Perméabilité magnétique. Propriétés magnétiques des substances

Propriétés magnétiques des substances

Tout comme les propriétés électriques d'une substance sont caractérisées par une constante diélectrique, les propriétés magnétiques d'une substance sont caractérisées par perméabilité magnétique.

Du fait que toutes les substances situées dans un champ magnétique créent leur propre champ magnétique, le vecteur induction magnétique dans un milieu homogène diffère du vecteur au même point de l'espace en l'absence de milieu, c'est-à-dire dans le vide.

La relation s'appelle perméabilité magnétique du milieu.

Ainsi, en milieu homogène, l’induction magnétique est égale à :

La valeur de m pour le fer est très grande. Cela peut être vérifié par l'expérience. Si vous insérez un noyau de fer dans une longue bobine, alors l'induction magnétique, selon la formule (12.1), augmentera m fois. Par conséquent, le flux d’induction magnétique augmentera du même montant. Lorsque le circuit alimentant la bobine magnétisante en courant continu est ouvert, un courant d'induction apparaît dans la deuxième petite bobine enroulée au-dessus de la bobine principale, qui est enregistré par un galvanomètre (Fig. 12.1).

Si un noyau de fer est inséré dans la bobine, la déviation de l'aiguille du galvanomètre lors de l'ouverture du circuit sera m fois plus grande. Les mesures montrent que le flux magnétique lorsqu'un noyau de fer est introduit dans la bobine peut augmenter des milliers de fois. La perméabilité magnétique du fer est donc énorme.

Il existe trois classes principales de substances aux propriétés magnétiques très différentes : ferromagnétiques, paramagnétiques et matériaux diamagnétiques.

Ferromagnétiques

Les substances pour lesquelles, comme le fer, m >> 1, sont appelées ferromagnétiques. Outre le fer, le cobalt et le nickel sont ferromagnétiques, ainsi qu'un certain nombre d'éléments de terres rares et de nombreux alliages. La propriété la plus importante des ferromagnétiques est l’existence d’un magnétisme résiduel. Une substance ferromagnétique peut être dans un état magnétisé sans champ magnétisant externe.

Comme on le sait, un objet en fer (par exemple une tige) est attiré dans un champ magnétique, c'est-à-dire qu'il se déplace vers une zone où l'induction magnétique est plus grande. En conséquence, il est attiré par un aimant ou un électro-aimant. Cela se produit parce que les courants élémentaires dans le fer sont orientés de manière à ce que la direction de l'induction magnétique de leur champ coïncide avec la direction de l'induction du champ magnétisant. En conséquence, la tige de fer se transforme en un aimant dont le pôle le plus proche est opposé au pôle de l'électro-aimant. Les pôles opposés des aimants s'attirent (Fig. 12.2).

Riz. 12.2

ARRÊT! Décidez vous-même : A1–A3, B1, B3.

Para-aimants

Certaines substances se comportent comme le fer, c'est-à-dire qu'elles sont attirées dans un champ magnétique. Ces substances sont appelées paramagnétique. Il s'agit notamment de certains métaux (aluminium, sodium, potassium, manganèse, platine, etc.), de l'oxygène et de nombreux autres éléments, ainsi que diverses solutions électrolytiques.

Puisque les para-aimants sont attirés dans le champ, les lignes d’induction du propre champ magnétique qu’ils créent et le champ magnétisant sont dirigés de la même manière, le champ est donc amélioré. Ainsi, ils ont m > 1. Mais m diffère extrêmement légèrement de l’unité, seulement d’un montant de l’ordre de 10 –5…10 –6. Des champs magnétiques puissants sont donc nécessaires pour observer les phénomènes paramagnétiques.

Diamagnets

Une classe particulière de substances est matériaux diamagnétiques, découvert par Faraday. Ils sont expulsés du champ magnétique. Si vous accrochez une tige diamagnétique près du pôle d’un électro-aimant puissant, elle en sera repoussée. Par conséquent, les lignes d'induction du champ créé par celui-ci sont dirigées à l'opposé des lignes d'induction du champ magnétisant, c'est-à-dire que le champ est affaibli (Fig. 12.3). En conséquence, pour les matériaux diamagnétiques m< 1, причем отличается от единицы на вели­чину порядка 10 –6 . Магнитные свойства у диамагнетиков вы­ражены слабее, чем у парамагнетиков.

Si dans les expériences décrites ci-dessus, au lieu d'un noyau de fer, nous prenons des noyaux provenant d'autres matériaux, alors un changement dans le flux magnétique peut également être détecté. Il est tout à fait naturel de s’attendre à ce que l’effet le plus notable soit produit par des matériaux dont les propriétés magnétiques sont similaires à celles du fer, c’est-à-dire le nickel, le cobalt et certains alliages magnétiques. En effet, lorsqu'un noyau constitué de ces matériaux est introduit dans la bobine, l'augmentation du flux magnétique s'avère assez importante. Autrement dit, on peut dire que leur perméabilité magnétique est élevée ; pour le nickel, par exemple, elle peut atteindre une valeur de 50, pour le cobalt 100. Tous ces matériaux aux valeurs élevées sont regroupés en un seul groupe de matériaux ferromagnétiques.

Cependant, tous les autres matériaux « non magnétiques » ont également un certain effet sur le flux magnétique, bien que cet effet soit bien moindre que celui des matériaux ferromagnétiques. Grâce à des mesures très minutieuses, ce changement peut être détecté et la perméabilité magnétique de divers matériaux peut être déterminée. Cependant, il faut garder à l'esprit que dans l'expérience décrite ci-dessus, nous avons comparé le flux magnétique dans une bobine dont la cavité est remplie de fer avec le flux dans une bobine contenant de l'air. Tant que nous parlions de matériaux hautement magnétiques comme le fer, le nickel, le cobalt, cela n'avait pas d'importance, puisque la présence d'air a très peu d'effet sur le flux magnétique. Mais lorsqu'on étudie les propriétés magnétiques d'autres substances, en particulier l'air lui-même, il faut bien entendu faire une comparaison avec une bobine à l'intérieur de laquelle il n'y a pas d'air (vide). Ainsi, pour la perméabilité magnétique, nous prenons le rapport des flux magnétiques dans la substance étudiée et sous vide. En d’autres termes, nous considérons la perméabilité magnétique du vide comme une seule (si , alors ).

Les mesures montrent que la perméabilité magnétique de toutes les substances est différente de l'unité, bien que dans la plupart des cas cette différence soit très faible. Mais ce qui est particulièrement remarquable est le fait que pour certaines substances, la perméabilité magnétique est supérieure à un, tandis que pour d'autres elle est inférieure à un, c'est-à-dire que remplir la bobine avec certaines substances augmente le flux magnétique et remplir la bobine avec d'autres substances le réduit. ce flux. Les premières de ces substances sont appelées paramagnétiques () et les secondes - diamagnétiques (). Comme le montre le tableau. 7, la différence de perméabilité par rapport à l'unité pour les substances paramagnétiques et diamagnétiques est faible.

