temperature de Curie,il acquiert le champ qui existait au moment ou il a atteint cette temperature(en fait le champ terrestre).
Dans ce cas là il n a pas besoin d'etre réaimanter il garde son aimantation a jamais.
Ceci est fort utile ,par exemple, pour étudier les inversions de champ magnetique qui se sont produites depuis la formation de la terre jusqu'a aujourd'hui;on peut savoir entre autre en etudiant les dorsales oceaniques(volcanisme sous marin)quel etait le champ terrestre il ya dix millions d'années!c cool non

[invite19e21d13]

bonjour,

j'ai eu la réponse à pas mal d'interrogation grâce aux réponses de ce topic mais il m'en reste

J'ai lu que si l'on prend un aimant permanent et qu'on approche une pièce metallique, une partie de l'énergie de l'aimant est partagée pendant la cohésion.
J'imagine alors que si on rapproche deux aimants permanents l'un de l'autre, leur énergie va "s'ajouter" (mes termes ne sont sûrement pas les meilleurs, désolé) ..... ?

Pour ce qui est de la démagnétisation, j'avoue ne pas avoir très bien saisi finalement ce qu'il en est.
Un aimant dit "permanent" perd t-il son magnétisme avec le temps ? le fait de le faire interragir avec une pièce metallique ou un autre aimant peut-il accéler cette perte ? ou peut-être la température si l'aimant est en rotation très rapide par exemple ?

Merci d'avance pour vos réponses et félicitation pour ce forum très complet et surtout TRES interessant !

[zoup1]

J'ai parcouru rapidement le post et j'ai eu l'impression que les réponses qu'on y trouvait n'était pas vraiment satisfaisante.
Je crois que pour comprendre les aimants permanents on ne peut pas ne pas parler de domaine de Weiss ou de paroi de Bloch...
J'ai pas trouvé de liens très convaincant sur le web mais je vous en livre 2 tout de même pour lesquels on a quand même les informations essentielles :

http://membres.lycos.fr/electrotechc...o/ferromag.htm
http://orselj.free.fr/files/em2-materiaux.pdf

[invite89f53faf]

Bonjour

Je voudrais savoir si serais possible de démagnitiser un aimant
grâce à l'électricité, je sais que lon peut magnitiser par ex.
enrouler un fil autour de votre tournevis et aubout du fil maitez
le négatif et lautre le positif tester avec 12V, mais serai t'il possible
de cette manière démagnitiser ?

[curieuxdenature]

Bonjour

Je voudrais savoir si serais possible de démagnitiser un aimant
grâce à l'électricité, je sais que lon peut magnitiser par ex.
enrouler un fil autour de votre tournevis et aubout du fil maitez
le négatif et lautre le positif tester avec 12V, mais serai t'il possible
de cette manière démagnitiser ?

Bonjour,
tout à fait, mais il faut employer une méthode plus complexe.
Le solenoide doit être parcouru par un courant alternatif et il faut le faire diminuer lentement sur 5 secondes environ.

Il n'est pas rentable de construire un montage pour ça, alors quand le besoin se fait sentir, le technicien utilise son fer à souder instantané de 100 Watts à panne alimentée par un transfo BT. Ces fers à souder génèrent un fort champ magnétique car l'intensité du secondaire est de plusieurs dizaines d'ampères.(transfo 220 / 3 V environ)

En l'approchant de l'engin à démagnétiser, on appuye sur le contact et on éloigne tout doucement. Le tournevis (ou la tête du magnétoscope, etc..) est démagnétisé...

[invitef87b7d1f]

Bonjour,
Les aimants semblent toujours être des dipoles symétriques, est-il possible de fabriquer des aimants qui soient assymétriques ?
@++