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Facult des Sciences et Techniques Guliz 2009-2010
Dpartement de Physique applique
Filire d'Ingnieurs : Gnie des Matriaux
ModuleProprits physiques des matriaux
Question de Cours :
1) Sachant que l'aimantation sature sous un champ magntique
appliqu est 1,7 106A/m etque la densit de masse de fer est = 7970
kg/m3. On donne la masse molaire du fer M =56g.
a) Dterminer le nombre datomes du fer par unit de volume.
b) En dduire le moment magntique par atome en unit de B( B = 9,
2710-24joule/tesla)
2) Quelles sont les proprits magntiques de la plupart des corps
structure molculaire ?Y a-t-il des exceptions ?
3)En adoptant, limage classique de latome, dmontrer la relation
qui existe entre le momentcintique orbital des lectrons et le
moment magntique orbital.
4) Pour le cobalt, le numro atomique est Z = 27, dterminer sa
notation spectroscopique.
Exercice : Etude du paramagntisme de loxygne
Dans son tat fondamental, la molcule doxygne O2 possde un moment
cintique S = 1 et unmoment magntique associ m.
1) La molcule O2 est place dans un champ magntique uniforme et
indpendant du temps
kBB = .
Montrer que le niveau fondamental dnergie de la molcule se spare
en trois sous niveauxquidistants en nergie et exprimer la diffrence
dnergie entre deux sous niveaux
voisins.2) Une assemble de molcules O2 sans interaction entre
elle, de densit n, est en quilibre
thermique. Elle est place dans le champ magntique prcdent kBB =
.
a) Dterminer les populations par unit de volume pour chacun de
ces trois sous niveaux
dnergie en fonction de n etkT
Bga B
= o k est la constante de Boltzmann.
b) Montrer que laimantation est donne par :
chashangM B
212+
=
c) Dterminer lexpression de laimantation en champ faible et en
dduire lexpression de la
susceptibilit magntique en fonction de la temprature
3) a) Evaluer n (nombre de molcule par unit de volume) pour un
gaz parfait sous pressionP = 1 atm et temprature T = 20C, puis
valuer la valeur de la constante de Curie C pour
g = 2.
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b) En dduire la valeur de la susceptibilit pour cette
temprature. Comparer a la valeur
exprimentale : 610.2 =
----------- Solution ---------------
Questions de cours
1) Le nombre datomes par unit de volume ( dans 1 m3 ) est
Laimantation saturation est donne par ( N m )
Le moment magntique par atome est alors donn par :
2) la plupart des corps structure molculaire sont diamagntiques,
il y a cependant des
exceptions comme la molcule O2 , NO,..4) Pour le cobalt Co, le
nb dlectron est Z =27, sa configuration lectronique est donc 3d
7
Donc S = 3/2 et L = 3. Donc J = 9/2 do sa notation est
4F9/2Solution
1) La molcule place dans le champ B. Les niveaux dnergies sont
:Bmg
Bm = avec m= -1, 0 , 1
donc :
Bg B =1 00 = Bg B =1
La diffrence entre deux niveaux voisins est Bg Bm =
2) La population de chaque sous niveaux est :
Z
e
Z
e
n
n akTBg B
==
1 etZZ
e
n
n 10
0 == et
Z
e
Z
e
n
n akTBg B
==
1
avec chaeeZ aa 211 +=++=
Donc :
cha
enn
a
211
+= et
cha
nn
210
+= et
cha
enn
a
211
+=
c) laimantation est
cha
shanggnngnnM BBB
m
zmm21
2)()0()(
101+
=++==
c) en champ faible a
