Rémanence (magnétisme)
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La rémanence, magnétisation rémanente ou magnétisme résiduel, est la magnétisation laissée dans un matériau ferromagnétique (comme le fer) après la suppression d'un champ magnétique externe[1]. Un aimant familièrement appelé « magnétisé » est un aimant qui a une rémanence. La rémanence des matériaux magnétiques fournit la mémoire magnétique dans les dispositifs de stockage magnétiques et est utilisée comme source d'informations sur le champ magnétique terrestre passé dans le paléomagnétisme. Le mot rémanence vient de remanent, muni du suffixe -ence, signifiant « ce qui reste »[2].
Le terme équivalent magnétisation résiduelle est généralement utilisé dans les applications d'ingénierie. Dans les transformateurs, les moteurs électriques et les générateurs, une grande magnétisation résiduelle n'est pas souhaitable (voir aussi fer doux) car il s'agit d'une pollution indésirable. On peut citer l'exemple d'un électroaimant après coupure du courant dans la bobine. Il faut alors utiliser des méthodes de démagnétisation.
Parfois, le terme rémanence est utilisé pour la rémanence mesurée en unités de densité de flux magnétique[3].
Types
modifierRémanence de saturation
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La définition principale de la rémanence magnétique est la magnétisation restant en champ nul après l'application d'un champ magnétique important (assez pour atteindre la saturation)[1]. L'effet d'une boucle d'hystérésis magnétique est mesuré à l'aide d'instruments tels qu'un magnétomètre à échantillon vibrant ; et l'interception de champ nul est une mesure de la rémanence. En physique, cette mesure est convertie en une aimantation moyenne (le moment magnétique total divisé par le volume de l'échantillon) et notée dans les équations par Mr . Si elle doit être distinguée des autres types de rémanence, alors elle est appelée rémanence de saturation ou rémanence isotherme de saturation (en anglais SIRM, pour Saturation Isothermal ReManence) et notée M rs.
Dans les applications d'ingénierie, l'aimantation résiduelle est souvent mesurée à l'aide d'un analyseur B-H, qui mesure la réponse à un champ magnétique alternatif (comme sur la Fig. 1). Ceci est représenté par une densité de flux Br . Cette valeur de rémanence est l'un des paramètres les plus importants caractérisant les aimants permanents ; il mesure le champ magnétique le plus puissant qu'ils peuvent produire. Les aimants au néodyme, par exemple, ont une rémanence approximativement égale à 1,3 Tesla.
Rémanence isotherme
modifierSouvent, une seule mesure de rémanence ne fournit pas d'informations adéquates sur un aimant. Par exemple, les bandes magnétiques contiennent un grand nombre de petites particules magnétiques (voir stockage magnétique), et ces particules ne sont pas identiques. Les minéraux magnétiques dans les roches peuvent avoir une large gamme de propriétés magnétiques (voir magnétisme des roches). Une façon de regarder à l'intérieur de ces matériaux est d'ajouter ou de soustraire de petits incréments de rémanence. Une façon de procéder consiste à démagnétiser d'abord l'aimant dans un champ alternatif, puis à appliquer un champ H et à le supprimer. Cette rémanence, notée Mr(H), dépend du champ[4]. On l'appelle la « rémanence initiale » [5] ou l'« aimantation rémanente isotherme » (en anglais IRM, pour Isothermal Remanent Magnetization)[6].
Un autre type d'IRM peut être obtenu en donnant d'abord à l'aimant une rémanence de saturation dans une direction, puis en appliquant et en supprimant un champ magnétique dans la direction opposée[4]. Ceci est appelé « rémanence de démagnétisation » ou « rémanence de démagnétisation CC » et est désigné par des symboles comme Md(H), où H est l'amplitude du champ[7]. Encore un autre type de rémanence peut être obtenu en démagnétisant la rémanence de saturation dans un champ alternatif. Ceci est appelé rémanence de démagnétisation AC ou rémanence de démagnétisation de champ alternatif et est désigné par des symboles tels que Maf(H).
Si les particules sont des particules à domaine unique sans interaction avec une anisotropie uniaxiale, il existe des relations linéaires simples entre les rémanences[4].
Rémanence anhystérétique
modifierUn autre type de rémanence de laboratoire est la « rémanence anhystérétique » ou l'« aimantation rémanente anhystérétique (ARM) ». Celle-ci est induite en exposant un aimant à un grand champ alternatif plus un petit champ de polarisation continu. L'amplitude du champ alternatif est progressivement réduite à zéro pour obtenir une « aimantation anhystérétique », puis le champ de polarisation est supprimé pour obtenir la rémanence. La courbe d'aimantation anhystérétique est souvent proche d'une moyenne des deux branches de la boucle d'hystérésis[8], et est supposée dans certains modèles représenter l'état d'énergie la plus basse pour un champ donné[9]. Il existe plusieurs façons de mesurer expérimentalement la courbe d'aimantation anhystérétique, basées sur des fluxmètres et une démagnétisation polarisée en courant continu[10]. L'ARM a également été étudié en raison de sa similitude avec le processus d'écriture dans certaines technologies d'enregistrement magnétique[11] et avec l'acquisition de l'aimantation rémanente naturelle dans les roches[12].
