Explications sur le magnétisme

[invite8ecedd5b]

Bonjour,

Je suis en train d'écrire un petit résumé sur le magnétisme.
Ce résumé est destiné à des collaborateurs de l'entreprise n'ayant aucune formation sur l'électromagnétisme (je ne suis pas moi même un expert, loin de là ).

Du coup j'aurais besoin de votre aide pour vérifier si ce que je raconte est juste ou non, en effet la compréhension du magnétisme est encore bien flou dans ma tête et je m'excuse d'avance pour les futures bêtises que vous aller lire (surtout pour des experts comme LPFR ^^).
Le but ici n'est pas de faire un rapport détaillé et précis, juste de faire comprendre les causes du magnétisme (quit à prendre des raccourcis, à ne pas être exhaustif,...) .


Voici ce que je compte écrire (les choses sont dites de façon simple et parfois un abus de langage est utilisé), je compte sur vous pour me corriger :

Le magnétisme d'un objet est dû au moment magnétique des électrons de chaque atome qui le compose.
Le moment magnétique de l'atome est dû aux mouvement des électrons qui gravitent autour du noyau.

Ces électrons tournent autour du noyau : il génère un moment orbital (m_o ) ⃗.
Il s'agit du moment lié à la rotation de l'électron autour du noyau atomique.

Ces électrons tournent autour d'eux même : il génère un moment de spin (m_s ) ⃗ .
Il s'agit de la rotation de l'électron sur lui-même par rapport à son spin.

Ainsi le moment magnétique d'un atome est la somme des moments orbitaux des électrons avec des moments de spin des électrons.

Ainsi, plus les électrons tournent rapidement autour de leur noyau, plus les moments orbitaux seront grands.
De même, plus les électrons tournent rapidement autour d'eux même plus les moments de spin seront grands.
Le moment magnétique de l'atome dépend ainsi de ces 2 facteurs.

Un objet non magnétisé a ses moments magnétiques orientés aléatoirement, un objet faiblement magnétisé a une parti de ses moments orientés dans une même direction et un objet fortement magnétisé a une grande parti de ses moments alignés dans la même direction.

Un objet aimanté émet un champs magnétique B ⃗ en [Tesla].
Ce champs est un champs de force, c’est-à-dire qu'en tout point de l'espace, on peut représenter un vecteur ayant une direction et une amplitude.
Le champs magnétique de la terre est ~50µT.

Il faut distinguer 2 types de champs magnétiques:
Les champs continu émis par les objets aimantés.
Les champs alternatif émis par certains appareils électrique.

Les objets proches de la source de ce champs seront plus ou moins attirés ou repoussés selon leur susceptibilité magnétique.
Cela se caractérise par une force et un couple appliqués à l'objet.



Si vous avez un peu de temps, merci de me corriger, ça me permettrai de ne pas trop raconter de bêtise dans le rapport .

Bonne journée.
-----

[invite6dffde4c]

Bonjour.
C'est gentil de votre part, mais je suis loin d'être expert en magnétisme. Je crois avoir compris quelques bases d'électromagnétisme. Mais ça ne va pas plus loin.

L'image des électrons qui tournent autour du noyau ou autour d'eux mêmes est largement dépassée et considérée comme fausse depuis presque un siècle. Cela venait avec le modèle atomique de Bohr qui a été complètement abandonné par les physiciens depuis cette époque, même s'il continue à être enseigné dans le secondaire.
Les électrons ont un moment magnétique orbital parque c'est une constatation expérimentale et non parce qu'ils tournent autour du noyau. Même chose pour le spin: ils ont un moment magnétique propre: c'est une constatation. Il faut accepter que les propriétés quantiques n'ont pas d'explication mécaniciste.

Donc, il faut supprimer toute référence ou explication qui contient des électrons qui tournent.
Au revoir.

[Nicophil]

Bonjour,

Peut-être parler de l'induction ?
Et évoquer l'effet Zeeman ?

