III

|3o COUnS DK PHYSIQUE.

X^a découverte, faite par Cffiroteâ, de l'inflaence paissante que l'électricité eu mouvement exerce sur les corps aimanta, a indiqué la seule route à suivre pour remonter à l'origine da magnétisme , et de l'actioa diiectrice du globe. Mais il est nécessaire d'exposer d'abord la théorie physique des aimants, dans l'état où elle se trouvait à l'époque de cette découverte, afin de mieux comprendre l'impulsion qu'elle a reçue y et les nouveaux moyens d'exploration qui en sont résultés pour Tétude de l'électricité.

Pn^riétris nn^. On donne le nom d'aimants naturels* k certains quti. minerais, qut exercent une action attractive sur le ter ou sa limaille \ ils paraissent devoir cette propriété à leur séjour dans l'intérieur du globe, et à la position qu'ils occupaient alors par rapport à l'axe de la Terre. Tous les oxides de fer sont plus ou moins magnétiques; plongés dans la limaille de fer, ils en entratoent une partie lorsqu'on les soulève. Tous les corps oc sont pas sensibles à l'action magnétique-, si Tonne considère que les corps en repos, deux métaux manifestent seuls cette propriété -, car, outre le fer, le nickel est attiré par les aimants^ suivant M. Pouillet. le manganèse , à la température de 20* an-dessous de xéro^ éprouverait la même action . On avait cru reconnaître cette propriété dans le cobalt, mais H. Faraday a prouvé, par une expérience récente, qu'un morceau de cobalt p>i£ùl«ment pur, ou sans nickel ni fer, n'éprouve aucune sclioB de la part des aimants. Toutes les autres substances à l'étai de repos ne paraisunt pas seuaiUes au magnétisme > mais il en est plusieurs qui le deviennent à l'état de monvemenU

MagitAtliin* 773. Qusnd le fer a reçu une préparatien changosiit

l'aeîsr. P^" ^s qualités , quand il est combiné , par exemple, Avec

une petite quantité de charbon, qui l'a transformé en.àcier.

cdiquautièhe leçon. i3i

il peut (ïproaTer encore l'actioD magnétique. L'acier cooserve tnime des traces dorablee de magaëtismo , §^il est conTenableinent trempé , ce qui le distingue essentiellemeat du fer pur. Eu effet, un morceau de fer doux, eu contact avec un BÎmaat, dont l'attraction peut le retenir malgré son poids, attire lai-méme des particules de limaille-, mais il perd cette puissance dés qae l'aimant eat éloigné , c'eat-k-dîre qu'il ne conserve alors aucune trace de magnétisme. Tandis qu'un morceau d'acier trempé attire la limaille, ou la retient contre l'action de la pesantenr , non- Bculement lorsqu'il est sons l'influence de l'aîmant, mais encore lorsque cette influence a été éloignée. H est donc possible de se procurer des aimants artiGciels, puisqu'on pent communiquer à des moreeanx d'acier une vertu magnétique dniable.

774- Quand on approcbe un aimant naturel de la li- ^*'" ^ maille de fer , on remarque certaine centres d'action , vers lesquels les grains de limaille se dirigent de préférence-, ces pointa portent le nom de pôles. Chaque aimant eD possède au moins deux, mais en manifeste souvent no pins grand nombre. De même nn morcean d'acier, qui a acquis la vertu magnétique par son contact avec un aimant, ne retient pas la limaiUe en aussi grande quanUté sur tous ses points, et possède des pâles, le plus souvent au nombre de deux seulement. Enfin , dant la plupart des barres de fer , on racoonatt l'existence d'an pâle k chaque extrémité.

•jy5. On donne, le nom d'aiguille aimantée à une petite lisuill*"!barre d'aimant natiirel, ou mieux d'acier aimanté, n'ajvnt que deux pôles, ntnés à ses extrémités. Si l'on suspend nue aiguille de cette nature sur nn pivot vertical', après avoir pratic[Ué une cbappe en son milieu , afin qu elle soit

l3» COURS UE PHYSIQUE.

mobile sur ce pivot, on remarque qu'après avoir oscillé quelque temps, elle s'arrÂlcdans une direction particulière, qui est toujours U même dnns le même lieu, pour tous les aimants ainsi dispost^. A Paris, cette direction constante fait avec le plan du méridien terrestre uu angle de 2!!*, à l'ouest pour la moitié de l'aiguille qtu regarde le nord , à l'est au contraire pour celle qui se dirige vers le sud. Méridien 776- En réalité cette direction n'est pas âxe, et varie Ûé^tJMD.' continuellement avec le temps, entre des limites très rapprochées -, mais ce que nous venons de dire se rapporte à Ib position moyenne. On appelle méndien magnétique le plan vertical passant par les deux pôles de l'aiguille aimantée, mobile horizontalement, lorsqu'elle s'est arrêtée. On donne le nom de déclinaison à l'angle compris entre le mériiUen magnétique et le méridien terrestre , dans le lieu où se fait l'observation. La déclinaison est dite occidentale ou orientale , suivant que la moitié de l'aiguille tournée vers le nord est à l'ouest ou à l'est dn méridien terrestre. Atinctioni 777' P*'"^ ^" ^i^ax très peu distants sur U surface de U dw^dl^'dei Terre, deux aiguilles aîmantéessuspenduescomme on vient aimaau. de le dire, et suffisamment éloignées l'une de l'autre^ semblent parallèles. Mais si on les rapproche , de telle manière que celles de leurs extrémités qui se dirigeaient vers les mêmes points de l'horizon soient très voisines, on reconnaît qu'elles se repoussent. Si les extrémités que l'on rapproche ainsi, se dirigeaient au contraire vers des point» opposés de l'horizon , on observe entre elles une attraction. Ainsi les extrémités ou les pôles semblables des deux aiguilles se repoussent, et les extrémités contrairess'attirent. Supposons que l'on prenne un aimant naturel très puissant, n'ajant que deux pôles, ou mieux un fort barreau