Il convient particulièrement de souligner que pour les corps paramagnétiques et diamagnétiques, la perméabilité magnétique ne dépend pas de l'induction magnétique d'un champ magnétisant externe, c'est-à-dire qu'il s'agit d'une valeur constante caractérisant une substance donnée. Comme nous le verrons au § 149, ce n’est pas le cas du fer et autres corps similaires (ferromagnétiques).

Tableau 7. Perméabilité magnétique de certaines substances paramagnétiques et diamagnétiques

Substances paramagnétiques		Substances diamagnétiques
Azote (gazeux)		Hydrogène (gazeux)
Air (gazeux)
Oxygène (gazeux)
Oxygène (liquide)
Aluminium
Tungstène

L'influence des substances paramagnétiques et diamagnétiques sur le flux magnétique s'explique, tout comme l'influence des substances ferromagnétiques, par le fait qu'au flux magnétique créé par le courant dans le bobinage de la bobine s'ajoute le flux émanant des courants ampères élémentaires. Les substances paramagnétiques augmentent le flux magnétique de la bobine. Cette augmentation du flux lorsque la bobine est remplie d'une substance paramagnétique indique que dans les substances paramagnétiques, sous l'influence d'un champ magnétique externe, les courants élémentaires sont orientés de manière à ce que leur direction coïncide avec la direction du courant d'enroulement (Fig. 276). Une légère différence par rapport à l'unité indique seulement que dans le cas des substances paramagnétiques, ce flux magnétique supplémentaire est très faible, c'est-à-dire que les substances paramagnétiques sont très faiblement magnétisées.

Une diminution du flux magnétique lors du remplissage de la bobine avec une substance diamagnétique signifie que dans ce cas, le flux magnétique des courants d'ampères élémentaires est dirigé à l'opposé du flux magnétique de la bobine, c'est-à-dire celui des substances diamagnétiques, sous l'influence d'un facteur externe. champ magnétique, des courants élémentaires apparaissent, dirigés à l'opposé des courants d'enroulement (Fig. 277). La petitesse des écarts par rapport à l'unité dans ce cas indique également que le flux supplémentaire de ces courants élémentaires est faible.

Riz. 277. Les substances diamagnétiques à l'intérieur de la bobine affaiblissent le champ magnétique du solénoïde. Les courants élémentaires qu'ils contiennent sont dirigés à l'opposé du courant dans le solénoïde

Perméabilité magnétique- grandeur physique, coefficient (dépendant des propriétés du milieu) caractérisant la relation entre l'induction magnétique texvc pas trouvé; Voir math/README pour l'aide à la configuration.) : (B) et l'intensité du champ magnétique Impossible d'analyser l'expression (fichier exécutable texvc pas trouvé; Voir math/README pour l'aide à la configuration.) : (H) en matière. Ce coefficient est différent selon les supports, ils parlent donc de la perméabilité magnétique d'un support particulier (c'est-à-dire sa composition, son état, sa température, etc.).

Trouvé pour la première fois dans l'ouvrage de Werner Siemens de 1881 "Beiträge zur Theorie des Elektromagnetismus" ("Contribution à la théorie de l'électromagnétisme").

Généralement désigné par une lettre grecque Impossible d'analyser l'expression (fichier exécutable texvc . Il peut s'agir soit d'un scalaire (pour les substances isotropes), soit d'un tenseur (pour les substances anisotropes).

En général, la relation entre l'induction magnétique et l'intensité du champ magnétique via la perméabilité magnétique est présentée comme

Impossible d'analyser l'expression (fichier exécutable texvc pas trouvé; Voir math/README pour l'aide à la configuration.) : \vec(B) = \mu\vec(H),

Et Impossible d'analyser l'expression (fichier exécutable texvc pas trouvé; Voir math/README pour l'aide à la configuration.) : \mu dans le cas général, il faut comprendre cela comme un tenseur, qui en notation composante correspond à :

Impossible d'analyser l'expression (fichier exécutable texvc pas trouvé; Voir math/README - aide à la configuration.) : \ B_i = \mu_(ij)H_j

Pour les substances isotropes, le rapport :

Impossible d'analyser l'expression (fichier exécutable texvc pas trouvé; Voir math/README pour l'aide à la configuration.) : \vec(B) = \mu\vec(H)

peut s'entendre dans le sens de multiplication d'un vecteur par un scalaire (la perméabilité magnétique se réduit dans ce cas à un scalaire).

Souvent la désignation Impossible d'analyser l'expression (fichier exécutable texvc pas trouvé; Voir math/README pour l'aide à la configuration.) : \mu est utilisé différemment qu'ici, à savoir pour la perméabilité magnétique relative (dans ce cas Impossible d'analyser l'expression (fichier exécutable texvc pas trouvé; Voir math/README pour l'aide à la configuration.) : \mu coïncide avec celui du SGH).

La dimension de la perméabilité magnétique absolue en SI est la même que la dimension de la constante magnétique, c'est-à-dire Gn/ou/2.

La perméabilité magnétique relative en SI est liée à la susceptibilité magnétique χ par la relation

Impossible d'analyser l'expression (fichier exécutable texvc pas trouvé; Voir math/README - aide à la configuration.) : \mu_r = 1 + \chi,

Classification des substances par valeur de perméabilité magnétique

La grande majorité des substances appartiennent soit à la classe des dia-aimants ( Impossible d'analyser l'expression (fichier exécutable texvc pas trouvé; Voir math/README pour l'aide à la configuration.) : \mu \lessapprox 1), ou à la classe des para-aimants ( Impossible d'analyser l'expression (fichier exécutable texvc pas trouvé; Voir math/README pour l'aide à la configuration.) : \mu \gtrapprox 1). Mais un certain nombre de substances (ferromagnétiques), par exemple le fer, ont des propriétés magnétiques plus prononcées.

Dans les ferromagnétiques, en raison de l'hystérésis, la notion de perméabilité magnétique à proprement parler n'est pas applicable. Cependant, dans une certaine plage d'évolution du champ magnétisant (de sorte que l'aimantation résiduelle puisse être négligée, mais avant saturation), il est encore possible, avec une meilleure ou une moins bonne approximation, de présenter cette dépendance comme linéaire (et pour un champ magnétique doux matériaux (la limite inférieure peut ne pas être trop significative en pratique), et en ce sens, la valeur de la perméabilité magnétique peut également être mesurée pour eux.

