Magnétisme Article, Signification, Explication
=Magnétisme dans la matière=
Le vecteur H est appelé vecteur excitation magnétique. Il ne dépend que le l'intensité I et de la disposition géométrique des enroulements. C'est une grandeur totalement indépendante du ou des milieux en présence.
Ce phénomène est lié à l'existence du spin de l'électron.
Ce sont en général des matériaux doux mécaniquement.
Certains de ces matériaux à base de terres rares (alliages samarium-Cobalt ou Néodyme-Fer-Bore), ne se désaimantent pas, même lorsqu'on annule le champ magnétique interne (l'excitation vaut alors HcB). Pour annuler (en fait inverser) l'aimantation, il est nécessaire de fournir une excitation magnétique que l'on appelle HcM : excitation de désaimantation irreversible.
L'application de ces matériaux est la réalisation d'aimants permanents de très forte puisssance.
C'est un article concernant le Magnétisme. La page contient la signification du Magnétisme , Description et explication au sujet de Magnétisme Description macroscopique
Un solénoïde (enroulement cylindrique) parcourru par un courant d'intensité I crée un champ magnétique noté B0. Si, à l'intérieur de ce solénoïde on place un matériau, on constate une modification du module du vecteur champ magnétique que l'on notera maintenant B.
Remarque : Dans certains ouvrages anciens ou certains livres techniques B est appelé vecteur induction magnétiqueExcitation magnétique
On pose : , avec : perméabilité du videPerméabilité et susceptibilité magnétiques
La présence du matériau modifie le champ magnétique. On pose :
On défini par M le vecteur aimantation acquise par la matière
On pose aussi :
Classification des effets magnétiques
Origine microscopique du magnétisme
Mouvement des électrons
Le mouvement des électrons dans le nuage électronique est responsable de l'existence d'un magnétisme dit orbital, alors que la rotation sur lui même est responsable du magnétisme de spin. Il n'est pas possible d'ignorer l'aspect quantique
de ces phénomènes : en 1919, dans sa thèse de Doctorat, J. H. van Leeuwen prouva qu'il était l'impossible d'expliquer le magnétisme uniquement à l'aide de l'électrodynamique de Maxwell et de la mécanique statistique classique.
Origine du diamagnétisme
L'effet d'un champ magnétique est de donner à l'ensemble du mouvement électronique une vitesse angulaire de rotation autour de la direction du champ magnétique appliqué : phénomène classique d'induction. Ce moment magnétique induit est proportionnel au champ appliqué et s'oppose à ce dernier. C'est l'origine du diamagnétisme qui est donc un phénomène tout 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 toutes variations de champ magnétique. Cette propriété est utlisée pour produire la lévitation magnétique des supraconducteurs.Origine du paramagnétisme
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 exterieur, Ces atomes, petits aimants permanents, s'orientent selon le champ appliqué et l'amplifient. Ce phénomène est limité par l'agitation thermique et dépend fortement de la température : (loi de Curie : )
=Ferromagnétisme=
C'est la proprièté qu'on certains corps de s'aimanter très fortement sous l'effet d'un champ magnétique extérieur, et pour certains : les aimants (matériaux magnétiques durs) de garder une aimantation importante même après le disparition du champ extérieur.Corps ferromagnétiques
Pour l'usage industriel, seul le Fer, le Cobalt et le Nickel sont ferromagnétiques. Certaines terres rares ( Lanthanides dans la classifiation périodique) sont également ferromagnétiques à basse température.
En ce qui concerne les alliages, la situation est très complexe : Certains alliages de Fer et de Nickel ne le sont pas alors que l'alliage d'Heussler, constitués uniquement de métaux non ferromagnétiques (61 % Cu, 24 %Mn, 15 % Al), est ferromagnétique.
Enfin, il faut ajouter les ferrites dont la composition est de la forme (MO ; Fe2O3) ou M est un métal divalent et dont le représentant le plus ancien est la magnétite Fe3O4 (FeO ; Fe2O3) du nom de la ville de Magnésie, en Asie Mineure.
courbe de première aimantation
Cycles d'hystéresis
Lorsque l'on a magnétisé un échantillon de matériau jusqu'à la saturation et que l'on fait décroitre l'excitation H, on constate que B décroit également mais en suivant une courbe différente qui se situe au dessu de la courbe de première aimantation. ceci est le fait d'un retard à la désaimantation. On dit qu'il y a hystéresis
Pour annuler ce champ rémanent, il est nécessaire d'inverser le courant dans solénoïde, c'est à dire d'imposer à H une valeur négative. Le champ magnétique s'annule alors pour une valeur de l'excitation Hc appelée excitation coercitive.
matériaux magnétiques doux
Ces matériaux ont des cycles très étroits : l'excitation coercitive ne dépassse pas 100 A.m- 1. Ils possèdent une grande perméabilité
Quelques exemples :
Les matériaux magnétiques doux sont utilisés pour réalisés des électroaimants (leur aimantation doit pouvaoir facilement être anullée) ou des circuits magnétiques fonctionant en régime alternatif (machines électriques, transformateurs), car ce phénomène d'hystérésis est responsable de pertes d'énergie.matériaux magnétiques durs
Contrairement aux précédent, les cycles sont extrémement larges : plusieurs centaines de kA.m- 1. Il est impossible de les dessiner dans un même repère que les précédents.Origine microscopique du ferromagnétisme
anti-ferromagnétisme
ferrimagnétisme
Voir aussi
aimant
électroaimant