Diamagnétisme Et Paramagnétisme - 3B SCIENTIFIC PHYSICS U10371 Mode D'emploi

pendule entier freinera plus rapidement, tandis
que le pendule à fentes exécutera quelques oscilla-
tions.
• Explication : au cours des expériences du paragra-
phe 4.1, un courant a traversé la balançoire. Puis,
des charges (électrons) ont été mises en mouve-
ment dans un champ magnétique, ce qui a eu pour
effet qu'une force mesurable (force de Lorentz) s'est
exercée sur les électrons.
Fig. 5 : Courants de Foucault induits
• Dans cette expérience, des charges (électrons li-
bres dans l'aluminium) ont également été mises
en mouvement dans un champ magnétique, le
mouvement étant cette fois de nature mécanique.
Par ce mouvement, la force de Lorentz agit égale-
ment sur les électrons, ce qui entraîne dans l'alu-
minium un flux d'électrons, donc un courant cir-
culant dans cette expérience soit verticalement de
haut en bas, soit inversement, selon le sens de
déplacement du pendule.
• Dans le pendule entier, on observe un « court-cir-
cuit », car le courant induit dans les zones du pen-
dule peut retourner hors du champ magnétique.
Un courant de Foucault se forme alors, qui peut
être très élevé et entraîner un réchauffement de
l'aluminium. L'énergie du pendule est donc trans-
formée d'abord en énergie électrique, puis en cha-
leur.
• Dans le pendule à fentes, le courant de Foucault
ne peut pas se former, car, par les fentes, les zones
en aluminium hors du champ magnétique sont
isolées par les zones situées à l'intérieur. Les élec-
2)
Grimsehl, Physik II, Ernst Klett Verlag Stuttgart, 1955
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trons sont d'abord déplacés dans un sens, mais
lorsqu'un grand nombre s'est accumulé en haut
ou en bas dans le pendule, ils se repoussent et la
tension ainsi formée est en équilibre avec la force
de Lorentz sans flux de courant. L'énergie du pen-
dule n'est donc pas convertie en chaleur.
4.3 Diamagnétisme et paramagnétisme
• Le montage de l'expérience correspond dans son
principe à la figure 5. A la place du pendule, on
accroche à présent dans le champ magnétique la
barre en aluminium ou en verre (éliminer aupara-
vant l'éventuelle torsion du fil, cf. paragraphe 3).
La barre en verre oscillera encore un peu, tandis
que la barre en aluminium ne prendra que très
lentement sa position finale (courants de Foucault
induits, voir au paragraphe précédent). Après un
certain temps, les barres se positionneront comme
le montre la figure 6.
Fig. 6 : Barre en verre (à gauche) et barre en aluminium (à droite) dans un
champ magnétique
• En desserrant la vis moletée qui retient l'aimant
et en tournant lentement ce dernier, on peut mon-
trer que l'orientation des barres par rapport à
l'aimant ne change pas et ne résulte donc pas de
la position de repos purement mécanique (pas de
torsion de fil).
• Explication : bien que ni le verre ni l'aluminium
ne soient magnétiques, les deux barres s'orientent
dans le champ magnétique. La perméabilité rela-
tive µ
, qui indique de combien le matériau multi-
r
plie la densité de flux d'un champ magnétique par
rapport au vide, constitue la grandeur détermi-
nante. Il est surprenant que la perméabilité rela-
tive puisse être supérieure ou inférieure à 1, con-
trairement aux constantes diélectriques. Avec l'alu-
minium, elle est de
de = 0,99999. Avec l'aluminium, la densité est donc
amplifiée et la barre tourne dans le sens de la flè-
che. On appelle cet effet le « paramagnétisme ».
Avec le verre, c'est l'inverse. La barre s'écarte du
champ et l'effet est appelé le « diamagnétisme ».
12
2) = 1,000023, et avec le verre,