Perméabilité magnétique de certaines substances et matériaux

Susceptibilité magnétique de certaines substances

Susceptibilité magnétique et perméabilité magnétique de certains matériaux

Moyen	Susceptibilité χ m (volume, SI)	Perméabilité µ [H/m]	Perméabilité relative μ/μ 0	Un champ magnétique	Fréquence maximale
Metglas (anglais) Metglas )		1,25	1 000 000	à 0,5 T	100 kHz
Nanoperm Nanoperm )		10×10 -2	80 000	à 0,5 T	10 kHz
Mu métal		2,5×10-2	20 000	à 0,002 T
Mu métal			50 000
Permalloy		1,0×10 -2	70 000	à 0,002 T
Acier électrique		5,0×10-3	4000	à 0,002 T
Ferrite (nickel-zinc)		2,0×10-5 - 8,0×10-4	16-640		100 kHz ~ 1 MHz [[K:Wikipedia:Articles sans sources (pays : Erreur Lua : callParserFunction : la fonction "#property" n'a pas été trouvée. )]][[K:Wikipedia:Articles sans sources (pays : Erreur Lua : callParserFunction : la fonction "#property" n'a pas été trouvée. )]]
Ferrite (manganèse-zinc)		>8,0×10-4	640 (ou plus)		100 kHz ~ 1 MHz
Acier		8,75×10-4	100	à 0,002 T
Nickel		1,25×10-4	100 - 600	à 0,002 T
Aimant néodyme			1.05	jusqu'à 1,2-1,4 T
Platine		1,2569701×10 -6	1,000265
Aluminium	2,22×10-5	1,2566650×10-6	1,000022
Arbre			1,00000043
Air			1,00000037
Béton			1
Vide	0	1,2566371×10 -6 (μ0)	1
Hydrogène	-2,2×10 -9	1,2566371×10-6	1,0000000
Téflon		1,2567×10-6	1,0000
Saphir	-2,1×10 -7	1,2566368×10-6	0,99999976
Cuivre	-6,4×10 -6 ou -9,2×10 -6	1,2566290×10-6	0,999994
Eau	-8,0×10 -6	1,2566270×10-6	0,999992
Bismuth	-1,66×10 -4		0,999834
Supraconducteurs	−1	0	0

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Remarques

Extrait caractérisant la perméabilité magnétique

Je me sentais tellement désolé pour lui !.. Mais malheureusement, je n'étais pas en mon pouvoir pour l'aider. Et honnêtement, je voulais vraiment savoir comment cette petite fille extraordinaire l'avait aidé...
- Nous les avons trouvés ! – répéta encore Stella. – Je ne savais pas comment faire, mais ma grand-mère m’a aidée !
Il s'est avéré qu'Harold, de son vivant, n'a même pas eu le temps de découvrir à quel point sa famille a terriblement souffert en mourant. Il était un chevalier guerrier et mourut avant que sa ville ne tombe entre les mains des « bourreaux », comme le prédisait sa femme.
Mais dès qu'il s'est retrouvé dans ce monde inconnu et merveilleux de personnes « disparues », il a immédiatement pu voir à quel point le destin était impitoyable et cruellement mauvais envers ses « seuls et proches ». Ensuite, comme un possédé, il a passé une éternité à essayer tant bien que mal, quelque part, de retrouver ces personnes qui lui étaient les plus chères au monde... Et il les a cherché pendant très longtemps, plus de mille ans, jusqu'à ce que un jour, une personne totalement inconnue, la douce fille Stella, ne lui a pas proposé de « le rendre heureux » et n'a pas ouvert cette « autre » porte pour enfin les trouver pour lui...
- Tu veux que je te montre ? - suggéra encore la petite fille,
Mais je n'étais plus si sûr de vouloir voir autre chose... Parce que les visions qu'elle venait de me donner me faisaient mal à l'âme, et qu'il était impossible de s'en débarrasser si vite pour vouloir voir une sorte de suite...
« Mais vous voulez voir ce qui leur est arrivé ! » – la petite Stella a déclaré le « fait » avec assurance.
J'ai regardé Harold et j'ai vu dans ses yeux une compréhension complète de ce que je venais de vivre de manière inattendue.
– Je sais ce que tu as vu... Je l'ai regardé plusieurs fois. Mais ils sont heureux maintenant, nous allons les voir très souvent... Et leurs "anciens" aussi... - dit doucement le "triste chevalier".
Et c'est seulement à ce moment-là que j'ai réalisé que Stella, simplement, quand il le voulait, le transférait dans son propre passé, comme elle venait de le faire !!! Et elle l'a fait de manière presque ludique !.. Je n'ai même pas remarqué comment cette fille merveilleuse et brillante a commencé à « m'attacher à elle » de plus en plus, devenant pour moi presque un véritable miracle, que je voulais sans cesse regarder... Et que je ne voulais pas du tout quitter... Ensuite, je ne savais presque rien et je ne pouvais rien faire d'autre que ce que je pouvais comprendre et apprendre moi-même, et je voulais vraiment apprendre au moins quelque chose d'elle pendant qu'il y avait encore un tel une opportunité.
- S'il vous plaît venez à moi! – Stella, soudain attristée, murmura doucement : "tu sais que tu ne peux pas encore rester ici... Grand-mère a dit que tu ne resterais pas très, très longtemps... Que tu ne peux pas encore mourir." Mais tu viens...
Tout autour est soudainement devenu sombre et froid, comme si des nuages ​​​​noirs avaient soudainement recouvert un monde Stella si coloré et lumineux...
- Oh, ne pense pas à des choses si terribles ! – la jeune fille s'est indignée et, comme un artiste avec un pinceau sur une toile, elle a rapidement « repeint » tout d'une couleur claire et joyeuse.
- Eh bien, est-ce vraiment mieux ? – elle a demandé avec contentement.
« Était-ce vraiment juste mes pensées ?… » Je n’y croyais plus.
- Sûrement ! – Stella a ri. « Vous êtes fort, alors vous créez tout autour de vous à votre manière. »
– Comment alors penser ?.. – Je ne parvenais toujours pas à « entrer » dans l’incompréhensible.
«Tais-toi et montre seulement ce que tu veux montrer», a naturellement dit mon incroyable ami. "C'est ma grand-mère qui m'a appris ça."
J'ai pensé qu'apparemment il était temps pour moi aussi de « choquer » un peu ma grand-mère « secrète », qui (j'en étais presque sûr !) savait probablement quelque chose, mais pour une raison quelconque, ne voulait encore rien m'apprendre. .. .
"Alors tu veux voir ce qui est arrivé aux proches d'Harold ?" – demanda la petite fille avec impatience.
Pour être honnête, je n’avais pas trop d’envie, car je ne savais pas trop à quoi m’attendre de ce « show ». Mais pour ne pas offenser la généreuse Stella, elle a accepté.
– Je ne te montrerai pas avant longtemps. Je promets! Mais tu devrais les connaître, n'est-ce pas ?... – dit la jeune fille d'une voix joyeuse. - Écoute, le fils sera le premier...

