NOTIONS GÉNÉRALES SUR LES AIMANTS

Nous savons qu'il existe dans la nature des corps dits « aimants naturels >» à base de Fe304 et-que l’on fabrique des « aimants artificiels» en soumettant des barreaux d’acier à l’action du champ magnétique d’un solénoide parcouru par un courant continu.

Les aimants possèdent la propriété d'attirer la limaille de fer, mais cette propriété ne se manifeste qu’au voisinage de leurs extrémités et nous nous souvenons tous de lexpérience du spectre magnétique réalisée en plaçant de la himaille de fer sur un carton posé sur un aimant ; la himaille s'oriente suivant des lignes de force convergeant vers les pôles de l’aimant.

Mais leurs extrémités ne sont pas identiques. Si l’on suspend un aimant par son centre, loin de toute influence magnétique extérieure, on constate qu’une de ses extrémités se dirige vers le Pôle Nord terrestre — c’est le pôle nord de l’aimant, l’autre en étant naturellement le pôle sud. Si lon approche deux aimants l’un de l’autre, les pôles de même nom se repoussent et les pôles de nom contraire s’attirent, avec une force variable qui dépend en plus des caractéristiques propres des aimants de l’entrefer ou distance séparant les deux aimants ; la force d'attraction ou de répulsion est Imversement proportionnelle au carré de la distance suivant la loi de Coulomb.

Un barreau de fer doux, placé au contact d'un aimant permanent puissant ou à l'intérieur d’une bobine parcourue par un courant continu, acquiert les propriétés d’un aimant, son aimantation est dite « induite » car elle disparait aussitôt le barreau éloigné de laimant permanent ou le courant interrompu dans la bobine.

Au contraire, un barreau d’acier trempé placé dans les mêmes conditions d'expérience reste aimanté, il conserve une aimantation dite « rémanente » : ainsi après une première aimantation, ce barreau conserve une partie de l’aimantation, c’est ce que nous désignons sous le terme d’hystérésis et c'est ce qui caractérise les aimants

permanents.

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Soit un tore (barreau fermé) entouré d’un fil circulaire formant solénoïde dont le champ est H, nous obtenons un champ appelé induction : B, dont la valeur est plus grande : B = H + 4x1. B est calculé en Gauss, H en Œrstedt, | en Gauss, car ce n’est pas une intensité de courant, mais l’intensisé d’aimantation du barreau. Le rapport B/H représente le coefficient de perméabilité de l’échantillon considéré (fig. 2).

La courbe ci-dessous, définie en abscisse par le champ magnétique H et en ordonnée par l'induction B, montre ce qui se passe si nous soumettons ce tore, magnétiquement neutre (0) à l’action d’un champ magnétique d'intensité croissante. Le point (a) n’est atteint que pour une valeur élevée du champ, la ligne (o-a) est une courbe aplatie à ses deux extrémités. Si maintenant nous faisons décroître le champ magnétisant pour revenir au point de départ, c’est-à-dire pour un champ nul (0), on constate que loin de resuivre en sens inverse la ligne (a-0), la courbe de désaimantation du tore en acier trempé révèle un certain retard (hystérésis) et au lieu de revenir à (0) nous nous retrouvons au point (b).

Si l’on inverse le champ magnétique H, la courbe de désaimantation se poursuit au delà de (b) pour atteindre le point (c) pour une certaie valeur du flux H°. Ce point (c) représente le champ coercitif ou valeur du flux pour laquelle on obtient une désaimantation totale du tore. Ce champ coercitif sera d'autant plus élevé que l’aimantation aura été conduite avec le maximum de soin et surtout que les aimants auront été élaborés avec un alliage d'excellente qualité et convenablement traités thermiquement.

Poursuivons l’expérience en coupant le tore : il se produit l’interposition d’une couche d’air dans le circuit et il faudra une tension, une différence de potentiel magnétique pour laisser passer le flux ; nous retrouvons la notion de pôles dont nous avons déjà parlé plus haut. Nous sommes au point (d) (plus exactement une zone), zone normale d’action de laimant. Plus Pouverture pratiquée dans le tore est importante, plus l’aimant en résultant est court et sa désaimantation importante ; soit une aimantation de 100 Gauss appliquée à deux aimants de 10 et 1 cm de long, on comprend facilement que pour une même désaimantation, l’aimant de 10 em conservera une valeur résiduelle bien supérieure à celle de l’aimant de 1 em.

Du point (d) l’aimant varie et, sous certaines conditions, il peut se réaimanter suivant une ligne assimilée à une droite (d-e) : c’est

la queue de réaimantation ; la zone hachurée (d-e-f) représente la zone utile de l’aimant considéré.

La courbe d’hystérésis varie suivant la composition de l’aimant étudié et ce n’est pas forcément l’aimant saturé pour une valeur maxima du champ qui aura les meilleures caractéristiques d'utilisation ;

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cela dépend en effet de l’aplatissement plus ou moins important de la courbe (a-b-c). Nous sommes à dessein partis d’un alhage dont l'induction était particulièrement remarquable, un simple tore d’acier trempé quelconque donnerait la courbe (a’-b’-c°).