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Seulement un petit nombre d'éléments peuvent être des aimants permanents - le fer en est un. Le cuivre non. Mais si on passe
un courant électrique à travers un métal il devient un aimant - un électro-aimant. Mais comment
ça marche ? Etonnement, c'est une conséquence de la relativité restreinte.
La relativité restreinte est le fait que dans notre univers, distance et temps ne sont pas absolus;
ils sont perçus différemment par des observateurs qui se déplacent l'un par rapport à l'autre (d'où, "relativité").
Par exemple, si on mesure soigneusement, on trouve que le temps passe moins vite pour les observateurs
qui se déplacent par rapport à vous.
Hey Derek, quand t'es-tu rasé pour la dernière fois ? Derek1: Il y a six heures.
MovingDerek: En fait, c'était il y a 5 heures, 59 minutes et 59,99999999999 seconds
Et les objets se déplaçant sont aussi contractés dans la direction de leur mouvement.
Tu parais mince. Seuelement dans ton point de vue.
Donc quand un objet se déplace par rapport à vous, il prend moins de place que quand
il ne bouge pas. Et même si cet effet est évidemment bien plus petit que ce qu'on a montré,
la contraction des distances EST ce qui fait fonctionner un électro-aimant.
Prenez un fil de cuivre - il se compose d'ions de métal positifs nageant dans une mer d'électrons
négatifs libres. Le nombre de protons est égal au nombre d'électons donc au total
le fil est neutre. Donc s'il y avait un, euh... un chat chargé positivement,
il ne sentirait aucune force du fil du tout.
Et même s'il y avait un courant dans le fil, les électrons se décaleraient dans une
direction, mais la densité de charges positives et négatives serait toujours la même,
et donc le fil serait neutre, donc aucune force sur le chaton.
Et si le chat commençait à se déplacer ? Imaginez pour faire simple que le chat se déplace
dans la même direction que les électrons avec la même vitesse. Et bien maintenant, de mon point de vue,
le fil est toujours neutre et donc il ne devrait pas y avoir de force sur le chat, mais
considérez la même situation de son point de vue.
Dans le point de vue du chat les charges positives dans le fil se déplacent, donc selon
la relativité restreinte la distance les séparant sera très légerment contractée. Aussi, de
cette perspective les électrons ne bougent pas donc ils seront plus espacés qu'avant
- souvenez-vous, les objets prennent plus de place quand ils ne bougent pas que quand ils bougent. Ces
deux changements ensemble font qu'il y a une plus grande densité de charges positives dans le fil, donc
il n'est plus neutre - il est chargé positivemment ! Ce qui veut dire que le chat chargé positivemment
va sentir une force électique répulsive par le fil.
Mais de mon points de vue, cela semble mystérieux : il n'y a pas de force sur un chat qui ne bouge pas,
mais un chat se déplaçant est en quelque sorte repoussé par ce fil neutre.
Comment rendez-vous compte de cette force? Et bien, on dit que c'est la force magnétique, et c'est principalement
parce qu'un fil avec du courant détourne les aimants proches. Donc en fait, ce que cette expérience
montre c'est qu'un champ magnétique est juste un champ électrique vu d'un autre point
de vue.
Du point de vue du chat, il est repoussé par le fil a cause du champ électrique créé
par l'excès de charges positives produites par les effets de contraction des distances. Dans MON point
de vue, le chat est repoussé par un fil neutre à cause du champ magnétique généré par
le courant passant dans le fil.
Donc que vous le voyez comme un champ électrique ou magnétique dépend seulement de votre point
de vue, mais dans les deux cas les résultats sont les mêmes. Donc un électro-aimant est un exemple
de tous les jours de la relativité restreinte en action.
Mais ce qui semble bizarre c'est que les électrons se déplacent dans les fils à environ 0,0000000001%
de la vitesse de la lumière - donc comment la relativité restreinte peut avoir quoi que ce soit à voir avec ça ? La vérité c'est
qu'il y a assez d'électrons dans un fil, et que l'interaction électrique est tellement forte
que même les effets minuscules de la contraction des distances peut produire un déséquilibre significatif
des charges qui produit une force perceptible.
Donc la relativité restreinte explique les électro-aimants - mais qu'en est-il des aimants permanents ?
Oauis! Je veux dire qu'il ne peut pas y avoir de courant passant dans les masses rocheuses, si?
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des aimants permanents. [Traduit par/Translated by Thomas]