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Montage de physique n°16 (agrégation 2011) :
Milieux magnétiques.

Transcription des notes manuscrites de préparation à l'agrégation. Les schémas et le détail des calculs sont dans le document original : télécharger le montage manuscrit (PDF, 2 pages).

Remarques du jury

Justifier la forme des pièces polaires ; B précis pour FeCl₃ ; pas seulement le ferromagnétisme.

Mise en évidence des différents comportements

Échantillon dans l'entrefer d'un électroaimant : force volumique \(f = \dfrac{1}{2\mu_0}\chi_m\vec\nabla B_0^2\).

• Matériau diamagnétique, χ_m < 0 : repoussé hors du champ ;
• matériau paramagnétique, χ_m > 0 : attiré vers le champ fort.

Mesure de la susceptibilité magnétique de FeCl₃

Tube en U dont une branche est dans l'entrefer : dénivellation \(h = \dfrac{\chi_m}{2\mu_0\rho g}B_0^2\), d'où χ_m.

Mesure de la température de transition ferro-para

Clou chauffé maintenu par un aimant, thermocouple : décollage à la température de Curie.

Étude du cycle d'hystérésis

Transformateur alimenté par un autotransformateur à travers un transformateur d'isolement ; résistance de 2 Ω au primaire (tension ∝ H), intégrateur RC au secondaire (R ≈ 10⁵ Ω, C ≈ 10⁻⁶ F, tension n₂BS/RC) : cycle B(H). Mesure de B_sat, H_c, B_r ; aire du cycle (nombre de carreaux) : pertes fer = \(\dfrac{\text{volume}}{\text{durée du cycle}}\oint H\,dB\).

Effet Meissner

Transition supraconductrice : aimant en lévitation au-dessus d'un supraconducteur refroidi à l'azote liquide. B = 0 dans le supraconducteur : courants de surface qui créent un champ opposé ; \(\vec F = \vec\nabla(\vec\mu\cdot\vec B)\), équilibre \(mg + \mu\dfrac{\partial B_{supra}}{\partial z} = 0\).

Bibliographie

• Quaranta, Dictionnaire de physique expérimentale, tomes 2 et 3
• BFR, Électromagnétisme 4
• H-Prépa, Électromagnétisme PC-PC*
• Pérez, Électromagnétisme