CINQUANTE-CINQUIEME LEÇON

Courants par induction. — Courant! magnéto-ëlectriquei. — Phdnoménea électriques produits pnr les «imants. — Hagnélisine en monTemeat ; son explication. — Counnta induit* de divers ordres. — InduclioD d'un courant sur lui-injnie> — Gourants induits par l'éleclricit^ ordinaire.

853. H. Faradar> préoccupé de cette idée quesi l'ëlec- Coanaia ptr ■' r r 11,1 iodnclioo.

triùté en monvement possède la faculté de deTelopper le magnédsme, rédproquement des aimants doivent nprodaîie totu )ea phénomènes électriques, fut conduit à diercher aï Tinilueuce d'on corps aimanté peut faire naître nu courant dans nu coudacteur fermé. Le succès a couronné les travaux de cet ingénieux physicien ; ses découvertes ont permis de réaliser les effets inverses dont il soupçonnait Texisteace, et d'expliquer en outre plusieurs faits reliti£s au magnétiame, connus depuis plusieurs années, mais dont on ignorait la cause. Adoptant l'idée de l'origine électrique des aimants, M.Faradaj imagina d'essayer d'abord si un courant qui suit un conducteur ne peut pas ftire naître, par influence, un courant analogue dans un autre conducteur voisin. Voici les résultats qu'il a obtenus , et qui ont

a5o COURS DE PHVSIQUE.

servi de point de départ à la d^ouverte des courants magnéto- ëlectriijues.

Deux fils méUlliqueSt de quelques centaines de pieds de longueur, sont disposa sur un même bloc cylindrique de bois, où ils forment deux hélices parallèles très Toîsines, et suffisamment séparées l'uoe de l'autre par l'interpositîuQ d'une étoffe isolante^ les extrémités de l'un de ces fils sont mises en contact avec les pdles d'une forte pie , tandis que celtes de l'autre 61 sont attachées aux deux bouts d'un galvanomètre. On remarque une légère déTÎRtion de l'aiguille aimantée, au moment où le courant Toltaïqnc commence à parcourir le premier fil. L' aiguille retourne ensuite au zéro de déviation, et j reste tant que le circuit voltaïque est fermé. Ur.e nouvelle déviation, inverse delà première, a lieu lorsqu'on interrompt le courant. Le sou de ces dénalioos indique dans le fil galvauométrique un courant, qui est de direction contraire .au courant voltaïque voisin, au moment oA celui-ci commence, et de tnéme sens au moment OÙ il cesse. Tant que le comaDl vottai'que persiste, le galvanomètre ne manifeste aucun effet.

Si l'on substitue au galvanomètre une béKce enroulée sur tm tube de verre, dans lequel on puisse placer tme ai* guille QOQ aimantée , les coumuts passage» qui se menifesleut dans le fil infioencé, aux instants où le courant volttïqne natt et cesse dans le j}remier fil , peuvent aimanter l'aiguille qu'on pose dans le tube de verre, soit avant le contact anx pâles de la pile en la retirant avant l'interruption de ce contact, soit après le contact en interrompant le connut avant de la retirer. La position des piMes produits dans l'aiguille est ieversc dans le second cas de ce qu'elle est dans

ClNQOXNTE- CINQUIEME LEÇON. ï5l

le pretain. Si Paiguîlle n'est piftcëe dans l'hélice qu'après le contact aux pd)eg de la pile, et qu'on la redre avant rintcrruption de ce contact , elle en sort non aimantée. Ces DOUTcanz faits ne font (peTériOer les précédents.

Lorsqu'on dispose deuT fila métalliques suffisamment longs > en eigzags parallèles, sur dens planches de bois séparées que l'on puisse approcher ou éloigner Tune de r.tutre, si l'on introdoit l'mi des fils dans no circuit voltaïque , l'autre dans celui d'un galvanomètre , on remarque qu'en les rapprochant, l'aiguille du galvanomètre est dévtée , et indique dans le fil influencé un courant contraire de celui qni parcourt le fil conducteur. Lorsqu'on laisse les deui fils ft la même distance , l'aiguille retourne au zéro de déviation. Quand on les éloigne, on aperçoit une nou- Telle déviation de l'aigaille , inverse de la première , ou qui indique dans le fitinfluencé on coorant de même direction qne celui de la pile.

