ou, en ampères

courant, comme on le voit, excessivement faible. Il serait facile d'envojer dans la bobine un courant cinquante fois plus intense et d^utiliser une bobine ayant dix fois plus de tours de fil par unité de longueur (en superposant dix couches de fil), ce qui fournirait un champ cinq cents fois plus intense que le champ terrestre. On voit par là combien celui-ci est faible vis-à-vis des champs que nous savons produire.

Nous n'avons exposé l'expérience précédente que pour donner une démonstration rapide de l'identité de la nature du champ magnétique terrestre et des champs produits par les courants, ainsi que pour établir expérimentalement qu'il est uniforme dans un espace restreint, ce qu'on admet habituellement en se fondant sur ce que les causes de sa production sont lointaines. Mais empressons-nous d'ajouter que, pour déterminer la direction des lignes de forces de ce champ et pour mesurer son intensité, on se sert de méthodes plus précises que celle que nous venons d'indiquer : nous les ferons connaître plus loin (Chap. VI).

1. Aimant. — Un barreau d'acier trempé, plongé au milieu de parcelles de fer doux, n'en attire aucune à lui, habituellement. Mais plaçons un pareil barreau dans un champ magnétique intense, pendant un temps même très court, en l'introduisant, par exemple, suivant Taxe d'une bobine parcourue par un courant, suivant la direction du champ qu'elle produit, par conséquent. En retirant le barreau, on constate qu'il a acquis une propriété nouvelle, celle d'attirer par ses extrémités de la limaille de fer. On dit alors que ce barreau est devenu un aimant et l'on donne le nom A^ aimantation au phénomène de la production d'un aimant.

1 Orientation d'un aimant dans le champ magnétique terrestre. — Si maintenant nous plaçons le barreau, ainsi aimanté,

F» • o Ig. 01.

^^ï" un support horizontal mobile autour d'un axe vertical \fig. 3i), nous le voyons s'orienter : après quelques oscillations,

il prend une position d'équilibre dans laquelle son axe de symè trie se fixe suivant le plan méridien magnétique. D'ailleurs, 0 peut reconnaître que la même extrémité du barreau se dirige tou jours vers le nord, l'autre se dirigeant vers le sud; aussi les ap pelle- t-on respectivement extrémité nord et extrémité sud d< l'aimant.

3. Assimilation d'un aimant à un faisceau de solénoldes. — Celti propriété conduit évidemment à rapprocher les aimants des sole noïdes et, de fait, un aimant est en tous points comparable à ui faisceau de solénoïdes de diamètres infiniment petits, dont toute les extrémités nord sont disposées d'un même côté, de façon \ former l'extrémité nord de l'aimant, et toutes les extrémités su( de l'autre côté, de façon à constituer son extrémité sud. (L figure 32 donne une image grossière de cette constitution.)

Fig. %2,

Nous commencerons, pour établir les analogies qui justifico cette manière de voir, par montrer qu'un solénoïde, comme ui aimant, jouit aussi de la propriété fondamentale d'attirer la b maille de fer par ses extrémités. On constate, en effet, que, si lo place une bobine, traversée par un courant, dans une gaine cyliO drique en laiton, et que l'on plonge le tout dans la limaille de fei cette limaille est attirée aux deux bases du cjlindre et n'est p^ attirée le long de ses génératrices. Nous reviendrons plus lo' (n° 6), pour les expliquer, sur ces phénomènes d'attraction de limaille de fer par les aimants ou les solénoïdes, qu'il était néc€ saire de signaler dès maintenant.

D'après l'expérience précédente, un faisceau de solénoï< n'attirerait la limaille qu'à ses extrémités, comme le fait un aim^

Dans rassîmilatlon d*un aimant à un faisceau de solénoïdes, on doit donc considérer que tous les points de Taimant où peut adhérer de la limaille de fer sont des extrémités de solénoïdes iDfioiment petits, et que là où la limaille n^adhère pas à Faimant ilo'j a point d^extrémités de solénoïde.

