Quel est l'usage des aimants ? Pourquoi voyons-nous de la lumière sur l'aimant ?

Utilisations des aimants

Applications dans les équipements électriques

• Générateur : Dans un générateur, l'aimant est le composant clé qui génère le champ magnétique. Par exemple, dans un générateur synchrone, l'aimant sur le rotor (qui peut être un aimant permanent ou un électroaimant) tourne, ce qui fait que le bobinage du stator coupe les lignes de force magnétique, générant une force électromotrice induite selon le principe de l'induction électromagnétique, et convertit ainsi l'énergie mécanique en énergie électrique.

• Moteur : Le principe de fonctionnement du moteur repose sur l'action du champ magnétique sur le courant. L'aimant (aimant du stator ou aimant du rotor) génère un champ magnétique. Lorsque le courant passe par la bobine du moteur (bobinage du rotor ou du stator), le champ magnétique interagit avec le courant pour produire une force d'Ampère, ce qui fait tourner le rotor du moteur et réalise la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique. Par exemple, dans un moteur à courant continu, un aimant permanent agit comme un stator pour générer un champ magnétique fixe qui contrôle la direction et la vitesse de rotation du rotor en changeant la direction du courant dans le bobinage d'armature.

Applications dans les dispositifs électroniques

• Haut-parleurs et écouteurs : Les haut-parleurs et les écouteurs utilisent des aimants pour convertir les signaux électriques en son. Dans un haut-parleur, il y a un aimant permanent et une bobine (bobine vocale) connectée au signal audio. Lorsque le courant audio passe par la bobine vocale, celle-ci vibre sous l'action de la force d'Ampère dans le champ magnétique de l'aimant permanent, et cette vibration est convertie en son par une structure telle que le cône en papier du haut-parleur. Les écouteurs fonctionnent de manière similaire aux haut-parleurs, mais sont plus petits et plus compacts.

• Dispositifs de stockage magnétique : Les disques durs traditionnels (HDDS) utilisent le magnétisme pour stocker les données. À l'intérieur du disque dur se trouvent des plateaux rotatifs à haute vitesse recouverts de matériaux magnétiques. Les données sont écrites et lues sur le plateau à l'aide d'une tête magnétique (contenant des électroaimants). La tête magnétique peut générer un champ magnétique, modifiant la direction de magnétisation du matériau magnétique sur le disque pour représenter les 0 et 1 des données.

Applications dans l'industrie et la vie quotidienne

• Serre-joints magnétiques et équipements de levage : Dans la production industrielle, le magnétisme des aimants peut être utilisé pour fabriquer des serre-joints magnétiques pour fixer et manipuler des pièces de matériaux ferromagnétiques. Par exemple, dans l'atelier de mécanique, des serre-joints magnétiques peuvent facilement fixer de petites pièces sur l'établi pour le travail. Les aimants de levage peuvent être utilisés pour soulever de grandes pièces de matériaux ferromagnétiques, comme dans le processus de recyclage des déchets de ferraille, où les aimants de levage peuvent facilement soulever plusieurs tonnes de déchets de ferraille.

• Capteurs magnétiques : Dans l'industrie automobile, les capteurs magnétiques sont largement utilisés. Par exemple, les capteurs de vitesse utilisent les changements de champ magnétique pour détecter la vitesse d'une roue. Dans certains systèmes de contrôle d'accès, les capteurs magnétiques sont également utilisés pour détecter l'état d'ouverture et de fermeture d'une porte, et la détection et la transmission de signaux sont réalisées par l'interaction du champ magnétique entre l'aimant et le capteur.

• Domaine médical : Dans les techniques d'imagerie médicale, telles que l'imagerie par résonance magnétique (IRM), des champs magnétiques puissants et des impulsions radiofréquences sont utilisés pour interagir avec les noyaux d'hydrogène dans les tissus humains, puis en détectant les signaux émis par les noyaux d'hydrogène pour générer des images détaillées de l'intérieur du corps humain.

La cause de la lumière observée sur l'aimant

Normalement, les aimants ne produisent pas de lumière par eux-mêmes. Si vous voyez de la lumière sur l'aimant, il peut y avoir plusieurs cas :

• Réflexion de la lumière externe : la surface de l'aimant peut être lisse et réfléchir la lumière de l'environnement, par exemple, sous une forte luminosité, la surface de l'aimant réfléchit la lumière comme un miroir, donnant l'illusion de lumière sur l'aimant.

• Effets optiques spéciaux des matériaux magnétiques (moins courants) : Certains matériaux magnétiques peuvent présenter certains phénomènes optiques spéciaux dans des conditions de champ magnétique particulières, tels que les effets magnéto-optiques. Les effets magnéto-optiques incluent l'effet de rotation Faraday, dans lequel la direction de polarisation des rayons lumineux tourne lorsqu'ils traversent des matériaux magnétiques. Si, dans un dispositif expérimental spécifique ou un matériau magnétique spécial, ce changement de lumière dû à l'effet magnéto-optique peut être observé, mais ce n'est pas un phénomène courant des aimants ordinaires.