Ainsi lorsqu'un courant voltaïque commence ou cesse dans un conducteur, son influence a le pouvoir de faire nnître dans des conducteurs voisins des courants passagers de sens contraire au sien , ou de même sens. Lorsqu'on cooducteor, parcouru par un courant voltaïque, est approché ou éloigné d'uu autre conducteur, Q fait naître dans ce dernier un courant inverse on direct. M. Faraday a donné à ces courants passagers le nom de courants par induction. Ces lois générales étant posées, si Ton regarde le magnétisme comme dû à des eourants particul aires , il sera facile d'expliquer les courants produits par l'influence des aimants, dont les lois sont exposées dans le paragraphe suivant.

%&H. Si l'on enveloppe l'armature d'un fort aimant en Counnia

cletltîqaci.

a5a coDH de physique.

fer à cheval , par ploMun spirea d'un long fll mëliJUcpe recouvert de soie, qui s'enroule ensuite autour du cadre d'un galvaoODiètre , et dont les deux bouts libres goiH enfin réunis par une soudure , de manière i forum nu conducteac fermé-, on ohsvtye deux déviations de l'aiguille da multiplicateur, en sens contraire l'une de l'autre, su mameot où l'armature touche l'aimant , et k l'instant où die le quitte. La première dëviatioo indique daas le fît du galnnomètre un courant oppose b celui qui produirait, dans le fer de Tarmature, une polarité semblable k celle qu'il doit àl'inâueacedel' aimant. Quand l'armature reste en repoa, l'aigMille retourne et demeure au xéro de d^vînttM; ce qui îgdique que le fil métallique n'est alors parcouru par aucaa courant.

Une hdicc métallique ayant ses extrémités attachées au deux boi^ du Gl d'un galvanomètre, suffisamment éloigné, si Ton introduit brusquement dans son intérîenr no barreau aimanté, l'aiguilledu multiplicateur est déviée, et indique sur l'hélice un courant inverse, c'est-à'dire opposé à celui qui eût pu donner ii l'aimant la polarité qu'il possède. La déviation de l'aiguille indique au contraire un courant direct, quand ou retire rapidement U harreau. Mais si l'on continue a le pousser d'un mouvementuniforme dans Tintérienr du tnbe hélicoïdal , la dévia tion cesse quand il occupe le milieu du tnbe, et c^Lange de sens lorsqu'il sort par l'autre extrémité. Dans tous les cas. dès qu'on interrompt le mouvement du barreau, l'aiguille du galva* nomètre retourne au séro de déviation.

Il n'est pas indispensable que l'aimant pénètre dans le tube , il suffit de l'approcher ou de l'ëloigoer brusquemwt d'une des extrémités de l'hélice, et l'on observe eficort un

CIKQTIANTE- CINQUIÈME LE^N. 253

courant, toujours inverse dans le premier cas, et direct dans le secwid ; toutefois les déviations du galvanomètre sont très faibles dans ces circonstances. Mais si l'on place dans l'h^ice UO barreau de fer doux , les mêmes mouvemmts de Taimant produisent des déviations beaucoup plus fortes, et font naître coneéquemment des courants beaucoup ptos intenses. Ce grand accroissement de l' effet produit doit le faire attribuer principalement à l'inSuence même du fer doux , lorsque son ëtat magnétique augmente ou diminae , par rtnflneuce croissante on décroissante de l'aimant. Au reste les mêmes phénomènes ont toujours lieu , de quelque manière que l'on approche ou éloigne l'aimant du barreau entouré par l'bélice, et quelles que soient les fonnes de l'aimant et du morceau de fer.