Alors, de même que nous avons supposé, pour le calcul des forces électromagnétiques, sur les deux extrémités nord et sud d'un solénoïde, respectivement deux matières fictives, le magnétisme nord et le magnétisme sud, nous devons encore supposer ces matières sur la surface des aimants, en tous les points où aboutissent les extrémités du faisceau de solénoïdes, c'est-à-dire en tous les points où s^attache la limaille sur le barreau. Ainsi, nous devons considérer l'extrémité nord comme recouverte superficiellement de magnétisme nord et l'extrémité sud comme couverte de magnétisme sud ( * ).

L'expérience suivante vient confirmer la similitude présentée par UD aimant et par un faisceau de solénoïdes. Aimantons une longue aiguille d'acier, assez fine pour pouvoir être facilement brisée; nous venons de voir que l'aiguille, trempée dans la limaille, n'attire cette dernière que par ses extrémités et (ju'il reste une région centrale complètement dépourvue de la propriété d'attirer la limaille, c'est-à-dire privée de magnétisme. Brisons l'aiguille à cet endroit : par cette action, on se trouve rompre la série des solénoïdes élémentaires que nous y supposons, de sorte que, là où la limaille n'était pas attirée, doit apparaître tout à coup du magnétisme. C'est bien ce qu'on observe en replongeant les deux parties dans la limaille. Seulement, après la rupture, il se produit à l'endroit brisé un épanouissement des solénoïdes primitivement resserrés dans la région centrale. Chacune des moitiés de l'aiguille aimantée devient ainsi un aimant complet. On peut continuer à briser chaque moitié et constater <|ne tout fragment ainsi obtenu possède toujours une extrémité nord et une extrémité sud.

(M Le magnétisme avait été imaginé, à l'origine, pour rendre compte des actions réciproques des aimants; Ampère se servit de cette notion pour expliquer '^s effets électrodynamiques. Mais nous ne saurions trop insister sur ce qu'il y a <le fictif dans la notion de magnétisme : ce qui la justifie et rend son emploi commode, c'est que tout se passe comme si le magnétisme existait.

Montrons mainlcnant d'autres analogies entre les aimants elles solénoïdes.

En premier lieu, la loi relative à Fattraction ou la répulsion des extrémités de solénoïdes reste vraie si l'on remplace l'un des solénoïdes, ou les deux, par des aimants. C'est ce que l'on constate en faisant agir les extrémités d'un solénoïde tenu à la main sur celles d'un aimant mobile ou, inversement, celles d'un aimani tenu à la main sur celles d'un solénoïde (Table d'Ampère); ou bien encore les extrémités d'un aimant fixe sur ceux d*QD aimant mobile. On trouve toujours, dans ces différents cas, qae :

Les extrémités de noms contraires s'attirent et les extrémités de même nom se repoussent.

En outre, Coulomb d'abord (*) et Gauss(*) ensuite, mais d'aae façon plus précise, ont établi expérimentalement que, si les extrémités de deux aimants sont assez éloignées pour qu'on puisse considérer celles-ci comme des points magnétiques, leur action mutuelle varie en raison inverse du carré de la distance.

Nous avons vu qu'un courant rectiligne produit un champ magnétique et qu'un point chargé d'une quantité de magnétisme nord est soumis, de la part de ce champ, à une force perpendiculaire au plan déterminé par le courant et le point, celle-ci étant dirigée à la gauche de l'observateur d'Ampère regardant le point.

Si Ton substitue au point magnétique une aiguille aimantée, on remarque que l'extrémité nord de cet aimant est sollicitée par une force dirigée aussi à la gauche de l'observateur d'Ampère, tandis que l'extrémité sud est sollicitée par une force dirigée à sa droite. Aussi, en prenant une aiguille aimantée mobile sur un pivot {fig. 33) et en plaçant au-dessus, par exemple, un courant, voit-on l'aiguille dévier, tendre à se mettre en croix avec le courant, les extrémités nord A et sud B étant respectivement à la gauche el à la droite de l'observateur d'Ampère {règle d'Ampère). Comme nous Pavons déjà dit, cette expérience remarquable a été faite pour la première fois en 1819 à Copenhague, par OErsted, et porte le nom de ce savant.

