Loi de Curie

En physique du solide, la loi de Curie énonce que la susceptibilité magnétique d'un matériau paramagnétique est inversement proportionnelle à la température . On l'écrit : où est une constante parfois appelée constante de Curie. Cette loi doit son nom à Pierre Curie qui l'a découverte expérimentalement à la fin du . Cette loi peut être démontrée par la physique statistique en considérant un système composé d'un grand nombre de moments magnétiques indépendants pouvant s'orienter parallèlement ou antiparallèlement à un champ magnétique appliqué . On retrouve alors la loi de Curie dans la limite où l'énergie magnétique des particules reste très inférieure à l'énergie d'agitation thermique , où est la constante de Boltzmann. Un modèle simple de matériau paramagnétique définit les particules qui le composent. Chaque particule possède un moment magnétique . L'énergie associée à ce moment magnétique dans un champ magnétique est donnée par : Pour simplifier les calculs, on considère le matériau paramagnétique a 2 états, c’est-à-dire que chaque particule va aligner son moment magnétique avec le champ magnétique, dans le même sens ou en s'y opposant. Les autres orientations ne sont pas prises en compte. La particule a donc 2 énergies possibles et Avec cette information nous pouvons déterminer la fonction de partition d'une particule, avec La fonction présente les deux effets, un s'intéresse à l'aimantation du matériau, l'autre à la probabilité de la particule de s'aligner avec le champ magnétique. En d'autres termes, on détermine la valeur attendue de l'orientation magnétique du matériau. On a ainsi l'aimantation d'une particule, qu'on peut extrapoler au matériau La formule ci-dessus est connue sous le nom de l'équation paramagnétique de Langevin. Pierre Curie trouva une approximation de cette loi qui pouvait s'appliquer à ses expérimentations à hautes températures et faible champ magnétique. Lorsque la température augmente ( grand), et le champ magnétique reste faible ( petit), l'argument de la tangente hyperbolique diminue : On parle dans ce cas de régime de Curie.

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Susceptibilité magnétique

La susceptibilité magnétique désigne une propriété d'un matériau qui caractérise la faculté de celui-ci à s'aimanter sous l'effet d'une excitation magnétique émise par un champ. C'est une grandeur sans dimension qu'on note en général par le symbole , ou simplement s'il n'y a pas d'ambiguïté avec la susceptibilité électrique dans le texte. Tout matériau est composé au niveau microscopique d'atomes liés ensemble, chacun de ces atomes pouvant être vu comme un aimant élémentaire si l'on ne s'intéresse qu'aux propriétés magnétiques.

Paramagnétisme

Le paramagnétisme désigne en magnétisme le comportement d'un milieu matériel qui ne possède pas d'aimantation spontanée mais qui, sous l'effet d'un champ magnétique extérieur, acquiert une aimantation orientée dans le même sens que le champ magnétique appliqué. Un matériau paramagnétique possède une susceptibilité magnétique de valeur positive (contrairement aux matériaux diamagnétiques). Cette grandeur sans unité est en général assez faible (dans une gamme allant de à ).

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