Ces diverses expériences conduisent aux deux principes suivants. I. Lorsqu'un aimant s'approche ou s'éloigne d'un conducteur métallique , il détermine dans ce conducteur des courants électriques, de sens contraires dans les deux cas : quand la distance relative de l'aimant au conducteur diminue, les courants sont inverses j c'est-à-dire opposés à ceux qu! tendraient à donner & l'aimant la position qu'il occupe; quand la même distance relative augmente, les courants sont fArecri,- si cette distance reste constante, tous les courants cessent. II. Un morceau de fer, entouré d'un fil conducteur, détermine des courants dans ce fil , lorsque êon état magnétique augmente ou diminue par l'influence croissante ou décroissante d'un aimant qui s'approche ou s'éloigne; quand le magnétisme se développe, le courant du fil est inverse, c'est-à-dire opposé à celui qui pourrait donner au fer la polarité qu'il acquiert par Tinâuence de l'aimant', quand le magnétisme se perd, le courant est di-

254 COVK DE PHVSIQVS.

rect; enfin si l'état magnédqae du fer reste constant , par le repos de l'aUnaDt . tout counat cesse dans le fil cobductenr.

De ces deux principes, le second pent être nogarde comme une conséquence du premier -, car lorsque le m»gnétisme s'accroît dans le fer doux , c'est comme si l'on formait un faisceau de lames aimanta, en les apportant brusuuemcnt une à une dans le voisinage du conducteor, ce qui produirait un courant inverse k chaque lame apporta ; et loTsqne l'état magnétique dëcroJt , c'est comme si l'on retirait snccessivement les lames du faisceau magnétique, opération qui produirait un courant directs chaque lame enlevée. Il suit des faits qui se résument dans les deux |ffîncipes précédents, que si des courants voltûqniet développent le magnétisme, réciproquement des aimants font naître des courants électriques. Mais cette réciprocité présente une différence remarquable : l'aimantation par courant a lieu quand le condiuAeuret le OcTurant inQuencé sont en repos relatif, oa quand le courant conserve la même intensité-, tandis qu'un aimant ne peut faire oaitre un courant , que s'il est en mouvement par rapport an conducteur, ou si son état magnétique varie.

Phénamioa ^^^' Plusieurs pbysîciens ont cberclié & obtenir des ^tin- ^KtriqoM celles, entre lesdewc extrémités, suffisammeutrapprochëes, un «itudt. d'un fil conducteur entourant l'armature d'unaimant en ta à cbcval , qu'on approchait ou qu'on enlevait brusquement. Nous ne décrirons pasles appareils plus onmoins compliqués à l'aide desquels ils sont parvenus à réaliser ce phénomiaci nous passerons de suite à la description de l'appareil qui, le premier , permit d'obtenir des courants dus h l'influence d un aimant tous les eHéts connus de l'électricité vollaïquc.

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Dans cet appareil, construit par M. Pixîi, on aimant artiâ- Fœ. 4o5 ciel âGDB, composé de planeurs bnireauz disposés eu fer àcfacTalj est mobile autourd'an axe vertical XY; ce moavement est imprimé an moyen d'nne manivelle et d'engrenages convenables. Au-dessus de Taimant se trouve fixé un morceau de fer doux EGHF, pareillement en fer à cheval, lequel est placé de telle manière que les bases E et F soient très près des extrémités planes A et B de l'aimant, mais sans les toucher, lorsque ce dernier dans son mouvement se trouve directement aa-dessous du fer doux. Un même fil de cuivre recouvert de soie, et ayant ses extrémités en P et Q , s'enroule dans le nnéme sens autour des branches verticales EG, HF, du ferdoQX, où il forme plusieurs milliers de tours.

