De nombreux matériaux ont des propriétés magnétiques et une capacité à être aimanté. Deux classes de matériaux à propriétés magnétiques sont les matériaux paramagnétiques et ferromagnétiques. Ces matériaux ont des propriétés magnétiques naturelles qui leur permettent d'être attirés par un aimant. Les matériaux paramagnétiques sont faiblement attirés par les aimants et les matériaux ferromagnétiques sont fortement attirés par les aimants. Ces propriétés proviennent de leurs structures subatomiques, qui déterminent quels matériaux peuvent être fortement magnétisés et ce qui ne peut être que magnétisé faiblement.
Propriétés magnétiques
Le cœur de ce qui permet à un matériau d'être magnétisé réside dans sa structure subatomique où les électrons tournent autour du noyau des atomes du matériau. Un électron en rotation crée un champ magnétique appelé dipôle qui, comme un aimant de barre régulier, a à la fois des pôles nord et sud. Lorsque la majorité des électrons tournent dans la même direction, le matériau a le potentiel d'être magnétisé. Cependant, si une grande partie de ses électrons ne tourne pas dans la même direction, il y a moins de potentiel à magnétiser car les électrons en rotation opposés neutralisent les champs magnétiques de chacun. Un exemple d'un matériau dont la majorité des électrons tourne dans le même sens et peut être fortement magnétisé est le fer. Un exemple d'un matériau dont la majorité des électrons ne tournent pas dans la même direction et qui ne peuvent être que faiblement aimantés est l'aluminium.
Matériaux ferromagnétiques
En raison des structures subatomiques de leurs atomes , les matériaux ferromagnétiques tels que le fer, le nickel, le gadolinium et le cobalt sont naturellement attirés par les aimants. Typiquement, ces matériaux doivent subir un processus tel qu'un chauffage à haute température suivi d'un refroidissement sous l'influence d'un fort champ magnétique afin d'être aimanté en tant qu'aimant permanent. Des méthodes moins physiques telles que caresser le matériau avec un aimant ou le frapper avec un marteau peuvent faire de ces matériaux des aimants temporaires. Les deux processus physiques provoquent l'alignement des champs magnétiques induits par les électrons.
Matériaux paramagnétiques
Les matériaux paramagnétiques ne sont que faiblement attirés par les aimants du fait de la structure subatomique des matériaux paramagnétiques. relativement peu d'électrons libres tournent dans la même direction. Par conséquent, les matériaux paramagnétiques tels que le cuivre, l'aluminium, le platine et l'uranium font des aimants beaucoup plus faibles que ceux faits par des matériaux ferromagnétiques. Matériaux alliés
Les alliages de matériaux ferromagnétiques et paramagnétiques peuvent varier en fonction de leur potentiel être magnétisé. Par exemple, bien que le nickel soit un matériau ferromagnétique, une pièce de 5 cents n'est pas attirée par un aimant. La pièce de monnaie américaine de 5 cents est un alliage de 20% de nickel et de 80% de cuivre. L'acier inoxydable est un autre exemple de matériau qui n'est pas attiré par un aimant parce qu'il s'agit d'un alliage de fer ferromagnétique avec du chrome et de nombreux autres matériaux paramagnétiques. Cependant, certains alliages de matériaux ferromagnétiques et paramagnétiques produisent des aimants puissants. . Un exemple est alnico, qui dans une forme se compose des métaux ferromagnétiques de fer, de nickel et de cobalt avec les matériaux paramagnétiques aluminium et cuivre.
