CHAPITRE III

EXPLICATION PAR LE CHAMP DÉMAGNÉTISANT DES ANOMALIES RELEVÉES SUR LES COURBES THERMIQUES. DU CHAPITRE PREMIER

Nous venons de réunir un certain nombre d'arguments en faveur de l’assimilation des paramagnétiques à des éléments à grand champ démagnétisant, alors qu’un ferromagnétique pourrait être considéré comme constitué par des files d’éléments paramagnétiques suffisamment rapprochés. Ces conceptions toutefois ne sont pas encore suffisantes pour expliquer les particularités que nous avons rencontrées dans les courbes thermiques des échantillons (type A) à grand champ démagnétisant (fig. 33), à savoir :

19 La susceptibilité reste sensiblement indépendante de la température Jusqu'au point critique ;

20 La chute brusque de la susceptibilité coïncide avec le point A, ou avec le point A,,,1, quand le point A, est entrainé par A,; mais le point A,, tant qu’il est indépendant de A, n’est révélé par aucune anomalie sur ces courbes,

Champ démagnétisant élémentaire et champ démagnétisant global.

Pour trouver une explication rationnelle de ces anomalies, il nous faut analyser de plus près le rôle du champ démagnétisant. Dans un échantillon paramagnétique, comme dans un ferromagnétique, si petites que soient ses dimensions, le nombre des aimants élémentaires est considérable. Ce que nous percevons par nos moyens d'investigation ne nous renseigne donc pas sur la valeur individuelle d’un aimant élémentaire, mais sur la résultante de leurs actions individuelles.

D'autre part comme nous ignorons tout de la forme et de la position réciproque de ces aimants, il nous est impossible de déterminer le champ réellement agissant sur un élément, et nous rapportons tout au champ extérieur 3. Nous ne mesurons donc que les valeurs apparentes des différentes constantes : Intensité d’aimantation (apparente); susceptibilité (apparente); coefficient démagnétisant (apparent), etc. Aussi est-ce à ces valeurs que nous nous référerons dans tout ce qui va suivre.

Or, nous avons vu que, si on dispose en file suffisamment longue, une série d'éléments ferromagnétiques à grand champ démagnétisant, cette file se comporte comme un élément unique, qui, pour une longueur suffisante, par rapport à son diamètre, voit son champ démagnétisant tendre vers zéro. Inversement, Tanakadaté [37], Mann [50],et bien d’autres, ont vérifié que, si l’on prend une certaine quantité de longs et minces morceaux de fils de fer, tous identiques et, par conséquent, à champ démagnétisant individuel très faible, et que l’on en forme un faisceau, le champ démagnétisant de l’en- ‘semble est sensiblement le même que celui d’un cylindre de même métal, ayant la même longueur que le faisceau (c'està-dire celle d’un morceau de fil de fer) et une section égale à la somme des sections des fils du faisceau. Ce champ démagnétisant peut ainsi devenir aussi grand qu’on veut.

Dans un cas comme dans l'autre, ce champ est complètement changé, si, au lieu de disposer les éléments en contact direct, les uns avec les autres, on les sépare par des entrefers.

Le même raisonnement s'appliquerait, si nous considérions des files {!) d'éléments réunies en faisceaux ou des faisceaux d'éléments réunis en files.

() On peut se demander comment de telles files peuvent se constituer. Si la réponse est délicate et même incertaine pour un corps isotrope, elle est très simple dans le cas des corps cristallisés où Weiss {63] a mis en évidence unedirection de facile aimantation.

Le champ démagnétisant d'un élément peut donc être considérablement modifié par la position que cet élément occupe dans un ensèmble.

Nous sommes ainsi amenés à considérer, pour É champ démagnétisant d’un aimant élémentaire :

19 Le champ démagnélisant élémentaire propre ;

> Le champ démagnétisant élémentaire de position, qui est celui que prend cet élément, par suite de l’organisation du milieu dans lequelilest plongé, ce milieu étant considéré comme illimité dans toutes les directions.

Cette dernière notion permettrait de calculer : 3° le champ démagnétisant global d'un échantillon, si le champ démasœnétisant élémentaire de position était le même ons tous ses aimants élémentaires: mais il est bien certain qu’ au voisinage de la pers ce champ varie d’un élément à autre. Les notions que nous pouvons avoir sur ces variations sont encore trop imparfaites pour qu'on puisse espérer en tirer des éléments quelconques de calcul, susceptibles de faire connaître le champ démagnétlisant global d'un échantillon.

Nous en sommes donc réduits à déterminer expérimentalement ce champ démagnélisant global (le seul que nos moyens d'invesligation nous permettent d'atteindre) et à essayer d'en tirer des renseignements sur les champs démagnétisants élémentaires.