À ma grande surprise, contrairement à ce que j'avais vu auparavant, nous nous sommes retrouvés dans une époque et un lieu complètement différents, semblables à la France, et les vêtements rappelaient le XVIIIe siècle. Dans une large rue pavée circulait une belle calèche couverte, à l'intérieur de laquelle étaient assis un jeune homme et une femme en costumes très chers, et apparemment de très mauvaise humeur... Le jeune homme s'obstinait à prouver quelque chose à la jeune fille, et elle , ne l'écoutant pas du tout, planait calmement quelque part dans ses rêves, ce qui irritait vraiment le jeune homme...
- Tu vois, c'est lui ! C'est le même "petit garçon"... seulement après de nombreuses années," murmura doucement Stella.
- Comment sais-tu que c'est vraiment lui ? – je ne comprends toujours pas très bien, ai-je demandé.
- Eh bien, bien sûr, c'est très simple ! – la petite fille m'a regardé avec surprise. – Nous avons tous une essence, et l’essence a sa propre « clé » par laquelle chacun de nous peut être trouvé, il suffit de savoir regarder. Regardez ici...
Elle m'a encore montré le bébé, le fils d'Harold.
– Pensez à son essence, et vous verrez…
Et j'ai immédiatement vu une entité transparente, brillamment brillante et étonnamment puissante, sur la poitrine de laquelle brûlait une étoile énergétique inhabituelle en « diamant ». Cette « étoile » brillait et scintillait de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel, tantôt décroissantes, tantôt croissantes, comme si elle palpitait lentement, et scintillait si brillamment, comme si elle avait vraiment été créée à partir des diamants les plus étonnants.
– Voyez-vous cette étrange étoile inversée sur sa poitrine ? - C'est sa "clé". Et si vous essayez de le suivre, comme un fil, alors cela vous mènera directement à Axel, qui a la même étoile - c'est la même essence, seulement dans sa prochaine incarnation.
Je l'ai regardée de tous mes yeux, et apparemment, remarquant cela, Stella a ri et a admis joyeusement :
– Ne pense pas que c’est moi-même – c’est ma grand-mère qui m’a appris !..
J'avais très honte de me sentir complètement incompétent, mais le désir d'en savoir plus était cent fois plus fort que n'importe quelle honte, alors j'ai caché ma fierté aussi profondément que possible et j'ai soigneusement demandé :
– Mais qu’en est-il de toutes ces « réalités » étonnantes que nous voyons ici actuellement ? Après tout, c’est la vie spécifique de quelqu’un d’autre, et vous ne les créez pas de la même manière que vous créez tous vos mondes ?
- Oh non! – la petite fille était encore une fois heureuse d'avoir l'occasion de m'expliquer quelque chose. - Bien sûr que non! C’est juste le passé dans lequel tous ces gens ont vécu, et je vous y emmène, vous et moi.
- Et Harold ? Comment voit-il tout cela ?
- Oh, c'est facile pour lui ! Il est comme moi, mort, donc il peut aller où il veut. Après tout, il n'a plus de corps physique, donc son essence ne connaît aucun obstacle ici et peut marcher où elle veut... tout comme moi... - termina la petite fille plus tristement.
Je pensais tristement que ce qui n'était pour elle qu'un « simple transfert dans le passé », pour moi, apparemment, pendant longtemps, ce serait un « mystère derrière sept écluses »... Mais Stella, comme si elle entendait mes pensées, s'est immédiatement dépêchée de rassurez-moi :
- Tu verras, c'est très simple ! Il vous suffit d'essayer.
– Et ces « clés », ne sont-elles jamais répétées par d’autres ? – J'ai décidé de poursuivre mes questions.
"Non, mais parfois quelque chose d'autre arrive..." pour une raison quelconque, répondit le petit avec un drôle de sourire. « C'est exactement comme ça que je me suis fait prendre au début, et pour cela j'ai été très sévèrement « tabassé »... Oh, c'était tellement stupide !..
- Mais comme ? – Ai-je demandé, très intéressé.
Stella répondit immédiatement joyeusement :
- Oh, c'était très drôle ! - et après avoir réfléchi un peu, elle ajouta, "mais c'est aussi dangereux... Je cherchais dans tous les "étages" l'incarnation passée de ma grand-mère, et à sa place, une entité complètement différente est arrivée sur son "fil" , qui a réussi d'une manière ou d'une autre à « copier » la « fleur » de ma grand-mère (apparemment aussi une « clé » !) et, juste au moment où j'ai eu le temps de me réjouir de l'avoir enfin trouvée, cette entité inconnue m'a impitoyablement frappé à la poitrine. Oui, à tel point que mon âme a failli s'envoler !..
- Comment t'es-tu débarrassé d'elle ? - J'ai été surpris.
"Eh bien, pour être honnête, je ne m'en suis pas débarrassé...", la jeune fille est devenue embarrassée. - Je viens d'appeler ma grand-mère...
– Qu’appelle-t-on « sols » ? – Je n’arrivais toujours pas à me calmer.
– Eh bien, ce sont des « mondes » différents où vivent les essences des morts... Dans les plus beaux et les plus hauts vivent ceux qui étaient bons... et, probablement, les plus forts aussi.
- Des gens comme toi? – Ai-je demandé en souriant.
- Oh non, bien sûr ! Je suis probablement arrivé ici par erreur. – La fille a dit tout à fait sincèrement. – Savez-vous ce qui est le plus intéressant ? Depuis cet « étage », nous pouvons marcher partout, mais depuis les autres, personne ne peut arriver ici... N'est-ce pas intéressant ?
Oui, c'était très étrange et très intéressant pour mon cerveau « affamé », et je voulais vraiment en savoir plus !.. Peut-être parce que jusqu'à ce jour, personne ne m'avait jamais vraiment expliqué quoi que ce soit, mais parfois quelqu'un - donnait (comme , par exemple, mes « amis stars »), et donc, même une explication enfantine aussi simple me rendait déjà exceptionnellement heureux et me faisait plonger encore plus furieusement dans mes expériences, mes conclusions et mes erreurs... comme d'habitude, trouver dans tout ce qui était ce qui se passe est encore plus flou. Mon problème c'était que je pouvais faire ou créer de l'« insolite » très facilement, mais tout le problème c'était que je voulais aussi comprendre comment je crée tout ça... Et c'est justement ce dans quoi je n'ai pas encore beaucoup réussi...

4. Matériaux magnétiques. Chimie des matériaux radio

4. Matériaux magnétiques

Les matériaux magnétiques jouent un rôle aussi important dans les communications électriques et radio que les matériaux conducteurs et diélectriques. Dans les machines électriques, les transformateurs, les selfs, les équipements électriques radio et les instruments de mesure, les matériaux magnétiques sont toujours utilisés sous une forme ou une autre : comme circuit magnétique, sous forme d'aimants permanents ou pour protéger les champs magnétiques.

