RÉMANENCE, physique

Phénomène lié à l'hystérésis de la réponse A d'un système par rapport au champ appliqué extérieur B. Si A dépend non seulement de la valeur actuelle de B, mais aussi de son « histoire » (systèmes à mémoire, phénomènes héréditaires), il y a hystérésis au sens suivant : en augmentant lentement B de zéro à B_m et en le réduisant ensuite de nouveau à zéro, la fonction A(B) n'a pas les mêmes valeurs à l'aller et au retour. Si la branche « aller » de la courbe A(B) part de A(0) = 0 pour atteindre la valeur A_m ≡ A(B_m), la branche « retour » est située en général au-dessus de la branche « aller » :A(B)_retour ≠ A(B)_aller.

La valeur non nulle de la réponse correspondant à un champ appliqué nul sur la branche « retour » :A_r ≡ A(0)_retour ≠ 0

est, par définition, la réponse rémanente.

La rémanence est caractéristique des substances ferromagnétiques. Dans ce cas, la réponse à un champ magnétique H est la magnétisation M. Si le corps fait partie d'un circuit magnétique fermé, le champ intérieur H_i égale le champ extérieur H ; sinon, il en diffère par le champ « démagnétisant » H_k = H — H_i, dépendant de la forme et de la nature du corps. On distingue ainsi une magnétisation rémanente « vraie » M_n, correspondant au premier cas : H_k ≠ 0, H = 0, H_i = 0, et une magnétisation rémanente « apparente » M_n, correspondant au second cas : H_k ≠ 0, H = 0, H = — H_k ≠ 0. C'est seulement M_n qui représente une véritable constante spécifique de la substance.

La rémanence caractérise également l'hystérésis ferroélectrique (BaTiO₃, KH₂PO₄, etc.), l'hystérésis élastique (les matières plastiques), etc.

L'interprétation microscopique de la rémanence, et plus généralement de l'hystérésis, est basée sur les notions d'état métastable et de barrière de potentiel. À toute valeur du champ appliqué extérieur correspond une seule valeur de la réponse, puisque, dans des conditions extérieures données, l'équilibre thermodynamique (stable) est unique. Cependant, pour atteindre l'état d'équilibre stable, le système doit, à l'échelle microscopique, escalader certaines barrières de potentiel, ce qu'il ne peut faire que par suite de fluctuations capables de concentrer dans certaines régions l'énergie nécessaire. Il se peut donc qu'il attende longuement ces fluctuations, et cet état d'attente, appelé en thermodynamique état d'équilibre métastable, est caractérisé par une valeur de A différente de celle correspondant à l'équilibre stable. Ainsi, pour B = 0, si :A(0)_aller = 0

est la valeur stable,A(0)_retour = A_r ≠ 0

est la valeur métastable. La rémanence est un cas particulier de métastabilité.

— Viorel SERGIESCO