CmQDÂXTIÉHE LEÇON. l33

d'acier poss^ant la v^tu magnétique , et qui se dirigerait coDS^uemmeat comme une aiguille, s'il ^tait suspendu librement. Une petite aiguille aimantée, dont on place le pivot au milieu de ce barreau, se 6xe dans une position d'équilibre , parallèle à l'axe du barreau aimanté , ou à la ligne qui joint les pâles. Car en vertu des attractions ou répulsions signalées dans l'expérience précédente, celte aiguille est sollicitée par des forces dirigées dans le plan vertical passant par Taxe du barreau , et dort conséquemment rester dans ce plan.

De plus, l'extrémité de l'aiguille qui se fût tournée vers le nord, sans l'influence puissante du barreau , est dirigée vers le pôle de ce barreau qui se tournerait au contraire vers le sud. Ainsi dans la position d'équilibre de l'ai^aille , ses pdica se dirigent respectivement vers les pâles contraires de l'aimant. Si l'on place forcément l'aiguille de telle manière que ses pâles soient dirigés vers les pâles semblables du barreau, aussitôt qu'on l'abandonne à elle-m^me, elle quitte cette position d'équilibre instable, pour reprendre la première position, inverse de «elle du barreau.

Daost'èctiondirectriccdela Terre, tontse passe comme si le globe était un aimant, ou comme s'il existait , à une certaine profondeur, des centres d'action ou des pôles ma^étiques, a^ssantsur l'aiguille aimantée de la même manière que les pâles du gros barreau dans l'expérience précédente. En admettant cette analogie comme une identité, il &nt regarder la partie de l'aiguille aimantée, qui tend vers le nord, comme possédant des propriétés de même nature que le pôle magnétique du globe situé dans l'hémispbère austral , et inversement, la partie de l'aiguille qui tend vers le sud , doit être regardée comme possédant

l34 COORS DB PHVStQUB.

la mAne propriété que le pôle magnétique de U Terre situé dans lliAnisphère l^oréa! . D'aprè» cela on doii appeler pôle austral de l'aiguille aimantée, celle de ses extrémitéa qui se dirige vers le nord . et pôle boréal l'airtre extrémiU , c'e8^ iiMlire celle qui se tourne vers le sud.

Aiulogiea y^g. Un grand nombre d'actions magnétiques ont lieu mxgaéti,me dans des circonstances analogues à celles qui développent raeMrkité. l'électricité. Par exemple , ce dernier phénomène se manifeste dans des conducteurs isolés soumis à l'influence de corps électrisés, comme si l'on avait directement communiqué de rélectricité h ces conducteurs ; pareillement , des morceaux de fer doux , placés Jk distance d'aimants naturels ou artificiels, manifestent des phénomèoes magnétiques comme s'ils étaient eox-mémes des aimants. Les «gncs de Télectiisation. par influeâce disparaissent lorsqu'on éloigoe le corps électnsé ; pareitlemeut encore , les propriétés maguétiques du fer doux disparaissent quand ou écarte l'aimant qui les a fait naître.

Si l'on suspend parallèlement l'un à l'antre deux petits cylindres du fer doux, à l'extrémité de deux fils de soie, Fia. 368. b. et qu'on approche an-dessous d'eux l'un des pdlesd un fort barreau aimanté, ces deux petits pendules s'écartent I'od de l'autre, et se rapprochent dès qu'on éloigne le barreau. Cette action est due à l'influence de l'aimant, qui donne momentanément la vertu magnétique aux deux fils de fer; les pdlna semblables d« ces petits aimants, étant alors Toisins, se repoussent-, mais l'influence cessant, les pendules perdent leurs pôles et reprennent la position verticale. Ce phénomène a beaucoup d'analogie , au moins pour les apparences extérieures , avec la répulsion de deux corps électrisés de la même manière.

CDtQUUrriÈMB LEÇON. i3S

Lonqu'un barreau aimanta est usez puissant pour supporter nne certaine masse de fer doux contre l'action de la pesanteur, au moyen de l'attraction que l'nn de ses "'' ^^' ' pâles exerce sur le pôle de nom contraire que son înâuenee a déterminé dans cette masM, si l'on approche parallèlement, mais dans une position in rené , un second bairean de même force qne le premier, la masse de fer donx «e dëtacbe- C'est qu'en ajontant k l'iofluenoe du premier aimant, l'influence contraire du second , on annnlle toute aimantation dans )e fer doux , qnî reprenant son état naturel obéit à faction de la pesanteur. C'e^t ainsi qne deux corps dgaux, et contenant des quantités égales d'ëlectricitëB contraires, ne déterminent aucun phénomène électrique dans an fitmdncteur isolé , plaeë symétriquement par rapport à eax, on que l'un de ces deux corps détruit eu s'approchant les signes d'électrîdtés que l'autre avait produits.

Un morceau de ter doux suspendu à une des extrémités d'un barreau aimanté, devient lui-même un aimant capable de soutenir à son extrémité libre un second morcewi de Fw. 370. >. fer doux; ce dernier, aussi aimanté par influence, peut en soutenir un troisième, et ainn de suite ; mais l'action a'aSaiblît k mesure qu'on s'éloigne du barreau, et un des morceaux de la suite ne peut plus en soutenir un du même poids. Si le barreau est séparé et éloigné du premier morceau de fer, toutes les ndbéiences magnétiques de U cfaaSae cesseoteu même temps. C'est comme une série de ooodnctenrs isolés , situés sur une même ligne terminée pu* nn corps éleetrisé-, tons ces eondacteors s'électriaent par influence ', mais la quantité de fluide naturel décomposé , ou les signes électriques sont mwndres dans les conducteurs

t36 GOUU DE PHYSIQUE.

les plus éloignes ; tous rentrent d'ailleurs A l'état nutocet lorsqu'oQ éloigne le corps électmé.