Exemples
modifier| Matériaux | Rémanence | Références |
|---|---|---|
| Ferrite (aimant) | 0.35 T (3 500 G) | [13] |
| Aimant samarium-cobalt | 0.82 - 1.16 T (8 200 - 11 600 G) | [14] |
| AlNiCo 5 | 1.28 T (12 800 G) | |
| Aimant néodyme | 1 - 1.3 T (10 000 - 13 000 G) | [14] |
| Aciers | 0.9 - 1.5 T (9 000 - 14 000 G) | [15],[16] |
Articles connexes
modifierNotes et références
modifier- Chikazumi 1997
- (en) « remanence | Origin and meaning of remanence by Online Etymology Dictionary », etymonline.com (consulté le )
- « Magnetic Tape Storage and Handling »
- Wohlfarth 1958.
- McCurrie et Gaunt 1966
- Néel 1955
- Pfeiffer 1990.
- Bozorth 1951
- Jiles et Atherton 1986.
- Nowicki 2018.
- Jaep 1969.
- Banerjee et Mellema 1974.
- « Amorphous Magnetic Cores », Hill Technical Sales, (consulté le )
- Juha Pyrhönen, Tapani Jokinen et Valéria Hrabovcová, Design of Rotating Electrical Machines, John Wiley and Sons, (ISBN 978-0-470-69516-6, lire en ligne), p. 232
- « COBALT: Essential to High Performance Magnetics », Arnold Magnetic Technologies,
- A.E. Fitzgerald, Charles Jr. Kingsley et Stephen D. Umans, Electric Machinery, 6th, , 688 pages (ISBN 978-0-07-366009-7, lire en ligne)
Bibliographie
modifier- (en) S. K. Banerjee et J. P. Mellema, « A new method for the determination of paleointensity from the A.R.M. properties of rocks », Earth Planet. Sci. Lett., vol. 23, no 2, , p. 177–184 (DOI 10.1016/0012-821X(74)90190-3, Bibcode 1974E&PSL..23..177B)
- (en) Richard M. Bozorth, Ferromagnetism, Wiley-IEEE Press, coll. « AN IEEE Press Classic Reissue », (1re éd. Reissue of 1951 publication) (ISBN 0-7803-1032-2)
- (en) Sōshin Chikazumi, Physics of Ferromagnetism, Clarendon Press, (ISBN 0-19-851776-9)
- (en) W. F. Jaep, « Anhysteretic Magnetization of an Assembly of Single-Domain Particles », J. Appl. Phys., vol. 40, no 3, , p. 1297–1298 (DOI 10.1063/1.1657638, Bibcode 1969JAP....40.1297J)
- (en) D. C. Jiles et D. L. Atherton, « Theory of Ferromagnetic Hysteresis », J. Magn. Magn. Mater., vol. 61, nos 1–2, , p. 48–60 (DOI 10.1016/0304-8853(86)90066-1, Bibcode 1986JMMM...61...48J)
- (en) R. A. McCurrie et P. Gaunt, « The Magnetic Properties of Platinum Cobalt Near the Equiatomic composition part I. the Experimental Data », Phil. Mag., vol. 13, no 123, , p. 567–577 (DOI 10.1080/14786436608212648, Bibcode 1966PMag...13..567M)
- (en) Louis Néel, « Some Theoretical Aspects of Rock Magnetism », Adv. Phys., vol. 4, no 14, , p. 191–243 (DOI 10.1080/00018735500101204, Bibcode 1955AdPhy...4..191N, lire en ligne)
- (en) M. Nowicki, « Anhysteretic Magnetization Measurement Methods for Soft Magnetic Materials », Materials, vol. 11, no 10, , p. 2021 (PMID 30340358, PMCID 6213293, DOI 10.3390/ma11102021
, Bibcode 2018Mate...11.2021N) - (en) H. Pfeiffer, « Determination of Anisotropy Field Distribution in Particle Assemblies Taking into Account Thermal Fluctuations », Physica Status Solidi, vol. 118, no 1, , p. 295–306 (DOI 10.1002/pssa.2211180133, Bibcode 1990PSSAR.118..295P)
- (en) E. P. Wohlfarth, « Relations Between Different modes of Acquisition of the Remanent Magnetization of Ferromagnetic Particles », J. Appl. Phys., vol. 29, no 3, , p. 595–596 (DOI 10.1063/1.1723232, Bibcode 1958JAP....29..595W)
Liens externes
modifier- Coercivité et rémanence dans les aimants permanents sur hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
- coolmagnetman.com
