MAGNÉTISME

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Le ferromagnétisme

Dans certaines substances (Fe, Co, Ni, SmCo5, TbFe2, Nd2Fe14B, Fe3O4 ou magnétite, Fe5Gd3O12, par exemple), l'aimantation sous champ magnétique faible peut prendre des valeurs importantes, de l'ordre de 105 à 106 ampères par mètre, plusieurs milliers de fois plus grandes que celles des corps diamagnétiques ou paramagnétiques. De plus, cette aimantation est une fonction très compliquée du champ magnétique appliqué, de la température et aussi de l'histoire magnétique de l'échantillon, c'est-à-dire des champs magnétiques antérieurs successifs qui ont agi sur lui. C'est ce qu'on appelle le ferromagnétisme.

L'hystérésis

Lorsqu'un corps ferromagnétique à l'état vierge, c'est-à-dire qui n'a jamais été aimanté, est soumis à un champ magnétique croissant, son aimantation M commence par croître, selon la courbe de première aimantation (AB, ). Dans la région initiale, l'aimantation obéit à une loi parabolique : M = aH + bH2, où a est la susceptibilité initiale, qui décrit une variation réversible de l'aimantation, tandis que le terme bH2 est associé à une variation irréversible. Lorsque le champ prend des valeurs élevées, M tend vers une limite Ms appelée aimantation à saturation.

Aimantation et hystérésis d'un corps ferromagnétique

Dessin : Aimantation et hystérésis d'un corps ferromagnétique

Dessin

Courbe de première aimantation et cycle d'hystérésis d'un corps ferromagnétique. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Lorsqu'on fait décroître ensuite le champ jusqu'à une valeur négative très élevée, l'aimantation décrit la courbe C jusqu'à la valeur limite − Ms. Puis, en faisant croître à nouveau le champ, elle décrit la courbe D, symétrique de C par rapport à l'origine 0. On obtient un cycle d'hystérésis. L'aire du cycle mesure l'énergie à dépenser pour le décrire, énergie qui est dissipée sous forme de chaleur dans l'échantillon.

Le cycle est caractérisé par les valeurs + Mr, − Mr de l'aimantation rémanente que conserve le corps dans un champ nul et par les valeurs − Hc, + Hc du champ, dit coercitif, qu'il faut appliquer pour annuler l'aimantation. À la température ambiante, Ms est voisin de 1,71 MA . m-1 pour le fer et de 0,48 MA . m-1 pour le nickel. L'aimantation rémanente Mr vaut généralement entre 0,5 Ms et 0,8 Ms. Quant au champ coercitif Hc, il est ex [...]


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Louis Néel

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Aimantation et hystérésis d'un corps ferromagnétique

Aimantation et hystérésis d'un corps ferromagnétique
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Désaimantation

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Métamagnétisme

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Écrit par :

  • : docteur ès-sciences physiques, directeur de recherche au C.N.R.S.
  • : ingénieur I.S.E.P., docteur ès sciences, directeur de recherche au C.N.R.S.
  • : Prix Nobel de physique, professeur à l'Institut national polytechnique de Nancy et à l'université de Nancy

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Pour citer l’article

Damien GIGNOUX, Étienne de LACHEISSERIE, Louis NÉEL, « MAGNÉTISME », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 24 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/magnetisme/