La boucle d’hystérésis et les propriétés magnétiques
On peut apprendre beaucoup de choses sur les propriétés magnétiques d’un matériau en étudiant sa boucle d’hystérésis. Une boucle d’hystérésis montre la relation entre la densité de flux magnétique induite (B) et la force de magnétisation (H). On l’appelle souvent la boucle B-H. Un exemple de boucle d’hystérésis est présenté ci-dessous.
La boucle est générée en mesurant le flux magnétique d’un matériau ferromagnétique alors que la force de magnétisation est modifiée. Un matériau ferromagnétique qui n’a jamais été magnétisé auparavant ou qui a été complètement démagnétisé suivra la ligne pointillée lorsque H est augmenté. Comme le montre la ligne, plus la quantité de courant appliquée est importante (H+), plus le champ magnétique dans le composant est fort (B+). Au point « a », presque tous les domaines magnétiques sont alignés et une augmentation supplémentaire de la force de magnétisation produira une très faible augmentation du flux magnétique. Le matériau a atteint le point de saturation magnétique. Lorsque H est réduit à zéro, la courbe se déplace du point « a » au point « b ». À ce stade, on constate qu’un certain flux magnétique demeure dans le matériau même si la force de magnétisation est nulle. Ce point est appelé point de rémanence sur le graphique et indique la rémanence ou le niveau de magnétisme résiduel dans le matériau. (Certains des domaines magnétiques restent alignés mais d’autres ont perdu leur alignement). Lorsque la force magnétisante est inversée, la courbe se déplace vers le point « c », où le flux a été réduit à zéro. C’est ce qu’on appelle le point de coercivité sur la courbe. (La force de magnétisation inversée a retourné suffisamment de domaines pour que le flux net dans le matériau soit nul). La force nécessaire pour éliminer le magnétisme résiduel du matériau est appelée force coercitive ou coercivité du matériau.
Lorsque la force magnétisante est augmentée dans la direction négative, le matériau devient à nouveau magnétiquement saturé mais dans la direction opposée (point « d »). La réduction de H à zéro amène la courbe au point « e ». Elle aura un niveau de magnétisme résiduel égal à celui atteint dans l’autre sens. En augmentant H dans le sens positif, on ramène B à zéro. Remarquez que la courbe n’est pas revenue à l’origine du graphique car une certaine force est nécessaire pour éliminer le magnétisme résiduel. La courbe prendra un chemin différent du point « f » vers le point de saturation où elle avec compléter la boucle.
À partir de la boucle d’hystérésis, un certain nombre de propriétés magnétiques primaires d’un matériau peuvent être déterminées.
- Retentivité – Mesure de la densité de flux résiduel correspondant à l’induction de saturation d’un matériau magnétique. En d’autres termes, il s’agit de la capacité d’un matériau à conserver une certaine quantité de champ magnétique résiduel lorsque la force magnétisante est supprimée après avoir atteint la saturation. (La valeur de B au point b sur la courbe d’hystérésis.)
- Magnétisme résiduel ou flux résiduel – la densité de flux magnétique qui reste dans un matériau lorsque la force magnétisante est nulle. Notez que le magnétisme résiduel et la rémanence sont les mêmes lorsque le matériau a été magnétisé jusqu’au point de saturation. Cependant, le niveau de magnétisme résiduel peut être inférieur à la valeur de la rétentivité lorsque la force de magnétisation n’a pas atteint le niveau de saturation.
- Force coercitive – La quantité de champ magnétique inverse qui doit être appliquée à un matériau magnétique pour que le flux magnétique revienne à zéro. (La valeur de H au point c de la courbe d’hystérésis.)
- Perméabilité, m – Propriété d’un matériau qui décrit la facilité avec laquelle un flux magnétique s’établit dans le composant.
- Reluctance – Est l’opposition que présente un matériau ferromagnétique à l’établissement d’un champ magnétique. La réluctance est analogue à la résistance dans un circuit électrique.