D'après cette disposition, l'influence de l'aimant développe du magnétisme dans le fer doux-, mais le sens de l'aimantation se trouve renversé k chaque demi-révolution. L'état magnétî<pie de l'arc en fer varie donc sans cesse, il a acquis sa pins grande force lorsque les pâles de l'aimant passent immédiatement au-dessous de ses extrémités; cet i!tat décroît par Téloignement des pâles , devient nul quand les deux arcs sont perpendiculaires entre eux, enfin s'accroît en changeant de sens quand, par suite du mouvement de nitation , les pôles de l'aimant s'approchent respectivement des extrémités opposées à celles qu'ils quittaient nu commencement de la demi-révolufîon. Ainsi le magnétisme du fer doux oscille constamment entre deux maxima pour lesquels sa polarité est contraire. Le courant qnccechangement perpétuel entretient dans le fil condnctear doit donc changer de sens h chaque demi-révolution de l'aimant, ou à chaque passage de ses pôles au-dessons de l'arc en fc-r.

356 COOBS De PBÏSIQUE.

L'eiisteoce du courant ^ectrique dans le fil conducteur, et ses renversements a1temati&, peuvent être constates par les expériences suivantes. Si Ton attache les extrémités P et Q aux deux bouts du fil d'un galvanomètre, et que par deux impulsions séparas, on fasse faire successivemenl à l'aimaut deux demi-révolutions dans le même sens, on observe, lors de la seconde impulsion , une déviation de direction contraire à la déviation observée lors de la première. L'aimant étant constamment en mouvement, si l'on touche un instant, avec les deux extrémités du fil métallique, les plsteaui d'un électromètre condensateur, oo trouve ensotte cet instrument chargé d'électricité, tantôt positive, tantôt négative j ce «jui dépend du sens du courant existant lors de l'interruption des contacts.

La plupart Aes phénomènes dus au' passage continu de l'électricité voltaïque |ieuvent être reproduits au moyen de l'appareil, lorsqu'on imprime à l'aimant un mouvement de rotation rapide. Si, tenant i la maîn les deux extrémités Pet Q, on fait glisser l'une sur l'autre leurs parties nues, en les approchant et les éloignant successivement à de petites distances , on aperçoit entre elles une suite d'étincelles électriques. Dans cette circonstance on éproave des commotions dues à In décharge de l'électricité qui parcourt le fil conducteur, laquelle s'opère à travers les bras dans l'intervalle de deux étincelles. On éprouve des commotions plus fortes lorsqu'on plonge les mains dans deux vases contenant un liquide acidulé, que ces organes font ainsi communiquer, et dans lesquels aboutissent les extrémités P et Q , qu'il est convenable d'attacher à des plaques métalliques immei^ées.

Les deux bouts du fil conducteur étant mis en contact

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avec deux pointes de platine , placées dans nn vase contenant de l'eau acidulée, et surmontées de deux cloches pleines d'eau, auasïtât que l'aimant entre en mouvement* on voit des bulles de gaz provenant de la décomposition de l'eau s'élever dans les cloches. Mais ici le sens du courant changeant à chaque deoti- révolution de l'aimant, les deux éprouveltes se trouvent contenir à la fois de l'oxîgène et de l'hydrogène, mélangés dans les proportions nécessaires pour reproduire de l'eau par leur comhinaison chîmi(]ue.

Pour obtenir les gaz séparés, on peut employer une bascule en bois qui porte quatre arcs métalliques aux extrémités de doubles leviers, et qu'un excentrique, mobile avec l'axe de rotation , fait successivement pencher dans un sens ou dans rautre, à chaque demi-révolution . Les arcs métalliques touchent ainsi successivement des extrémités différentes du système de deux languettes de cuivre en croix, isolées l'une de l'autre, PP', QQ', et de deux antres parallèles RR', SS'- Toutes ces lames de cuivre sont amalgamées aux endroits des contacts, ainsi que les bouts des arcs de la hascnle , afin que les contacts établissent des communications plus parfaites. Aux quatre languettes sont respectivement attachés, d'une part les bouts P et Q , et de l'autre les extrémités libres des fils communiquant aux cloches de l'appareil oii s'opère la décomposition dé l'eau. D est facile de voir que le courant conserve toujours le même sens dans les fils aboutissant aux cloches, quoiqu'il change successivement de direction dans le fil conducteur influencé. On remarque, en effet, qu'en faisant usage de ce mécanisme, les gaz provenant de la décomposition de l'eau sont séparés.