Dans le monde des champs magnétiques, la détermination de certaines données résulte de l’unité de Gauss. Elle a été conçue par Carl Friedrich Gauss et est de plus en plus employée par les scientifiques de nos jours. Qu’est-ce que cette unité ? Quel est le symbole de l’unité de Gauss et comment se calcule-t-elle ? Quel est le lien entre l’unité de Gauss avec le magnétisme ? Quelles sont les valeurs typiques ?
Le nom Gauss vient de l’astronome allemand, physicien et mathématicien, Johann K. Friedrich Gauss, né en 1777 et mort en 1855. Ainsi, Gauss unité représente l’unité d’induction magnétique dans le système CGS électro-magnétique. Cependant, à l’origine, elle est considérée comme l’unité d’intensité de champ magnétique correspondant à l’œrsted.
Le Gauss n’est rien de plus que l’unité utilisée pour mesurer l’intensité d’un champ magnétique et le gaussmètre est l’instrument utilisé pour effectuer cette mesure. Plus le nombre de Gauss est élevé, plus le champ magnétique aura de force, donc plus la distance par rapport à l’aimant environnant sera grande. Cette mesure est celle qui se retrouve habituellement dans les produits magnétiques destinés aux applications médicales et de santé et sur les appareils de magnétothérapie.
Le gauss, nommé en l’honneur de Carl Friedrich Gauss, ne peut pas être strictement comparé à l’unité correspondante du Système international (SI), le tesla (symbole T) parce que, le SI est à quatre dimensions lorsqu’on se limite aux grandeurs mécaniques et électriques. Le gauss correspond à vrai dire à 10−4 T, en valeur numérique. Une façon de voir la conversion commence par 1 T = 1 kg s−2 A −1. Il faut ainsi convertir au prime abord en gramme (d’où un facteur 10-3), puis, substituer l’abampère (abA) à l’ampère, ce qui ajoute un autre facteur 10-1.
Le gauss possède une sous-unité désuète, le « gamma », noté γ, qui vaut 10−5 G et correspondant donc à 1 nT. Un petit aimant peut atteindre 100 Gauss et si c’est du néodyme jusqu’à 2000 Gauss. Pour calculer la valeur de Gauss dans un aimant, il est conseillé de le faire dans la surface, car il est de quelques millimètres beaucoup plus juste.
En surface, la valeur de Gauss d’un aimant est plus exacte de quelques millimètres. Pour cette raison, que les experts disent que la valeur de Gauss dépend de la distance entre l’aimant et le lieu d’application. La distance du flux magnétique - calculée en Gauss - diminue selon qu’il y a plus ou moins de distance.
La plupart des aimants, même les plus petits, ont 1000 Gauss à la surface. Cependant, selon la force de magnétisation, il est possible qu’un aimant ne génère que 100 Gauss à une distance de 10 mm, tandis qu’un autre est capable de générer 1000 Gauss.
Le gauss qui est symbolisé par le G, est l’unité CGS « électromagnétique » à trois dimensions d’induction magnétique. Il est défini comme 1 maxwell par centimètre carré (Mx/cm2). La densité du flux magnétique s’appelle également induction magnétique ou champ B. L’unité de l’induction magnétique est le tesla (unité SI) ou le gauss (10 000 Gauss = 1 Tesla).
Un aimant permanent engendre un champ B à l’intérieur ainsi qu’à l’extérieur de lui-même. Chaque point se trouvant à l’intérieur ou à l’extérieur de l’aimant peut être associé à un champ magnétique B possédant une certaine direction. Si vous placez une petite aiguille de boussole dans le champ B d’un aimant, elle s’orientera dans la direction du champ. La force exercée sur l’aiguille est proportionnelle à la force du champ magnétique B. Il existe
plusieurs formules pour calculer la densité du flux Magnétique. Cependant, les plus répandues sont :
Il n’existe pas de formules simples pour calculer la densité du flux magnétique en fonction de la forme de l’aimant, mais des logiciels ont été développés pour effectuer ces calculs. Pour des géométries symétriques moins complexes, il y a des formules simples qui permettent de calculer le champ B sur un axe symétrique dans la direction du pôle nord et sud.
