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Physique statistique
En fait, le ferromagnétisme est un processus de nature très complexe. En effet, les matériaux magnétiques présentent le phénomène d’hystérésis que l’on peut résumer comme
suit (figure 3). Si l’on part d’un matériau ferromagnétique (donc au dessous de la température de Curie) ayant une aimantation M nulle, cette dernière augmente (ligne en tirets)
lorsqu’on applique, selon une direction fixée, un champ magnétique extérieur dont la
composante selon l’axe de référence est B. Elle atteint une valeur limite, M ∞ , appelée
aimantation de saturation. Par cette opération, on décrit ce que l’on appelle la courbe de
première aimantation. Si l’on diminue ensuite le champ magnétique, l’aimantation diminue mais ne s’annule pas avec le champ. Lorsque ce dernier est nul, elle a une valeur M R
que l’on désigne sous le nom d’aimantation rémanente. Pour annuler l’aimantation, il
faut un champ magnétique −B C , dirigé en sens inverse, que l’on appelle champ coercitif . Si l’on diminue encore B, on atteint l’aimantation de saturation −M ∞ . Si maintenant
on fait croître à nouveau B, l’aimantation vaut −M R pour B = 0 et s’annule pour B = B C
avant d’atteindre la valeur de saturation M ∞ pour les grandes valeurs de B. En faisant
osciller B, on constate que l’aimantation décrit un cycle, dit cycle d’hystérésis. Cela signifie que l’aimantation dépend non seulement de la valeur du champ appliqué mais
aussi de l’histoire de l’échantillon.
Cycle d'hystérésis
B
M
M R
B C
−M R
−B C
M
−M
Figure 10.3
Pour expliquer le phénomène d’hystérésis, P.Weiss fit, en 1910, l’hypothèse qu’un matériau ferromagnétique est constitué de domaines, petits à l’échelle macroscopique mais
grands à l’échelle microscopique, possédant une aimantation spontanée. Cette hypothèse à été confirmée expérimentalement lorsque les moyens d’observation l’on permis.
On peut observer les domaines de Weiss au microscope dans des suspensions magnétiques (technique de Bitter) ; ils ont des tailles typiques variant de 10 à 100 mm. Si l’on
applique un champ magnétique à un échantillon ferromagnétique au dessous de la température de Curie, les domaines de Weiss atteignent leur aimantation de saturation, i.e.
que tous les moments magnétiques élémentaires du domaine sont alignés. Néanmoins, à
Physique statistique
En fait, le ferromagnétisme est un processus de nature très complexe. En effet, les matériaux magnétiques présentent le phénomène d’hystérésis que l’on peut résumer comme
suit (figure 3). Si l’on part d’un matériau ferromagnétique (donc au dessous de la température de Curie) ayant une aimantation M nulle, cette dernière augmente (ligne en tirets)
lorsqu’on applique, selon une direction fixée, un champ magnétique extérieur dont la
composante selon l’axe de référence est B. Elle atteint une valeur limite, M ∞ , appelée
aimantation de saturation. Par cette opération, on décrit ce que l’on appelle la courbe de
première aimantation. Si l’on diminue ensuite le champ magnétique, l’aimantation diminue mais ne s’annule pas avec le champ. Lorsque ce dernier est nul, elle a une valeur M R
que l’on désigne sous le nom d’aimantation rémanente. Pour annuler l’aimantation, il
faut un champ magnétique −B C , dirigé en sens inverse, que l’on appelle champ coercitif . Si l’on diminue encore B, on atteint l’aimantation de saturation −M ∞ . Si maintenant
on fait croître à nouveau B, l’aimantation vaut −M R pour B = 0 et s’annule pour B = B C
avant d’atteindre la valeur de saturation M ∞ pour les grandes valeurs de B. En faisant
osciller B, on constate que l’aimantation décrit un cycle, dit cycle d’hystérésis. Cela signifie que l’aimantation dépend non seulement de la valeur du champ appliqué mais
aussi de l’histoire de l’échantillon.
Cycle d'hystérésis
B
M
M R
B C
−M R
−B C
M
−M
Figure 10.3
Pour expliquer le phénomène d’hystérésis, P.Weiss fit, en 1910, l’hypothèse qu’un matériau ferromagnétique est constitué de domaines, petits à l’échelle macroscopique mais
grands à l’échelle microscopique, possédant une aimantation spontanée. Cette hypothèse à été confirmée expérimentalement lorsque les moyens d’observation l’on permis.
On peut observer les domaines de Weiss au microscope dans des suspensions magnétiques (technique de Bitter) ; ils ont des tailles typiques variant de 10 à 100 mm. Si l’on
applique un champ magnétique à un échantillon ferromagnétique au dessous de la température de Curie, les domaines de Weiss atteignent leur aimantation de saturation, i.e.
que tous les moments magnétiques élémentaires du domaine sont alignés. Néanmoins, à