Généralités

Lorsqu’un corps ferromagnétique n’ayant jamais été aimanté, ou convenablement désaimanté, est soumis à un champ magnétique qui croît depuis zéro jusqu’à H_m, son aimantation J varie de 0 à J_m selon la courbe OPA (cf. fig.), dite « courbe de première aimantation ». Lorsqu’on ramène à zéro la valeur du champ, le corps conserve une aimantation OR = J_rm. Pour annuler l’aimantation, il faut appliquer un champ magnétique négatif OC = – H_cm. En continuant à faire décroître le champ jusqu’à la valeur – H_m, l’aimantation prend en A′ la valeur – J_m. On décrit ainsi la branche de courbe ARCA′, dite « branche de recul ». En faisant croître de nouveau le champ de – H_m à + H_m, l’aimantation décrit la branche de courbe A′R′C′A′, symétrique de ARCA par rapport à l’origine O. L’ensemble de ces deux branches de courbe constitue un cycle d’hystérésis.

Ainsi, l’aimantation d’un corps ferromagnétique n’est pas entièrement déterminée par la valeur actuelle du champ magnétique : elle dépend de la manière selon laquelle le champ a été amené à sa valeur actuelle.

Les valeurs de J_rm et de H_cm augmentent avec H_m, mais tendent vers des limites J_r et H_c, atteintes pour des valeurs de H_m égales de 4 à 8 fois H_c : J_r et H_c sont respectivement appelés aimantation rémanente et champ coercitif. Le cycle correspondant est le cycle limite.

En faisant varier le champ magnétique d’une manière convenable, il est possible, pour une même valeur OE de celui-ci, d’obtenir toutes les valeurs de l’aimantation correspondant à l’intervalle F′F : par exemple en s’arrêtant en G et en faisant croître le champ de manière à décrire la courbe K. Le plus stable de ces états, F″, s’obtient, une fois établi le champ constant OE, en lui superposant un champ alternatif que l’on fait lentement décroître jusqu’à zéro à partir d’une amplitude initiale suffisamment grande vis-à-vis de OC. Le point F″ décrit en fonction de OE la courbe OF″A, appelée courbe anhystérétique, dont la pente c en O est appelée susceptibilité anhystérétique initiale.

En donnant au champ constant OE une valeur nulle, on obtient ainsi un procédé commode et efficace pour désaimanter un corps ferromagnétique.

Au voisinage de l’origine O, c’est-à-dire lorsque l’aimantation et le champ magnétique sont faibles, l’équation de la courbe de première aimantation s’écrit
J = aH + bH²,
tandis que celle de la branche de recul, après aimantation dans le champ H_m, s’écrit

avec – H_m < H < + H_m.
Ces deux relations sont connues sous le nom de lois de Rayleigh ; a est la susceptibilité réversible initiale.

Notons qu’en électrotechnique et en ce qui concerne les cycles d’hystérésis on préfère généralement représenter l’induction B = H + 4πJ en fonction de H plutôt que J en fonction de H : le champ H_cb, qui annule l’induction, est plus petit que H_c, champ coercitif.

Finalement, précisons que, pour la tôle au silicium, probablement le plus couramment utilisé des matériaux magnétiques, les quantités H_c, a et c ont respectivement l’ordre de grandeur suivant : 0,75, 40 et 1 500, en u. é. m. c. g. s.

Susceptibilité réversible et irréversible

Lorsque, après avoir obtenu, en faisant varier le champ magnétique dans un certain sens, une aimantation J_i dans le champ H_i, on donne au champ un petit accroissement ΔH dans le même sens, l’aimantation subit un accroissement ΔJ. Si, au contraire, on diminue le champ de la même quantité ΔH, l’aimantation diminue d’une quantité ΔJ′, toujours inférieure à J. On peut donc poser ΔJ/ΔH = i + r et ΔJ′/ΔH = r, et définir ainsi une susceptibilité réversible « r » et une susceptibilité irréversible « i ». Cette dernière appellation est justifiée par le fait que, après avoir donné au champ un accroissement ΔH et l’avoir ensuite ramené à la valeur initiale H_i, l’aimantation a subi un accroissement irréversible égal à iΔH.

À titre d’exemple, au voisinage de l’origine, après avoir obtenu, au cours d’une première aimantation, l’aimantation dans le champ H_m, on obtient r = a et i = 2bH_m.

La susceptibilité réversible est toujours au plus égale à a. Quant à la susceptibilité irréversible, elle est très variable : ses valeurs maximales s’observent quand H_i est voisin de ± H_c et elles sont alors voisines de c ou de la pente du cycle limite pour H = ± H_c.