Quand les morceaux suspendus au barreau aimanté sout d'acier trempé, ils conservent des propriétés magnétiques après la séparation , et peuvent agir alors comme de vén> tables aimants. On peut mesurer l'énergie d'un barreau, en préseatsDt à l'attraction d'un de ses pâles un morceau de fer doux, soutenant un plateau de balance dans lequel on pose doucement des poids de plus en plus considérables, jusqu'à ce que l'attraction magnétique soJt vaincue ; le poids total qui détermine la séparation mesure la force de l'aimant. On reconiuit ainsi que, dans les aimants qui ont servi à communiquer la vertu magnétique à des morceaux d'acier, le pouvoir attractif n'est pas affaibli pour cela , et que même leur action est devenue plus énergique. lie magnétisme diB%re en cela de L'électricité , qui se perd en partie dans un corps communiquant par contact ses propriétés électriques.

Si dans le procédé de mesure qui vient d'être indiqua, on substitue au fer doux, soutenant la balance, un morceau d'acier d'égal volume , on trouve que l'attractioD du même aimant eiige, pour être vaincue, un poids moins grand. Ce résultat prouve que le magnétisme ne se développe pas avec la même facilité dans l'acier qae dans le fer doux ^ ainsi la vertu magnétique, plus durable dans l'acier, s'y maniieste aussi plus difficilement. De là résulte ce que l'on appelle la force coerckive; c'est une résistance au dévor loppement des propriétés magnétiques, qui s'oppose également à leur disparitioD quand elles se sont manifestées. Celte résistance est d'ailleurs analogue à celle qui limite la décomposition et ralentit la recomposition de l'électricité

«IMQUUITIÈHE LE^OH. l37

natarelle , ' dans un corps mddioeremeot conducteur, tel ffoe le bois , soamis à l'inânence d'une source d'électricîl^ Toisioe, comme lora de l'expérieuce do pistolet deV«Ita, citée au paragraphe (75i).

779. Ces divers phëDomènes magnétiques ont fait imagi- HypothiM ner une hypothèse analogue à celle que l'on adopte pour les Onldet phénomènes âectriques.Ongupposequeles corps sensibles "^^Z' au magnétisme contiennent deux fluides qui s'attirent mutnellement, repoussent leurs profres molécules , et qui sont appela Vxinjluide austral, l'autre^uiWe boréal, du nom des pôles où leurs actions derieunent respectivement prépoodéiBÀtes. Quand la v«rtu magnétique se mauireste, on dit que ces deux fluides aont séparés. Mais pour que l'explication de tous les faits puisse être complétée, il laut admettre que les fluides magnétiques ne peuvent être transportés, ni d'un corps dans un autre, ni même entre deux parties du même corps.

U faut regarder chaque particule d'nu corps susceptible d'aknantation , comme ne pouvant être abandonnée par les fluides maguétiqucH qu'elle contient, lesquels sont combines ou disferibués également, lorsque U corps est à l'état oatorel , et qui se séparent pour occuper des parties opposées de cette particule , lorsque le corps est soumis à l'influence d'im aimant. L'acier s'aimantant plus difficilement que le Jer doux , et conservant des propriétés magnétiques acquises , il faut aicore admettre une force coercîtive , qui s'oppose en partie au transport des deux fluides dans l'intérieur même des particules,* et qui , génaUt ainsi leur mouvement , s'oppose à leur recomposition autant qu'à leur séparation.

Les phénomènes magnétiques et ceux de l'électricité

l38 COUBS Dl PHTB[QQB.

semblent donc arair de grands rapports de nmiKtiide, puisque ontre les analogies qu'ils pHsentent , on est coudait à adopter des hypothèses pea différentes pour expliquer les uns et les antres. Mais ces apparences sont fort trompenses , car on verni dans la suite que le roagnëtisme est très probablement dA à de certains inooTements de la matière électrique, intérieurs aux corps aimantés-, ce qui lui assigne une cause bien différente de celle des forces attractives et répulsives, auxquelles on doit rapporter les phénomènes de l'électridté libre en repos.

FAIei Dou- ^80, Lorsqu'on brise en plusieurs morceaux un barreau buTMa aimanté , qui ne présentait que deux centres d'action à ses extrémités, on reconnaît que chacun des deux morceaux manifeste aussi deux {idies. Aînw, à chaque fracture , il se forme deux centres d'action nouveanx, de natures contraires , qni n'existaient pas avant. C'est surtout ce (ait fondamental qui oblige d'admettre que les deux fluides magnétiques De se transportent qu'il dos distances insensthlea du lieu où leur séparation s'opère. Il est nécessaire d'entrer ici dans quelques développements théoriques, ponr montrer comment l'hypothèse des deux fluides , ainsi modiflée, peut rendre compte des effets dus au développement du magnétistne , et expliquer le ftit qui vient d'éfare signalé.

Théorie ^Bi. Considérons une particule d'acier M, dont une nîifDâti- influence magnétique ait séparé les fluides, en atliniit le quM. g„jjg austral en a, et le Qmde boréal eu b. Lorsque l'îa* flnence aura été é(»rtée , il y*aan une recompositioa partielle, qui sera limitée par la force cuercitive F. Soient a et b les quantités de fluide qui resteront séparées , et le symbole [o, i] leur attraction mutuelle. Il y aura éqiû-

daQOlMTlÈMZ LEÇM. t^Q

libre entre cette attraction et la force coercitiTe; on peut exprimer cet équilibre par l'équatioD [a, &] =xF.

