LES AIMANTS

Définition

Un aimant est un corps capable d'attirer le fer, le nickel, le cobalt et certains alliages contenant le fer (comme l'acier); ces corps sont appelés corps ferromagnétiques.

Types d’aimants

On distingue deux types d’aimant :

Ø Les aimants permanents

-les aimants naturels

Dans la nature, on trouve certaines roches appartenant à la famille des oxydes de fer qui sont des aimants permanents. Les aimants naturels attirent naturellement des objets ferromagnétiques et sont constitués d’une roche appelée magnétite.

-les aimants artificiels

Ce sont des aimants produits par l’homme. Ils existent sous trois formes : droites, courbée ou circulaire.

Ø Les électroaimants

Ce sont des objets qui se comportent comme un aimant lorsqu’ils sont traversés par un courant électrique.

Les pôles d’un aimant

Les aimants usuels sont en acier et n’attirent le fer qu’en deux régions, voisines de leurs extrémités, que l’on appelle pôles de l’aimant.

Les propriétés magnétiques d’un aimant sont particulièrement importantes aux extrémités, appelées « pôles magnétiques ». Les pôles apparaissent toujours par paires et ne sont pas identiques : on distingue le pôle nord et le pôle sud. Le pôle nord d’un aimant est souvent peint en rouge, le pôle sud en vert.

Les actions réciproques de deux pôles d’aimant

Les deux pôles d’un aimant sont différents : l’un, qui tend à se tourner vers le nord, est le pôle nord ; l’autre est le pôle sud. Deux pôles de mêmes noms se repoussent, deux pôles de noms différents s’attirent.

Les forces magnétiques que deux pôles exercent l’un sur l’autre sont des forces opposées ; leur intensité commune diminue rapidement avec la distance des deux pôles.

Expérience de l’aimant brisé

Coupons un aimant en son milieu

L’expérience de l’aimant brisé montre que lorsqu’on coupe un aimant en deux, chaque morceau se comporte comme un aimant indépendant a deux pôles.

Aiguille aimantée

Si l'on place quelques aiguilles aimantées sur différentes tables de la classe ; on constate que :

· Toutes les aiguilles aimantées s’orientent dans la même direction privilégiée et de la même manière du sud vers le nord.

· De ce fait, la terre est considérée comme une source du champ magnétique.

L’aiguille aimantée : permet de déterminer l’existence d’un champ magnétique et de préciser son sens et sa direction.

Une boussole est un instrument qui permet d’indiquer la direction du nord grâce à une aiguille aimantée qui s’aligne avec le champ magnétique terrestre.

Boussole

Rôles de la boussole :

-S’orienter dans l’espace : en randonnée, en forêt, en montagne, en mer ou en désert.

-Navigation maritime et aérienne : pour connaître la direction à suivre.

-Cartographie : pour lire et utiliser une carte avec précision.

-Exploration : pour explorer des lieux inconnus ou peu accessibles.

-Activités sportives : comme la course d’orientation.

-Utilisation militaire : pour planifier des déplacements sur le terrain.

Utilisation des aimants

Voici les principales utilisations des aimants :

1. Électronique :

- Haut-parleurs, écouteurs, microphones.

- Disques durs pour stocker les données.

2. Appareils ménagers :

- Fermeture de portes de réfrigérateur.

- Moteurs électriques dans les ventilateurs, machines à laver, etc.

3. Médecine :

- Imagerie par résonance magnétique (IRM).

- Prothèses et implants magnétiques.

4. Industrie :

- Tri des métaux (séparation des matériaux ferromagnétiques).

- Moteurs et générateurs électriques.

5. Éducation et expérience scientifique :

- Expériences scolaires sur le magnétisme.

- Boussoles pour l’orientation.

6. Jouets et objets du quotidien :

- Jeux magnétiques, fermetures de sacs ou boîtes.

- Aimants décoratifs sur les réfrigérateurs

EXERCICES

EXERCICE I :

Indique si les affirmations suivantes sont vraies ou fausses :

1. Un aimant attire tous les métaux.

2. Les pôles opposés de deux aimants s'attirent.

3. Le plastique est attiré par un aimant.

4. Un aimant peut repousser un autre aimant.

5. Un aimant attire le fer, le nickel et le cobalt.

EXERCICE II:

Complète les phrases avec les mots suivants : repoussent, s’attirent, pôle nord, pôle sud, ferromagnétique, acier, bois

1. Les pôles opposés de deux aimants __.

2. Les pôles identiques de deux aimants __.

3. Un clou en __ est attiré par un aimant.

4. Le __ et le nickel sont des matériaux __.

5. Le __ n’est pas attiré…

EXERCICE III :

Un élève place une boussole sur une table, loin de tout objet métallique.

