Un aimant en fer à cheval est un objet métallique en forme de U qui produit un champ magnétique. Ce champ magnétique est invisible, mais est responsable de l’attraction notable d’un aimant sur d’autres objets métalliques. C’est un type d’aimant permanent, ce qui signifie qu’il reste magnétisé, par opposition à un électro-aimant, dont le champ magnétique peut être démarré et arrêté.
À l’origine, l’aimant en fer à cheval était une alternative à l’aimant en barre nettement plus faible. Sa force de levage est doublée par rapport à celle d’un barreau magnétique, car ses deux pôles magnétiques pointent dans la même direction. Pour les applications industrielles, ils ont été largement remplacés par des aimants encore plus puissants, mais sont toujours efficaces pour des utilisations telles que les démonstrations en classe et le ramassage de petits objets métalliques.
Les aimants en fer à cheval et en U sont disponibles dans toutes les tailles et forces de levage, à des prix tout aussi variés. Bien entretenus, ils peuvent conserver leur magnétisme pendant des décennies. Ils sont suffisamment courants pour qu’un aimant rouge en forme de U soit le symbole universel des aimants, reconnu dans le monde entier.
Dans un électro-aimant, le champ magnétique est créé par l’électricité se déplaçant à travers un fil. Dans un aimant en fer à cheval, le magnétisme est produit de la même manière, c’est-à-dire à partir du mouvement des électrons. Une compréhension de base de la structure des atomes est utile pour clarifier cette idée. La plupart des électrons orbitent par paires autour du noyau d’un atome, et chaque électron a un spin, que ce soit vers le haut ou vers le bas, ce qui crée un minuscule champ magnétique. Les spins des électrons appariés vont dans des directions opposées, s’annulant. En d’autres termes, il n’y a pas de champ magnétique net.
Les atomes d’éléments ferromagnétiques, tels que le fer, ont des électrons non appariés. Cela signifie que leur spin n’est pas égalé par un autre électron, donnant à l’atome un champ magnétique net. Le magnétisme d’un aimant entier vient de l’alignement du mouvement de ces électrons non appariés dans tous ses atomes. Plus il y a d’électrons non appariés dans un élément, plus le magnétisme de cet élément peut être fort.
Les propriétés magnétiques de la matière peuvent être mises à profit de nombreuses manières. Le fer à cheval et de nombreux autres types d’aimants ont des usages quotidiens, comme coller une note sur un réfrigérateur ou ramasser des objets métalliques. Ils sont également utilisés dans un certain nombre de traitements médicaux traditionnels et alternatifs pour tout, de l’arthrite à une mauvaise circulation. Le stockage de données dans des cartes de crédit et des ordinateurs est peut-être devenu l’utilisation moderne la plus courante du magnétisme.