[invite8ecedd5b]

Bonjour,

Merci de vos réponses.
Mince, j'ai donc 1 siècle de retard .
Pour info, même en étude supérieur, le modèle de l'électron qui tourne autour du noyau et autour de lui même est enseigné ...
En tout cas, c'est ce que j'ai appris à la fac (licence de math) et à l'école d'inge.
D'ailleurs mes collègues issue d'autres écoles on appris la même chose ...
Bon, faut dire que nos études ne traitaient pas de la MQ (d'ailleurs ma curiosité me pousse à m'y intéresser , mais c'est franchement pas facile )

Pour revenir au sujet :
Je vais essayer d'enlever les phrases parlant d'électron qui tourne histoire de ne pas raconter de bêtises.
Je vais résumer à : le magnétisme est dû au moment orbital de l'électron et au moment de spin de l'électron + de jolies photos trouvées sur internet.

Sinon, en dehors des parties traitant de l'électron qui tourne, le reste est t il correct?

Pour l'induction : Nos pièces s'aimantent à cause d'outils aimantés (dû à la méthode d'usinage), il est peu probable que l'aimantation soit dû à l'induction magnétique.

Quand à l'effet Zeeman, je préfère ne pas en parler, car mon rapport porte sur l'aimantation des pièces ferromagnétiques et sur les problèmes (force+couple) que les éléments aimantés font subir aux autres éléments à proximité.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite57f37970]

De même, plus les électrons tournent rapidement autour d'eux même plus les moments de spin seront grands.

Bonjour,
La norme du moment cinétique intrinsèque dû à la rotation des électrons autour d'eux-mêmes, leur spin, est une grandeur qui ne peut pas varier, contrairement au moment cinétique orbital. Donc en gros leur "vitesse de rotation sur eux-mêmes" est fixée (ou en tout cas leur moment cinétique donc magnétique...).

@LPRF, question de goût mais je ne serais pas aussi radical pour prohiber l'image de la rotation en mécanique quantique, surtout dans un texte de vulgarisation. Après tout tant que l'observable de moment cinétique L² ou S² est bien déterminé et non nul, on peut choisir de définir que cela correspond à un état de rotation, sans impliquer que cela corresponde à une trajectoire ni même à une vitesse angulaire ou un axe de rotation bien déterminés.

Pour epsylone, cela veut dire que de mon point de vue on peut quand même parler de rotation en mécanique quantique si on prend garde de ne pas y associer, comme dit plus haut, une trajectoire, une vitesse angulaire, un axe de rotation etc déterminés. Mais par exemple, pourront être bien déterminés à la fois la norme du moment cinétique et sa projection sur un axe.

[invite8ecedd5b]

Merci de votre réponse Quarktop.

En effet pour un texte de vulgarisation, l'image de l'électron qui tourne est très accessible puisque la plus part des gens connaissent l'image de l'électron qui tourne autour du noyau (même si cela est faux d'après ce qui est dit dans les post précédent).
Comme les personnes qui vont lire mon rapport ne sont pas forcément des scientifiques (régleur CN, chef d'équipe, manager, ...) j'essaie de vulgariser au maximum avec plein de photos mais sans (trop) raconter de bêtise, c'est un exercice pas forcément simple d'équilibriste (surtout de ma part ... vu que je suis pas très fort en électromagnétisme ).

Par curiosité, vous dite que "la vitesse de rotation de l'électron sur lui même" est fixe, mais alors, la différence entre une pièce faiblement aimantée et une autre (de même type) fortement aimantée n'est dû qu'au nombre de "spin aligné" ("dans la même direction") ?, je sais pas si ce que je dis est compréhensible ^^.

[invite6dffde4c]

Re.
Oui. Je pense que c'est un peu tôt pour parler de l'effet Zeeman.
Je n'ai fait des observations sur ce qui semblait incorrect. Le reste est bon.

