Permeabilite magnetique

Perméabilité magnétique

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

En électromagnétisme des milieux en régime linéaire, la perméabilité magnétique caractérise la faculté d'un matériau à modifier un champ magnétique \vec{B}, 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 \vec{H}.

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).

Sommaire

Relation de constitution

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

\vec{B} = \mu \vec{H}

où µ est la perméabilité magnétique du matériau (en H.m-1 ie. henry/mètre).

Attention, cette relation de constitution est commode et se rencontre dans de nombreux cas mais n'est pas universelle, y échappe 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 (μ) s'exprime par le produit de la perméabilité du vide (μ0, exprimée en henry/mètre) et de la perméabilité relative (μr, sans dimension) :

μ = μ0μr

  • μ0 est une constante universelle, la constante magnétique, qui vaut 4π×10-7 H/m
  • μr dépend du matériau.

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

Perméabilité et type de magnétisme

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.gif

En général, les matériaux diamagnétiques et paramagnétiques présentent des valeurs de perméabilité proche de 1. La perméabilité absolue μ 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 \vec{H}. Pour de faible valeur de \vec{H}, la valeur de μr peut être très élevée mais elle décroît avec la valeur de \vec{H} et peut redevenir unitaire au delà d'un certain seuil en raison d'une saturation (on parle de saturation magnétique). Pour cette raison, 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)
Cobalt 250
Fer 10 000
Mu-métal 150 000
Nickel 600

Influence de la température

Pour les matériaux ferromagnétiques, il existe une température caractéristique, dite température de Curie Tc, au-dessus de laquelle ils perdent leur propriété ferromagnétique :

Quelques températures de Curie :

  • Cobalt : 1 115 °C
  • Fer : 770 °C
  • Mumetal : 420 °C
  • Nickel : 358 °C

Au-delà de la température de Curie Tc, les matériaux ferromagnétiques redeviennent paramagnétiques.

Remarque

On a la relation : \varepsilon_0\mu_0=\frac{1}{c^2}

Voir aussi

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