Susceptibilité magnétique

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La susceptibilité magnétique (notée \chi_m 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[modifier | modifier le code]

En présence d'une excitation magnétique \vec H, les moments magnétiques électroniques ou nucléaires d'un matériau vont se diviser en différents niveaux d'énergie. Pour le noyau d'hydrogène caractérisé par un spin de valeur 1/2, l'aimantation 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 \vec M.

Caractérisation macroscopique[modifier | modifier le code]

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

\vec M = \chi_m \cdot \vec H

avec \vec M l'aimantation en ampère par mètre (A/m), \chi_m la susceptibilité magnétique (sans dimension) et \vec H l'excitation magnétique appliquée, également en ampère par mètre (A/m).

Dans le cas général, on définit la susceptibilité par : \left.\chi_m=\frac{\partial M_{m,H}}{ \partial H}\right | _{H=0}

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 : \mu_r=1 + \chi_m.

On distingue plusieurs types de magnétisme :

  • Lorsque \chi_m est négatif, on dit que le corps dans lequel apparaît l'aimantation est diamagnétique.
  • Lorsque \chi_m est nul, on a du vide.
  • Lorsque \chi_m est positif, le corps est dit paramagnétique.
  • Lorsque \chi_m est positif et très élevé, 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[modifier | modifier le code]

Susceptibilité magnétique de quelques matériaux
Matériau \chi_m Tc
Bi -16,9×10-5
C -2,1×10-5
eau -1,2×10-5
Cu -1,0×10-5
vide 0
O2 0,19×10-5
Al 2,2×10-5
Co 70 1 131 °C
Ni 110 372 °C
Fe 200 774 °C


Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Palette[modifier | modifier le code]