Perméabilité magnétique

Si un champ magnétique ${\displaystyle {\vec {B}}}$ traverse un matériau linéaire, il est relié au champ d'excitation magnétique ${\displaystyle {\vec {H}}}$ par la relation dite « constitutive » :

${\displaystyle {\vec {B}}=\mu \,{\vec {H}}}$

où µ est la perméabilité magnétique du matériau. La perméabilité magnétique se mesure en henrys par mètre (H·m⁻¹ ou H/m).

Cette relation de constitution pratique n'est pas universelle. Y échappent notamment les cycles d'hystérèse, les phénomènes de saturation, les milieux biréfringents, les milieux chiraux et les milieux optiques non linéaires.

La perméabilité magnétique du matériau ${\displaystyle \mu }$ s'exprime par le produit de la perméabilité du vide ${\displaystyle \mu _{0}}$ (qui s'exprime également en H/m) et de la perméabilité relative du matériau ${\displaystyle \mu _{\mathrm {r} }}$ (sans dimension) :

${\displaystyle \mu =\mu _{0}\,\mu _{\mathrm {r} }}$

où

• ${\displaystyle \mu _{0}}$ est une constante universelle, la constante magnétique (ou perméabilité magnétique du vide), qui vaut 4π × 10⁻⁷ H/m ;
• ${\displaystyle \mu _{\mathrm {r} }}$ dépend du matériau.

Dans l'air, le vide, les gaz, le cuivre, l'aluminium, la terre et d'autres matériaux, ${\displaystyle \mu _{\mathrm {r} }}$ est approximativement égal à 1, ces matériaux ne pouvant alors canaliser le champ magnétique.

On distingue les matériaux diamagnétiques (argent, cuivre, eau, or, plomb, zinc...), paramagnétiques (air, aluminium, magnésium, platine...) et ferromagnétiques (cobalt, fer, mu-métal, nickel...).

En général, les matériaux diamagnétiques et paramagnétiques présentent des valeurs de perméabilité relative proche de 1. La perméabilité absolue ${\displaystyle \mu }$ des matériaux diamagnétiques et paramagnétiques est donc pratiquement égale à celle du vide, c'est-à-dire 4 π e⁻⁷ H/m.

La perméabilité des matériaux ferromagnétiques n'est pas constante mais dépend de l'excitation magnétique ${\displaystyle {\vec {H}}}$. Pour de faibles valeurs de ${\displaystyle {\vec {H}}}$, la valeur de ${\displaystyle \mu _{r}}$ reste plutôt basse (on parle de seuil avant que le champ d'excitation H ne produise une induction B significative), mais elle croît avec la valeur de ${\displaystyle {\vec {H}}}$ en passant par un maximum et peut ensuite redevenir unitaire au-delà d'un autre seuil en raison d'une saturation (on parle alors de « saturation magnétique »). C'est pourquoi nous indiquons des valeurs maximales de perméabilité relative dans le tableau ci-dessous.

Les matériaux ferromagnétiques présentent une température caractéristique, la température de Curie T_c, au-dessus de laquelle ils perdent leur propriété ferromagnétique pour redevenir paramagnétiques. Le tableau précédent liste quelques valeurs.

Si ${\displaystyle c}$ est la vitesse de la lumière (dans le vide) et ${\displaystyle \varepsilon _{0}}$ est la permittivité (du vide), on a la relation ${\displaystyle c^{2}\varepsilon _{0}\mu _{0}=1}$.

• Constante magnétique
• Magnétostatique
• Susceptibilité magnétique
• Permittivité
• Réluctance
• Ferromagnétisme