Certains métaux attirent naturellement d’autres métaux grâce à une force appelée magnétisme. Même avant que l'on comprenne l'électricité, les scientifiques fabriquaient des boussoles à partir de minuscules bandes d'aimants naturels qui pivotaient pour s'aligner sur le champ magnétique terrestre, pointant vers le nord car le champ s'étend du sud vers le nord.
Lorsque deux métaux s’attirent dans l’espace, l’un ou les deux sont probablement magnétiques. Les aimants permanents, contenant généralement du fer, présentent le magnétisme naturel le plus puissant, un phénomène appelé ferromagnétisme. Le champ magnétique terrestre est généré par le mouvement de son noyau de nickel-fer en fusion et devient visible lorsque des particules chargées du Soleil entrent en collision avec notre atmosphère près des pôles magnétiques, produisant les aurores boréales.
Le noyau de protons et de neutrons de chaque atome est entouré d’électrons qui portent une charge négative. La disposition de ces électrons donne aux atomes une orientation directionnelle et leur mouvement orbital crée un faible champ magnétique. Chaque fois qu'un courant électrique circule, en particulier selon un trajet circulaire ou en spirale, un champ magnétique apparaît. Les électro-aimants exploitent ce principe, permettant à leur magnétisme d'être activé et désactivé avec le courant.
Les métaux dont les structures électroniques permettent à leurs électrons de s’aligner plus facilement forment des champs magnétiques plus puissants. Le fer, le nickel, le cobalt et le gadolinium sont les plus facilement magnétisés. Même si l’aluminium et le cuivre peuvent présenter un comportement magnétique, les champs qu’ils génèrent sont faibles. Les oxydes et alliages contenant du fer, comme la rouille et l'acier, magnétisent également facilement, et plus le nombre d'électrons alignables est élevé, plus l'aimant est puissant.
La magnétite, un oxyde de fer présent dans la nature, présente souvent un champ magnétique puissant et est communément appelée magnétite. Les recherches modernes suggèrent que les éclairs pourraient avoir magnétisé ces magnétites. La structure cristalline de la magnétite permet à de grands groupes de molécules, appelés domaines, de s’aligner dans la même direction, produisant un puissant champ magnétique. D'autres minéraux peuvent acquérir un faible magnétisme à partir du champ magnétique terrestre, et l'étude des roches des tranchées océaniques révèle comment les pôles magnétiques de la planète se sont inversés au fil des millénaires.
Créer un électro-aimant simple est simple :enroulez de nombreuses bobines de fil de cuivre autour d'une barre d'acier ou d'un clou, connectez une petite batterie et faites passer le courant à travers la bobine. Le métal deviendra magnétique, conservant un certain magnétisme même après l’arrêt du courant et le retrait du fil. Ressources fournir des instructions étape par étape.
