Comment détermine-t-on la force d'attraction d'un aimant ?
Réponse courte : la force d'adhérence d'un aimant est la force nécessaire pour l'arracher perpendiculairement d'une plaque d'acier nu, épaisse et plane, exprimée en kg (1 kg ≈ 9,81 N). C'est une valeur de laboratoire en conditions idéales. En pratique, on ne l'atteint presque jamais : une couche de peinture, de l'acier fin, un petit entrefer ou une charge latérale peuvent diviser la force par deux, voire plus.
Comment mesure-t-on la force d'adhérence ?
- L'aimant est posé par sa face polaire sur une plaque d'acier doux (par exemple S235), rectifiée et plane, assez épaisse pour que l'acier ne sature pas : au moins 10 mm, davantage pour les gros aimants.
- Un banc de traction tire l'aimant lentement et exactement perpendiculairement à la plaque.
- La force maximale avant décollement est la force d'adhérence, à température ambiante (env. 20 °C).
La valeur indiquée est donc une limite supérieure : tout écart par rapport à ces conditions donne moins de force. Les fabricants indiquent « env. » car il existe une dispersion de quelques pour cent entre aimants.
Qu'est-ce qui réduit la force en pratique ?
| Facteur | Effet (indicatif) |
|---|---|
| Entrefer / peinture / film de 0,5 mm | petits aimants : 25 – 40 % de moins |
| Entrefer de 1 mm | petits aimants : souvent moitié moins ; gros aimants : 20 – 30 % de moins |
| Acier fin (tôle de 1 mm, p. ex. porte de réfrigérateur) | aimants puissants : 50 – 80 % de moins, l'acier sature |
| Charge latérale (paroi verticale) | l'aimant glisse déjà à 15 – 25 % de la force |
| Surface rugueuse, rouillée ou courbe | moins de contact, donc moins de force |
| Inox (la plupart), fonte | inox 304/316 : quasi nulle ; fonte : nettement moins |
| Température au-dessus de 20 °C | env. 0,12 % de moins par °C (réversible jusqu'à 80 °C) |
Un aimant chargé uniformément sur une poutre en acier épaisse approche la valeur indiquée. Un aimant sur une porte fine et laquée qui doit porter un manteau n'en atteint peut-être que 10 %.
Force de traction et force de cisaillement
La force de traction s'exerce perpendiculairement à la surface ; c'est à elle que s'applique la force indiquée. La force de cisaillement s'exerce le long de la surface, comme pour un aimant sur une paroi verticale auquel on suspend quelque chose. C'est alors le frottement qui détermine quand il glisse : pour acier sur acier, à environ un quart de la force d'adhérence. Le caoutchouc augmente le frottement. C'est pourquoi les aimants caoutchoutés et les aimants avec un disque de protection en caoutchouc glissent moins facilement.
Quelle marge de sécurité ?
- Traction perpendiculaire sur acier épais : comptez au maximum la moitié de la force indiquée.
- Sur une paroi verticale : comptez 10 – 20 %.
- En cas de vibrations, de chocs ou si une chute est dangereuse : n'utilisez jamais un aimant comme seule fixation.
La force d'adhérence n'est donc pas une charge de travail admissible. Nous expliquons la différence dans force d'adhérence, force de traction et charge de travail.
Questions fréquentes
Pourquoi mon aimant tient-il moins que ce qu'indique l'emballage ?
Généralement à cause du support (acier fin ou peint), d'une petite distance ou d'une charge latérale. L'aimant lui-même est rarement plus faible. Voir aussi pourquoi les aimants perdent-ils leur force ?
Quelle force entre deux aimants plutôt que sur l'acier ?
Deux aimants identiques qui s'attirent tiennent à peu près autant, voire un peu plus, qu'un aimant sur acier épais. Un aimant sur une plaque d'acier de 1 mm (comme une contre-plaque métallique) tient beaucoup moins.
Quelle épaisseur d'acier faut-il ?
Pour les petits aimants jusqu'à env. Ø10 mm, 1 – 2 mm d'acier suffisent. Pour les aimants de Ø20 mm et plus, il faut 5 – 10 mm pour obtenir la pleine force.
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