Susceptibilité magnétique

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La susceptibilité magnétique (notée $\chi_m$) 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 $\vec H$, les différents moments magnétiques électroniques ou nucléaires 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

L'aimantation est proportionnelle à l'excitation magnétique appliquée : 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 aussi en ampère par mètre (A/m).

• Lorsque $\chi_m$ est positif, on dit que le corps dans lequel apparaît l'aimantation est paramagnétique.
• Lorsque $\chi_m$ est nul, on a du vide.
• Lorsque $\chi_m$ est négatif, le corps est dit diamagnétique.

À cette catégorisation se superpose une seconde classification, avec notamment le ferromagnétisme, qui caractérise les corps qui conservent leur aimantation en l'absence d'excitation, tels que le fer, le cobalt ou le nickel (paramagnétisme très intense et rémanent).

On peut relier la susceptibilité magnétique à la perméabilité relative par: $\mu_r=1 + \chi_m$ ou bien $\chi_m=\mu_r - 1$.

Exemple de matériaux

Susceptibilité magnétique de quelques matériaux

Matériau	$\chi_m$	Tc
Bi	-16,6×10-5
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

D'après l'équation constitutive de la matière utilisée par le système S.I., l'aimantation M et l'excitation magnétique H ont la même unité. La susceptibilité magnétique, qui s'établit comme un rapport de ces deux grandeurs, n'a pas d'unité (grandeur adimensionnelle).

Voir aussi

Articles connexes

• Magnétisme
• Champ magnétique
• Perméabilité magnétique
• Susceptibilité électrique
• Fer
• Paléomagnétisme
• Équations de Maxwell
• Susceptibilité magnétique des roches
• Foliation magnétique
• Aéromagnétisme