Supposons maiiiteDant que deux particples d'acier, aimantées, IVl et M', Boieut placées ji lasoitei'anederaatre, leurs pâles de mâtns nom étant dirigés dans le m^mesens. Lesactions répulsives [d, a'], [b, i'], agiront, l'une pour recomposer, l'autre pour tenir séparés les fluides accnmotés aux pôles des particules. Mais ces actions contraires ayant lien avec des masses égales, et à des distances égales , se détruiront, et il n'en résultera aucun effet. U n'en sera pas de même des actions attracdres [fi, a'] , [a, fi'j *, la premiÂre s'opposfvn à la recorapositioii , la seconde y tendra , mais en vertu de la difFéreoce des distances la pr»mièTe l'emportera sur la seconde, et son excès concourra avec la force coerdtiTe, pour retenir une plus grande quantité de fluides séparé* dans les deux particules M et M', ou pour augmenter leur magnétisme de satnrstion. Ce nouvel équilibre peut être exprimé par l'équation [a, i]^[6, a'] -[a,i']+F.

Il faut remarqner que rmflnence mutnelledes molécules M et M', sera d'autant mmndre qu'elles seront plus éloignées l'une de l'autre. Car les attractions et les répulsions magnétiques diminuent avec l'accroissement de la distance, et déplus le rapport de la dîâifrence constante des distance* ab', ba', à l'une d'entre elles, diminue à mesure que ces dîstaoces augmentent. La connaiBsance des lois mêmes de ces variations n est pas nécessaire, pour qa'on puisse concevoir le décroissement de l'influence mutuelle de M et M', Insqu'elles s'éloignent l'une de l'autre.

Considérons enfin nn nombre (n-|- i) de particules d'acier, que nous supposerons d'abord tontes paiement

l4o COURS DE PHYSIQUE.

aimkDtëes , placées sur la même 1 igné à des distances ^ales , et ajraiit lears pôles de même nom dirigés du même côté. La particule extrême M sera înflueDcée par toates les autres î ces influences concourront toutes avec la force coercitiTe, pour s'opposer à la recomposition des fltùdes séparés a et i , mais avec des intensités décroissantes , pm'squ'elles auront lieu à des distances allant en augmentant. La seconde particule M' sera pareillement influencée par toutes les autres, mais plus fortement en somme que la prenûère, car toutes les antres influences étant d'ailleurs respectÎTeineut égales» rinfluence de M sur M' sera plus forte que celle de M'"' sur M, comme ayant lieu à une dist^pce beaucoup plus petite. La troisième particule M" sera plus fortement influencée que M', car l'influence de M sur M" surpassera celle de M'"' sur 11', si n n'est pas moindre que quatre. Il résulte de là que M' cooserTera une plus grande. quantité de fluides séparés que M.; H" plus que M^ S'il y a cinq particules, par exemple. M" et M resteront également aimantées ; mais elles le seront moins que M' et M"'. et ces dernières moins encore que M". Les masses de fluides, séparées dans chaque particule, devant être regardées commeégales en valeur absolue, on aura a' ^6, a''^^* et J">-fl"', V"~^a". Ainsi en considérant l'intervalle qui sépare deux particules consécutives, ou deui masses de fluidescontrairestendaat l'une versl'aatre, le fluide austral, accumulé d'un côté de cet intervalle, sera en plus grande quantité quelefluide boréal accumulé de l'autre côté, si cet intervalle est pris dans la moitié de la ligne terminée par un pôle austral^ et en plus petite quantité au contraire, « l'intervalle considéré .ippartient à l'autre moitié, qui se tei-mioe par un pôlu boréal.

CinQVAHTIBHE LEÇON. l4'

L'action île la ligne de particules, sor un corps eitérieur, sera doDC telle, que les actîona proveanot du Quide austral seront prépOQ dent □ tes de la part des particules situées dans la première moitiiî , et que la seconde agira plus fortement par son fluide bonial. Ou bien la première moitié semblera ne contenir que du fluide austral , le fluide boréal étant latent ou déguisé ; tandis (jue la seconde ne ntauifestera que du fluide boréal librit , son fluide austral étant au coutraire latent. Ce que nous venons de dire d'une seule ligne de particules, sera évidemment Traî pour un assemblage de plusieurs lignes semblables juxtaposées , ou pour un barreau aimanté. Chaque pâle ou centre d'action d'un barreau aimanté, n'est alors qu'un point par lequel passerait la résultante de toutes les actions concordantes d'une moitié de ce barreau ; ce point ne peut donc pas être placé à l'extrémité même, mais k une certaine distance de cette extrémité. Ce résultat théorique est confirmé par l'obser- Tation (S 789).

Il est faôle d'espliqner maintenant les nouveaux centres d'action qiû naissent lorsqu'on brise un barreau aimanté. Dans un des morceaux pria isolément , les pâles des particules d'acier qui forment la snriàce de fracture , lesquels étaient déguisés eu totalité , ou au moins en partie , avant la séparation, agissent ators.avec tonte leur énergie-, déplus les autres particules ne peuvent plus conserver les mêmes quantités de fluides séparés que dans le barreau entier, puisque toutes les in&uences magnétiques du second morceau sont supprimées^ le magnétisme de ces particules diminuera donc, mais inégalement, caries plus éloignées de la fracture en perdront moins. Ainsi l'état magnétique des particules restera définitivement croissant k partir de

l43 COURS DE fHYSIQVE.

chaque extrëtnitë du (ragmeut , lequel constituera an iionyel aimant, présentant encore deux pdies on centres d'action , mais nëceswiremerit pins faibles que ceux du barreau primitif.

