Historique des aimants et du magnétisme

Les origines de la force d'attraction magnétique

L'histoire du magnétisme remonte à l'Antiquité. Il y a plus de 2 500 ans, les Grecs anciens remarquaient déjà que la "magnétite", une roche, possédait des propriétés magnétiques.
L'origine du nom "aimant" est quelque peu controversée. Ainsi, Aimant aurait pris son nom en raison du paysage ou de la ville de Magnésie en Grèce, où un minerai (magnétite) a été trouvé. Selon une autre explication, le berger Magnes aurait accroché la pointe de son bâton de berger à la roche magnétique, ce qui aurait donné son nom à l'aimant.

Il s'est écoulé un certain temps entre la découverte de l'effet magnétique et sa première utilisation.

La boussole, les pôles nord et sud

Ce sont les Chinois qui, au 2e siècle av, furent les premiers à utiliser l'effet magnétique pour une boussole (boussole humide).

Les premières recherches systématiques furent menées par Pierre de Maricourt (Petrus Peregrinus) au 12e siècle . Il mentionne dans ses écrits que les pôles magnétiques identiques se repoussent et que les pôles différents s'attirent. Il est également parvenu à la conclusion que lorsqu'un aimant est brisé, deux nouveaux aimants sont créés.
Ce n'est que bien plus tard (vers 1600) que Gilbert a réalisé que la Terre se comportait comme un grand aimant avec des pôles proches du pôle nord géographique et du pôle sud géographique. Le fait que le pôle nord de l'aimant soit à peu près orienté vers le pôle sud géographique et que le pôle sud de l'aimant soit à peu près orienté vers le pôle nord géographique a conduit à la définition quelque peu malheureuse selon laquelle le pôle nord magnétique se trouve à proximité du pôle sud géographique et le pôle sud magnétique à proximité du pôle nord géographique. Le nord et le sud étaient ainsi définis.
En résumé : Le pôle nord de l'aiguille de la boussole pointe (approximativement) vers le pôle nord géographique, le pôle sud de l'aiguille de la boussole pointe approximativement vers le pôle sud géographique. L'écart, qui dépend du lieu, s'appelle la déclinaison magnétique. Elle peut être relevée dans des tableaux. Comme une aiguille de boussole s'oriente précisément le long des lignes de champ magnétique qui ne sont pas parallèles à la surface de la terre, une aiguille de boussole en mouvement libre présente encore un angle par rapport à la surface de la terre. Cet écart angulaire est appelé inclinaison magnétique.

L'ère de l'électromagnétisme

Le XIXe siècle a ensuite marqué une étape importante dans l'histoire du magnétisme avec la découverte de l'électromagnétisme. En 1820, le physicien danois Hans Christian Orsted a réalisé des expériences qui ont prouvé que le courant électrique pouvait générer des champs magnétiques. Sa découverte a jeté les bases du développement des électro-aimants. De nombreuses applications ont vu le jour, comme le télégraphe, les moteurs électriques et bien d'autres objets utiles qui facilitaient la vie quotidienne.

Description du magnétisme

Connu depuis longtemps, déjà utilisé, par exemple pour la boussole, la cause du magnétisme est restée longtemps totalement incomprise et le magnétisme a été présenté comme une force magique, entourée de mystère.

De 1861 à 1864, James Clark Maxwell a réussi à donner une description mathématique complète et notamment à relier l'électricité et le magnétisme à l'électromagnétisme grâce à un système de quatre équations aux dérivées partielles, connues sous le nom d'équations de Maxwell.
Avec ces équations, Maxwell a réussi à décrire l'effet des champs électriques et magnétiques sur les charges, ainsi que les interactions entre elles.
Nous n'entrerons pas ici dans le détail des mathématiques des équations.

Les principales affirmations des équations de Maxwell sont les suivantes:
1. Loi gaussienne pour les champs électriques : les charges électriques sont les sources du champ électrique
2. Loi gaussienne pour les champs magnétiques : le champ magnétique est sans source ; il n'y a pas de monopole magnétique
3. Loi d'induction : une modification du champ magnétique entraîne un champ électrique
4. Loi de Maxwell-Ampérée : une modification du champ électrique entraîne un champ magnétique

Avec la force de Lorentz (du nom du physicien Antoon Lorentz), qui décrit la force exercée sur les charges en mouvement dans les champs électromagnétiques, tous les phénomènes de l'électrodynamique peuvent ainsi être expliqués.
Nous savons donc maintenant comment les champs magnétiques peuvent être générés, comment les champs magnétiques agissent sur la matière et les charges, mais nous ne savons pas encore quelle est la cause réelle du magnétisme dans un aimant permanent .

La naissance des aimants modernes

Au 20e siècle, les recherches et les découvertes ont encore une fois considérablement révolutionné le magnétisme. La découverte du ferromagnétisme, du antiferromagnétisme et du ferrimagnétisme a permis d'élargir la compréhension des propriétés magnétiques des matériaux.
Le développement des aimants à haute performance (superaimants), comme les aimants au néodyme ou les aimants au samarium-cobalt dans les années 1980 a marqué une nouvelle ère dans la technologie.
Aujourd'hui, les aimants sont utilisés dans de nombreux domaines tels que la médecine, la production d'énergie, l'électronique, ainsi que dans des objets de la vie quotidienne tels que des objets de décoration, des moustiquaires, etc.