Aimant permanent N35
Les concepts de base du magnétisme H, B, M et J sont liés mais faciles à confondre. H est le champ magnétique excité par le courant et B est le champ magnétique total ressenti par le matériau. M est l'intensité de l'aimantation du matériau et J est l'intensité de la polarisation magnétique. Les quatre ont des définitions et des unités différentes, qui sont très importantes pour les praticiens de l'industrie des matériaux magnétiques.
L'intensité du champ magnétique H, l'intensité de l'induction magnétique B, l'intensité de la magnétisation M et l'intensité de la polarisation magnétique J sont quatre concepts de base très importants du magnétisme. Ils sont liés mais parfois facilement confondus. Il est très important pour les praticiens de l'industrie des matériaux magnétiques de distinguer ces quatre concepts de l'aimant permanent N35. Aujourd'hui, nous allons expliquer leurs concepts et leurs relations en détail.
Champ magnétique H
L'intensité du champ magnétique H est en fait une grandeur physique sans signification pratique. Lorsque les gens la définissaient auparavant, ils supposaient qu'il existait une charge magnétique, mais ils ont découvert plus tard que cette charge n'existait pas N35 Permanent Magnet. Il s'agissait simplement de l'autre côté du courant électrique.
Au début des années 1820, des scientifiques ont fait une série de découvertes révolutionnaires qui ont ouvert la voie à la théorie moderne du magnétisme.
En juillet 1820, le physicien danois Hans Oersted a découvert que le courant dans un fil électrique exerçait une force sur une aiguille aimantée, faisant dévier celle-ci dans sa direction. (Expérience d'Oersted - effet magnétique du courant électrique)
En septembre, une semaine après que la nouvelle soit parvenue à l'Académie des sciences, Ampère réalise avec succès une expérience montrant que si les courants transportés circulent dans le même sens N35 Permanent Magnet, deux fils parallèles porteurs de courant s'attirent ; dans le cas contraire, si les courants circulent dans des directions opposées, ils se repoussent.
En 1825, Ampère a publié la loi d'Ampère, qui est une règle concernant la relation entre la direction du courant et les lignes de flux magnétique du champ magnétique excité par le courant.
Grâce à des mesures mécaniques, nous pouvons conclure que l'intensité du "champ magnétique" ressentie par l'aiguille aimantée est la même pour des points situés à égale distance du long fil droit de l'aimant permanent N35, et que l'intensité du "champ magnétique" de points situés à des distances différentes est inversement proportionnelle à la distance. Nous définissons ainsi la grandeur physique de l'intensité du champ magnétique H à l'aide de mesures mécaniques et de l'intensité du courant. Son unité est l'ampère/mètre A/m. Dans le système d'unités gaussien, l'unité de H est l'Oe Oersted, 1A/m=4π×10-3Oe.
Il existe de nombreuses explications à l'intensité du champ magnétique H. Nous pouvons simplement comprendre H comme un champ magnétique externe (analogue à l'intensité du champ électrique, par exemple, en utilisant le courant I pour appliquer un champ magnétique H à un objet).
Intensité de l'induction magnétique B
L'intensité du champ magnétique n'est qu'un champ magnétique donné par un courant externe. Pour les matériaux ferromagnétiques dans un champ magnétique, en plus d'être affectées par le champ magnétique externe H N35 Permanent Magnet, les particules à l'intérieur du matériau génèrent également un champ magnétique induit sous l'action du champ magnétique externe. L'intensité de l'induction magnétique B signifie qu'une particule "ressent" le champ magnétique total, qui est la somme du champ magnétique externe H et du champ magnétique induit M à cet instant.
Dans le vide, l'intensité de l'induction magnétique est proportionnelle au champ magnétique externe, c'est-à-dire B=μ0H, où μ0 est la perméabilité magnétique du vide. L'intensité de l'induction magnétique à l'intérieur du matériau ferromagnétique est B=μ0(H+M) N35 Permanent Magnet, c'est-à-dire que le champ magnétique total est égal à μ0 multiplié par la somme du "champ magnétique H généré par le courant" plus "le champ magnétique M généré par le milieu après avoir été magnétisé par H". L'unité de B est le Tesla T, et l'unité dans le système d'unités de Gauss est le Gauss Gs, 1T=10KGs.
