La plupart des gens savent que le fer est attiré par les aimants, alors que d'autres métaux comme l'or et l'argent ne le sont pas. Pourtant, peu de gens peuvent expliquer exactement pourquoi le fer a cette relation magique avec le magnétisme. Pour arriver à la réponse, il faut descendre au niveau atomique et examiner la nature magnétique des électrons d'un atome.

Electrons and Magnetism

La science derrière le magnétisme, comme l'électricité, descend aux électrons, les particules chargées négativement entourant le noyau d'un atome. Tous les électrons ont des propriétés magnétiques, tout comme ils ont des propriétés électriques. Quand un électron présente un magnétisme, et par conséquent, sa capacité à interagir avec un champ magnétique externe, on dit qu'il a un moment magnétique.

Le moment magnétique d'un électron est basé sur son spin et son orbite de la mécanique quantique. Sans entrer dans les équations quantiques, il suffit de dire que le moment magnétique d'un électron est dû à son mouvement.

Qu'est-ce qui fait un matériau magnétique?

Alors que les atomes individuels peuvent avoir des moments magnétiques Cela ne veut pas dire que la substance elle-même est magnétique. Pour que la substance soit magnétique, il faut un nombre suffisant d'atomes travaillant tous ensemble. Cela nécessite deux choses.

La première chose qui doit arriver est qu'il doit y avoir un désaccord entre les atomes. Dans beaucoup de substances, tous les électrons s'alignent en paires ordonnées, chacun d'eux annulant les propriétés magnétiques de l'autre. Si vous imaginez 1 000 locomotives, la moitié d'entre elles essayant d'aller vers le nord et l'autre moitié vers le sud, aucune d'entre elles ne va se déplacer. Donc, pour qu'une substance soit magnétique, ses électrons ne peuvent pas tous être appariés.

Cependant, cela n'est pas suffisant en soi pour que la substance soit magnétique. Le simple fait que les électrons d'un matériau ne s'alignent pas par paires ne signifie pas nécessairement que la substance est magnétique. Le manganèse, par exemple, un minéral important trouvé dans les noix et les céréales et essentiel pour la santé des os, n'est pas magnétique, même si ses électrons ne s'alignent pas par paires. Si vous aviez 1001 locomotives, 500 au sud et 501 au nord, ce moteur supplémentaire ne fera pas beaucoup de différence.

La deuxième chose dont vous avez besoin est de disposer d'un nombre suffisant d'électrons pour s'aligner en parallèle les uns aux autres - comme beaucoup de locomotives orientées dans la même direction - leur capacité à interagir avec un champ magnétique externe est suffisamment importante pour déplacer l'objet entier.

Tout matériau qui a ces deux conditions est appelé ferromagnétique . Le fer est l'élément ferromagnétique le plus commun. Deux autres éléments ferromagnétiques sont le nickel et le cobalt. Cependant, plusieurs autres substances peuvent être ferromagnétiques lorsqu'elles sont chauffées ou combinées avec d'autres matériaux.