( ' ) Mémoirfs de Coulomb, publiés par la Socièlé française de Physique, p. 116. (•) Voir Chapitre VI. n* v"» \^nolo).

Ea faisant passer le courant dans un circuit enroulé sur un cadre au centre duquel se trouve Faiguille aimantée, on obtient dans le Toisinage de cette aiguille un champ beaucoup plus intense

Fig. 33.

qu'avec la disposition précédente, car toutes les spires produisent QD champ de même sens; si Taiguille est dans le plan du cadre avant le passage du courant, un courant même de faible intensité la fait dévier fortement dans le sens donné par la règle d'Ampère. C'est le principe du galvanomètre que nous étudierons plus loin. Réciproquement, présentons à un courant mobile vertical AB (côté vertical du cadre rectangulaire de la Table d^Ampère,^^. 34 )

Fig. 34.

1 extrémité nord N d'un aimant. En vertu du principe de l'égalité °e l'action et de la réaction, le côté vertical AB est soumis à une *orce égale à celle qui agit sur l'extrémité nord, mais dirigée en ^Ds inverse, c'est-à-dire à la droite de l'observateur d'Ampère '^g^rdant cette extrémité. Aussi constate-t-on que le côté AB se "^place dans le sens que nous venons d'indiquer.

Si l'on répétait la même expérience en présentant au courant 'extrémité sud de l'aimant, la force qui entraînerait le côté ver- M mobile AB serait, cette fois, dirigée à la gauche du courant.

Remarquons que le sens de ces déviations est bien conforme à la loi qui donne l'action d'un champ magnétique sur un courant

8o CHAPITEE H.

rectilîgne • Chap. I, n® 14), que nous avons établie à propos à^ champ créé par des courants. Ainsi, encore à ce point de ^a^i comme à tous les autres, le champ produit par un aimant jouit d^ la même propriété que le champ produit par un courant.

L'action des extrémités d'un aimant sur un courant mobile constitue la première expérience réalisée par Ampère, qui Tavail imaginée pour montrer la réciproque de l'expérience d'OErsted.

En résumé, toutes les expériences montrent que les aimants produisent des champs magnétiques qui ne diffèrent en rien de ceux créés par les courants, et qu'ils sont soumis à Faction des champs magnétiques, conformément aux règles établies, en tenant compte des quantités de magnétisme qu'ils possèdent à leurs extrémités et de la valeur du champ à Tendroit où se trouve ce magnétisme, comme cela aurait lieu pour un faisceau de solénoïdes.

(. Action d'un champ uniforme sur un aimant. — P6les. — Égalité des quantités de magnétisme sud et nord dans on aimant. — Les ainiants sont naturellement placés dans un champ magnétique uniforme, le champ magnétique terrestre; aussi convient-il d*étudier Taction d'un champ uniforme sur un aimant.

Considérons d'abord la région nord de Taimant; soit A un point ilo cotte région v/'V* ^^)* ^° -^ ~^ trouve une quantité q de magnétisme nord, qui est soumise à une force y. dirigée dans la

direction et le sens du champ, de valeur y = ^JC, en désignant par X rinlensilé do co champ. Il en est de même si Ton prend d'autres |H>inls B, l!, . . • à côté du point A: tous ces points sont soumis a dos forces parallèles /"•/* puisque le champ est

uniforme. On peut remplacer ces forces par leur résuUante qui a même direction et même sens, et dont Fintensité F est égale à la somme des intensités des composantes :

Posons Q =: S^jr, Q étant la quantité de magnétisme située sur Textrémilé nord de l'aimant. On a alors

(i) F = Qac.

Le point d'application de cette résultante est un point N, fixe, quelle que soit l'orientation de l'aimant dans le champ magnétique, car toutes les composantes conservent leurs points d'application et leur intensité, quand on change l'orientation du barreau aimanté. Ce point invariable N a reçu le nom de pôle nord de l'aimant.

