Susceptibilité magnétique

La susceptibilité magnétique [1],[2],[3] (notée χm et de grandeur adimensionnelle) est la faculté d'un matériau à s'aimanter sous l'action d'une excitation magnétique. La réaction est de deux types : aimantation du matériau s'accompagnant de l'apparition d'une force mécanique.

Description microscopique

En présence d'une excitation magnétique , les moments magnétiques électroniques et nucléaires d'un matériau vont se diviser en différents niveaux d'énergie. Par exemple pour le noyau d'hydrogène caractérisé par un spin de valeur 1/2, le moment magnétique peut prendre deux positions dites parallèle ou anti-parallèle. L'état parallèle étant de plus basse énergie, il est plus peuplé et il en résulte dans le milieu une aimantation nucléaire macroscopique notée .

Caractérisation macroscopique

En première approximation (physique linéaire), l'aimantation M est proportionnelle à l'excitation magnétique appliquée H, et la susceptibilité magnétique du milieu ou du matériau considéré est le coefficient de proportionnalité, noté χm :

 :

est l'aimantation en ampères par mètre (A/m),
χm la susceptibilité magnétique (sans dimension),
l'excitation magnétique appliquée, également en ampères par mètre (A/m).

Dans le cas général, on définit la susceptibilité par :

On remarque alors que l'approximation linéaire correspond simplement à un développement limité à l'ordre 1 de cette dernière relation.

On peut relier la susceptibilité magnétique à la perméabilité relative par :

.

On distingue plusieurs types de magnétisme :

  • lorsque χm est négatif, on dit que le corps dans lequel apparaît l'aimantation est diamagnétique ;
  • lorsque χm est nul, on a du vide ;
  • lorsque χm est positif, le corps est dit paramagnétique ;
  • lorsque χm est positif et très élevé[évasif], le corps paramagnétique est dit ferromagnétique.

Certains matériaux ferromagnétiques, outre leur perméabilité élevée, présentent une rémanence : ils conservent leur aimantation en l'absence d'excitation. Les principaux matériaux utilisés sont le fer, le cobalt et le nickel.

Exemples de matériaux

Susceptibilité magnétique de quelques matériaux
MatériauχmTc
Bi-16,9×10-5
C-2,1×10-5
eau-1,2×10-5
Cu-1,0×10-5
vide0
O20,19×10-5
Al2,2×10-5
Co701 131 °C
Ni110372 °C
Fe200774 °C

Références

  1. Coey, J. M. D.,, Magnetism and magnetic materials, Cambridge University Press, (ISBN 9780511685156, 0511685157 et 9780521816144, OCLC 664016090, lire en ligne)
  2. Buschow, K. H. J., Physics of magnetism and magnetic materials, Kluwer Academic/Plenum Publishers, (ISBN 0306484080 et 9780306484087, OCLC 55080949, lire en ligne)
  3. Blundell, Stephen., Magnetism in condensed matter, Oxford University Press, (ISBN 0198505922, 9780198505921 et 0198505914, OCLC 47243972, lire en ligne)

Voir aussi

Articles connexes

Liens externes

  • Portail de la physique
  • Portail de l’électricité et de l’électronique
  • Portail des sciences des matériaux
Cet article est issu de Wikipedia. Le texte est sous licence Creative Commons - Attribution - Sharealike. Des conditions supplémentaires peuvent s'appliquer aux fichiers multimédias.