Toute substance, lorsqu'elle est placée dans un champ magnétique, acquiert un certain moment magnétique M. Le moment magnétique par unité de volume est appelé magnétisation J m :

J m = M/V. (4.1)

La magnétisation est liée à l'intensité du champ magnétique :

J m = k m H, (4.2)

où k m est une quantité sans dimension caractérisant la capacité d'une substance donnée à être magnétisée dans un champ magnétique et est appelée susceptibilité magnétique .

La cause fondamentale des propriétés magnétiques de la matière réside dans les formes internes cachées de mouvement des charges électriques, qui sont des courants circulaires élémentaires avec des moments magnétiques. Ces courants sont les spins orbitaux et la rotation orbitale des électrons dans un atome. Les moments magnétiques des protons et des neutrons sont environ 1 000 fois plus petits que le moment magnétique d'un électron, donc les propriétés magnétiques d'un atome sont entièrement déterminées par les électrons ; le moment magnétique du noyau peut être négligé.

4.1. Classification des substances par propriétés magnétiques

Selon la réaction à un champ magnétique externe et la nature de l'ordre magnétique interne, toutes les substances dans la nature peuvent être divisées en cinq groupes :

• matériaux diamagnétiques;
• matériaux paramagnétiques;
• ferromagnétiques;
• antiferromagnétiques;
• ferri-aimants.

Diamagnets – la perméabilité magnétique m est inférieure à l'unité et ne dépend pas de l'intensité du champ magnétique externe.

Le diamagnétisme est causé par un léger changement dans la vitesse angulaire de rotation orbitale de l'électron lorsque l'atome est introduit dans un champ magnétique.

L'effet diamagnétique est universel, inhérent à toutes les substances. Cependant, dans la plupart des cas, elle est masquée par des effets magnétiques plus forts.

Les diamagnétiques comprennent des gaz inertes, de l'hydrogène, de l'azote, de nombreux liquides (eau, huile), un certain nombre de métaux (cuivre, argent, or, zinc, mercure, etc.), la plupart des semi-conducteurs et des composés organiques. Les diamagnets sont toutes des substances ayant une liaison chimique covalente et des substances dans un état supraconducteur.

La manifestation externe du diamagnétisme est l'expulsion des diamagnétiques d'un champ magnétique non uniforme.

Para-aimants – les substances avec m supérieur à l'unité, indépendamment de la force du champ magnétique externe.

Un champ magnétique externe provoque l’orientation préférentielle des moments magnétiques des atomes dans une direction.

Les substances paramagnétiques placées dans un champ magnétique y sont attirées.

Les matériaux paramagnétiques comprennent : l'oxygène, l'oxyde d'azote, les métaux alcalins et alcalino-terreux, les sels de fer, le cobalt, le nickel et les terres rares.

L'effet paramagnétique est à bien des égards de nature physique similaire à la polarisation de relaxation dipolaire des diélectriques.

À ferromagnétiques inclure des substances à haute perméabilité magnétique (jusqu'à 10 6), qui dépend fortement de la force du champ magnétique externe et de la température.

Les ferromagnétiques sont caractérisés par un ordre magnétique interne, exprimé par l'existence de régions macroscopiques avec des moments magnétiques d'atomes orientés parallèlement. La caractéristique la plus importante des ferromagnétiques est leur capacité à être magnétisés jusqu'à saturation dans des champs magnétiques faibles.

Antiferromagnétiques sont des substances dans lesquelles, en dessous d'une certaine température T°, apparaît spontanément une orientation antiparallèle des moments magnétiques d'atomes ou d'ions identiques du réseau cristallin.

Lorsqu’il est chauffé, un antiferromagnétique se transforme en état paramagnétique. L'antiferromagnétisme a été trouvé dans le chrome, le manganèse et un certain nombre d'éléments de terres rares (Ce, Nd, Sm, Tm, etc.)

À ferri-aimants inclure des substances dont les propriétés magnétiques sont dues à un antiferromagnétisme non compensé. Leur perméabilité magnétique est élevée et dépend fortement de l’intensité du champ magnétique et de la température.

Certains alliages métalliques ordonnés ont des propriétés ferrimagnétiques, mais ce sont principalement divers composés d'oxydes et les ferrites qui présentent le plus grand intérêt.

Les dia-, para- et antiferromagnétiques peuvent être combinés en un groupe faiblement magnétique substances, tandis que les ferro- et ferrimagnétiques sont hautement magnétique les matériaux sont du plus grand intérêt.

4.2. Caractéristiques magnétiques des matériaux

Le comportement d'un matériau ferromagnétique dans un champ magnétique est caractérisé par la courbe d'aimantation initiale :

Riz. 4.1. Courbe de magnétisation initiale.

Montrant la dépendance de l'induction magnétique B dans un matériau à l'intensité du champ magnétique H.

Les propriétés des matériaux magnétiques sont évaluées par leurs caractéristiques magnétiques. Regardons les principaux.

4.2.1. Perméabilité magnétique absolue

La perméabilité magnétique absolue m a d'un matériau est le rapport de l'induction magnétique B à l'intensité du champ magnétique H en un point donné de la courbe d'aimantation pour un matériau donné et est exprimée en H/m :

m a = V/N (4.3)

La perméabilité magnétique relative d'un matériau m est le rapport de la perméabilité magnétique absolue à la constante magnétique :

m =m a /m o (4.4)

μ 0 – caractérise le champ magnétique dans le vide (m 0 =1,256637·10 -6 H/m).

La perméabilité magnétique absolue est utilisée uniquement à des fins de calcul. Pour évaluer les propriétés des matériaux magnétiques, m est utilisé, qui ne dépend pas du système d'unités choisi. C'est ce qu'on appelle la perméabilité magnétique. La perméabilité magnétique dépend de l'intensité du champ magnétique :

Riz. 4.2. Dépendance de la perméabilité magnétique à l'intensité du champ magnétique.

Il existe une perméabilité magnétique initiale m n et une perméabilité magnétique maximale m m. La perméabilité initiale est mesurée à des intensités de champ magnétique proches de zéro.

Des valeurs élevées de m n et m m indiquent que ce matériau est facilement magnétisé dans des champs magnétiques faibles et forts.

4.2.2. Coefficient de température de perméabilité magnétique

Le coefficient de température de perméabilité magnétique TKm permet d'estimer la nature de l'évolution de m en fonction de

TK μ = (μ 2 - μ 1)/ μ 1 (T 2 – T 1)

Une dépendance typique de μ à la T° est illustrée sur la Fig. 4.3.

Figure 4.3. Dépendance typique de la perméabilité magnétique des matériaux ferromagnétiques à la température

La T° à laquelle μ chute presque jusqu'à zéro est appelée Température de Curie Tk. À T > Tk, le processus de magnétisation est perturbé en raison du mouvement thermique intense des atomes et des molécules du matériau, par conséquent, le matériau cesse d'être ferromagnétique.