On pourrait répéter, pour la région sud, ce que nous venons de dire pour la région nord du barreau : elle est soumise à une série de forces, toujours de même direction que le champ, mais de sens inverse, dont la résultante, parallèle au champ, c'està-dire parallèle à la résultante des actions sur la région nord, mais de sens inverse, a pour intensité

F'=Q'Je,

et pour point d'application un point fixe S, qui a reçu le nom de pôle sud de l'aimant.

Si l'on appelle iC|, Xn, ^3, ••• les distances à un plan fixe P des points magnétiques A, B, C, d'une même extrémité de Taimant et X la distance à ce plan P du pôle correspondant, on a, en écrivant que le moment de la résultante F est égal à la somme des moments des composantes ft, /-jt fit • • • ?

En remplaçant F par Q JC et/ par qK, il vient <i) XQ5e = 2xy5e, d'où QX = I.qx.

Eu appliquant cette relation pour trois plans de coordonnées rectangulaires, on peut déterminer ainsi les coordonnées X, Y, Z, de chacun des pôles.

La définition des pôles que nous venons de donner s'appliqne aussi aux solénoïdes : les pôles sont alors le centre de gravité des surfaces planes terminales du solénoïde.

Pour les aimants, les deux résultantes, parallèles et de sens opposé, ont des intensités F et F' qui dépendent de Q et de Q'. Or. si l'on considère un aimant comme formé d'un faisceau de solénoïdes (hypothèse déjà suffisamment justifiée), on est conduit à

admettre que Ton a

car chaque solénoïde élémentaire possède sur ses faces terminales autant de magnétisme nord que de magétisme sud. On en déduit que

Par conséquent, l'action du champ magnétique uniforme sur un aimant doit se réduire à un couple.

Réciproquement, si nous démontrons expérimentalement que l'action d'un champ uniforme sur un aimant se réduit à un couple, ce qu'on peut faire, comme nous allons le voir, il faudra en conclure que l'on a Q = Q'; ce sera une nouvelle preuve que l'assimilation entre un aimant et un faisceau de solénoïdes est légitime.

Comme champ uniforme, nous allons prendre, pour plus de simplicité, le champ magnétique terrestre.

La Mécanique apprend qu'un système quelconque de forces, appliquées à un corps solide, peut se remplacer par un couple et par une résultante unique. Il suffit, pour faire la vériGcation annoncée, de montrer que la résultante du champ magnétique terrestre sur les pôles d'un aimant est nulle. C'est ce que nous aurons établi en prouvant que l'action de ce champ sur un aimant ne donne ni résultante verticale, ni résultante horizontale, ni résultante oblique à l'horizon.

Pour démontrer le premier point, pesons, dans une balance sensible, dans la construction de laquelle le fer ou l'acier a complètement été exclu, un barreau d'acier non aimanté. Aimantons ensuite ce barreau et pesons-le de nouveau : on constate que son poids n'a pas changé. Si l'action de la Terre donnait une résultante verticale après l'aimantation, on trouverait le barreau plus pesant, ou moins pesant, suivant que cette résultante verticale

serait dirigée vers le bas ou vers le haut. Comme il n'en est rien, il faut conclure qu'il n'existe pas de résultante verticale.

Montrons qu'il n'j a pas non plus de résultante horizontale. Pour cela, on place un pivot, soutenant une aiguille aimantée AB, sur rextrémité P d'un levier en bois horizontal PQ {^fig> 36),

Fig. 36.

soutenu, au moyen d'un fil vertical OC, fixé au centre de gravité C du système. On constate, en donnant à la planchette PQ "ne orientation quelconque, que l'aiguille AB se dirige à peu près du sud au nord, sans que l'extrémité P soit entraînée dans iiucan sens. Il faut en conclure qu'il n'agit sur cette extrémité, ^i par conséquent sur l'aiguille qu'elle supporte, aucune résull^nte horizontale.