En fait, l'intensité de l'induction magnétique est la véritable "intensité du champ magnétique" de l'aimant, mais comme H a été appelée intensité du champ magnétique dans l'histoire, on ne peut donner à B qu'un autre nom appelé intensité de l'induction magnétique N35 Permanent Magnet. B et H font tous deux référence à l'"intensité du champ magnétique", mais en raison de définitions et de méthodes de dérivation différentes, leurs unités sont différentes (dans le système gaussien, l'unité de B est Gauss Gs, l'unité de H est Oersted Oe, 1Oe＝1×10-4Wb-m-2＝1×10-4T＝1Gs).
L'intensité du champ magnétique H est le champ magnétique de l'espace vide. Elle ne tient pas compte de la matière dans l'espace. Elle se concentre sur la relation entre le champ magnétique et le courant qui génère le champ magnétique N35 Permanent Magnet. L'intensité de l'induction magnétique B considère l'intensité du champ magnétique final après avoir ajouté de la matière réelle au champ magnétique H de l'espace vide. Elle se concentre sur l'intensité du champ magnétique réel de la matière.
Intensité de magnétisation M
Nous venons de mentionner l'intensité de l'aimantation M, qui est le champ magnétique induit généré par les particules à l'intérieur du matériau sous l'action du champ magnétique externe. La physique moderne a prouvé que chaque électron d'un atome orbite et tourne autour du noyau, et que ces deux mouvements produisent des effets magnétiques. Si l'on considère la molécule comme un aimant permanent N35 entier, la somme des effets magnétiques générés par chaque électron de la molécule peut être représentée par un courant circulaire équivalent.
Ce courant circulaire équivalent est appelé courant moléculaire, et son moment magnétique correspondant est appelé moment magnétique moléculaire, représenté par pm, qui est la somme vectorielle du moment magnétique orbital et du moment magnétique de spin de chaque électron de la molécule.
En l'absence de champ magnétique externe, la somme vectorielle des moments magnétiques de toutes les molécules dans un élément de volume quelconque à l'intérieur du milieu magnétique est nulle. Lorsque le milieu magnétique est soumis à un champ magnétique externe, chaque molécule est soumise à un couple N35 d'aimants permanents, qui force le moment magnétique moléculaire à s'orienter dans la direction du champ magnétique externe. Par conséquent, sous l'action du champ magnétique externe, la somme vectorielle des moments magnétiques de toutes les molécules dans un élément de volume quelconque n'est pas nulle.
De cette façon, le milieu magnétique montre un certain magnétisme vers l'extérieur, ou le milieu magnétique est magnétisé. Afin de décrire l'état d'aimantation (degré et direction d'aimantation) du milieu magnétique, nous introduisons le vecteur d'intensité d'aimantation M, qui représente la somme vectorielle des moments magnétiques de toutes les molécules dans un volume unitaire, et dont l'unité est A/m.
Afin d'étudier la relation entre ce champ magnétique induit M et le champ externe H, nous définissons la susceptibilité magnétique χ=M/H. Une grande susceptibilité magnétique signifie qu'un même champ magnétique externe peut générer plus de champs magnétiques induits internes. Une grande susceptibilité magnétique signifie que le même champ magnétique externe peut générer plus de champs magnétiques induits internes N35 Permanent Magnet ; une petite susceptibilité magnétique signifie que même si le champ magnétique externe est important, le matériau à l'intérieur est "trop paresseux pour s'en préoccuper" et ne réagit que faiblement.
La susceptibilité magnétique peut être positive ou négative. Une susceptibilité magnétique positive χ>0 signifie que la direction du champ magnétique interne M généré est la même que le champ magnétique externe H N35 Permanent Magnet. Une susceptibilité magnétique négative χ<0 signifie que le champ magnétique supplémentaire M généré par H à l'intérieur du matériau est opposé à la direction du champ externe H.