Donc pour le fer pur Tc = 768°C
pour le nickel Tk = 358°C
pour le cobalt Tc = 1131°C

4.2.3. Induction de saturation

L'induction B s, caractéristique de tous les matériaux magnétiques, est appelée induction à saturation (voir Fig. 4.4). Plus le B s est élevé pour un H donné, meilleur est le matériau magnétique.

Si un échantillon d'un matériau magnétique est magnétisé en augmentant continuellement l'intensité du champ magnétique H, l'induction magnétique B augmentera également continuellement le long de la courbe de magnétisation initiale 1 :

Figure 4.4. Boucle d'hystérésis d'un matériau magnétique

Cette courbe se termine au point correspondant à l'induction de saturation B s. À mesure que H diminue, l'induction diminuera également, mais à partir de la valeur de B m, les valeurs de B ne coïncideront pas avec la courbe de magnétisation initiale.

4.2.4. Induction magnétique résiduelle

L'induction magnétique résiduelle B r est observée dans un matériau ferromagnétique lorsque H = 0. Pour démagnétiser un échantillon, l'intensité du champ magnétique doit changer de direction dans la direction opposée - N. L'intensité du champ à laquelle l'induction devient nulle est appelée force coercitive N c. Plus Hc est élevé, moins le matériau est capable de se démagnétiser.

Si, après avoir démagnétisé un matériau, celui-ci est magnétisé dans le sens opposé, une boucle fermée se forme, appelée boucle d'hystérésis limite – une boucle prise avec une variation douce de l'intensité du champ magnétique de +H à –H, lorsque l'induction magnétique devient égale à l'induction de saturation B s.

4.2.5. Pertes spécifiques dues à l'hystérésis

Il s'agit de la perte Pg dépensée pour inverser la magnétisation d'une unité de masse de matériau en un cycle [W/kg]. Leur valeur dépend de la fréquence d'inversion de l'aimantation et de la valeur de l'induction maximale. Ils sont déterminés (pour un cycle) par l'aire de la boucle d'hystérésis.

4.2.6. Boucle d'hystérésis dynamique

Il se forme lorsque le matériau est remagnétisé par un champ magnétique alternatif et a une surface plus grande que celle statique, car Sous l'action d'un champ magnétique alternatif, en plus des pertes dues à l'hystérésis, se produisent des pertes dues aux courants de Foucault et un effet secondaire magnétique (décalage des paramètres par rapport à H), qui est déterminé par la viscosité magnétique du matériau.

4.2.7. Pertes d'énergie dues aux courants de Foucault

Les pertes d'énergie dues aux courants de Foucault P in dépendent de la résistivité électrique du matériau ρ. Plus ρ est grand, plus les pertes sont faibles. P in dépend également de la densité du matériau et de son épaisseur. Ils sont proportionnels au carré de l'amplitude de l'induction magnétique B m et de la fréquence f du champ alternatif.

4.2.8. Coefficient de squareité de la boucle d'hystérésis

Pour estimer la forme de la boucle d'hystérésis, utilisez le coefficient de squareité de la boucle d'hystérésis :

K p = V r / V m (4.6)

Plus K p est grand, plus la boucle est rectangulaire. Pour les matériaux magnétiques utilisés dans l'automatisation et le stockage informatique, K p = 0,7-0,9.

4.2.9. Énergie volumétrique spécifique

Cette caractéristique, partie appliquée de l'évaluation des propriétés des matériaux magnétiquement durs, est exprimée par la formule :

W m = 1/2 (B ré H ré), (4,7)

où B d et H d sont respectivement l'induction et l'intensité du champ magnétique correspondant à la valeur maximale de l'énergie volumétrique spécifique (Fig. 4.5).

Figure 4.5. Courbes de démagnétisation et d'énergie magnétique

Plus l'énergie volumétrique est grande, meilleur est le matériau magnétique et l'aimant permanent qui en est fabriqué.

4.3. Classification des matériaux magnétiques

Selon leur comportement dans un champ magnétique, tous les matériaux magnétiques sont divisés en deux groupes principaux : magnétique doux (MM) et magnétique dur (HMM). Les MMM se caractérisent par de grandes valeurs de perméabilité magnétique initiale et maximale et de faibles valeurs de force coercitive (inférieures à 4000 A/m). Ils sont facilement magnétisés et démagnétisés et présentent de faibles pertes par hystérésis.

Plus le MMM est pur, meilleures sont ses caractéristiques magnétiques.

Les MTM ont une force coercitive élevée (supérieure à 4 000 A/m) et une induction résiduelle (supérieure à 0,1 T). Ils sont très difficiles à magnétiser, mais ils peuvent conserver l'énergie magnétique pendant longtemps, c'est-à-dire servent de sources de champ magnétique constant.

En fonction de leur composition, tous les matériaux magnétiques sont divisés en

1. métal
2. non métallique
3. magnétodiélectrique.

Les matériaux magnétiques métalliques sont des métaux purs (fer, cobalt, nickel) et des alliages magnétiques de certains métaux.

Les matériaux magnétiques non métalliques sont des ferrites obtenus à partir d'un mélange en poudre d'oxydes de fer et d'oxydes d'autres métaux. Les produits en ferrite pressés sont recuits, ce qui les transforme en pièces monolithiques solides.

Les magnétodiélectriques sont des matériaux composites composés de 60 à 80 % de matériau magnétique en poudre et de 40 à 20 % de diélectrique.

Les ferrites et les magnétodiélectriques diffèrent des matériaux magnétiques métalliques par leur grand ρ (10 2 -10 8 Ohm·m), ce qui réduit les pertes par courants de Foucault. Cela leur permet d'être utilisés dans la technologie haute fréquence. De plus, les ferrites présentent une grande stabilité des paramètres magnétiques dans une large gamme de fréquences (y compris les fréquences micro-ondes).

4.4. Matériaux magnétiques doux métalliques

Les principaux matériaux magnétiques doux utilisés dans les équipements électroniques sont le fer carbonyle, le permalloy, l'alsifer et l'acier au silicium à faible teneur en carbone.

4.4.1. Fer carbonyle

C'est une fine poudre composée de particules sphériques d'un diamètre de 1 à 8 microns.

µn = 2 500 – 3 000
µm = 20 000 – 21 000
Ns = 4,5 – 6,2 A/m

Il est utilisé dans la fabrication de noyaux magnétodiélectriques haute fréquence.

4.4.2. Permalloy

Les alliages ductiles fer-nickel avec une teneur en nickel de 45 à 80 % sont facilement laminés en fines feuilles et bandes jusqu'à 1 micron d'épaisseur. Avec une teneur en nickel de 45 à 50 %, ils sont appelés à faible teneur en nickel, 60 à 80 % sont appelés à haute teneur en nickel.