' On peut compléter cette expérience négative par une expérience positive, en approchant un pôle d'aimant de l'aiguille AB; on voit alors la planchette PQ tourner autour de la verticale. Cela tient * ce^qu'ici, le champ produit par Faimant autour de l'aiguille n étant pas uniforme, on a, en dehors du couple, une résultante. On peut encore montrer l'absence de toute résultante horizontale par l'expérience suivante. On dépose un aimant sur un flotteur en liège, nageant à la surface d'un bain d'eau : l'aimant s'oriente aussitôt, mais le liège, qui pivote, n'est entraîné dans aucune direction.

Puisqu'il n'existe, sous l'influence du champ terrestre, ni résultante verticale, ni résultante horizontale, on en déduit qu'il D'existé pas non plus de résultante oblique à l'horizon, car une telle résultante aurait une composante verticale et une composante

horizontale, ce qui est contraire à ce que nous venons d^établir. Ainsi Faction d'un champ magnétique uniforme sur un aimanl se réduit à un couple, quelque complexe que soit la distributioD du magnétisme sur l'aimant, et les deux forces égales et contraires, qui constituent ce couple, parallèles à la direction dn champ, ont pour valeur commune Q5C.

Si l'on soustrait l'aimant à toute influence autre que l'action magnétique terrestre, comme la pesanteur, etc., il subit, de la part du couple, une orientation qui amène son axe magnétique, c'est-à-dire la droite qui passe par ses deux pôles, à se placer dans la direction du champ; il reste d'ailleurs en équilibre dans celte direction, de sorte que la ligne de ses pôles, quand l'équilibre est atteint, donne la direction du champ.

C'est en se fondant sur cette propriété qu'on obtient le plus commodément la direction d'un champ ; mais il faut, avant tout, rendre visible la ligne des pôles. On y arrive très simplement, eo prenant une aiguille d'acier ayant la forme d*un losange allongé; si l'on introduit le grand axe du losange, XX', suivant l'axe d'une bobine en activité, l'aiguille se trouvera aimantée de façon que la ligne de ses pôles soit, par raison de symétrie, sur l'axe XX'. De la sorte, la ligne des pôles de l'aiguille se confond avec la ligne des pointes, laquelle est observée avec la plus grande facilité. Pour soustraire cette aiguille à l'action de la pesanteur, on emploie une suspension à la Cardan : l'aiguille (yî^. 87) peut tourner autour d'un axe horizontal HH', passant par son centre de gravité, et autour d'un axe vertical VV, constitué par un fil sans torsion, coupant l'axe horizontal au centre de gravité. L'aiguille, ainsi suspendue, peut prendre toutes les directions autour de son centre de gravité, et indiquer, par la ligne de ses pointes, la direction des lignes de forces du champ magnétique uniforme dans lequel elle est placée.

Supposons maintenant qu'un aimant ait sa ligne des pôles mobiles dans un plan horizontal, comme l'aiguille aimantée des boussoles ordinaires, et qu'il soit soumis à l'action d'un champ uniforme. Les forces magnétiques se réduisent, comme nous venons de le voir, à deux forces égales, de sens contraires, parallèles à la direction du champ et appliquées aux pôles. Considéroos l'une d'elles, par exemple celle appliquée au pôle nord. Cette

force NF {fig- 38) peut être décomposée en une force verticale NV dune force horizontale NH. Enopérant de même pour la force appliquée au pôle sud, on remplace le couple des forces NF et

Fig. 37.

Fig. 38.

