Généralités sur le ferromagnétisme

Thèmes abordés

physique, ferromagnétisme, fer, aimant, moment dipolaire, circuit électrique, magnétique, bobine à noyau

Résumé du document

Certains matériaux attirent le fer : ils sont dits ferromagnétiques.
Les atomes peuvent posséder des moments magnétiques, du fait de la rotation des particules en son sein, créant des boucles de courant.
Il en résulte plusieurs types de matériaux...

Extraits

[...] Soit un tore à 𝑁 spires jointives enroulées. 𝐼 𝑧 = 𝐵0 (𝑟)𝑒 𝜃 , 𝐵 = 𝐻0 (𝑟)𝑒 𝜃 𝐻 = 𝑁𝐼 𝐻0 (𝑟) = 𝐻 𝑑𝑙 𝑐𝑒𝑟𝑐𝑙𝑒 (𝑟) = 𝜇0 𝜇 𝑟 = 𝐵 𝐻 𝑁𝐼 2𝜋𝑟 𝜇0 𝜇 𝑟 𝑁𝐼 𝑒 2𝜋𝑟 Électroaimant 𝐼 𝑧 𝛼 MT donne la continuité de ⃗𝐵 à la traversée de l'interface (continuité de la composante normale de ⃗𝐵). Dans l'entrefer, = 𝐻 𝐵 𝜇0 = 𝐵(𝑟) . 𝑒 𝜇0 Dans le matériau, ⃗𝐻 = ⃗𝐵 𝜇0 𝜇 𝑟 = 𝐵(𝑟) 𝑒 𝜇0 𝜇 𝑟 𝜃 Le théorème d'Ampère sur un cercle de rayon r donne : ∮𝐶 ⃗𝐻 . [...]

[...] Ils sont dits paramagnétiques. Leurs moments sont orientés aléatoirement, et il n'y a pas d'aimantation résultante à l'échelle macroscopique. - Les matériaux avec de fortes interactions entre moment magnétique et champs voisins. Il y a une tendance à l'alignement des moments que l'agitation thermique ne détruit pas. Ils possèdent donc une aimantation permanente, et sont dits ferromagnétiques. On définit le vecteur d'aimantation tel que 𝑑ℳ = 𝑑𝜏. B.S. P a g e 1 4 Tout se passe comme si l'aimantation était due à des courants microscopiques dans le matériau. [...]

[...] 𝑆 𝐼 On considère √𝑆 𝑙. Les champs sont uniformes dans la bobine. Dans le noyau de fer, ⃗𝐵 = 𝜇0 𝜇 𝑟 ⃗𝐻 ; à l'extérieur, ⃗𝐵 0. 𝑙 𝑈 En appliquant le théorème d'Ampère, ⃗𝐻 = 𝑁 𝑙 𝑛=𝑁/𝑙 𝐼𝑒 𝑧 = 𝑛𝐼𝑒 𝑧 . ⃗𝐵 = 𝜇0 𝜇 𝑟 𝑛𝐼𝑒 𝑧 Φ = 𝑁𝐵𝑆 = 𝜇0 𝜇 𝑟 𝑁 𝑁2 𝑁𝐼𝑆 = 𝜇0 𝜇 𝑟 𝑆𝐼 𝑙 𝑙 𝐿 = 𝜇0 𝜇 𝑟 𝑁2 𝑆 𝑙 𝑑𝐵 . 𝑑𝑡 𝐻𝑙 . [...]

[...] Celle-ci est nulle si est uniforme. L'énergie potentielle d'un dipôle magnétique placé dans un 𝐵 𝑒𝑥𝑡 champ est : 𝐵 𝑒𝑥𝑡 𝐵 𝑒𝑥𝑡 ℰ 𝑝 = . II Milieux magnétiques Aimantation Certains matériaux attirent le fer : ils sont dits ferromagnétiques. Les atomes peuvent posséder des moments magnétiques, du fait de la rotation des particules en son sein, créant des boucles de courant. Il en résulte plusieurs types de matériaux : - Les matériaux constitués de particules qui n'ont pas de moment magnétique. [...]

[...] Pour les matériaux ferromagnétiques, 𝜒 𝑚 1. Courbes d'aimantation 𝐵 𝐵 = 𝐵 𝑟 : champ rémanent 𝐵𝑠 𝐵𝑟 Courbe de première aimantation 𝐻 𝐻 = −𝐻 𝑐 : excitation coercitive 𝐵 = −𝐵 𝑟 : champ rémanent 𝐻= 𝐵 𝜇0 −𝐵 𝑟 −𝐵 𝑠 𝐻 = 𝐻 𝑐 : excitation coercitive 𝐻 = 0 et 𝐵 = 0 : matériau non aimanté 𝑀 𝐵 = 𝜇0 (𝐻 + 𝑀). Expérimentalement, 𝐵 𝜇0 𝐻, donc 𝐵 𝜇0 𝑀. Grâce à ces courbes, on peut qualifier les matériaux : - Si le cycle est proche d'un rectangle, alors le matériau est dit dur - Si le cycle est étroit, alors le matériau est doux Pour 𝐻 peu élevé, 𝐵 𝜇0 𝜇 𝑟 𝐻 = 𝜇𝐻. [...]