L'hystérésis magnétique est la tendance que les matériaux ferromagnétique présent pour conserver l'aimantation acquis par eux en appliquant un champ magnétique externe. Le terme hystérésis vient de Origine grecque et signifie "retard".
Certains matériaux peuvent avoir différents niveaux d'hystérésis, c'est-à-dire qu'ils sont capables de maintenir une partie de l'orientation des domaines magnétiques dans leur intérieur même après le champ magnétique externe, généralement généré à partir d'un courant électrique qui circule dans un solénoïde.
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Comment fonctionne l'hystérésis magnétique ?
L'hystérésis magnétique est effectuée contrôler l'intensité et la direction d'un champ magnétique qui traverse un matériau ferromagnétique. Ce champ magnétique externe, généralement désigné par le symbole H, amène les domaines magnétiques, qui sont des régions microscopiques à l'intérieur du matériau, à aligner les dipôles magnétiques des atomes avec le champ magnétique externe. L'alignement de ces petits domaines magnétiques produit un champ magnétique non nul résultant induit dans le matériau.
Cycle d'hystérésis magnétique
Notez dans la figure suivante la relation entre le champ magnétique externe (horizontal), désigné par la lettre H, et le champ magnétique interne (direction verticale), désigné par la lettre B, qui est induit à l'intérieur d'un matériau ferromagnétique.
Du origine du graphique, l'intensité du champ magnétique externe H est progressivement augmentée. Ainsi, le matériau a de plus en plus de domaines magnétiques alignés, atteignant ainsi une aimantation maximale dans le point A - le point auquel le saturationdonnecourbe de magnétisation.
Après la saturation du champ magnétique interne, le champ magnétique externe diminue progressivement, cependant la courbe de magnétisation passe par un chemin différent, puisqu'une partie des domaines magnétiques reste dans la même direction même lorsque le champ extérieur H est nul, comme on le voit dans point B. Le champ magnétique qui reste dans le matériau après la fin du champ magnétique est appelé le champ de reste.
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Entre le points B et C, la direction du courant électrique qui traverse le solénoïde est inversée, donc la direction du champ magnétique externe est également inversée. Lorsque le champ H augmente dans la direction opposée à la direction de l'aimantation initiale, le matériau devient de plus en plus démagnétisé.
LES démagnétisationAchevéedu matériau ne se produit qu'au point C – à ce stade, il est possible de mesurer quelle doit être l'intensité du champ magnétique externe pour que le matériau perde son aimantation, et ce champ s'appelle domainecoercitif.
Du point D, si l'on continue d'augmenter l'intensité du champ extérieur, le le matériau se magnétisera à nouveau, mais aura ses pôles inversés par rapport au point A. En abaissant à nouveau le champ externe, le matériau verra son champ magnétique interne réduit à domainereste au point E. Cependant, ce champ restant aura le sens inverse de celui mesuré au point B.
Au point F le matériel est à nouveau démagnétisé, mais si nous continuons à augmenter la force du champ H, les domaines magnétiques s'aligneront à nouveau, de sorte que le matériau reviendra à l'état de saturation au point A.
Il est important de noter que, lors de la cycle d'hystérésis, une partie de l'énergie qui est transférée par le champ magnétique externe est utilisée pour orienter les domaines magnétiques, et l'autre partie de cette énergie est dissipé sous la forme d'une augmentation de L'énérgie thermique, puisque la rotation des dipôles magnétiques se produit au milieu du frottement entre les molécules. Cette énergie dissipée, à son tour, est proportionnella zone formé par les courbes du cycle d'hystérésis - plus cette zone est grande, plus la quantité de chaleur perdue dans l'environnement extérieur est importante.
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Applications technologiques de l'hystérésis magnétique
L'hystérésis magnétique est utilisée pour le écrire des données dansbandes, cartesmagnétiqueou sur disques durs, comme ceux utilisés pour le stockage de données sur la plupart des ordinateurs modernes.
Plus le coercitivité d'un matériau, plus sa résistance à la démagnétisation, c'est-à-dire que plus l'intensité du champ magnétique externe doit être grande pour annuler l'aimantation du matériau. Les matériaux hautement coercitifs sont intéressants pour applicationsélectronique, car dans ces applications, il est nécessaire que les informations stockées ne soient pas facilement détruites lorsqu'elles sont exposées à un champ magnétique externe.
Comme indiqué, les matériaux dont les cycles d'hystérésis ont de grandes surfaces dissipent de grandes quantités de chaleur, donc peut être utilisé pour chauffer rapidement, comme le font les casseroles en fer ou en acier lorsqu'elles sont utilisées dans les cuisinières à induction, en Exemple.
Pour la fabrication de aimants permanents, par exemple, des matériaux capables de maintenir leur aimantation sont utilisés, c'est-à-dire qu'ils ont une aimantation rémanente élevée. À production de aimants artificiel, à son tour, on souhaite que le matériau soit facilement magnétisé, mais qu'il ne maintienne pas cette magnétisation après la cessation du champ magnétique externe.
Selon l'application technologique souhaitée, différents matériaux, avec différents cycles d'hystérésis, peuvent être utilisés. Certains d'entre eux ont des boucles plus étroites, tandis que d'autres peuvent avoir des cycles plus prononcés dans le sens vertical, par exemple.
Par Rafael Hellerbrock
Professeur de physique
