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

La science derrière le magnétisme, comme l'électricité, se résume 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. Lorsqu'un électron présente du magnétisme, et par conséquent, sa capacité à interagir avec un champ magnétique externe, il est dit qu'il a un moment magnétique.

Le moment magnétique d'un électron est basé sur son spin et son orbite, qui sont les deux principaux 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 rend un matériau magnétique?

Alors que les atomes individuels dans n'importe quelle substance peuvent avoir des moments magnétiques, cela ne ne signifie pas que la substance elle-même est magnétique. Pour que la substance soit magnétique, vous avez besoin d'un nombre suffisant d'atomes travaillant tous ensemble. Cela nécessite deux choses.

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

Cependant, cela ne suffit pas en soi pour que la substance soit magnétique. Le 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 présent dans les noix et les céréales et essentiel à la santé des os, n'est pas magnétique, même si ses électrons ne s'alignent pas deux à deux. Si vous aviez 1001 moteurs de train, 500 face au sud et 501 face au nord, ce moteur supplémentaire ne fera pas beaucoup de différence.

La deuxième chose dont vous avez besoin est qu'un nombre suffisant d'électrons s'alignent parallèlement les uns aux autres - comme beaucoup de locomotives orientées dans la même direction - donc 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 courant. Le nickel et le cobalt sont deux autres éléments ferromagnétiques. Cependant, plusieurs autres substances peuvent être ferromagnétiques lorsqu'elles sont chauffées ou combinées avec d'autres matériaux.