Intensité de la polarisation magnétique J
Nous avons introduit ci-dessus l'intensité de l'induction magnétique B=μ0(H+M)=μ0H+μ0M. Nous appelons μ0M l'intensité de polarisation magnétique de la substance, c'est-à-dire J=μ0M, et son unité est également T (Tesla). L'intensité de polarisation magnétique J est interprétée au sens physique comme le moment dipolaire magnétique de l'unité de volume du milieu magnétique, également connu sous le nom d'intensité d'induction magnétique intrinsèque. Le symbole est Bi ou J. Dans le système gaussien μ0=1, donc J=M N35 Permanent Magnet.
Dans les matériaux magnétiques doux, la valeur de l'intensité du champ magnétique ne dépasse généralement pas 1000A/m, μ0 est de 4×10-7H/m, et J=B-μ0H, de sorte que la différence entre l'intensité de l'induction magnétique B et l'intensité de la polarisation magnétique J est très faible ; mais dans les matériaux magnétiques durs, cette différence est très importante, de sorte que deux courbes de relation, B=f(H) et J=f(H), sont généralement données.
En magnétisme, les termes intensité du champ magnétique (H), intensité de l'induction magnétique (B), intensité de l'aimantation (M) et intensité de la polarisation magnétique (J) décrivent différents aspects du comportement magnétique des matériaux. Voici une description de chaque terme :
1. Intensité du champ magnétique (\(H\))
Définition : L'intensité du champ magnétique \(H\) est une mesure de la force du champ magnétique généré par les courants et les matériaux magnétiques. Elle représente la force de magnétisation appliquée à l'aimant permanent N35.
Unités : L'unité de \(H\) est l'ampère-tour par mètre (A/m) dans le système international d'unités (SI) N35 Permanent Magnet.
Formule : Elle peut être dérivée de la loi d'Ampère pour un long conducteur droit, sous la forme suivante : \( H = \frac{I}{2 \pi r} \), où \(I\) est le courant et \(r\) la distance par rapport au fil.
2. Intensité de l'induction magnétique (\(B\))
Définition : L'intensité de l'induction magnétique \(B\), également connue sous le nom de densité de flux magnétique, décrit le champ magnétique total, y compris les effets du champ externe et la réponse du matériau à ce champ.
Unités : L'unité de mesure est le tesla (T) dans le système SI. Un tesla est égal à un newton par ampère-mètre N35 Permanent Magnet.
Relation avec \N-(H\N)** : \(B\) et \(H\) sont liés par l'équation \( B = \mu_0 (H + M) \), où \( \mu_0 \) est la perméabilité de l'espace libre, et \( M \) est l'aimantation du matériau.
3. Intensité de la magnétisation (\(M\))
Définition : L'aimantation (M\) désigne le moment magnétique par unité de volume dans un matériau. Elle représente le degré de magnétisation d'un matériau en réponse à un champ magnétique appliqué.
Unités : L'unité de mesure est l'A/m (ampère par mètre) dans le système SI.
Formule : La magnétisation peut être exprimée par \( M = \frac{\text{magnetic moment}}{\text{volume}} \).
4. Intensité de la polarisation magnétique (\(J\))
Définition : L'intensité de la polarisation magnétique (J) est un autre terme parfois utilisé de manière interchangeable avec \(M), en particulier dans la littérature plus ancienne. Il représente le même concept que l'aimantation : le moment magnétique par unité de volume dans le matériau.
Les unités : Comme pour l'unité \N(M\N), l'unité \N(J\N) est également A/m dans le système SI.
Relations entre les quantités
1. \(B) et (H) :
\N- B = \Nmu_0 (H + M) \N]
Où \( \mu_0 \) est la perméabilité de l'espace libre, approximativement \(4 \pi \times 10^{-7}\ \text{T-m/A}\).
2. \(M) et (H) :
Pour les matériaux linéaires, la relation entre \(M\) et \(H\) peut être donnée par N35 Permanent Magnet :
\N- M = \Nchi_m H \N]
Où \( \chi_m \) est la susceptibilité magnétique du matériau.
En résumé :
- \( H \) est l'intensité du champ magnétique appliqué.
- \( B \) est l'induction magnétique résultante ou densité de flux.
- \( M \) (ou \( J \)) est l'intensité de l'aimantation ou de la polarisation à l'intérieur du matériau.
Ces concepts permettent de comprendre comment les matériaux réagissent aux champs magnétiques et sont fondamentaux dans l'étude du magnétisme et de la théorie électromagnétique.