Il observe que l’aiguille se positionne toujours dans la même direction, même lorsqu’il déplace la boussole à plusieurs endroits de la pièce.

Questions :

1. Quelle partie de la boussole indique toujours la même direction ?

2. Comment appelle-t-on la direction indiquée par cette partie ?

3. Pourquoi l’aiguille de la boussole s’oriente-t-elle toujours de la même manière ?

4. Quelle est la relation entre la boussole et le champ magnétique terrestre ?

5. À quoi sert une boussole ?

EXERCICE IV:

On prend un aimant droit et on le casse en deux parties égales.

Chaque partie est ensuite testée à l’aide d’une boussole.

Questions :

1. Que remarque-t-on en approchant la boussole de l’un des morceaux ?

2. Peut-on dire que chaque morceau est encore un aimant ? Pourquoi ?

3. Où se trouvent les pôles magnétiques sur les deux morceaux ?

4. Si on continue à casser les morceaux, que peut-on dire du résultat ?

EXERCICE V:

Julie fait une randonnée. Elle utilise une boussole pour s'orienter. En regardant sa boussole, elle remarque que l’aiguille rouge pointe toujours vers la même direction.

1. Que représente cette direction vers laquelle l’aiguille rouge pointe ?

2. Julie souhaite aller vers le sud. Dans quelle direction doit-elle se déplacer par rapport à l’aiguille rouge ?

3. Pourquoi la boussole fonctionne-t-elle même sans batterie ou électricité ?

4. Cite deux situations de la vie quotidienne où une boussole peut être utile.

EXERCICES VI :

Louis observe une boussole :

- L’aiguille rouge pointe vers le Nord.

- En face de lui, il voit une montagne.

- Il remarque que la montagne est alignée avec la direction Est indiquée sur la boussole.

Questions :

1. Quelle est la direction de la montagne par rapport à Louis ?

2. Si Louis veut se rendre vers le Sud, dans quelle direction doit-il aller par rapport à la montagne ?

3. Quelle est la position du Soleil le matin par rapport à la boussole ?

4. Pourquoi la boussole peut-elle être perturbée près d’objets métalliques ?

CORRIGES

EXERCICE I :

1. Faux — Un aimant n’attire pas tous les métaux (ex : il n’attire pas l’aluminium ou le cuivre).

2. Vrai — Les pôles opposés (nord/sud) s’attirent.

3. Faux — Le plastique n’est pas un métal, donc non attiré.

4. Vrai — Deux pôles identiques (nord/nord ou sud/sud) se repoussent.

5. Vrai — Ce sont des métaux ferromagnétiques.

EXERCICE II :

1. Les pôles opposés de deux aimants s’attirent.

2. Les pôles identiques de deux aimants se repoussent.

3. Un clou en acier est attiré par un aimant.

4. Le fer et le nickel sont des matériaux ferromagnétiques.

5. Le bois n’est pas attiré par un aimant.

EXERCICE III :

1. Le pôle nord de l’aiguille magnétique.

2. La direction sud-nord.

3. Car l’aiguille est magnétisée et s’aligne avec le champ magnétique terrestre.

4. La Terre agit comme un énorme aimant : la boussole s’oriente selon ses lignes de champ magnétique.

5. À s’orienter dans l’espace en indiquant le nord magnétique

EXERCICE IV :

1. La boussole réagit à la présence du morceau : elle est déviée → preuve d’un champ magnétique.

2. Oui, chaque morceau est un aimant, car il possède un pôle nord et un pôle sud.

3. Les pôles se reforment : chaque morceau possède un pôle nord et un pôle sud aux extrémités.

4. Même en cassant encore, chaque petit morceau reste un aimant avec deux pôles → les pôles magnétiques ne peuvent pas être isolés

EXERCICE V:

1. La direction du Nord magnétique.

2. Elle doit se déplacer dans la direction opposée à l’aiguille rouge.

3. Parce que la boussole utilise un aimant qui s’aligne naturellement avec le champ magnétique terrestre.

4. En randonnée, en navigation, en camping, ou lors d’une panne de GPS.

EXERCICES VI :

1. La montagne est à l’Est de Louis.

2. Il doit aller dans la direction opposée à la montagne → vers la droite, soit le Sud.

3. Le Soleil se lève à l’Est → du côté de la montagne.

4. Car les objets métalliques ou aimantés perturbent le champ magnétique détecté par la boussole