En partant de ces principes théoriques, on se rend compte aisément de l'inflaence qu'un aimant exerce sur on barreau de fer doux ou d'acier qu'on toi présente , et de )a réaction que le magnétisme développé dans ce barreau peut produire sur Taimant lui-même. Ces conséquences de l'hypothèse des deux fluides suCEsent pour coordonner les faits que nous devons décrire. Poor simplifier, on peut représenter Taotion d'an hairean aimanté, sur une particule magnétique extérieure , par deux forces émanées des pôles de l'aimant, comme si des masses de fluides contraires se trouvaient concentrées en ces points. Pareillemeut les actions réciproques de deux barreaux ansantés , ou l'action totale d'un seul barreau anr le morceau de fer ou d'acier dans lequel son influence a développé le magnétisme, peuvent être remplacées par les attractions et répulsions de quatre pAles. Mais il ne faut pas oublier que ces forces nouvelles ne sont que des résultantes, dont les mlensités, les directions, et même les points d'abdication, varient avec ta distance et la position relative des aimants. Aotiondlrac- ^8a. La dénomination des pftles et des fluides magnédo globs. tiques repose sur l'analogie qui existe entre l'action directrice du ^obe , et celle d'un aimant. Il importe de |»ouver que toutes les déductions tirées de cette analc^e^ érigée en principe , aont vérifiées par l'expérience. La preuùire conséquence qui se présente, c'est que la distribution du magn^sœe dans bb barreau aimanté, dont la loi vient d'être déduite de l'hypothèse des deux fluides, peut être

CUKîOAttTtkUE LBÇOM. l43

appliqua • r^tat magnétique du globe. Ainsi les actions concordantes d'un des hémisphères , boréal ou austral , sur une particule magnétjque, peuvent être rejK^sentëes par une force aaiqne, fanant d'un centre d'action ou pôle, situé à une profondeur telle, que l'on puisse r^rder la direction et Tiatenuté de cette résultante comme constantes, relativement à différents points peu éloignés les uns des autres à la sur&ce de la terre. D'un autre côté, les actions concordantes d'un des pdles magnétiques du globe, sur l'une des moitiés d'un barreau aimanté, dont tontes les directions doivent être regardées comme parallèles, peuvent être remplacées par une fores unique, appliquée suivant cetto direction commune au pdie correspondant du barreau.

Soient donc ^ et £ les pdles très éloignés du ^obe terrestre, aetb, ceux du barreau, on mienx d'une aiguille aimantée suspendue par un fil sans torsion attaché en son F m. 37a. centre de gravité. Le pâle a est sollicité par deux forces , l'nne attractive [£, a] , l'autre répulsive [j4, aj, qui sont respectivement égales, parallèles, et opposées aux deux forces sollicitant le pâle b, desquelles l'une [£, &] est répulsive, et l'autre [^, &] est attractive. L'aiguille aimantée est donc soumise, en dernier résultat, à l'action d'oD couple de deux forces égales, parallèles et oj^ooées, appliquées l'ttne en a, l'antre eu b. D'après cda l'aignille doit tourner jusqu'à ce que son axe, on la ligne ab, soit dans la direction commune de ces forces-, et il ne peut résulter, de l'action uniquement directrice du globe snr l'aimant, aucune force qui tende h déplacer son centre de gravité.

L'expérience confirme ce résultat général. Lorsqu'une

i,f4 couns UE PHYSIQUE.

uigailJe aîmaatûe est suspendue par un fil attaché en sou centre de gravité, et qu'elle atteint sa position d'équilibre, le fil reste Tertical-, ce qui iadique que l'aigaille n'est Bollicihîe, en vertu de l'action magnétique du globe, par aucune composante horizontale. Lorsque l'on «ispend un levier à un fil attaché en son centre île gravité, que l'on place à une de ses extrémités une aiguille aimantée , dans la direction que l'influence du globe lui donnerait si elle était librement suspendue , enfin que l'on fixe à l'autre extrémité du levier, un contre-poids égal au poids de l'aiguille pris avant sou aimantation , on remarque que le levier reste en équilibre-, l'actjon du globe sur l'aiguille' n'a donc pas de composante verticale. Ces expériences vérifient le résultat déduit de la théorie, c'est-à-dire que l'infliience magnétique du globe sur un aioaant se réduit à nue action directrice, ou à un couple de deux forces égales, parallèles et opposées, agissant sur les pâles de l'aimant. InclinaiioD ^83. Pour reconnaître la direction que le globe tend a ■inuuitée. faire prendre à l'aiguille aimantée, dans un lieu donné de la suriace de la Terre, on peut détermraer d'abord, par le t&tonnemeot, ie ociitre de gravité d'une aiguille d'acier non aimantée, en cherchant le point où elle doit être attachée à un fil de soie vertical et sans torsion, pour rester indifféremment dans toutes les positions qu'on lui donne autour de ce point. On aimante ensuite cette' aiguille , qui s'arrête dans la direction cherchée , lorsqu'on ia sospeud de nouveau au point trouvé. L'angle que son axe fait alors avec l'horizon , donne ce que l'on appelle Vincb'naùon de l'aiguille aimantée. On reconnaît ainsi qu'à Paris, par exemple , le pdie nord ou austral de l'aiguille aimantée s'incline vers le bas , et que son pâle sud ou boréal est au con-

CmQVUtTIBHE LEÇON. 1^5

traire soulevé, qu'enfin l'incliDaison eat à Psris de 70* eoTirOD. Noua indiquerons plus loin un moyen pins expëditif et plus commode de déterminer l'inclinaisoD de Taïgnille aimantëe, dans un lieu donné.