Par contre la magnétisation des objets ferromagnétiques ce n'est pas simple.
Les moments magnétiques de atomes s'orientent parallèles par petites régions (les "domaines magnétiques"). Quand on applique un champ externe on fait augmenter les dimensions des domaines avec la "bonne" orientation au dépends de ceux avec la mauvaise orientation. Et cette déplacement des frontières entre domaines "accroche" aux imperfections du métal et se fait par des petits à-coups.
On peut magnétiser un morceau de fer en le soumettant à un champ magnétique externe soit avec une bobine soit avec un aimant.


@ QuarkTop:
Pensez-vous que si vous les présentez comme des rotations, les gens à qui vous racontez ça, vont le comprendre comme

...sans impliquer que cela corresponde à une trajectoire ni même à une vitesse angulaire ou un axe de rotation bien déterminés.

Eh non ! Ils vont le comprendre comme des billes qui tournent sur elles mêmes et autour du noyau comme dans le modèle de Bohr.
Et c'est exactement ça qui est arrivé, qui arrive, et qui continuera à arriver.
A+

[Nicophil]

Qu'est-ce "qui s'alignent" : les moments magnétiques orbitaux et/ou ceux de spin ?
Et de tous les électrons d'un atome de fer ?

[invite57f37970]

Eh non ! Ils vont le comprendre comme des billes qui tournent sur elles mêmes et autour du noyau comme dans le modèle de Bohr.
Et c'est exactement ça qui est arrivé, qui arrive, et qui continuera à arriver.

C'est sûr, c'est pourquoi selon le niveau de vulgarisation on peut choisir d'ajouter que tout ça c'est quantique et que les trajectoires ne sont pas bien définies (si ce n'est par L² et Lz).
Mais avec ce niveau de rigueur on s'interdirait aussi de vulgariser que le courant électrique dans un fil est dû à un mouvement d'électrons parce qu'ils n'ont pas de trajectoire classique déterminée... Tout est question de dosage.

[invite8ecedd5b]

Bonjour,

Il y a une question qui revient souvent :
J'ai une bobine démagnétiseur (courant alternatif 50Hz) produisant H=25kA/m qui nous sert à démagnétiser nos pièces.

Je voulais savoir s'il y a un risque à endommager les clef de voiture (il y a une puce à l'intérieure), les carte bancaires, ...
(dans l'hypothèse qu'un collaborateur mette sa clef ou sa carte dans la bobine ou à proximité !)
En effet, on a peur que cela abime ce type d'objet.
D'habitude je tente l'expérience, mais j'ai pas envie d'abimer la clef de ma voiture ou ma carte bancaire

(J ai un collaborateur qui a sa clef qui ne marche plus, il pense que ça vient de la bobine, je préfère m'en assuré avant de faire une demande de remboursement au RH)

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Le risque existe. Mais on ne peut rien affirmer sans connaitre ce qu'il y a à l'intérieur des clés.
Pour une carte à bande magnétique c'est sur: on la démagnétise.
Pour une carte à puce, le risque (à mon avis) est très faible.
Mais dans tous les cas c'est en mettant en contact l'objet avec le démagnétiseur qu'il y a des risques. Pas si on les conserve sur soi.
Au revoir.

[invite8ecedd5b]

Si je me trompe pas, à l'intérieur des clef il s'agit de RFID (radio frequency identification).
En cherchant sur internet, je n'ai rien trouvé de concret entre les clef de voiture et les champs magnétique alternatif.

A l'utilisation :
les collaborateurs ont souvent leur clef/badge/... dans leurs poches de pantalon.
En allant démagnétiser leurs pièces, leurs poches se trouvent souvent à 10cm de la bobine (la bobine se trouve à hauteur des hanches).

Je sais que le champs décroit selon la carré de la distance, si le champs était continu (genre aimant), je me ferais pas trop de souci (normalement y a pas d'impact sur les clef de voiture, ... information qu'on peut trouver sur les sites de vendeur d'aimant).
C'est le fait qu'il soit alternatif qui me met dans le doute.
D'ailleurs je ne sais pas si ce doute est fondé