W «Ull

SP par deux couples, l'un constitué par les composantes verticales NV et SV, l'autre par les composantes horizontales NH et SH'. Le premier de ces couples est sans action sur Taimant, puisque, par hypothèse, sa ligne des pôles est astreinte à rester ïlans un plan horizontal (*). Le couple à composantes horizonlaies seul agit pour orienter Taimant. Or, quand, sous l'action <le ces deux forces NH et SH', celui-ci aura pris une position ïl'équilibre, les deux forces seront directement opposées. La ligne des pôles sera donc dans la direction de chacune de ses forces et, comme celles-ci se trouvent dans le plan vertical VNF

(') Si l'aiguille aimantée est mobile sur un pivot, il suffit, pour contre-ba-

laocer l'efTet du couple à composantes verticales dont le moment reste constant

quelle que soit l'orientation de l'aiguille, de mettre le centre de gravité de

cefle-ci à une distance convenable du point de suspension. Si, pour une certaine

orientation de l'aiguille, celle-ci a son axe magnétique horizontal, le moment de

900 poids, par rapport au point de suspension, est alors égal et de sens opposé

ao moment du couple à composantes verticales et, comme il en sera de même

pour toutes les autres orientations de l'aimant, l'axe magnétique restera toujours

horizontal.

passant par la direction des lignes de forces NF du champ, on voit que la ligne des pôles se place dans ce plan verlical.

Nous avons précédemment (Chap. I, n®* 4 et 5) déOni le plan méridien magnétique comme étant le plan vertical dans lequel se place Taxe d'un solénoïde, c'est-à-dire sa ligne dés pôles, quand, étant mobile dans un plan horizontal, celle-ci a pris sa position d'équilibre. On voit par là que le plan tnéridien magnétique aiost défini est le plan vertical contenant la direction du champ magnétique terrestre. Une aiguille aimantée mobile, dans un plan horizontal, fait donc connaître la direction du plan méridien magnétique par la position d'équilibre de la ligne des pôles. Tel est le principe de la boussole.

o. Magnétisme rigide. — - Magnétisme induit. — Jusqu'à présent, nous nous sommes exclusivement occupés de Taimantation de l'acier: mais il est d'autres substances magnétiques, c'.eslà-dire susceptibles de s'ainianler; tels sont certains autres composés du fer, comme la fonte, Toxyde magnétique de fer (Fo*0*) \ '^. Lue poterie même, ou une brique, est susceptible de s'aimanter, parce que la terre argileuse renferme un peu de silicate tlo iVr « -^.

Au lion do nous adresser aux composés du fer, considérons un morooau do for, aussi pur que possible, c'est-à-dire de ftr dous \^*'. ihi oonstalo que ce fer s'aimante dans un champ ma- 5:nôli«)uo; con^me pour Tacior, il se forme un pôle nord dans le sons du ohamp. Mais, par oonlro, on observe que Taimantation cosso presque oiMuplèlomonl on morne temps que le champ.

1 ,> .:.;.:•;;.« ■.:;;, . .\ ^ ;: :, ^- f .:. ■;.i.*i; >onl de l'owJe Fe'O* aimante

V-.: "!' :'^;'n: .:o '*; . ;;i>>v^n v'/ur-o jvîjrrz^-. V^ **!< de fer passent de IViat :V:r. .'.v , . ;..; \-rr .^::;- »■; uro * îv.*p:ji;:.^n. ôi:e iu .hjimp mafiDëlique lerrcslw. ^•: ■ -■ . : iVtii* jk:îr jv.:.<î-..^r. .y. *';.;v.e :rc> f^îMe. pf«l être elodiëe par des pro-

* . "*> ..i .» •. X|. r.%>,':* ..:. i '.-.-.'rru v;u>iîe ne subit plus de mo-

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■'* "■■> .--■ .* \.- ■.•-.•. .;.• . " .' r ■ V .■ -..:::< /j3:i juite.

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-• '^ "...:•-■ -, . :. V-*: ^'«. ;- . ...-s.. ... ;fT.

On peut montrer ce fait expérimentalement en introduisant une barre de fer doux dans une bobine fournissant un champ intense ; d'après ce que nous venons de dire, cette barre devient un aimant (c'est le principe des électro-aimants). Approchons des morceaux de fer doux, des clous par exemple, de ses extrémités; on voit aussitôt les clous s'y attacher et se souder entre eux, pour former une véritable chaîne, dont la longueur peut être considérable. Dès qu'on interrompt le courant de la bobine, le champ cesse, ainsi que l'aimantation de la barre de fer; les clous, abandonnés à leur poids, tombent et perdent toutes les propriétés attractives qui les unissaient les uns aux autres.

