Asimant

D'observacions dei proprietats magnetiqui de la magnetita son atestadi pendent l'Antiquitat dins mai d'una region. En particular, de documents escrichs mòstran una conoissença generala de sieui proprietats, comprés aquela de transmetre la possibilitat de crear un camp magnetic a un tròç de fèrre, en China, en Grècia, en Anatolia e, pus tard, dins l'Empèri Roman^[2][3]. Li proprietats magnetiqui de l'ambre fretat èran finda conoissudi per lu Grècs^[4]. Totun, durant de sègles, lo magnetisme non aguèt d'aplicacions vertadieri, mas coma totplen de mineraus, foguèt associada a la magia^[5].

La promiera aplicacion dei aimants foguèt la bóssola, inventada per lu Chinés dins lo corrent dau sègle XI^[6][7]. Lo dispositiu si difondèt lòng dei rotas marchandi e foguèt pauc a pauc adoptat per lu Arabs e per lu Europeus^[8][9]. Aguèt un ròtle central dins li expedicions maritimi menadi per lu explorators europeus a partir de la segonda mitat dau sègle XV. Per exemple, la bóssola es sovent considerada coma un dei factors aguent permés lo succès dei expedicions de Cristòl Colomb en Amèrica^[10]. Totun, lu aimants naturals utilizats avian lo defaut de perdre pauc a pauc la sieua aimantacion. Aqueu problema foguèt reglat en lo 1743 per Daniel Bernoulli (1700-1782) emb l'invencion dau promier aimant en forma de fèrre de cavau. Format de doi pòles plaçats a proximitat, garda li sieui proprietats car lu doi camps magnetics mantènon l'aimantacion^[11].

En lo 1600, lo fisician anglés William Gilbert (1544-1603) destrièt còrs electric e magnetic. Notèt li lèis d'atraccion e de repulsion dei aimants, l'influéncia de la calor sus lo magnetisme dau fèrre e assimilèt la Tèrra a un aimant. Charles-Augustin Coulomb (1736-1806) posquèt explicar lo foncionament de la fòrça d'atraccion e de repulsion en lo 1785 e Hans Christian Orsted (1777-1851) l'associèt a l'electricitat en lo 1805. Pi, 15 ans pus tard, observèt la deviacion d'una agulha magnetizada per un corrent electric. La mema annada, André-Marie Ampère (1775-1836) magnetizèt un tròç de fèrre plaçat dins un solenoïde somés a un corrent^[12]. Aquelu trabalhs permetèron pauc a pauc de definir una teoria de l'aimantacion e de produrre d'aimants artificiaus avent d'aplicacions comerciali.

 

Lo camp magnetic congreat per un aimant, generalament notat B, es un camp vectorial. Per un ponch donat dins l'espaci, aqueu camp a doi proprietats :

• la sieua direccion es aquela de l'agulha d'una bóssola a l'equilibri.
• lo sieu sens que va dau pòle sud vèrs lo pòle nòrd.

La sieua intensitat es exprimida en A.m^-1[13]. Totun, per exprimir aquela intensitat, s'utiliza generalament lo teslas (T) qu'es en realitat l'unitat dins lo Sistèma Internacional de l'induccion magnetica, una grandor permetent de caracterizar l'intensitat e la reparticion espaciala dau camp magnetic. Lo gauss (G) pòu finda èstre utilizat car la sieua valor, 1 T = 10 000 G, es pus adaptada ai valors observadi dins l'environament terrèstre^[14]. Per exemple, lo camp magnetic terrèstre vau 58 µT ò 0,58 G a 50° de latituda. Un aimant pichin a un camp magnetic de l'òrdre de 2 000 a 4 000 G, un aimant d'IRM de 15 000 a 30 000 G e lu aimants umans pu poderós de 600 000 G. Lo tesla es mièlhs adaptat per lu fenomènes astronomics. Per exemple, una estela de neutrons pòu facilament aver un camp magnetic de 10 MT.

Lo moment magnetic es una grandor vectoriala, generalament notada µ ò M, que s'exprimisse en A.m²^[15]. Permet de caracterizar l'intensitat d'una fònt magnetica (corrent electric, objecte aimantat...). L'aimantacion es la distribucion espaciala dau moment magnetic. Per un còrs plaçat dins la sieua zòna d'influéncia, aqueu moment si manifèsta per la tendéncia que subisse lo còrs a s'alinhar dins lo sens dau camp magnetic. Per exemple, es lo cas de l'agulha d'una bóssola que s'alinha dins lo sens dau camp magnetic terrèstre. Cau notar que tot objecte aguent un moment magnetic engendra un camp magnetic a l'entorn d'eu.

L'aimantacion d'un objècte aimantat es la valor locala dau sieu moment magnetic per unitat de volume^[16]. Generalament notada M, s'exprimisse en A.m^-1[17]. Es un camp vectorial car li sieui intensitat e orientacion pòdon variar en foncion dau ponch causit per li mesurar. Lu aimants de la vida vidanta an generalament una aimantacion de 100 000 A.m^-1, cen que correspònde a un moment magnetic de 0,1 A.m² concentrat dins un volume de 1 cm³. Lo fèrre pòu facilament aver una aimantacion d'environ 10⁶ A.m^-1. Aquò explica perqué s'aimanta sensa dificultat.

 

Li a doi biais principals de modelizar lu aimants dins la fisica modèrna. Lo primier es la representacion basada sus l'existéncia de pòles nòrd e sud. Totun, cau ben nòtar que lu doi pòles dau modèle non correspòndon a de pòles vertadiers. Aquò es unicament un mejan simple per representar lu fenomènes observats ai extremitas d'un aimant. S'un aimant es romput, lo resultat serà la formacion d'aimants pus pichins aguent egalament de pòles nòrd e sud. Dins aqueu modèle, cau utilizar la divergéncia d'un camp de vectors. En simplificant, la divergéncia es un operator matematic que mesura s'un camp vectoriau intra ò sòrte d'una zòne de l'espaci. Dins lo nòstre cas, la divergéncia de l'aimantacion ∇M a l'interior de l'aimant es considerada coma una distribucion de monopòles magnetics. Se la distribucion dei pòles es conoissuda, aquò permet d'obtenir lo camp magnetic H. A l'exterior de l'aimant, lo camp magnetic B es alora proporcional a H, mentre qu'a l'interior, l'aimantacion deu èstre ajustada a H.

Lo segond metòde de representacion d'un aimant es lo modele d'Ampère. Dins aqueu cas, la magnetizacion es lo resultat de la formacion de corrents microscopics dichs corrents d'Ampère. A l'interior dau materiau, aquelu corrents si compensan e la sieua soma es donc considerada coma nulla. Lu corrents susfacics son ensinda lu contributors unics de l'aimantacion^[18]. La règla de la man drecha permet alora de determinar la direccion e lo sens dei particulas que pòrtan una carga positiva.

Lo pòle nòrd d'un aimant es definit coma lo pòle dirigit vèrs lo Pòle Nòrd magnetic de la Tèrra quand l'aimant es pendut liurament. Coma l'atraccion magnetica a luèc entre pòles opausats, aquò significa que lo Pòle Nòrd magnetic es en realitat lo pòle sud dau camp magnetic terrèstre^[19][20].