Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le champ rémanent et l'excitation coercitive sont grands (voir ci-dessous). Cela lui donne des propriétés particulières comme d'exercer une force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) d'attraction sur tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) ferromagnétique.
Les aimants contiennent presque systématiquement des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) d'au moins un des éléments chimiques suivants : fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...), cobalt ou nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.), ou de la famille des Lanthanides (terres rares). Les aimants naturels sont des oxydes mixtes de Fer II et de Fer III de la famille des ferrites (oxyde mixtes d'un métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) divalent et de Fer III). Ce sont des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) magnétiques durs (à cycle d'hystérésis (Soit une grandeur cause notée C produisant une grandeur effet notée E. On dit qu'il y a...) large).
Matériaux | Br en Tesla | Hc en kA/m | T° de Curie en °C | Remarques diverses |
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ferrites | 0,2 à 0,4 | 200 | 300 | les moins chers |
Alnico | 1,2 | 50 | 750 à 850 | se démagnétisent trop facilement |
Samarium cobalt | 0,5 | 800 | 700 à 800 | prix élevé à cause du cobalt |
Néodyme (Le néodyme est un élément chimique, de symbole Nd et de numéro atomique 60....) fer bore (Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5.) | 1,3 | 1500 | 310 | prix en baisse (brevets), sujet à l'oxydation |
Si l'on connaît l'intensité du champ magnétique (en teslas) produit par l'aimant à sa surface, on peut calculer une bonne approximation (Une approximation est une représentation grossière c'est-à-dire manquant de...) de la force nécessaire pour le décoller d'une surface en fer. On imagine que la force a décollé l'aimant d'une distance de la surface de fer. La distance est très petite de sorte que l'on puisse accepter que dans tout le volume situé entre l'aimant et le fer le champ magnétique est égal à . Le travail fait par la force est
Ce travail s'est transformé en énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) du champ magnétique dans le volume créé entre l'aimant et le fer. La densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) d'énergie due au champ magnétique est :
en joules par mètre cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées....).
Ici est la perméabilité de l'air, presque égale à celle du vide : .
Le volume de l'espace créé entre l'aimant et le fer est égal à où est la surface de l'aimant qui était collée au fer. Le travail fait s'est transformé en énergie :
On déduit la valeur de la force de contact :
Pour un aimant de 2,54 cm (1 pouce) de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) et produisant un champ égal à 1 tesla dans le circuit magnétique (Un circuit magnétique est un circuit généralement réalisé en matériau ferromagnétique au...) formé avec la pièce métallique au contact de laquelle il se trouve, la force obtenue est de 202 newtons, c'est-à-dire environ égale au poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) de 20 kilogrammes (Le kilogramme (symbole kg) est l’unité de masse du Système international d'unités (SI).).