On donne le nom de magnétisme rigide au magnétisme qui persiste quand la cause de l'aimantation (champ magnétisant) a cessé, et celui de magnétisme induit au magnétisme qui disparaît en même temps que le champ magnétisant.

Dans le fer doux le magnétisme induit peut être considérable, mais le magnétisme rigide est souvent faible; tandis que dans l'acier et les divers composés magnétiques du fer, le magnétisme induit et le magnétisme rigide sont de même ordre de grandeur, en général : quand le champ magnétisant cesse, ces corps perdent une portion de leur magnétisme mais en conservent une notable quantité.

Le fer et ses composés ne sont pas, du reste, les seuls corps susceptibles de s'aimanter, comme nous le verrons plus loin.

6. Explication de Pattraction du fer par un aimant. — Le Dîécanisme de l'attraction que produit un aimant sur du fer doux (clous, dans l'expérience ci-dessus) est facile à expliquer. Soit, «n effet, N (Jig- Sg) l'extrémité nord d'un aimant et, vis-à-vis

Fig. 39.

^e lui, un barreau de fer doux; l'extrémité N de l'aimant crée un champ magnétique dans le sens de la flèche, et le fer doux s aimante par l'action de ce champ, de façon qu'en allant de

rextrémîté sud s à l'extrémité nord n de ce nouvel aimant on aille dans le sens du champ produit par N. Il s^ensuit une attraction de l'extrémité s par l'extrémité N et une répulsion de l'extrémité n par N; mais, comme s est plus près de N que n, c'est l'attraction qui l'emporte sur la répulsion.

Ce phénomène peut se répéter un certain nombre de fois, en ajoutant bout à bout une série de barreaux de fer doux qui s'attirent les uns les autres par le mécanisme que nous avons indiqué.

C'est ainsi que se forment les houppes de limaille de fer à l'extrémité d'un aimant.

7. Orientation d'un morceau de fer doux dans un champ magnétique. — Quand un morceau de fer doux ayant une forme allongée est placé dans un champ magnétique, il prend un pôle nord N ( /isr- io) vers l'extrémité qui est dans le sens du champ

Fig. 4o.

et un pôle sud S à Taulre extrémité. Le champ agissant sur ces deux polos produit un couple de forces NF, SF' qui tend à meltre dans la direction du champ la plus grande longueur du morceau do for. Aussi voit-on celui-ci s'orienter, s'il est mobile, et sa plus grando longueur indique la direction du champ lorsqu'il a pris sa position d'équilibre.

1/oxporionoo poul so faire en suspendant par son centre de :rravilô un barreau cvlindrique do fer doux, au moyen d'un fil sans torsion, oo barreau ôlant soumis au champ produit par une :;rv^sso bobino. Si Ton place, à la main« le barreau transversalemont, o'ost-,\-diro parallôlomont au diamètre horizontal de chaque spiro do la bohino, on \oil lo barreau tourner pour se placer sui- \anl Tavo do la bobino.

1/otVot osl plus saisissant si. prtMiant ce barreau â la main, on rinlrvHluil dans la bobino : on sent uno tnès grande résistance à \aiuci\" pour fairo lournor lo barreau qui tend toujours à placer sa plus ;:rando lvM^j:uour dans lo sons du champ.

