Le Compendium

 

Aimants

Inclusions d'oxyde de fer noir (Fe3 O4) dans une roche.

L'oxyde de fer (oxyde de fer noir, ou oxyde magnétique) présente la propriété, connue depuis très longtemps, d'attirer le fer et quelques autres métaux comme le nickel et le chrome pour ne parler que des plus usuels. La cause de cette attraction se nomme le magnétisme et les fragments du minerai responsable, que l'on appelle souvent oxyde magnétique ou magnétite, sont des aimants. Par différents procédés, il est possible de communiquer cette propriété à l'acier afin d'obtenir des aimants artificiels dont l'utilisation est plus aisée. Aujourd'hui, pour aimanter un barreau d'acier, qu'il présente la forme d'un parallélépipède allongé ou d'un fer à cheval, on l'entoure d'un fil métallique parcouru par un courant continu. D'autres méthodes, plus anciennes, consistent à frotter l'acier avec la "pierre d'aimant" ou avec un aimant artificiel déjà formé.

1 - Aimants droits

1 - 1 - Petit barreau aimanté et son étui en buis

Le barreau aimanté de 10 cm de longueur étant placé sur son pivot, il s'oriente suivant le méridien magnétique du lieu ou il se trouve. L'extrémité repérée par le signe (+) indique le Nord magnétique terrestre. Cette extrémité, appelée pôle nord ou pôle austral du barreau, est souvent repérée par la lettre N. De même, l'extrémité (-) qui est son pôle sud ou pôle boréal, pourrait être repérée par la lettre S.

L'aimantation du petit barreau précédent a peut-être été obtenue en le frottant un certain nombre de fois sur le pôle A d'un aimant naturel ou artificiel : en réalisant l'opération dans le sens indiqué par la flèche, il s'est formé en b un pôle de nom contraire à A, et à l'extrémité opposée, un pôle de même nom que A. Ce procédé "par simple touche" est le plus anciennement connu. Sa représentation est, ici, celle du TRAITÉ DE PHYSIQUE de Paul POIRÉ (édition de 1880). Des procédés voisins sont utilisables, qui consistent à frictionner d'une certaine façon le barreau à aimanter avec deux forts aimants dont les pôles contraires sont en regard.

L'une de ces méthodes, dite "par double touche", est illustrée par les deux dessins suivants issus, à gauche, de l'édition de 1863 du COURS DE PHYSIQUE de A. GANOT "à l'usage des gens du monde, des candidats au baccalauréat ès lettres, des écoles normales primaires, des institutrices, des pensions de demoiselles, etc." , et le second, à droite, de l'ouvrage de Alexis CLERC, PHYSIQUE ET CHIMIE POPULAIRES, "sciences mises à la portée de tous", édité vers 1890. Les styles adoptés par les dessinateurs sont très différents ... Dans le deuxième cas, nous ne résistons pas à parler, non pour le procédé mais pour l'allure du manipulateur qui le met en pratique, de drôle de touche !

Documents numérisés et traités par Le Compendium

Pour obtenir des aimants plus puissants, on préfère enrouler, autour du barreau à aimanté, un fil conducteur dans lequel il suffit de faire passer un courant ou une décharge électrique. C'est le champ magnétique créé par le passage du courant qui est à l'origine de l'aimantation permanente alors acquise par le barreau, s'il est en acier. En remplaçant l'acier par le fer doux, il est possible de construire des aimants temporaires ou électro-aimants.

1 - 2 - Paire de barreaux aimantés Radiguet & Massiot et leur coffret en noyer

Paire d'aimants droits de la maison Radiguet & Massiot - Longueur 20 cm

TRAITÉ DE PHYSIQUE ÉLÉMENTAIRE
CH. DRION et É. FERNET
Masson, Editeur - PARIS - 1875

Ci-dessus, les barreaux aimantés du Compendium, dans leur coffret de rangement et préservés par les armures ou contacts en fer doux.

COURS DE PHYSIQUE par A. GANOT
à l'usage des gens du monde, ..., etc
Chez l'auteur, éditeur - PARIS - 1863

C'est l'aimantation par influence qui explique la formation de la houppe au pôle de l'aimant lorsqu'on plonge l'une de ses extrémités dans la limaille de fer. Chaque parcelle de métal agit sur la parcelle voisine. De la même façon, chaque petite pointe de fer doux devient un aimant et reste aimant tant que dure l'influence, c'est à dire tant que la pointe du haut demeure en contact avec le barreau aimanté.