µn = 2 000 – 14 000
µm = 50 000 – 270 000
Ns = 2 – 10 A/m
ρ = 0,25 – 0,45 µOhm·m

Pour améliorer les caractéristiques magnétiques, du molybdène, du chrome, du silicium ou du cuivre est introduit dans le permalloy et recuit sous hydrogène ou sous vide à l'aide de pompes turbomoléculaires.

Les permalloys alliés sont utilisés pour les pièces d'équipement fonctionnant à des fréquences de 1 à 5 MHz. Les permalloys avec une boucle d'hystérésis rectangulaire sont utilisés dans les amplificateurs magnétiques.

4.4.3. Alsifère

Ce sont des alliages non malléables et cassants composés de 5,5 à 13 % d'aluminium, de 9 à 10 % de silicium, le reste étant du fer.

µn = 6 000 – 7 000
µm = 30 000 – 35 000
Ns = 2,2 A/m
ρ = 0,8 µOhm·m

Des noyaux coulés en sont fabriqués, fonctionnant dans la plage allant jusqu'à 50 kHz.

4.4.4. Aciers au silicium à faible teneur en carbone

Ce sont des alliages de fer contenant 0,8 à 4,8 % de silicium et une teneur en carbone ne dépassant pas 0,08 %. C'est un matériau relativement bon marché. L'introduction d'une grande quantité de silicium améliore les propriétés magnétiques du matériau, mais augmente sa fragilité (le silicium ne dépasse donc pas 4,8 %).

Les tôles d'acier au silicium sont produites par laminage d'ébauches à l'état chauffé et non chauffé, c'est pourquoi une distinction est faite entre l'acier laminé à chaud et l'acier laminé à froid.

Les caractéristiques magnétiques améliorées des aciers laminés à froid ne sont observées que lorsque la direction du flux magnétique coïncide avec la direction du laminage. Sinon, les propriétés des aciers laminés à chaud sont plus élevées.

Tableau 4.1. Les aciers sont utilisés dans les composants moins critiques des équipements électroniques.

Laminé à chaud
laminé à froid

4.5. Matériaux durs magnétiques métalliques

En fonction de leur composition, de leur état et de leur méthode de production, les matériaux magnétiquement durs sont divisés en :

1. aciers alliés trempés à la martensite ;
2. alliages durs magnétiques moulés;
3. aimants à poudre;
4. ferrites magnétiquement dures;
5. alliages plastiquement déformables et bandes magnétiques.

Les caractéristiques des matériaux pour aimants permanents sont la force coercitive, l'induction résiduelle et l'énergie maximale dégagée par l'aimant vers l'espace extérieur. La perméabilité magnétique des matériaux pour aimants permanents est inférieure à celle du MMM, et plus la force coercitive est élevée, plus la perméabilité magnétique est faible.

4.5.1. Aciers alliés trempés à la martensite

Ces aciers sont le matériau le plus simple et le plus accessible pour les aimants permanents. Ils sont alliés au tungstène, au chrome, au molybdène et au cobalt. La valeur de W m ​​pour les aciers martensitiques est de 1 à 4 kJ/m 3. Actuellement, les aciers martensitiques ont une utilisation limitée en raison de leurs faibles propriétés magnétiques, mais ils ne sont pas complètement abandonnés car ils sont bon marché et peuvent être usinés sur des machines à couper les métaux.

4.5.2. Alliages durs magnétiques coulés

Les alliages ternaires Al-Ni-Fe, auparavant appelés alliages, ont une plus grande énergie magnétique alni . En ajoutant du cobalt ou du silicium à ces alliages, leurs propriétés magnétiques augmentent. L'inconvénient de ces alliages est la difficulté de fabriquer à partir d'eux des produits de dimensions précises en raison de leur fragilité et de leur dureté, qui ne peuvent être traités que par meulage.

4.5.3. Aimants à poudre

La nécessité d'obtenir des produits particulièrement petits et aux dimensions strictement respectées a conduit à l'utilisation de méthodes de métallurgie des poudres pour produire des aimants permanents. Dans ce cas, on distingue les aimants métal-céramique et les aimants constitués de grains de poudre maintenus ensemble par l'un ou l'autre liant (aimants métal-plastique).

4.5.4. Alliages plastiquement déformables et bandes magnétiques

Ces alliages comprennent le vicalloy, le kunife, le kuniko et quelques autres. Les idées de base sur ces alliages sont données dans le tableau 4.2.

Tableau 4.2.

Nuance d'alliage	Chimique. Composition %, reste. Fe		N s, kA/m	Wm, KJ/m3
Vicalla Ier	51-54 Co 10-11,5 V
Vikalla II	51-54 Co 11,5-13 V
Kunifé II	50Cu,20Ni2,5Co
	50Cu,21Ni,29Co
Kuniko II

4.6. Ferrites

Ce sont des composés d'oxyde de fer Fe 2 O 3 avec des oxydes d'autres métaux : ZnO, NiO. Les ferrites sont fabriqués à partir d'un mélange en poudre d'oxydes de ces métaux.

Le nom des ferrites est déterminé par le nom du métal mono-, divalent dont l'oxyde fait partie de la ferrite :

Si ZnO est de la ferrite de zinc

NiO – ferrite de nickel.

Les ferrites ont un réseau cristallin cubique similaire au réseau spinelle trouvé dans la nature : MgO Al 2 O 3 . La plupart des composés de ce type, comme le minerai de fer magnétique naturel FeO·Fe 2 O 3, ont des propriétés magnétiques. Cependant, la ferrite de zinc et la ferrite de cadmium sont non magnétiques. Des recherches ont montré que la présence ou l'absence de propriétés magnétiques est déterminée par la structure cristalline de ces matériaux, et notamment par la disposition des ions métalliques divalents et du fer entre les ions oxygène. Dans le cas de la structure du spinelle ordinaire, lorsque les ions Zn ++ ou Cd ++ sont situés au centre des tétraèdres d'oxygène, il n'y a pas de propriétés magnétiques. Avec la structure dite du spinelle inversé, lorsque les ions Fe +++ sont situés au centre des tétraèdres d'oxygène, le matériau possède des propriétés magnétiques. Les ferrites, qui ne contiennent qu'un seul oxyde en plus de l'oxyde de fer, sont dites simples. Formule chimique de la ferrite simple :

MeO x Fe 2 O 3 ou MeFe 2 O 4

Ferrite de zinc – ZnFe 2 O 4, ferrite de nickel – NiFe 2 O 4.

Toutes les ferrites simples ne sont pas magnétiques. CdFe 2 O 4 est donc une substance non magnétique.