784 > L'action du globe terrestre ponvant être représentée Aiutantation par celle de deux pâles magnétiques, doit exercer sur une riiiOneneada barre de fer ou d'acier la même influence qu'un aimant. Cette influence doit être surtout senuble , si l'on donne à la barre la direction même des actions magnétiques du globe, c'est-à-dire la poddon dans laquelle s'arrête une aiguille aimantée suspendue h un fil par son centre de gravité. En effet, lorsqu'on amène dans cette direction une barre de fer doui , elle devient magnétique ; une petite aignUle présentée aux extrémités de cette barre, est successivement attirée et repoussée, de manière à indiquer l'existence de deux pôles magnétiques contraires; le pôle nord de l'aiguille est attiré par l'extrémité supérieure de l« barre , et repoussé par l'autre ^ le contraire a lieu pour le pôle sud. Et ce qui prouve que ce n'est pas une propriété permanente de la barre qm produit ces effets, c'est qu'ils restent les mêmes , pour les mêmes positions , lorsque la barre est retournée de manière à changer ses extrémité de place.

Une barre de fer doux offre toujours deux pôles à ses extrémités, dans toutes positions, pourvu qu'elle ne soit pas perpendiculaire au méridien magnétique; cette aimantation est encore due aux actions des pôles magnétîqneB de la terre, lesquelles donnent toujours des composantes efficaces , dirigées suivant l'axe de la barre. Cette aimantation par l'influence du globe explique la formation des aimants naturels , et tous ces signes de magnétisme , en apparence

l4b COUItS DE PHYStQtie.

d^eloppés spontanément, que l'on observe souvent daai les objets en fer ou en acier. On a remarqua qu'un choc très violent , imprime à une barre de fer , favorise singulièrement l'infloence du globe, et augmente beaucoup l'énei^e du magnétisme développé ; que des coups de marteaux assee forts pour produire un commencement d'écrasement, ou mieux une torsion puîssnnte, donnent même au fer pur une sorte de force coercitive , qui lui permet de conserver des propriétés magnétiques durables.

Le fer s'aimante encore dans son passage k la filière , lorsqu'il ne se trouve pas dans une direction perpendiculaire au méridien magnétique. Mais si on le recuit ensuite, il rentre h l'état naturel. En général , lorsqu'on cLaaSe au rouge un morceau de fer, aimaulé par les circonstances qui viennent d'être signalées, il perd sa vertu magnétique, qui persiste cependant si les différentes températures qu'il mbit ne sont pas très élevées. Tous les outils en fer, dans les arts ou dans les ménages , les pelles, les pincettes , les ciseaux, sont de véritables aimants. Pour reconnattre l'existence des pôles dans ces ustensiles , ou dans le fer qui a subî les préparations précédentes , il faut se garder d'emplo^er nne aiguille aimantée trop forte , qui pourrait développer par influence des propriétés magnétiques capables de masquer celles qu'on se propose de constater.

Le passage de l'électricité à travers le fer j développe aussi le magnétisme : on a remarqué que les tiges des paratonnerres, et les morceaux defertraveraésparla foudre, deviennent des aimants. Sans doute que dans ces circon»* tances l'électricité produit le même effet qu'un choc mécanique , et favorise l'influence du globe. L'électricité en mouvement , dans le voisinage d'un corps susceptible il'ai-

CraQUÀIITIÈME LEÇOH. 1^7

mantation, suffit , comme nous Je Tecrons plus tard , pour j développer des propriétés magnétiques , sans que le corps soit lui-même traversé par le Huïde électrique.

785. Lorsqu'on TeotformerdesaiinaDts artificiels un pou <JDergiques, il faut employer du fer aci^ré; on le combine avec une petite proportion de charbon , a&n qu'il puisse acquérir la force coeicittve capable de conserrer les propriétés magoétiquea qu'on doit y dérelopper. En combinant le fer avec un peu de soufre, ou d'arsenic, on de phosphore , on obtient le même résultat. Mais la proportion de la substance a)oalée doit être très petite , autrement ta force coercitive devient tellement puissante, qu'elle s'oppose a toute aimantation.

Quand racier possède une proportion de charbon convenable , il faut le tremper pour qu'il puisse conserver Je magnétisme ; car l'acier mou se conduit comme le fer doui. La force coercitive de l'acier dur crott avec le degré de la trempe , jusqu'à résister à tout procédé d'aimantation ; la trempe qui convient le mieux est celle du ronge obscur. Toute force coercitive disparaît dans un barreau d'acier, dès qu'on détruit la trempe , par l'écbaudîement au rouge obscur et par un refroidissement lent^ si lors du refroidissement, le barreau, primitivement aimauté , est resté dans une position perpendiculaire au méridien magnétique, on ne trouve plus eu lui aucune trace de magnétisme-, ce qui prouve quu la force coercitive a été détruite, et que les fluides se sont neutralisés.

On se propose ordinairement de faire acquérir à l'acier l'aimantation la plus forte qu'il puisse conserver. Lorsque le procédé que l'on emploie développe plus de magnétisme que la force coercitive n'en peut retenir, l'eicès se perd dès

l48 COURS DE PHYSIQUE.

que l'influence est ëcart^e-, c'est-à-dire qu'une portion des fluides sépares se recomposent au bout de quelque temps; l'acier reste alors aimanté À saturation > J'équilibre existant entre la force coercitive et l'attraction mutuelle des fluides développés.

