Principe de mesure de la balance magnétique
Le principe de mesure repose sur les différentes propriétés magnétiques des matériaux. Le diamagnétisme, le paramagnétisme et le ferromagnétisme définissent les différentes propriétés magnétiques des matériaux. Alors que le diamagnétisme et le paramagnétisme ne sont pas observables dans la vie quotidienne, le ferromagnétisme est présent dans de nombreuses situations du quotidien. En principe, chaque matière possède des propriétés diamagnétiques, mais dans de nombreux cas, le diamagnétisme est masqué par des propriétés paramagnétiques et ferromagnétiques.
Les matériaux ferromagnétiques sont fortement attirés par un aimant. À température ambiante, seuls les métaux fer, nickel et cobalt sont ferromagnétiques. Important à savoir : l'ajout de matériaux ferromagnétiques peut compliquer la mesure avec la balance magnétique, car même de petites quantités peuvent entraîner des erreurs d'interprétation.
Para- et diamagnétisme
Un matériau paramagnétique n'est que très faiblement attiré par un aimant. Un champ magnétique externe puissant est donc nécessaire pour obtenir un effet macroscopique perceptible. Les matériaux diamagnétiques sont faiblement repoussés par un aimant. Les matériaux les plus diamagnétiques sont le graphite pyrolytique et le métal bismuth. Ils repoussent particulièrement fortement un aimant (et génèrent ainsi des valeurs positives relativement élevées sur la balance magnétique). Dans le cas des matériaux paramagnétiques ou diamagnétiques, les aimants élémentaires ne sont magnétisés que pendant la durée d'application d'un champ magnétique externe. Plus ce champ est puissant (densité plus élevée des lignes de champ), plus l'effet observable est important.
Fonction balance magnétique
Cette différence entre les matériaux paramagnétiques et diamagnétiques constitue la base de la détermination de l'authenticité des métaux précieux à l'aide d'une balance magnétique. En effet, les matériaux diamagnétiques tels que l'or pur ou l'argent pur produisent une valeur légèrement positive (généralement de +0,010 à +0,090 gramme), car le matériau repousse légèrement la tête de mesure magnétique, qui appuie alors légèrement sur la balance. Dans le cas des matériaux paramagnétiques, le matériau (par exemple le tungstène ou le tantale) est légèrement attiré par l'aimant et la balance est soulagée, ce qui donne une valeur négative.
Il est important de noter que l'effet paramagnétique est nettement plus prononcé dans de nombreux matériaux contrefaits que l'effet diamagnétique de l'or ou de l'argent. C'est pourquoi de petites quantités d'un paramagnétisme (à partir de 3 à 5 %), par exemple dans un lingot d'or, suffisent pour produire une valeur négative assez claire. Cela signifie que la déviation négative est souvent plus prononcée et peut atteindre jusqu'à -10 g pour les lingots de palladium.
