Le magnétisme est un phénomène physique, par lequel se manifestent des forces attractives ou répulsives d'un objet sur un autre, ou avec des charges électriques en mouvement. Ces objets, dits magnétisables, sont susceptibles de réagir au champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) par une réaction d'orientation (Au sens littéral, l'orientation désigne ou matérialise la direction de l'Orient (lever du soleil...) et/ou de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) dépendante de la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) et de l'orientation. Cette force s'effectue par l'intermédiaire du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique, et est produite par des charges en mouvement ou des aimants.
En 1820, le danois Hans Christian Ørsted montre qu'à proximité d'un fil rectiligne parcouru par un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...), l'aiguille d'une boussole (Une boussole est un instrument de navigation constitué d’une aiguille...) dévie.
« Le déplacement de charges électriques crée un champ magnétique. »
Faraday a montré que toute substance est aimantable mais le plus souvent l'effet n'est appréciable que dans un champ magnétique intense ; en plaçant dans un champ magnétique non uniforme des barreaux de substances différentes :
Les substances qui sont comparables au fer sont dites ferromagnétiques (fer, cobalt (Le Cobalt est un élément chimique, de symbole Co et de numéro atomique 27 et de...), nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) et un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de leurs alliages en particulier les aciers) et certain de leurs composés ainsi que certaines combinaisons d'éléments non ferromagnétiques.
Les substances qui subissent des actions de même nature que le fer mais beaucoup moins intenses sont dites paramagnétiques (aluminium, chrome (Le chrome est un élément chimique de symbole Cr et de numéro atomique 24.), platine… et certains composés d'éléments ferromagnétiques par exemple l'alliage (Un alliage est une combinaison d'un métal avec un ou plusieurs autres éléments...) 68% fer 32% de nickel).
Un solénoïde (enroulement cylindrique) parcouru par un courant d'intensité crée un champ magnétique noté
. Si, à l'intérieur de ce solénoïde on place un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...), on constate une modification du module du vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet...) champ magnétique que l'on notera maintenant
.
Remarque : dans certains ouvrages anciens ou certains livres techniques est appelé vecteur induction magnétique
On pose : , avec
: perméabilité du vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.), et
, aimantation
La présence du matériau modifie le champ magnétique. On pose :
On définit par le vecteur aimantation acquise par la matière
On pose aussi :
Le mouvement des électrons dans le nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en...) électronique est responsable de l'existence d'un magnétisme dit orbital, alors que la rotation sur eux-mêmes est responsable du magnétisme de spin. Il n'est pas possible d'ignorer l'aspect quantique de ces phénomènes : en 1919, dans sa thèse (Une thèse (du nom grec thesis, se traduisant par « action de poser ») est...) de Doctorat (Le doctorat (du latin doctorem, de doctum, supin de docere, enseigner) est généralement...), J. H. van Leeuwen prouva qu'il était impossible d'expliquer le magnétisme uniquement à l'aide de l'électrodynamique (L'électrodynamique est la discipline physique qui étudie et traite des actions dynamiques entre...) de Maxwell et de la mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...) statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon....) classique.
L'effet d'un champ magnétique est de donner à l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) du mouvement électronique une vitesse angulaire (En physique, et plus spécifiquement en mécanique, la vitesse angulaire ω, aussi appelée...) de rotation autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) de la direction du champ magnétique appliqué : phénomène classique d'induction. Ce moment magnétique (En magnétostatique, soit une distribution de courants permanents à support compact de volume V.) induit est proportionnel au champ appliqué et s'oppose à ce dernier. C'est l'origine du diamagnétisme qui est donc un phénomène tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) à fait général mais qui peut être masqué par les autres phénomènes dont l'effet est plus important.
Remarque : on emploi le terme de diamagnétisme parfait pour désigner le comportement des supraconducteurs qui créent en leur sein des courants induits qui s'opposent à toute variation de champ magnétique. Cette propriété est utilisée pour produire la lévitation (La lévitation est le fait, pour un être ou un objet, de se déplacer ou de rester en...) magnétique des supraconducteurs.
Lorsque les atomes possèdent leur propre moment magnétique permanent, le diamagnétisme (toujours présent) est masqué par le paramagnétisme. Sous l'effet d'un champ magnétique extérieur, ces atomes, petits aimants permanents, s'orientent selon le champ appliqué et l'amplifient. Ce phénomène est limité par l'agitation (L’agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs...) thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...) et dépend fortement de la température : (loi de Curie : )
Ce phénomène est lié à l'existence du spin de l'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge...).