786. Les moyens que Yoû emfdoie pour aimanter à saturation les aiguilles et les barreaux d'acier> varient avec leurs dimensions , et suivant la puissance des aimants naturels ou artificiels dont on peut disposer. Ces procédés ont été saletés par l'expérience plutôt que par \^ théorie-, il est même presque impossible de se rendre compte de toutes les circonstances reconnues bvorables au développement du magnétisme , et qui rendent ces procédés plus efficaces. Quand il s'agit d'une aiguille légère ou d'un très petit barreau, on peut se contenter de la méthode de la simple touche: on fait glisser le barreau suivant sa longueur, à l'extrémité d'un fort aimant', aprâs plosicura frictions sur les deux faces, faites de la même manière, et toujours dans le même sensi le barreau se trouve aimanté.

Pour une forte aiguille, on emploie la méthode de la double touche : on place au-dessus de Tsiguille deux forts barreaux aimantés, en approchant leurs pôles contraires, de telle sorte que la surface de jonction de leurs extrémités soitensoD milieu; on retire ensuite les aimantsensenscontraires, de telle manière qut: chacun d'eux frotte l'aigiûlle •or l'une «te ses moitiés ; plusieurs frictions semblables sur les deux faces suffisent ordinairement. L'opération est abrégée, et le: développement du magnétisme favorisé, quand l'aiguille repose sur les pôles contraires de deux aimanls artificiels fixes , qui exercent eux-mêmes une aimantation par influence.

CDTQITtHTléHe LEÇOf. l49

IfOraqu'oD vent aimanter à la fois d«ux aiguilles, ou même deux barreaux d'acier de moyenne grosseur , on peut employer la méthode suÎTante , dite de Duhamel. Après avoir formé un rectangle avec les deux bnrreaux placés parallèlement et deux morceaox ile fer doux, Oi» promène Fw. 374^. deux aimants sur l'un des barreaux comme dans la méthode du double contact ; ta réaction du magnétisme , développé dansleferdoi^i seconde l'action directedesaimants; après un noml^e suffisant de frictions , on retourne te barreau pour les recommencer sur l'autre face. Durant cette opération, le magnétisme développé dans les morceaux de fer aimante aussi par influence le second barreau, que l'on sature ensuite par des frictions directes, mais en plaçant les pâles des aimants mobiles dans une position inverse; on peut alors se contenter d'un moindre nombre de frictions.

Pour aimanter des barreaux de fortes dimensions, le procédé le plus énergî^e est celw d'iEpinus. Ijcs extrémités du barreau reposent sur des aimants artificiels fixes très puissants; on réunit deux aubvs aimants énergiques, soit psraUèlement dans des positions inverses , soit bo|tt à bout par des pdies de noms contraires; leur couple est ensuite appuyé sur le barreau, verticalement dans le premier cas, horizontalement dans lesecond-, enfin 00 promène plusieurs fois ces aimants, mais sans les séparer, sur toute la lougueur du barreau et dans les deux sens. L'expérience a indiqua que le contact des aimants mobiles agissait plus efficacement, lorsqu'ils étai«at inclinés en sens contraire sur ^^ 3^ le barreau frptté, d'un même angle de 2* environ -, ce qui semble tenir ii ce que les centres d'actiod de ces aimants, d'une part agissent à une moindre distance d» barreau aimanté que s'ils lui étaient perpendiculaires, et d'autre part

|50 COURS DE PHIStQCB.

à ce qu'Ua sont plus rapprochés l'un do l'aatra que si les aiinantE molMle* étsient couches sar ce barreau.

Dans cette méthode d'aimantation , les actions des pôles contrures des aimants mobiles tendent toutes les deux à développer les Suides, dans les particules magnétiques du barreau situées entre les projections de ces pâles. Lorsque ces pûtes sont passés, ils tendent à détruire deirière eux l'eSêt qu'ils ont produit, mais alors ils sont tùoins efficaces, car ils n'agissent plus qu'avec la différence de leurs actions sur chaque flnide^ la recomposition du ma^étisme développé n'a donc lieu qu'en partie. La disposition et 1» puissance des aimants fixes qui supportent le barreau s'opposent d'ailleurs à cette recomposition.

On obtient des aimants artificiels très puissants, en réunissant des lames d'acier ou des barreaux minces, aimantés à

Tu. 376, gatiiration. On les place les uns sur les autres, en accolant à têtus extrémités deux talons ou morceatix de fer doux. Il est convenable que les extrémités des Inmes partielles soient, non sur la même ligne , mais succcsàvement en retraite jnsqu'aumilïêu de l'épaisseur totale ; par cette disposition tons les pâtes semblables agissent moins oblîquenient sur les corps qu'ils doivent influencer.

AmuTu yS^. Les aimants naturels produiraient des effets assez ' bornés, si ou ne les annait pas de messes de fier , dans lesquelles ils développent du magnétisme , et qui réagissent à leur tour sur ces ainunts. Voici de quelle manière il convient de disposer ces armures . On détermine la position des centres d'action de l'aimant naturel , par l'inspection de la limaille qui reste suspendue à sa surface, lorsqu' on l 'a plongé dans un amas de cette substance ; il est facile de reconnaître ensuite !« nature de ces pdies, par reflet qu'ils produisent

CINQUANTIEME LEÇON. l5l

sur raigoille aimantée. Ces données étant obtenues, il fiiut taîUer dana l'aimant deax face§ planes , perpendiculaires k la ligne <]ai joint deux centres d'action de noms contraires. On applique sur ces faces deux lames minces de fer donz, tennin^es chacune par .un talon, et que Ton maintient par des collets convanables.

