Vous savez déjà que si vous apportez un aimant près d'un clou de fer, le clou ressentira une attraction vers l'aimant. Cependant, tous les métaux ne se comportent pas de la même manière. Certains métaux sont ce que les scientifiques appellent ferromagnétique, ce qui signifie qu'ils sont magnétisés en permanence par un aimant. D'autres sont paramagnétiques, ce qui signifie qu'ils ne sont que temporairement aimants, et d'autres sont diamagnétiques, ce qui signifie qu'ils éprouvent une faible répulsion d'un champ magnétique.

Spin

Les électrons ont une propriété appelée spin, qui est un peu comme le moment angulaire (par exemple, une balle tourne autour de son axe), bien qu'il soit important de ne pas aller trop loin dans cette analogie, puisque le spin électronique est finalement très différent du mouvement de rotation que vous connaissez dans la vie de tous les jours. dessus rotatif. Un électron peut avoir un spin de +1/2 ou -1/2. Par conséquent, les électrons agissent un peu comme de minuscules aimants. Si deux électrons sont appariés dans une orbitale, les champs magnétiques qu'ils produisent s'annulent mutuellement, et l'atome n'a pas de champ magnétique net.

Domaines

Dans les matériaux ferromagnétiques comme le fer, les atomes ont net champs magnétiques et sont regroupés avec d'autres atomes dans une petite sous-unité appelée un domaine. Un domaine peut à son tour être aligné dans n'importe quelle direction aléatoire ou aligné dans la même direction, avec tous ses voisins. Habituellement, les champs magnétiques ne sont pas alignés, de sorte qu'un morceau de métal de fer n'a pas de champ magnétique net; les champs magnétiques aléatoirement alignés d'atomes individuels s'annulent mutuellement. Quand un champ magnétique externe est appliqué, cependant, les atomes s'alignent avec lui, donc l'objet devient magnétisé.

Matériaux diamagnétiques

Dans un champ diamagnétique, chaque atome a des électrons appariés, donc tous les champs magnétiques créés par les électrons individuels s'annulent. Lorsque vous apportez un objet diamagnétique près d'un aimant, vous créez de minuscules boucles de courant dans les atomes du matériau, un peu comme des boucles miniatures de fil. Conformément à une loi de la physique appelée loi de Lenz, les courants que vous créez courent dans une direction telle qu'ils produisent un champ magnétique opposé à celui que vous avez appliqué.

Effets

Non seulement un diamagnétique le métal comme le cuivre n'a aucune attraction pour un aimant, il éprouve en fait de la répulsion. Cette répulsion est très faible, donc à moins que le champ magnétique soit très fort, vous ne le verrez pas. Néanmoins, cet effet résulte de la structure du métal au niveau atomique. Le cuivre a tous les électrons appariés dans ce qu'on appelle les orbitales d, de sorte que les atomes dans le cuivre n'ont pas de moments magnétiques nets. Le diamagnétisme est de loin plus commun parmi les éléments du tableau périodique que le ferromagnétisme ou le paramagnétisme.