Qu’est-ce que la susceptibilité magnétique – Magnétisation – Définition

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation d’un matériau en réponse à un champ magnétique appliqué. L’amplitude de M est proportionnelle au champ appliqué comme suit:

La susceptibilité magnétique et la perméabilité relative sont liées comme suit:

Cela permet une classification simple de la réponse de la plupart des matériaux à un champ magnétique appliqué en deux catégories: un alignement avec le champ magnétique, χ>0, appelé paramagnétisme, ou un alignement contre le champ, χ<0, appelé diamagnétisme.

• Matériau diamagnétique. Les matériaux diamagnétiques sont ceux que certaines personnes considèrent généralement comme non magnétiques. Les matériaux diamagnétiques sont repoussés par un champ magnétique ; un champ magnétique appliqué crée un champ magnétique induit en eux dans la direction opposée, provoquant une force répulsive. Le diamagnétisme résulte de changements dans le mouvement orbital des électrons qui sont induits par un champ externe. Les matériaux diamagnétiques comprennent l’eau, le bois, la plupart des composés organiques tels que le pétrole et certains plastiques, et de nombreux métaux, y compris le cuivre, en particulier les métaux lourds avec de nombreux électrons de base, tels que le mercure, l’or et le bismuth. L’effet est extrêmement faible (avec des susceptibilités de l’ordre de -10 ^-5) et en opposition avec le domaine appliqué. Les matériaux diamagnétiques, comme l’eau, ou les matériaux à base d’eau, ont une perméabilité magnétique relative inférieure ou égale à 1, et donc une susceptibilité magnétique inférieure ou égale à 0, puisque la susceptibilité est définie comme χ _v = μ _v − 1 Les matériaux diamagnétiques et paramagnétiques sont considérés comme non magnétiques car les aimantations sont relativement faibles et ne persistent que lorsqu’un champ appliqué est présent. Si χ ( susceptibilité magnétique) est négatif, le matériau est diamagnétique. Dans ce cas, le champ magnétique dans le matériau est affaibli par l’aimantation induite. Les matériaux diamagnétiques sont repoussés par les champs magnétiques. Par exemple, la susceptibilité magnétique des dia-aimants tels que l’eau est χ _v = −9,05×10⁻⁶. Le matériau le plus fortement diamagnétique est le bismuth, χ _v = −1,66×10⁻⁴. Généralement, les matériaux non magnétiques sont dits para- ou diamagnétiques car ils ne possèdent pas d’aimantation permanente sans champ magnétique externe.
• Matériaux paramagnétiques. Les matériaux paramagnétiques sont ceux qui ont des dipôles atomiques permanents, sur lesquels on agit individuellement et alignés dans la direction d’un champ externe. Les matériaux diamagnétiques et paramagnétiques sont considérés comme non magnétiques car les magnétisations sont relativement faibles et ne persistent que lorsqu’un champ appliqué est présent. Si χ (susceptibilité magnétique) est positif, un matériau peut être paramagnétique. Dans ce cas, le champ magnétique dans le matériau est renforcé par l’aimantation induite. Les matériaux paramagnétiques comprennent la plupart des éléments chimiques et certains composés. Ils ont une perméabilité magnétique relative légèrement supérieure à 1 (c’est-à-dire une petite susceptibilité magnétique positive) et sont donc attirés par les champs magnétiques. Généralement, les matériaux non magnétiques sont dits para- ou diamagnétiques car ils ne possèdent pas d’aimantation permanente sans champ magnétique externe.

Une propriété étroitement liée des matériaux est la perméabilité relative, qui est le rapport de la perméabilité dans un matériau à la perméabilité dans le vide. En général, la perméabilité est la mesure de la résistance d’une substance contre la formation d’un champ magnétique.

Ni μ_r ni χsont des constantes, , car elles peuvent varier avec la position dans le milieu. Ils dépendent non seulement du matériau mais aussi de l’amplitude du champ, H, de la fréquence du champ magnétique appliqué, de l’humidité, de la température et d’autres paramètres. Presque tous les matériaux répondent à un champ magnétique en devenant magnétisés, mais la plupart sont paramagnétiques avec une réponse si faible qu’elle n’est d’aucune utilité pratique. Quelques-uns, cependant, contiennent des atomes qui ont de grands moments dipolaires et ont la capacité de magnétiser spontanément (c’est-à-dire d’aligner leurs dipôles en parallèle). Ceux-ci sont appelés matériaux ferromagnétiques et ferrimagnétiques (le second est appelé ferrites en abrégé), et ce sont eux qui ont une réelle utilité pratique. Les matériaux ferromagnétiques, ferrimagnétiques ou antiferromagnétiques possèdent une magnétisation permanente même sans champ magnétique externe et n’ont pas une susceptibilité au champ nul bien définie.

1. Département américain de l’énergie, science des matériaux. DOE Fundamentals Handbook, Volume 1 et 2. Janvier 1993.
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Voir au dessus:

Propriétés magnétiques