L9 talons des armures deviennent des pâtes magoëtiques par l'influence de ceux de l'aimant. La position de ces nouveaux pôles est très commode pour y snspendre, par leon seoles attractions , des masses de fer et des poids , qui sont d'aatant plus considérables que l'aimant naturel est plus énei^ue. Ce* armures en fer, et le poids qu'ellw Mntiennent, réagissent, par leur magnétisme développé, sur celui de l'aimant, qui peut ainsi acquérir plus de force, et devenu cifable, au bout de quelque temps , de supputer an pitu grand poids ; tandis qu'on aimant naturel ^on armé, ou dont les armures ne sont pas chargées d'un poids suffisait perd de son magnétisme avec le temps.

Les aimants artificiels doivent être aussi convenablement armés, pour pouvoir conserver tonte lenr énergie. Lors* qu'ils sont en grand nombre , on en forme un faisceau prismatique, ^e l'on arme comme un aimant naturel. Deux barreaux aimantés de même force, et de mêmes di* mensions, conservent assez bien leur magnétisme, loraqu'étant disposés dans une boite, parallèlement et en sens inverse l'un de l'autre, ils fonnent un rectangle avec deux armuresde fer doux qui joignent leurs pâles contraires. Un aimant artificiel ayant la forme d'un fei' à cheval conserve mieux son magnétisme qu'un barreau prismatique de même force ; ce qui tient au voisinage des deux pôles, et à l'acUoD conservatrice qu'ils exercent alors l'un sur l'autre : le

l53 COURS DK FHVSIQUE.

rapprocbement des extrémité, dans cette formed'aiiiLint, donne en oub« une grande facilité pour y smpendre des armures et des poids.

788. La perte du magnétisme dans un aimant déponrvu de toute armure provient de diverses causes. L'action par iofluence du globe terrestre peut opérer la recomposition d'une parUe des fluides , quand l'aimant' se trouve fortuitement, et durant un temps assez long, dans une direction plus ou moÎQS contraire à celle qu*ï) prendrait s'il était librement suspendu. Plusieurs aimants reposant sans ordre dans le voisimtge les uns des autres , peuvent s'influencer de manière à détruire une portion de leur magnétisme. Ces effets deslructeors sont favorisés par des chocs violents -, mais la cause la plus puissante de déperdition du magnétisme, dans un aimant artificiel, réside dans les variations de température qu'il subit. On a vu plus haut qu'an barreau aimanté cbauffé au rouge , et refroidi dans une direction perpendiculaire au méridien magnétique > perdMt toute puissance; mais quelle que soit l'élévation de température qu'il éprouve, et dont il descend ensuite lentement, ces variatlona occasionnent toujours un moindre degré de trempe, par suite une diminution dans la force coerciUve, et co6n une perte de magnétisme ; de telle sorte que le barreau aimanté, revenu à sa température primitive, ne recouvre plus la mâme énergie.

789. Lorsqu'on a communiqué à un barreau d'acier la plus forte aimantation qu'il puisse conserver, il arrive quelquefois, surtonten employant la méthode d'^ptnus , qu'outre les deux pôles dont on reconnaît la présence à ses extrémités, d'autres centres d'action se manifestent sur le barreau. Ces pôles secondaires sont toujours alternative'

cmQtrANTIFME LEÇOM. I 53

ment de natarea contraires j leur déreloppemeot , lora de l'aimantatioD , est dû à une trop grande force coercitÏTe, oa à une trempe trop dore. Il est important de les éviter dsDS la préparation des aiguilles de boussole, qui ne doivent avoir que deux pdies contraires situés aux extrémités ; on . y parvient en n'employant que de Tacier très homogène, auquel on donne une trempe modérée.

On désigne ces pâles secondaires sous le nom de points consé<}uents j etV en a^^Xc points d^ indifférence, les milieux des intervalles qui séparent deux pâles consécutifs, parce que ces points ne font pas dévier l'aiguille aimantée qu'onleurpréseDteietsemblentîndifféfeats au magnétisme. Pour étudier It; nombre et la distribution des pôles d'un barreau aimanté, on le couche horizontalement, et après l'aToir recouvert d'une feuille de papier ou de carton, on y [H-ojette de la limaille de fer. En frappant légèrement cette feuille, les parcelles de limaille, suspendues un instant, retombent dans des positions particulières déterminées par les forces qui les sollicitent. On remarque alors que ces parcelles se disposent toujours de manière à tendre vers les centres d'action.

Si le barreau n'a que deux pâles, les petites aiguilles de limaille situées sur une perpendiculaire au milieu de l'axe de l'aimant, sont disposées parallèlement à cet axe; adroite Fia- 38a. et à gauche de cette perpendiculaire, elles s'inclinent de plus en plus vers les pâles, qui ne sont pas situés aux extrémités mêmes du barreau, mais ik une certaine distance de ces extrémités. Autour de chaque pâle les parcelles métalliques sont disposées en courbes rayonnantes dans toutes les directions. Si le barreau aimanté est une lame mince d'acier très dur, les courbes formées par la limaille indi-

t54 COURS DE PuysiQue.

quent ordinurement des centres d'action intennëdiaires, on pointe conséquente, et des points d'indifférence, pour lesquels les élëmente de ces courbes sont parallèles à Taxe de la lame. On peut encore reconnaître la position de ces différente points , en promeosot verticalement la lame d'acier devant une aiguille aimantée suspendue sur un pivot, et remarquant les pointe vers lesquels se dirigent successi- ▼emeut les deux pAles mobiles.

CINQVUITE-USIBIIB LE^N.

CINQUANTE-UNIEME L'EÇON.

Lois du magnétisme. — Balance magnétique. — Loi de la force directrice du globe. — Moments magnétique*. — Loi de la distribution du magnétisme dans tes aimants. — Loi des atlnctious et répulsions magnétiques. — Méthode des oscillations. — De la boussole et de son compensateur. — Considérations sur la théorie du magnétisme.— Actio ni singnlidres des aifflanls.