Excitation magnétique – Courbes d`aimantation

Excitation magnétique – Courbes d’aimantation
TGMSa
1.
Expériences
a. Première expérience
Spectre magnétique d’un aimant droit
Le morceau de fer modifie les lignes de champ
b. Deuxième expérience
Le matériel utilisé
Le champ magnétique à l’intérieur de la bobine…
alors que le courant qui circule dans la bobine…
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…est plus important si le noyau de fer est inséré,
…reste constant.
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c. Troisième expérience
La bobine parcourue par un courant crée un champ magnétique qui est canalisé par le fer. Traversé par ce
champ, le fer s’aimante, puis perd son aimantation après un certain temps.
2.
Excitation magnétique
a. Introduction
Des expériences précédentes on déduit que certains corps, appelés corps
ferromagnétiques, s’aimantent en présence d’un champ magnétique. De plus, pour
une même source de champ magnétique, l’intensité du champ créé dépend du milieu,
air ou corps ferromagnétique, dans lequel est créé ce champ.
Pour caractériser la source de champ, on définit le vecteur excitation magnétique.
b. Définition

On appelle excitation magnétique le vecteur H tel que :


B  µ.H
B : champ magnétique en teslas (T),
H : excitation magnétique en ampère par mètre (A.m-1),
µ : perméabilité magnétique du milieu
plus µ est élevée, plus B est élevé pour la même source de champ magnétique.
Exemples : perméabilité magnétique du vide (de l’air) : µ0 = 4..10-7
perméabilité du fer des transformateurs :7000 à 40000 fois plus élevée
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3.
Courbes d’aimantation d’un corps ferromagnétique
a. Courbe de première aimantation
Lorsqu’on augmente l’excitation magnétique, le champ produit dans un corps
ferromagnétique ne peut pas augmenter indéfiniment.
B (T)
saturation
coude de saturation
partie linéaire : B = µ.H
H (A.m-1)
0
courbe de première aimantation
On remarque que le corps n’était initialement pas aimanté (B = 0 lorsque H = 0), d’où le
nom de première aimantation.
b. Phénomène d’hystérésis
Si on annule l’excitation magnétique d’un corps ferromagnétique aimanté, celui-ci garde
une certaine aimantation, traduite par la présence d’un champ magnétique BR appelé
champ magnétique rémanent. C’est le phénomène d’hystérésis.
Pour annuler le champ magnétique rémanent, il faut imposer une excitation magnétique
négative -HC, appelée excitation coercitive.
B (T)
Br
H (A.m-1)
-HC
HC
-Br
cycle d’hystérésis
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c. Matériaux durs et matériaux doux
B (T)
Matériau doux
Matériau dur
---------
H (A.m-1)
Les matériaux durs (acier) sont utilisés pour réaliser des aimants permanents (forts BR et
HC) : une fois aimantés, ils sont longs à perdre leur aimantation.
Les matériaux doux (fer) sont utilisés pour réaliser les circuits magnétiques des
transformateurs et des convertisseurs tournants (moteurs électriques) : ils ne gardent
qu’une faible aimantation et peu longtemps.
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