M., r= 2,136 pour le fer (2 0 ‘’C ). 1,760 pour le cobalt (20°C ). — 0,63 pour le nickel (20°C ). — 0,120 pour la m agnétite Fcs O4 (20°C ). M H ( A t / m ) Fig. 6
La courbe B = / ( H ) {fig. 6 ) tend vers une asym p tote qui est la droite :
B = [J-o H -)- Ms .
La figure 7 indique les transformations des dom aines correspondant aux trois parties de la courbe de pre m ière aimantation.
La figure 8 schématise l ’aspect des domaines dans ces différents cas. Les parois à 180° se déplacent les premières.
R o t a t i o n s r é v e r s i b l e s D é p l a c e m e n t s i r r é v e r s i b l e s d e s p a r o i s D é p l a c e m e n t s r é v e r s i b l e s d e s p a r o i s H ( A t / m ) 0 F i g . 7 i
— 36 —
’e r m é a L ilité
La perméabilité m agnétique u. est la pente de la droite
O P de la figure 6 . La f)erméabilité croît très vite en
fonction de H, passe par un m aximum , puis décroît. Quand H croît indéfiniment, [j. tend vers u-o, perm éa bilité du vide. u.„, désigne la perm éabilité maximum et u, la perm éabilité initiale. Théoriquement, dans une substance idéalement pure et bien cristallisée, les déplacements de parois ne nécessitent aucune dépense d’énergie; il n’en est pas de m êm e pour les substances ferromagnétiques courantes qui ont des tensions inter nes irrégulièrement distribuées et où se rencontrent des inclusions non magnétiques.
Les forces nécessaires pour produire les rotations de 1 aimantation à l’intérieur des domaines dépendent de la constante d’anisotropie m agnétique du cristal; si elles sont très faibles, com m e dans le permalloy, les rotations s ’effectuent sous l’action des forces faibles et la saturation est atteinte pour des champs faibles.
O t s e r v a t i o n d e s dornâm es
En déposant des suspensions colloïdales d’oxyde de fer magnétique' Fe2 0 ,5y ou de m agnétite FegOi dont les grains ont des dim ensions inférieures au m icron sur des surfaces de substances ferrom agnétiques polies optiquement, Bo z o r t h a pu observer au m icroscope
des figures qui correspondent aux dom aines de pola risation spontanée. Des photographies ont été publiées dans le Journal de P h ysiqu e — Ba t e s, Professeur à l’Université de N ottingham , a réalisé un film sur les déplacements de parois de Bloch dans un cristal de cobalt.
E f f e t B a r k k a u se n
Les déplacements irréversibles des parois dans la partie de grande pente de la courbe d’aimantation ne sont pas réguliers mais se produisent de façon d is continue.
Ces sauts brusques ont été m is en évidence par
— 37 —
U ne tige de m étal ferrom agnétique — nickel par exem ple — est entourée d’une bobine reliée à un haut- parleui; par l ’interm édiaire d’un amplificateur; en approchant un aimant, sous l’influence de la variation du champ, l ’induction de la tige de nickel varie; les retournements discontinus des domaines de W eiss pro duisent des variations brusques de flux à travers la bobine; la force électromotrice produite fait entendre un crépitement intense dans le haut-parleur ifig. 9 ) .
A m p l i f i c a t e u r H . P . B o b i n e S N T i g e f e r r o m a g n é t i q u e F i g . 9
Le caractère brusque brusque des retournements d ai mantation dans les domaines de W eiss m ontre qu il s agit d’un phénom ène irréversible : il faut surmonter un « champ coercitif » pour obtenir le retournement. On explique ainsi Vhystérésis.
H y s t é r é s i s
En faisant croître progressivem ent le champ H, on trace point par point la courbe de prem ière aim anta tion M = / ( H ) d ’une substance ferrom agnétique; après une m ontée rapide, la courbe tend vers une asym ptote horizontale correspondant à la valeur M»; Mg est l’alim entation à saturation pour la température considérée. En faisant décroître le cham p H, la courbe de retour M = / ( A) est différente de la précéd en te: c ’est le phénom ène de Vhystérésis caractéristique des substances ferrom agnétiques. Les substances diamagné- tiques et param agnétiques se comportent différemment
38 —
ifig. 10 et 1 1 ). Les substances ferrom agnétiques pré
sentent la particularité suivante : quand le champ magnétique est redevenu nul, l’aimantation n’est pas
S u b s t a n c e f e r r o m a g n é t i q u e Fig. 10 S u b s t a n c e p a r a m a g n é t i q u e S u b s t a n c e d i a m a g n e i i q u e Fig. I l ï’
— 39 —
nulle, elle 'a une certaine valeur Mr que l’on appelle
aim antation rém anente. Pour annuler l ’aim antation, il
faut donner au champ une valeur négative dont la valeur absolue Hem s’appelle le ch a m p coercitif. La courbe B — / IH) a sensiblement la m em e allure
ifig. 12) ; quand H 0, on a l’induction rémanente Br et pour B = 0 , on a H = — He; ce dernier cbainp H<-
est différent du champ Hem précédemment défini.
B \ r / 1
Br
/1
/ 1 / 1 /1
/
1
H, /
/1
/1
/1
/ l _ i L/
°Hm
Fig. 12Cycle d’hystérésis.
En faisant varier le champ H entre deux lim ites sym é triques + Hm et — Hm, après un certain nom bre de variations du champ H, on obtient une courbe fermée sym étrique apjrelée cycle d ’hystérésis [fig. 1 3 ). Le cycle peut être tracé en portant l’induction B en ordonnée; la courbe B = / ( H ) a m êm e allure générale que la courbe M = / ( H ) ; dans certains cas elle peut cepen dant être très différente (en particulier dans le cas d’alliages ferrom agnétiques ne contenant pas de fer ). L’bystérésis est due aux déplacements ir ré v er sib le d e parois. Soient deux d o m a in e adjacents aim antés en sens inverse et séparés par une paroi P [fig. 1 4 ). L’énergie W dépend de la position de la paroi. Sans cham p extérieur H, la paroi occupe une position P o correspondant à W m inim um ifig . 1 5 ). Quand on applique un champ H parallèle à M ,, la p aroi se déplace jusqu’en P i où la force de rappel
— 40 —
rfW
d x
éq u ilib re la force f , due à la pression normale = 2 H.M,.
Le déplacement est réversible tant que n’atteint pas la valeur correspondant au point Pi de plus grande
M ( W b / m - )
— H
+ H
Fig. 13
— 41 —
W
O X., X
Fig. 15
pente avant le sommet 5q. Quand f'x dépasse cette valeur, la position d’équilibre se déplace brusquement jusqu’en P» où la pente est la même qu’en P i (saut de Barkhausen). Ce déplacement est irréversible; en effet, si le champ dim inue jusqu’à 0 , la nouvelle position correspond au minimum P-> le plus proche de P 3.