Dans un aimant, la force magnétique est concentrée aux extrémités et s’affaiblit au milieu. Ces extrémités magnétiquement fortes sont appelées pôles magnétiques. Les aimants ont deux pôles, tous deux de force égale. La Terre a aussi des pôles magnétiques. Une boussole fonctionne parce que l’aimant de la boussole répond à la force magnétique de la Terre.
Un simple barreau aimanté pouvant tourner librement s’alignera toujours avec les pôles magnétiques nord et sud de la Terre. Certains aimants sont marqués d’un N à une extrémité et d’un S à l’autre. En effet, l’extrémité N pointe toujours vers le nord, tandis que l’extrémité S pointe toujours vers le sud. Si deux aimants sont placés côte à côte, l’extrémité N du premier aimant attirera l’extrémité S du second, tandis que les extrémités N se repousseront.
L’attraction des pôles magnétiques de la Terre est si forte qu’un aimant s’alignera toujours avec les pôles, quelle que soit la distance qui les sépare. Il est à noter que le pôle nord magnétique de la Terre ne s’aligne pas parfaitement avec le pôle nord géographique. Le nord magnétique est en fait à environ 15 degrés du nord géographique.
Depuis des milliers d’années, les hommes utilisent les pôles magnétiques de la Terre pour s’orienter. Une boussole est essentiellement une aiguille qui tourne librement. Comme l’aiguille est magnétisée, elle pointera toujours vers le nord. Sachant quelle direction est le nord, les explorateurs et les voyageurs peuvent déterminer dans quelle direction ils vont. La première mention de la boussole a été faite par les anciens Chinois vers 210 avant notre ère.
Il existe plusieurs théories différentes pour expliquer pourquoi les aimants se comportent comme ils le font. La plus ancienne des deux est la théorie de Weber. Il indique que les substances magnétiques sont constituées de minuscules molécules magnétisées. Lorsqu’elles sont laissées seules, ces molécules pointent dans toutes les directions différentes. Si un aimant est tiré plusieurs fois sur le matériau en se déplaçant dans la même direction, les molécules s’aligneront comme une série de minuscules aimants du nord au sud, créant des pôles magnétiques à chaque extrémité du métal.
Une théorie similaire mais plus sophistiquée repose sur la connaissance que les électrons ont un champ magnétique. Les électrons sont de minuscules unités qui orbitent autour des atomes. Chaque atome possède au moins un électron. La théorie du domaine stipule que si les électrons d’un atome tournent tous dans des directions différentes, leurs champs magnétiques s’annuleront. Si, cependant, ils orbitent dans la même direction, l’atome sera magnétisé. Un matériau plein de ces atomes magnétisés est un aimant.