Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article est consacré aux propriétés magnétiques des matériaux. Tout d’abord, un rappel est fait des notions de magnétostatique avec la polarisation magnétique, la boucle de courant, le champ d’excitation et le champ d’induction. Les notions liées au magnétisme de l’atome sont ensuite traitées, avec notamment les interactions qui déterminent l’appartenance à la classe des matériaux doux et durs. La phénoménologie du magnétisme à l’échelle microscopique peut ensuite être abordée, ainsi que les propriétés et comportements associés (diamagnétisme, paramagnétisme, ferromagnétisme…).
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Olivier GEOFFROY : Diplômé de l’École Nationale d’Ingénieurs Électriciens de Grenoble - Docteur en Physique de l’Université Joseph Fourier - Maître de Conférence à l’Université Fourier de Grenoble, rattaché au Laboratoire de Magnétisme Louis Néel de Grenoble.
INTRODUCTION
Ce dossier constitue la première partie d’un exposé général des notions et concepts concernant le magnétisme et les propriétés magnétiques des matériaux. Une présentation pragmatique des différentes notions de bases utiles permet d’appréhender les propriétés essentielles aux différentes échelles, depuis l’échelle de l’atome jusqu’à l’échelle macroscopique.
Une première partie est consacrée aux rappels de magnétostatique et à la notion de polarisation magnétique et de ses relations avec le champ d’excitation et le champ d’induction magnétiques. Sont présentées ensuite les propriétés magnétiques de l’atome à l’état libre et lié et sont introduites les notions de couplage spin-orbite et de champ cristallin, interactions fondamentales au niveau des propriétés d’usage qui détermineront les deux grandes familles que sont les matériaux doux et durs. Les aspects théoriques les plus ardus (concernant, par exemple, le magnétisme itinérant caractéristique des alliages métalliques) ont été volontairement laissés de côté.
Une présentation phénoménologique des comportements magnétiques principaux caractéristiques de l’échelle microscopique, les différents termes d’énergies caractéristiques de l’état ferromagnétique et des comportements associés et les propriétés magnétoélastiques font l’objet de la dernière partie.
Un deuxième dossier [D 2 081] complète ce premier exposé en présentant les propriétés magnétiques à l’échelle des domaines magnétiques de Weiss et les principales notions et propriétés de l’aimantation à l’échelle macroscopique.
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Phénoménologie du magnétisme des matériaux à l’échelle microscopique
En anglais
2. Magnétisme à l’échelle atomique
On présente ici les notions liées au magnétisme de l’atome dont on aura besoin pour expliquer de manière phénoménologique les comportements décrits au paragraphe 3.
2.1 Origine du moment magnétique atomique
L’existence du moment magnétique atomique est déterminée par le mouvement des électrons autour de l’atome. Dans une représentation où on assimile le mouvement de l’électron autour du noyau atomique à une spire de courant, on associe à ce mouvement un moment cinétique et un moment magnétique orbitaux proportionnels entre eux (cf. étude du diamagnétisme au paragraphe 3.1). Les propriétés quantiques de l’atome font que le moment magnétique orbital est obligatoirement multiple d’une quantité élémentaire, le magnéton de Bohr, donné par :
avec :
-
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Magnétisme à l’échelle atomique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BRISSONNEAU (P.) - Magnétisme et matériaux magnétiques pour l’Électrotechnique - . Hermes (1997).
-
(2) - BROWN (W.F.jr.) - Magnetostatic Principles in Ferromagnetism - . North-Holland, Amsterdam (1963).
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(3) - SIVARDIÈRE (J.) - La symétrie en mathématiques, physique et chimie - . PUG (1995).
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(4) - DU TRÉMOLET DE LACHEISSERIE (E.) - Magnétisme : I – Fondements - . EDP Sciences (2000).
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(5) - CHIKAZUMI (S.) - Physics of Magnetism - . Wiley, New York (1964).
-
(6) - JILES (D.) - Introduction to Magnetism and Magnetic Materials - . Chapman and Hall, London (1990).
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