Perméabilité magnétique

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Perméabilité magnétique
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Comparaison simplifiée des perméabilités : ferromagnétique (μf), paramagnétique (μp), espace libre (μ0) et diamagnétique (μd).

Unités SI henry par mètre (H/m) ou newton par ampère carré (N·A−2).
Dimension M·L·T-2·I-2
Nature Grandeur tensorielle intensive
Symbole usuel
Expressions = .

La perméabilité magnétique, en électrodynamique des milieux continus en régime linéaire, caractérise la faculté d'un matériau à modifier un champ magnétique , c’est-à-dire à modifier les lignes de flux magnétique. Cette valeur dépend ainsi du milieu dans lequel il est produit où le champ magnétique varie linéairement avec l'excitation magnétique .

Inversement, en réponse à un champ magnétique de valeur imposée, le matériau répond par une excitation magnétique d'autant plus intense que la perméabilité magnétique est faible. Le principe de moindre action veut alors que les lignes de champ suivent préférentiellement les trajectoires passant par des zones de perméabilité magnétique forte.

La canalisation du champ magnétique dans un matériau qui est également conducteur est d'autant plus réduite que la fréquence de variation des champs, la perméabilité et la conductivité sont élevées (du fait des courants induits).

Relation de constitution[modifier | modifier le code]

Si le régime du matériau est dit linéaire, le champ magnétique et le champ d'excitation magnétique sont reliés, dans un matériau donné, par la relation dite « constitutive » :

µ est la perméabilité magnétique du matériau. La perméabilité magnétique se mesure en henrys par mètre (H·m−1 ou H/m).

Attention, cette relation de constitution est commode et se rencontre dans de nombreux cas mais n'est pas universelle. Y échappent notamment les cycles d'hystérèse, les phénomènes de saturation, les milieux biréfringents, les milieux chiraux, les milieux optiques non linéaires, etc.

La perméabilité magnétique du matériau () s'exprime par le produit de la perméabilité du vide (qui s'exprime en H/m) et de la perméabilité relative (sans dimension) :

.
  • est une constante universelle, la constante magnétique (ou perméabilité magnétique du vide), qui vaut 4π × 10−7 H/m
  • dépend du matériau.

Dans l'air, le vide, les gaz, le cuivre, l'aluminium, la terre, et d'autres matériaux, est approximativement égal à 1, ces matériaux ne pouvant alors canaliser le champ magnétique.

Perméabilité et type de magnétisme[modifier | modifier le code]

On distingue les matériaux diamagnétiques (argent, cuivre, eau, or, plomb, zinc...), paramagnétiques (air, aluminium, magnésium, platine...) et ferromagnétiques (cobalt, fer, mu-métal, nickel...).

Permeabilite magnetique m.gif

En général, les matériaux diamagnétiques et paramagnétiques présentent des valeurs de perméabilité relative proche de 1. La perméabilité absolue des matériaux diamagnétiques et paramagnétiques est donc pratiquement égale à celle du vide, c'est-à-dire 4π×10-7 H/m.

La perméabilité des matériaux ferromagnétiques n'est pas constante mais dépend de l'excitation magnétique . Pour de faibles valeurs de , la valeur de reste plutôt basse (on parle de seuil avant que le champ d'excitation H ne produise une induction B significative) mais elle croît avec la valeur de en passant par un maximum et peut ensuite redevenir unitaire au-delà d'un autre seuil en raison d'une saturation (on parle alors de saturation magnétique). C'est pourquoi nous indiquons des valeurs maximales de perméabilité relative dans le tableau ci-dessous.

Perméabilité magnétique relative des matériaux ferromagnétiques à 20 °C
Matériaux
ferromagnétiques
µr
(valeur maximale)
Température
de Curie en °C
Cobalt 250 1 115
Fer 10 000 770
Mu-métal 150 000 420
Nickel 600 358

Influence de la température[modifier | modifier le code]

Pour les matériaux ferromagnétiques, il existe une température caractéristique, dite température de Curie Tc, au-dessus de laquelle ils perdent leur propriété ferromagnétique pour redevenir paramagnétiques. Le tableau précédent liste quelques valeurs.

Remarque[modifier | modifier le code]

Si est la vitesse de la lumière (dans le vide) et est la permittivité (du vide), on a la relation .

Perméabilité magnétique de matériaux[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]