Pourquoi les aimants attirent-ils les métaux ?

Les matériaux sont magnétiques si leurs électrons de valence s'alignent d'une manière particulière. C'est ce qui se produit le plus souvent dans les métaux de transition, car ils possèdent de nombreux électrons de valence libres. Le fer, le cobalt et le nickel sont souvent magnétiques. Le noyau de fer de la Terre en fait un aimant géant, et les termes nord et sud sont utilisés pour décrire les deux directions d'un champ magnétique. Le pôle nord d'un aimant est attiré par le pôle nord de la Terre.

Les composés peuvent également être magnétiques. Un minerai de fer de formule Fe3O4 trouvé à Magnesia, en Turquie, a été appelé magnétite, et son nom a été associé à cette propriété inhabituelle. À l'époque médiévale, la roche était appelée pierre de gîte (car elle "conduit" vers le nord) et était utilisée pour la navigation. Les gens ont découvert que des aiguilles de fer ou d'acier pouvaient être frottées sur la roche pour acquérir une magnétisation. Ces aiguilles ont été transformées en boussoles de navigation.

Les aimants céramiques tels que les oxydes de fer, de cobalt et de chrome sont fabriqués par métallurgie des poudres. Les petites particules peuvent être mélangées à des polymères pour fabriquer des aimants flexibles pour réfrigérateur, ou enduites sur des bandes de plastique pour fabriquer des bandes d'enregistrement audio et vidéo. Des champs magnétiques puissants sont appliqués pendant le traitement pour aligner les champs des particules. Le dépôt de couches minces dans une chambre à vide est utilisé pour les disques durs d'ordinateurs.
Les alliages permettent de fabriquer des aimants très puissants. La première combinaison réussie, aluminickel-cobalt, a été découverte dans les années 1930. Les alliages contenant des éléments de terres rares sont encore plus performants. Le samarium-cobalt et le néodyme-fer-bore sont deux combinaisons courantes.
Au début des années 1800, on a découvert que le courant électrique circulant dans des bobines de fil créait un champ magnétique. Les électro-aimants sont utilisés dans les transformateurs électriques.
Le magnétisme peut être perdu lorsqu'un matériau est chauffé. En chauffant, les électrons gagnent de l'énergie et peuvent se réorienter, perdant ainsi leur alignement spécial.