Conférence sur les Champs Magnétiques et l'Hystérésis dans les Ferromagnétiques

Introduction aux Solénoïdes et Champs Magnétiques

• Un solénoïde parcouru par un courant génère un champ magnétique, appelé ( B_0 ) ou champ de vide.
• À l'intérieur d'un solénoïde avec vide, le champ magnétique est simple.
• Lorsqu'un morceau de ferromagnétique (par exemple, du fer) est placé à l'intérieur, le champ magnétique interne devient plus fort.

Perméabilité Relative

• Pour de nombreux matériaux, le champ magnétique à l'intérieur peut s'exprimer comme : [ B = \mu_r \times B_0 ]
• ( \mu_r ) est la perméabilité relative.
• Cette expression ne s'applique pas aux ferromagnétiques en raison de leur comportement complexe.

Comprendre les Ferromagnétiques

• Les ferromagnétiques nécessitent l'étude du graphique d'hystérésis pour comprendre la relation entre le champ de vide et le champ magnétique interne.
• Hystérésis: Le champ magnétique à l'intérieur d'un ferromagnétique est en retard par rapport au champ de vide.

Graphique d'Hystérésis

• Axe des X: Représente ( B_0 ) (champ magnétique de vide), variable par des changements de courant dans le solénoïde.
• Axe des Y: Représente ( B ) (champ magnétique à l'intérieur du ferromagnétique).

Domaines Magnétiques

• Les ferromagnétiques contiennent des domaines magnétiques — groupes d'atomes alignés dans une direction.
• À mesure que ( B_0 ) augmente, les domaines s'alignent avec le champ, augmentant ( B ).
• Finalement, un point de saturation est atteint où tous les domaines sont alignés.

Comportement du Graphique

1. Augmentation de ( B_0 ):
   • Le champ magnétique à l'intérieur augmente avec l'alignement des domaines.
   • Se sature lorsque tous les domaines sont alignés.
2. Diminution de ( B_0 ):
   • Les domaines ne retournent pas à un état aléatoire en raison de la rétention.
   • Certains domaines peuvent revenir, mais beaucoup restent alignés, maintenant un champ magnétique fort.
3. ( B_0 ) négatif:
   • Les domaines commencent à changer de direction, diminuant le champ magnétique interne.
   • Lorsque la moitié sont alignés dans des directions opposées, le champ interne devient nul.
4. ( B_0 ) encore plus négatif:
   • La saturation est atteinte dans la direction opposée.

Boucle d'Hystérésis

• Le graphique forme une boucle en raison du retard dans la réponse du champ magnétique.
• Le champ magnétique interne dépend de l'historique (cycle de magnétisation).

Énergétique de la Magnétisation

• De l'énergie est nécessaire pour aligner les domaines, dissipée sous forme de chaleur (perte par hystérésis).
• La surface sous la courbe d'hystérésis représente la perte de chaleur.
• La largeur de la boucle d'hystérésis indique l'énergie requise pour les cycles de magnétisation :
  • Boucles plus larges = plus de perte d'énergie.
  • Boucles plus étroites = moins de perte d'énergie.

Sujets Futurs

• Discussions supplémentaires sur la rémanence et la cohésivité des ferromagnétiques.
• Applications dans les aimants permanents et les électroaimants.