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Concept
Tension magnétique
Résumé
En électromagnétisme, on montre que la densité volumique de force de Laplace peut être décomposée en deux termes, l'un est appelé tension magnétique, l'autre étant la pression magnétique. Dimensionnellement, la tension magnétique est homogène à une densité volumique de force exprimée en N.m−3. Son unité, dans le Système international est le Pa·m−1. Son expression, dans les deux systèmes d'unités principaux, est:
La tension magnétique agit en tendant à redresser les lignes de champ magnétique courbées. Elle se comporte comme une force de rappel, i.e. qui tend à ramener un système vers un état d'équilibre.
La pression magnétique est identifiée à la densité volumique d'énergie magnétique; elle augmente lorsque les lignes de champ magnétique se ressèrent (cela s'explique en utilisant la loi de Maxwell-Thomson, , c'est-à-dire la conservation du flux du champ magnétique sur une surface fermée).
La tension magnétique, quant à elle, est associée aux variations spatiales du champ magnétique, et plus particulièrement à la courbure des lignes de champ magnétique.
La tension magnétique est particulièrement importante en physique des plasmas et en magnétohydrodynamique, où les lignes de champ magnétique peuvent être considérées comme des objets dynamiques possédant une élasticité, se déformant sous les effets de la pression hydrodynamique et des effets électromagnétiques (force de Laplace).
En physique des plasmas, la densité volumique de force de Laplace s'écrit
En utilisant l'équation de Maxwell-Ampère on peut éliminer la densité de courant , et obtenir
Le premier terme est la tension magnétique et le deuxième le gradient de la pression magnétique .
L'expression de la tension magnétique peut être réécrite pour faire apparaître le rayon de courbure des lignes de champ magnétique. En appelant l'abscisse curviligne le long d'une ligne de champ magnétique et respectivement les vecteurs unitaires tangent et normal à la ligne de champ , on obtient:
La tension magnétique se décompose donc en deux termes.
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