11.1. Introduction au magnétisme

Un soir, un habitant de l’Alaska colle une note sur son réfrigérateur à l’aide d’un petit aimant. À travers la fenêtre de la cuisine, les aurores boréales brillent dans le ciel nocturne. Ce grand spectacle est façonné par la même force qui maintient la note sur le réfrigérateur.

Les gens connaissent les aimants et le magnétisme depuis des milliers d’années. Les documents les plus anciens datent de bien avant l’époque du Christ, en particulier dans une région d’Asie Mineure appelée Magnésie (le nom de cette région est la source de mots comme magnétique). Les roches magnétiques trouvées à Magnésie, qui fait maintenant partie de l’ouest de la Turquie, ont stimulé l’intérêt pendant les temps anciens. Une application pratique des aimants a été trouvée plus tard, lorsqu’ils ont été utilisés comme boussoles de navigation. L’utilisation d’aimants dans les boussoles a permis non seulement d’améliorer la navigation au long cours, mais aussi de donner les noms de nord et de sud aux deux types de pôles magnétiques.

Aujourd’hui, le magnétisme joue de nombreux rôles importants dans nos vies. La compréhension du magnétisme par les physiciens a permis le développement de technologies qui affectent notre vie quotidienne. Le premier iPod, par exemple, n’aurait pas été possible sans les applications du magnétisme et de l’électricité à petite échelle.

Tous les moteurs électriques, dont les utilisations sont aussi diverses que l’alimentation des réfrigérateurs, le démarrage des voitures et le déplacement des ascenseurs, contiennent des aimants. Les générateurs, qu’ils produisent de l’énergie hydroélectrique ou qu’ils fassent fonctionner des feux de vélo, utilisent des champs magnétiques. Les installations de recyclage utilisent des aimants pour séparer le fer des autres déchets. Des centaines de millions de dollars sont dépensés chaque année pour le confinement magnétique de la fusion en tant que source d’énergie future. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est devenue un outil de diagnostic important dans le domaine de la médecine, et l’utilisation du magnétisme pour explorer l’activité cérébrale est un sujet de recherche et de développement contemporain. La liste des applications comprend également les disques durs d’ordinateur, l’enregistrement sur bande, la détection de l’amiante inhalé et la lévitation des trains à grande vitesse. Le magnétisme est utilisé pour expliquer les niveaux d’énergie atomique, les rayons cosmiques et les particules chargées piégées dans les ceintures de Van Allen. Une fois de plus, nous verrons que tous ces phénomènes disparates sont liés par un petit nombre de principes physiques sous-jacents.