8. Spectre magnétiqae- — Disposons uniformt^menl sur une «urTace plane horizoniale, telle qu'une feuille de papier, des grains de limaille de fer et créons un cliamp magnétique autour d'em, par exemple en mettant la feuille de papier au-dessus d'nn aimant. Fn donnant quelques petits coups avec les doigts sur le papier, on voit chaque grain de limaille s'orienter dans le champ, et, d'après ce qui précède, sa plus grande longueur est tangente à la ligne de forces qui passe au point occupé pir le grain de limaille. Tous les grains en font autant, en sorte que ceux-ci se disposent les uns à la suite des autres, tous leurs pôles nord étant tournés dans le même sens par continnilé. On obtient ainsi des chaînes formées par ces grains de limaille soudés entre eux, l'extrémilé nord d'un grain étant îis-i-vis de l'extrémité sud du grain suivant et y adhérant à cause de l'attraction mutuelle de ces deux extrémités. Ces chaînes de limaille représentent ainsi grossièrement les lignes de forces du thamp magnétique. La figure qu'elles dessinent porte le nom de ipectre magnétique.

Nous avons représenté (fig- 4') '^ spectre magnétique d'un

Fig. 4i.

aimant en fer à cheval dans un plan perpendiculaire aux brandies. '" a été obtenu en plaçant la feuille de papier horizontalement ""-dessus de l'aimant placé verticalement.)

'Jn obtient, de même, une représentation des lignes de forces '•'" champ produit par un solûnoïde, en faisant traverser aux

90 CHAPI1BR II.

spires de celui-ci une feuille de carton bonzonlale passani son a^e, qu'on saupoudre de limaille de fer {Jig- 42)-

Enfin, la ligure ^3 montre le spectre magnétique fourni p; courant rectîligne dans un plan qui lui est perpendiculaire. Fig. 43.

rormément à ce que nous avons vu (Cliap. I, n" 15), les lign forces sont des cercles concentriques ayant pour centre la In du courant surle plan.

0. Moment magnétique. — Considérons un aimant don pôles N et S sont distants d'une longueur /. On appelle mo magnéliquc {■Tl-) de l'aimant le produit de la quantité toli magnétisme Q de l'une des extrémités par la distance / d deux pôles. On a donc

Par suite, les dimensions d'un moment magnétique sont

[3R] ^17] IL] =.[!.] [[■-]' [l-]-|L]'[Fl'-["-P [MPIT]-

Nous allons voir immédiatement l'utilité de cette notion. Soit un aimant placé dans un eliamp magnétique uni

d'intensité JC, les lignes de forces de ce chainp faisant un angle a avec la ligne des pôles SN de Taimant (yîi:>. 44)' On sait que

Fig. /,4.

chaque pôle est sollicité par une force d'intensité /= Q3C parallèle à la direction du champ : celle appliquée au pôle nord N dans le sens du champ et celle appliquée au pôle sud S en sens inverse. Le moment du couple agissant ainsi sur Taimanl est

c-^/xSK,

^K^ t'ianl le bras de levier de ce couple. Or on a

SK — /sina.

'I^'îçnl alors, pour le moment du couple,

c — JCQ /sina.

Mais comme OR = Q/; on a

"• c = je OR sina.

Par conséquent, le moment du couple qui agit sur un aimant

sï^ué dans un champ uniforme s'obtient en multipliant l'intensité

0^ champ par le moment magnétique de cet aimant et par le sinus

oc l'angle que fait, avec l'axe de l'aimant, la direction du champ.

Il est difficile, dans la pratique, de déterminer Q et /, mais

1 expérience permet d'obtenir très facilement le produit de ces

deux quantités, c'est-à-dire le moment magnétique, comme nous

le verrons plus loin (Chap. VI, n** 3).

La notion du moment magnétique s'applique aussi à un solenoïde. Rappelons que Tcffet sur un solénoïde placé dans le champ magnétique est le même que s'il portait sur ses surfaces termi-

nales une quantité de magnétisme Q = ,. > ^ étant la surface d'une

spire, i l^inlensilé du courant qui la traverse et e la dislance de deux spires consécutives. Or, pour un solénoïde, les pôles sont ie centre de gravité de chaque surface terminale, de sorte que la distance des pôles se confond avec la longueur / du solénoïde. En désignant par n le nombre total des spires, on a

L^expression du moment magnétique, pour un solénoïde, est alors

(2) ;)rc=Q/= -/i£ = /i*t.

Représentons par S la surface totale du solénoïde déGni par S r= ns'j il vient