Bibliographie & annexes
Quiz & test
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les matériaux magnétiques sont impliqués dans bon nombre d’applications de notre quotidien ; la production, la distribution et la conversion de l'énergie, mais aussi le stockage de l'information. Aucune ne serait réellement efficace sans la connaissance des propriétés des matériaux que peut procurer une mesure magnétique précise et reproductible. Cet article reprend tout d’abord la définition des grandeurs physiques et la phénoménologie associée, les concepts et les méthodes de base appliqués à la caractérisation des matériaux magnétiques. Sont décrits ensuite les modes de génération et les différentes méthodes de mesure des champs magnétiques.
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Magnetic materials are involved in a large number of applications in our daily life; energy production, distribution and conversion and also information storage. Not one of them would be really efficient without knowledge of the properties of the materials which is provided by a precise and reproducible magnetic measurement. To start with this article recalls the definitions of physical quantities and the related phenomenology as well as the basic concepts and methods applied to the characterization of magnetic materials. Following, the production modes and the various methods for magnetic field measurements are described.
Auteur(s)
-
Fausto FIORILLO : Directeur de recherches à l'Institut national de recherches métrologiques (INRIM, Turin, Italie)
-
Frédéric MAZALEYRAT : Maître de conférences à l'Université Paris XII (pour la traduction en français)
INTRODUCTION
Les matériaux magnétiques satisfont les demandes fondamentales de notre société, comme la génération, la distribution et la conversion de l'énergie, ainsi que le stockage de l'information. Ils sont impliqués dans une myriade d'applications qui font partie de notre vie quotidienne. Aucune de ces applications ne serait efficace sans la connaissance des propriétés des matériaux que peut procurer une mesure magnétique précise et reproductible. Le mesurage, qui requiert une bonne compréhension des aspects scientifiques sous-jacents, a des conséquences pratiques quand le consensus existe et que les standards sont fixés. Par rapport à cela, les instituts métrologiques et de standardisation jouent un rôle clé.
Dans ce dossier, en partant de la définition des grandeurs physiques et de la phénoménologie associée, les concepts et les méthodes de base appliqués à la caractérisation des matériaux magnétiques sont résumés, puis la production et les différentes méthodes de mesure des champs magnétiques décrites. Le mesurage de l'hystérésis magnétique et des paramètres associés, qui sont le cœur de toute application technologique, fait l'objet du dossier [D 1 505].
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Génération des champs magnétiques
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1. Phénoménologie du magnétisme des matériaux
Sur l'ensemble du texte, les unités des grandeurs physiques sont celles du système international SI.
1.1 Magnétisme des matériaux
Un échantillon de matériau est décrit fondamentalement, du point de vue des propriétés magnétiques, comme un ensemble de moments magnétiques résultant du mouvement des électrons. On peut dire qu'il existe des courants internes (les courants ampériens) d'origine quantique, qui résultent des trajectoires des électrons à l'échelle atomique, qui ne transportent aucun flux de charge au travers du corps et qui, par conséquent, se comportent comme un solénoïde. En raison de cette propriété, leur densité j M (r ) peut être exprimée comme le rotationnel d'une autre fonction vectorielle M ( r ).
( 1 )
Il est démontré que la fonction vectorielle M ( r) représente le moment magnétique par unité de volume [1]. Cette grandeur est appelée « aimantation ».
Dans le vide, nous savons d'après la loi de Biot et Savart que des courants stationnaires produisent un champ magnétique d'induction B selon l'équation :
( 2 )
avec :
- j e :
- densité de courants appliqués,
- μ0 :
- = 4 π · 10–7 N · A –2 perméabilité du vide.
La...
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Phénoménologie du magnétisme des matériaux
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LANDAU (L.V.), LIFSHITZ (E.M.) - Electrodynamics of continuous media. - Pergamon Press (1989).
-
(2) - CHEN (D.X.), BRUG (J.A.), GOLDFARB (R.B.) - Demagnetizing factors for cylinders. - IEEE Trans. Magn., 27, p. 3601-3619 (1991).
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(3) - BERTOTTI (G.) - Hysteresis in Magnetism. - Academic Press, p. 391 (1998).
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(4) - CRAIK (D.) - Magnetism – Principles and Applications. - Wiley, p. 358 (1995).
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(5) - GARRETT (M.W.) - Axially symmetric systems for generating and measuring magnetic fields. - J. Appl. Phys., 22, p. 1091-1107 (1951).
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(6) - MAXWELL (J.C.) - A treatise on Electricity and Magnetism. - Dover (1954).
-
...
Base de données KCDB du Bureau international des Poids et Mesures BIPM http://www.bipm.fr/BIPM-KCDB
HAUT DE PAGE
Logiciels de calcul électromagnétiques par éléments finis
FEMM, http://femm.foster-miller.net (logiciel libre 2D)
Comsol, http://www.comsol.fr
Flux 3D, http://www.cedrat.com
ANSYS, http://www.ansys.fr
HAUT DE PAGE
Matériaux pour le Génie Électrique (MGE), France tous les 3 ans.
Soft Magnetic Materials (SMM), Europe, années impaires, prochaine conférence Turin sept. 2009, http://www.magneticsmagazine.com
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Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.
Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.
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