Les milieux magnétiques

Dans le vide, les grandeurs vectorielles champ d’induction magnétique et champ d’excitation magnétique sont liées par la perméabilité magnétique du vide, µ0, dans une relation linéaire. Dans un matériau isotrope une nouvelle grandeur vectorielle, l’aimantation, se superpose au champ d’excitation pour traduire l’influence du milieu. L’aimantation est liée à l’induction par la susceptibilité magnétique du matériau dans une relation linéaire, elle aussi. A terme, on observe une relation vectorielle linéaire entre l’induction et l’excitation : le coefficient de perméabilité absolue remplace la perméabilité du vide.
Observés par un regard magnétique, les matériaux se classent en trois grandes catégories. Dans les paramagnétiques les vecteurs champ et aimantation sont de même sens et l’aimantation disparaît avec l’excitation. Pour les diamagnétiques l’influence est similaire, mais champ et aimantation sont de sens contraires. Ces deux classes n’ont pas de propriétés magnétiques avantageuses en technologie. Les matériaux les plus intéressants sont ferromagnétiques : le coefficient de proportionnalité entre induction et excitation est important, mais non constant, ce qui procure à ces matériaux des comportements non linéaires.
L’observation microscopique des matériaux ferromagnétiques permet de les décrire par la théorie des domaines. Par ce biais, on peut justifier que l’induction résultant d’une excitation magnétique évolue de manière non linéaire. Ceci conduit à représenter le cycle d’hystérésis d’un matériau qui lie l’induction à l’excitation. Les caractéristiques de ces cycles (valeurs typiques, forme, surface) permettent une classification des matériaux ferromagnétiques : doux ou dur.
Dans une dernière partie, on envisage les applications technologiques des phénomènes magnétiques. L’induction est créée dans un bobinage, transportée dans un circuit magnétique pour être exploitée dans un entrefer. Ce schéma s’applique à diverses machines de l’électrotechnique, qu’elles soient statiques ou destinées à la création de mouvements.