Nous avons déjà rassemblé quelques résultats, qui peuvent se ramener à deux cas principaux :

Premier cas. — Lorsqu'un échantillon est formé d’éléments ferromagnétiques rigoureusement juxtaposés sans aucune interposition de matières étrangères entre les éléments, le champ démagnétisant global ne dépend que de la forme extérieure de l'échantillon, et nullement de celle des éléments (voir ce que nous avoir dit sur les files de cylindres très courts et sur les faisceaux de fils de fer).

Deuxième cas. — IN suffit de provoquer un écartement

relativement faible entre les éléments constituants pour que ceux-ci reprennent leur individualité. Ainsi :

a) Le flux qui traverse une file de cylindres très courts, séparés par des entrefers suffisants, ne dépend pas de la longueur de la file. Il est, à peu de choses près, le même que celui qui traverse un cylindre unique, placé isolément dans le même champ ;

b) Le flux qui traverse un faisceau de cylindres, suffisamment espacés les uns des autres, ne dépend pas de la forme extérieure du faisceau Il est égal à la somme des flux qui traverseraient dans les mêmes conditions chaque cylindre pris isolément.

Ces deux cas extrêmes sont suffisamment clairs pour qu'il nous semble inutile d'insister. Dans le premier cas, l’action mutuelle des éléments est telle qu'ils perdent complètement leur individualité. Le champ démagnétisant global ne dépend que de la forme extérieure de l'échantillon, Dans le second cas, au contraire, l’action mutuelle est très faible. Les cléments agissent à peu près comme s'ils étaient seuls ; leurs propriétés se totalisent purement et simplement. Le champ démagnétisant global ne dépend que du champ démagnétisant individuel des éléments.

On est donc tenté d'admettre en première approximation que :

A) Si le champ démagnétisant résultant de la forme extérieure de l'échantillon est supérieur au champ démagnétisant de position des éléments, c’est lui qui s’imposera.

B) Dans Îe cas contraire, le champ démagnétisant global sera déterminé par le champ élémentaire de position.

Voyons si ces résultats vont nous permettre d'expliquer les anomalies magnétiques relevées sur les courbes thermiques. Si on admet que l'élévation de température augmente progressivement l’écartement (1) des aimants élémentaires, on

- comprend facilement que :

(:) Cette manière d'envisager l’action de la température est

8l __P. DEJEAN

1° Pour les échantillons dont la longueur est grande par rapport au diamètre (champ démagnétisant faible), cet écartement détermine une diminution progressive de l'intensité d'aimantation comme celle qui a été relevée sur les courbes thermiques de Curie (fig. 8 et y) et de bien d’autres (Voir également notre figure 34).

Nous avons admis en effet que dans ce cas (B), le champ démagnétisant global est déterminé par le champ démagnétisant élémentaire de position, et nous avons montré (fig. 52), que la loi de décroissance de l'intensité d’aimantation en fonction de l’écartement des aimants élémentaires était analogue à celle qui a été déterminée expérimentalement d’après les courbes thermiques précitées.

20 Dans un cylindre court par rapport à son diamètre (grand champ démagnétisant dû à la forme même de l’échan-\ tillon), l'intensité d’aimantation reste d’abord sensiblement constante lorsque la température s'élève et même le point critique À, ne détermine aucune modification de cette intensité, pour les aciers dans lesquels le point A, n'est pas venu se confondre avec lui. En revanche, elle tombe brusquement à une valeur très faible au point A, (fig. 33). Ceci peut s’expliquer par ce fait que l’écartement thermique des aimants élémentaires qui se produit avant le point A, n’agit pas sur le champ élémentaire de position d’une manière suffisante (alors même que cet écartement est fortement accru au point A, par la dissolution de la cémentite) pour l'emporter sur le champ démagnétisant dû à la forme de l’échantillon. Au point A,, le champ démagnétisant élémentaire de positien augmente tellement qu'il arrive à être supérieur au champ démagnétisant dû à la forme. C’est alors que la chute brusque se produit.

facile à concevoir; mais, en réalité, l’agitation thermique agit peut-être, sur les aimants élémentaires, d’une manière beaucoup plus complexe. On peut envisager également la formation progressive d’une modification allotropique du fer, diluant les éléments magnétiques à travers d’autres peu magnétiques.

Le même raisonnement nous permet d'expliquer aussi pourquoi le point A, est moins nettement marqué sur nos courbes d'échantillons du type B (fig. 34 et 35) pour lesquels le champ démagnétisant a encore une certaine valeur, que sur celles des échantillons du type C (fig. 36 et 37) dont le champ démagnétisant est nul.