Les meilleures caractéristiques magnétiques sont possédées par les ferrites complexes ou mixtes, qui sont des solutions solides les unes dans les autres. Dans ce cas, des ferrites non magnétiques sont utilisées en combinaison avec de simples ferrites magnétiques. La formule générale des ferrites nickel-zinc répandues est la suivante :

mNiO Fe 2 O 3 + nZnO Fe 2 O 3 + pFeO Fe 2 O 3, (4.8)

où les coefficients m, n et p déterminent les relations quantitatives entre les composants. La composition en pourcentage des composants joue un rôle important dans l'obtention de certaines propriétés magnétiques du matériau.

Les plus utilisées en REA sont les ferrites magnétiques doux mixtes : nickel-zinc, manganèse-zinc et lithium-zinc.

Avantages des ferrites– stabilité des caractéristiques magnétiques dans une large gamme de fréquences, faibles pertes par courants de Foucault, faible coefficient d’atténuation des ondes magnétiques, ainsi que facilité de fabrication des pièces en ferrite.

Inconvénients de toutes les ferrites– fragilité et dépendance prononcée des propriétés magnétiques à la température et aux influences mécaniques.

4.7. Magnétodiélectrique

Ce sont des matériaux composites constitués de fines particules de matériau magnétique doux reliées par un diélectrique organique ou inorganique. Le fer carbonylé, les alsifers et certaines variétés de permalloy sont utilisés sous forme de MMM finement dispersés. Comme diélectrique - résines époxy ou bakélite, polystyrène, verre liquide, etc.

Le but des diélectriques n'est pas seulement de relier les particules d'un matériau magnétique, mais également de créer des couches d'isolation électrique entre elles et ainsi d'augmenter la résistance électrique du magnétodiélectrique. Cela réduit considérablement les pertes par courants de Foucault et permet de fonctionner à des fréquences de 10 à 100 MHz (selon la composition).

Les caractéristiques magnétiques des magnétodiélectriques sont légèrement inférieures à celles des charges ferromagnétiques d'origine. Malgré cela, les magnétoélectriques sont utilisés pour la fabrication de noyaux de composants électroniques RF. Cela est dû à la grande stabilité des caractéristiques magnétiques et à la possibilité d'en fabriquer des noyaux de formes complexes. De plus, les produits fabriqués à partir de diélectriques se caractérisent par une propreté de surface et une précision dimensionnelle élevées.

Les meilleurs magnétodiélectriques sont remplis de charges : permalloy de molybdène ou fer carbonyle.

Le champ magnétique de la bobine est déterminé par le courant et l'intensité de ce champ, ainsi que par l'induction du champ. Ceux. L'induction de champ dans le vide est proportionnelle à l'intensité du courant. Si un champ magnétique est créé dans un certain environnement ou une certaine substance, alors le champ affecte la substance et, à son tour, modifie le champ magnétique d'une certaine manière.

Une substance située dans un champ magnétique externe est magnétisée et un champ magnétique interne supplémentaire y apparaît. Il est associé au mouvement des électrons le long des orbites intra-atomiques, ainsi qu'autour de leur propre axe. Le mouvement des électrons et des noyaux atomiques peut être considéré comme des courants circulaires élémentaires.

Les propriétés magnétiques d'un courant circulaire élémentaire sont caractérisées par un moment magnétique.

En l'absence de champ magnétique externe, les courants élémentaires à l'intérieur de la substance sont orientés de manière aléatoire (chaotique) et, par conséquent, le moment magnétique total ou total est nul et le champ magnétique des courants internes élémentaires n'est pas détecté dans l'espace environnant.

L'influence d'un champ magnétique externe sur les courants élémentaires dans la matière est que l'orientation des axes de rotation des particules chargées change de sorte que leurs moments magnétiques sont dirigés dans une direction. (vers le champ magnétique externe). L'intensité et la nature de la magnétisation de différentes substances dans le même champ magnétique externe diffèrent considérablement. La grandeur caractérisant les propriétés du milieu et l'influence du milieu sur la densité du champ magnétique est dite absolue perméabilité magnétique ou perméabilité magnétique du milieu (μ Avec ) . C'est la relation = . Mesuré [ μ Avec ]=Gn/m.

La perméabilité magnétique absolue du vide est appelée constante magnétique. μ Ô =4π 10 -7 H/m.

Le rapport entre la perméabilité magnétique absolue et la constante magnétique est appelé perméabilité magnétique relativeμ c /μ 0 = μ. Ceux. la perméabilité magnétique relative est une valeur qui montre combien de fois la perméabilité magnétique absolue du milieu est supérieure ou inférieure à la perméabilité absolue du vide. μ est une quantité sans dimension qui varie sur une large plage. Cette valeur constitue la base de la division de tous les matériaux et médias en trois groupes.

Diamagnets . Ces substances ont μ< 1. К ним относятся - медь, серебро, цинк, ртуть, свинец, сера, хлор, вода и др. Например, у меди μ Cu = 0,999995. Эти вещества слабо взаимодействуют с магнитом.

Para-aimants . Ces substances ont μ > 1. Il s'agit notamment de l'aluminium, du magnésium, de l'étain, du platine, du manganèse, de l'oxygène, de l'air, etc. Air = 1,0000031. . Ces substances, comme les matériaux diamagnétiques, interagissent faiblement avec un aimant.

Pour les calculs techniques, μ des corps diamagnétiques et paramagnétiques est pris égal à l'unité.

Ferromagnétiques . Il s'agit d'un groupe spécial de substances qui jouent un rôle important dans l'électrotechnique. Ces substances ont μ >> 1. Il s'agit notamment du fer, de l'acier, de la fonte, du nickel, du cobalt, du gadolinium et des alliages métalliques. Ces substances sont fortement attirées par un aimant. Pour ces substances, μ = 600-10 000. Pour certains alliages, μ atteint des valeurs records allant jusqu'à 100 000. Il convient de noter que μ pour les matériaux ferromagnétiques n'est pas constant et dépend de l'intensité du champ magnétique, du type de matériau et de la température. .

La grande valeur de µ dans les ferromagnétiques s'explique par le fait qu'ils contiennent des régions d'aimantation spontanée (domaines), à l'intérieur desquelles les moments magnétiques élémentaires sont dirigés de la même manière. Une fois pliés, ils forment des moments magnétiques communs aux domaines.

En l'absence de champ magnétique, les moments magnétiques des domaines sont orientés de manière aléatoire et le moment magnétique total du corps ou de la substance est nul. Sous l'influence d'un champ extérieur, les moments magnétiques des domaines s'orientent dans une direction et forment un moment magnétique commun du corps, dirigé dans la même direction que le champ magnétique extérieur.

Cette caractéristique importante est utilisée en pratique en utilisant des noyaux ferromagnétiques dans les bobines, ce qui permet d'augmenter fortement l'induction magnétique et le flux magnétique aux mêmes valeurs de courants et de nombre de tours ou, en d'autres termes, de concentrer le champ magnétique dans un volume relativement faible.