LE MAGNÉTISME - R. RADAU
BIBLIOTHÈQUE DES MERVEILLES
Librairie Hachette et Cie - PARIS - 1881

Les deux figures suivantes sont tirées de l'ouvrage de M. POUILLET "ÉLÉMENS DE PHYSIQUE EXPÉRIMENTALE ET DE MÉTÉOROLOGIE", dans sa seconde édition de 1832. La Fig. 2 représente un aimant droit "roulé dans la limaille de fer" : on voit que l'attraction est plus forte à ses extrémités et qu'elle devient nulle sur sa ligne moyenne mm'. La Fig. 5 est réalisée en saupoudrant de la limaille de fer sur un carton disposé juste au-dessus du même barreau aimanté et en imprimant avec le doigt des chocs légers au carton : la limaille s'arrange en courbes régulières symétriques par rapport à la ligne moyenne mm'. L'image que l'on obtient se nomme le "spectre magnétique" de l'aimant droit.

Documents "Le Compendium"

Spectre magnétique d'un barreau aimanté, droit
"ÉLÉMENS DE PHYSIQUE EXPÉRIMENTALE ET DE MÉTÉOROLOGIE"
M. POUILLET - A Paris, chez Béchet Jeune - 1832

Actions mutuelles des pôles des aimants : les pôles de noms contraires s'attirent (le signe + est équivalent à la lettre N) et les pôles de même nom se repoussent.

TRAITÉ DE PHYSIQUE ÉLÉMENTAIRE de CH. DRION et É. FERNET
Masson, Editeur - PARIS - 1893

LA PIERRE D'AIMANT CHEZ LES ANCIENS :

LE MAGNÉTISME par R. RADAU
BIBLIOTHÈQUE DES MERVEILLES - Librairie HACHETTE - PARIS - 1881

 

 

2 - Aimants en fer à cheval

Grand aimant de démonstration - 20 x 12cm

A gauche, l'expérimentateur déplace une bobine supposée parcourue par un courant, le long d'une branche de la pièce en acier qu'il veut aimanter. Si la méthode est la bonne, la représentation est étrange car les extrémités du conducteur apparaissent n'être pas reliées à un générateur ! La même remarque peut être faite pour le dessin du Traité élémentaire de physique de A. PRIVAT-DESCHANEL, paru une vingtaine d'années plus tôt ...

Ci-dessus
PHYSIQUE ET CHIMIE POPULAIRE
ALEXIS CLERC
Jules Rouff et Cie - PARIS - Vers 1890

A droite,
TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE DE PHYSIQUE
A. PRIVAT-DESCHANEL
Librairie J. Hachette - PARIS - 1869

Aimant de couturière - 3,5 x 2,2 cm

Un petit aimant bien pratique pour récupérer les épingles et aiguilles tombées par terre ...

Aimant en fer à cheval - 11 x 5,8 cm

 

3 - Aimants cylindriques : expérience de l'aimant flottant

Deux aimants cylindriques puissants sont percés de part en part suivant leur axe de symétrie. L'un des  aimants, fixe, est déposé à la base d'une tige verticale en bois ciré dont le diamètre est légèrement inférieur à celui de la perforation des aimants. L'autre aimant, mobile, est libéré du haut de la tige. La face inférieure de ce deuxième aimant est de même nom que la face supérieure du premier : les faces en regard l'une de l'autre ont donc tendance à se repousser. Effectivement, l'aimant mobile commence par tomber en glissant le long de la tige puis, sans même le toucher, il est repoussé par l'aimant fixe. Il rebondit plusieurs fois comme il le ferait sur un matelas d'air avant de s'immobiliser comme s'il flottait...

Le chargement de la vidéo peut demander une dizaine de secondes et nécessite la présence de Quick Time

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Pour libérer l'aimant supérieur, appuyez sur la touche "Entrée" ou la barre d'espacement de votre clavier.
Dans certains cas, il faut d'abord cliquer sur l'image (clic gauche)

Afin de réduire la taille de la vidéo, la séquence initiale durant laquelle le manipulateur lâche l'aimant, ainsi que les trois premiers bonds de cet aimant, ont été supprimés.

 

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