En physique, la loi de Gauss pour le magnétisme est l’une des quatre équations de Maxwell qui sous-tendent l’électrodynamique classique. Il déclare que le champ magnétique B a une divergence égale à zéro, en d’autres termes, qu’il s’agit d’un champ vectoriel solénoïdal. Cela équivaut à l’affirmation selon laquelle les mono pôles magnétiques n’existent pas. Plutôt que des « charges magnétiques », l’entité de base du magnétisme est le dipôle magnétique. (Si jamais des monopoles étaient trouvés, la loi devrait être modifiée, comme expliquer ci-dessous.).
La loi de Gauss pour le magnétisme peut être écrite sous deux formes, une forme différentielle et une forme intégrale. Ces formes sont équivalentes en raison du théorème de divergence. Le nom « loi de Gauss pour le magnétisme » n’est pas universellement utilisé. Elle est également appelée « Absence de pôles magnétiques libres ». Une référence dit même explicitement que la loi n’a « pas de nom ». On l’appelle également « l’exigence de transversalité » parce que pour les ondes planes, elle exige que la polarisation soit transversale à la direction de propagation.
Le champ d’induction magnétique terrestre vaut environ 0,5 gauss unité en France. Un petit aimant métallique type ferrite a un champ rémanent de l’ordre de 2 000 à 4 000 gauss. Celui d’un petit aimant fer-néodyme-bore est 13 000 gauss et celui d’un gros électro-aimant, plus de 15 000 gauss.
L’aimant supraconducteur situé au LHC 40 000 gauss (avec pour objectif d’atteindre 83 000 gauss). Celui des IRM est de l’ordre de 15 000 à 30 000 gauss et celui des spectromètres RMN, jusqu’à 243 000 gauss. Le plus grand aimant à impulsions au monde (situé au NHMFL de Los Alamos) fait 600 000 gauss. La surface d’une étoile à neutrons fait approximativement 1012 gauss et les étoiles magnétiques (magnétars) peuvent aller jusqu’à 1014 gauss.
Le gauss, symbole G (parfois Gs), est une unité de mesure de l’induction magnétique, également appelée densité de flux magnétique. L’unité fait partie du système d’unités gaussien qui l’a hérité de l’ancien système CGS-EMU. Il a été nommé d’après le mathématicien et physicien allemand Carl Friedrich Gauss en 1936. Un gauss est défini comme un maxwell par centimètre carré.
Comme le système cgs a été remplacé par le Système international d’unités (SI), l’utilisation du gauss a été déconseillée par les organismes de normalisation. Toutefois, elle est encore régulièrement utilisée dans divers sous-domaines de la science. L’unité SI pour la densité de flux magnétique est le tesla (symbole T), qui correspond à 10 000 gauss.
Bien qu’il ne soit pas une composante du Système international d’unités, l’utilisation du gauss suit généralement les règles applicables aux unités SI. Étant donné que le nom est dérivé du nom d’une personne, son symbole est la lettre majuscule G. Lorsque l’unité est épelée, elle est écrite en minuscules (« gauss »), à moins qu’elle ne commence une phrase. : 147-148, le gauss peut être combiné avec des préfixes métriques, : 128 comme en milligauss, mG (ou mGs).
Le gauss est l’unité de densité de flux magnétique B dans le système d’unités de Gauss et est égal à Mx/cm 2 ou g/Bi/s 2, tandis que l’Œrsted est l’unité de H-field. Un tesla (T) correspond à 104 gauss et un ampère (A) par mètre correspond à 4π × 10 -3 œrsted.
Les unités pour le flux magnétique Φ, qui est l’intégrale de magnétique B -field sur une zone, sont les Weber (Wb) dans le SI et le maxwell (Mx) dans le système CGS-gaussienne. Le facteur de conversion est de 108, puisque le flux est l’intégrale du champ sur une aire, l’aire ayant les unités du carré de la distance, donc 104 (facteur de conversion du champ magnétique) multiplié par le carré de 102 (facteur de conversion de la distance linéaire, c'est-à-dire, centimètres par mètre). 108 = 104 × (102) 2.
Malgré l’avènement du Tesla, les scientifiques continuent d’employer l’unité de Gauss dans les champs magnétiques. Cependant, avec ses valeurs atypiques, son calcul demeure complexe, car il n’existe pas de méthodes fixes pour faire ce calcul.