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Magnétisme

 

Le magnétisme est le produit de charges électriques en mouvement. On peut distinguer deux types de magnétisme. Nous étudions, dans la supraconductivité, le magnétisme dans la magnétostatique. C’est-à-dire que le champ magnétique est dit statique : il ne dépend pas du temps, le courant est continu .Ce type de champ magnétique peut aussi être produit par un aimant ou un aimant ferromagnétique.

Au niveau atomique, le magnétisme est tiré des électrons. En effet, ce dernier porte lui-même un petit aimant quantique, on l’appelle spin. Lorsque les spins de certains électrons s’alignent tous, leurs effets se cumulent et on obtient un vrai aimant .Les matériaux comme le fer et l’acier ne sont pas des aimants mais collent à ceux-ci, ils sont alors « magnétiques ». On retrouve dans ces matériaux, des spins parallèles, mais seulement par domaine qui eux, ne sont pas parallèles. Ainsi, quand on approche un aimant de ce matériau magnétique, tous les domaines se retrouvent parallèles aux spins de l’aimant, et le matériau devient un aimant.

On peut créer un champ magnétique avec une bobine de fil métallique traversée par un courant électrique. Les supraconducteurs peuvent produire les mêmes effets, les bobines créant ainsi des champs magnétiques très élevés. Par exemple dans les bobines des IRM, le champ vaut 1 tesla .On sait maintenant faire des champs magnétiques supérieurs à une dizaine de teslas.

Une conséquence : la lévitation

 

La lévitation est la résultante d'une combinaison physique entre l'effet Meissner et le piegeage des vortex.Dans un matériau supraconducteurs, tous les champs magnétiques sont expulsés, ainsi, lorsque l'on approche un aimant d'un matériau supraconducteur; son champ est expulsé, et l'aimant ainsi repulsé, c’est l’effet Meissner. Mais dans ce cas, l'aimant devrait se contenter de tomber sur le côté ? Non, il n'en sera rien car le piégeage des vortex joue un rôle important dans la lévitation : ce dernier va maintenir l'aimant à l'endroit où il se trouvait lorsque le supraconducteur a été refroidi. C'est grâce au supraconducteur, qui laisse passer le champ magnétique le long de colonnes nommées " vortex" qui vont se placer en face de l'aimant et le "répliquer", que l’aimant lévitera. Ces vortex vont mêmes rester bloqués dans cette position, c'est le piégeage des vortex, on peut même retourner l'ensemble supraconducteur et aimant, on notera que l'aimant reste en place et ne tombe pas.

II-Propriétés physiques

Cette schématisation nous permet d'observer et de comprendre la structure "par domaines" de certains ferromagnétiques.

Nous observons au microscope polarisé de la ferrite, on peut visualiser les différents domaines.

Dans cette deuxième représentation, on peut supposer que la pastille a été préalablement refroidie et qu'elle est maintenant supraconductrice; en effet, les lignes de champs magnétiques sont repoussées par celle-ci.

Dans cette représentation, les lignes de champs sont schematisées en bleu, l'aimant en gris et la pastille supraconductrice en noir. On peut aisément deviner que la pastille n'est pas superconductrice car les lignes de champs magnétiques de l'aimant ne sont pas modifiées par la pastille.

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