CHAMPS MAGNÉTIQUES PUISSANTS

Ter dous AOB, recourbée en fei' à cheval (Ji/^. 188) et doni les deux branches sont entourées de bobines M, N, enroulées dans le sens convenable pour produire en A et B des pôles contraires. Hais, pour obtenir un champ magnétique uniforme, on emploiera de préTérence la disposition suivante, dont le principe est dû à Faraday et qui a été réalisée par RuhmkortF. Un banc de fer 1res épais D {Jig. ai4) est percé d'une rai-

nure longitudinale. Sur ce hanc reposent et glissent deux équerres massives IILH', IFI'; elles peuvent être éloignées ou rapprochées et on les serre au moyen de deux fortes vis qui sont engagées dans la rainure. A leur sommet, elles sont reliées à deux noyaux de fer doux cylindriques HO, 10, qui occupent les axes des deux bobines A et B et qui sont terminés en 0 par deux armatures montées à vis, auxquelles on donne, suivant le cas, des formes différentes. Toutes les pièces étant fixées entre elles el très massives, elles consliluent un électro-aimant très énergique, el, quand un courant traverse les deux bobines A et B dans le même sens, il développe deux pôles opposés aux deux armatures 0. Ce courant arrive dans le commutateur E; il est transmis par la poupée F à la bobine 6; \\ passe de B en A, par le lil KK', et il revient au commutateur par LL.

Pour nous faire une idée du champ qui peut ôtre ainsi dé-

veloppé, rappelons que l'intensilé maximum d'aimantalki totale dont le fer est susceptible est en général voisine de i6m À i8oo. Admettons que les fers doux réalisent des solénoite parfaits et que la distance de leurs extrémités est très faible pir rapport à leur diamètre. Considérons enfln la bobine oonne continue : soient i l'intensité du courant, I l'intensité de Fûmantation ; le champ résultant entre les deux pôles aura pour expression

Admettons n = 3o, i = 3o*™p, I = 1600; on aura

F = 4-3, 143 (3o.3o. lo'^ -h 1600) = 91240.

On a pu produire par ce procédé- des champs magnétiquei dépassant 3oooo unités.

iruDE sxriBiMERAu m cBAffM» LiusnotAiHâiT n rui-

HAT.— M. Leduf^.t ^ } ^ étudiéi par la méthode indiquée (p. 33a), la variation de Tintensité F du champ magnétique. de l'éleclni- 4iimant de Ruhml^orff avec l'intensité du courant excitateur, la distance et la forme des armatures, enfin avec la positioa du point auquel se rapporte l'intensité mesurée. Ses eipériences se rapportent au grand électro-aimant du cabinet de Physique de la Sorbonne, dont voici les constantes principales :

Longueur de chaque bobine 28*"

Diamètre extérieur des noyaux creux. . . i6*" Diamètre intérieur des noyaux creux. . . 4*"

Diamètre du fil (avec l'enduit) o*",3

Nombre total de tours du ûl 1 5oo

Nombre par centimètre ^7

Résistance du fil i***, 7a

i<^ £n ce qui concerne la variation de F avec rintensitédu courant, M. Frohlich (*) a proposé la formule empirique

I H- bi

{ ') Leduc, Thèse de doctorat y Paris, 1888.

(») Frohlich, Elektrotechnische Zeitschrift, t. lî, p. i34; i88i,

CHAMP DE L'ÉLECTRO-AIMANT DK PAUADAY. 379

Celle formule convient, en effet, assez bien pour des disnces des surfaces polaires inférieures à i«™ et des intensités 5 courant supérieures à 3 ampères; mais, pour des distances us grandes et des intensités plus faibles, elle conduirait à s erreurs notables.

Voici les nombres obtenus avec des pièces polaires de 7'''" diamètre et de 2*^™, 3 d'épaisseur, placés à une distance

en ampères. F. i

4,32 3oi5 697

rapport -Tj presque constant jusqu'à 5 ampères, diminue

)i(lement au delà, à mesure que le fer s'approche de sa lite d'aimantation.

40 Quand l'intensité du champ est faible, elle varie dans des liles pratiques à peu près en raison inverse de la distance cl 5 armatures; mais, pour les champsénergiques, la variation bien moins rapide, comme on le verra par le Tableau ivant :

a»"»!». ^•«p. S*"?. le*"»*. Sa»*?.

cm

4,0 750 i5oo 2750 4^00 65oo

I champ de 21 100 n'a pas été réduit de moitié en mullilanl par 8 la distance des armatures.

3" \Afif;. 2i5 représente graphiquement le champ ma^ tique de rëleclro-aiinanl pour une dislance des armatures égi à 3™. Conformément à la convention de Maxwell, on a fi^< les lignes de Torce du champ par des traits poiatillés dont l> pacement est en raison inverse de l'intensité du champ. 1 courbe pleine qui est à la partie supérieure de la Hguren

présente, par ses oiilonnées, les intensités du champ le Ion (tu plan de sjmclrie de l'appareil. Presque rigoureusemen uniforme dans un intervalle de S*"", 5, un peu inférieur au di) mètre des pièces polaires (7*^"), le champ diminue trèsrjpi demenl d'intensité au del;i, et à la dislance de 10™ du cenlf il no possède plus que le dixième de son intensité centrale La fiif. 316 représente la manière dont varie l'iniensiii centrale du champ avec la masse et la forme des armature

COHPS MAGNÉTIQUES ET DIAM AGNÉTIQUES. 38i ployées. Ces armatures sont représentées à pari dans la . 217, où elles sont marquées des mêmes lettres <|uc les irbes correspondantes. Les formes C et D sont, comme on

1, les plus avantageuses nn point de vue de l'intensité cenle. Mais c'est la forme A qui donne le ctiamp transversal le is uniforme.

Jn poiiil important, étahli par les expériences de M. Leduc, st la' lenteur avec laquelle le courant de réleclro-aimant

Fig. Ï17.

Ruhmkorlf atteint son intensité permanente, surtout and on vient de renverser le sens du courant à l'aide d'un nmutateur. Dans ce dernier cas, plus de to secondes peuil être nécessaires pour que le courant atteigne les 0,99 de 1 intensité permanente.

UnFS ■AHtntDZS ET DUMUHtnaiIES. - Si l'on suspend e petite aiguille de fer, d'acier, de nickel ou de cobalt au itre du champ de l'élcctro-aimant que nous venons de dére, son axe se dirigera suivant les lignes de force du champ.

c*esl-à-dire suivant i'axe commun des pièces polaires et des bobines. Beaucoup de substances dont la perméabilité mignétiquc est trop faible pour qu'elles paraissent attirablesà Taimanl, dans les conditions ordinaires, se comporteront comme le fer et Tacier.

D'autres substances présenteront, dans les mêmes conditions, des propriétés toutes difTérentes.

En 1778, Hrugmans (^) avait annoncé que le bismuth est repoussé par Taimant. Plus tard Lebaillif ('), au moyen d*aD appareil fort délicat, avait confirmé l'existence de cette propriété et l'avait retrouvée dans d'autres substances, par exemple l'antimoine; mais ces expériences avaient été pour ainsi dire oubliées, parce que les effets, qui sont toujours très faibles, avaient paru incertains et souvent contradictoires. C'est à Faraday (') qu'on doit d'avoir mis leur existence hors de doute, à l'aide d'un appareil tout semblable à Télectroaimant que nous venons d'étudier.

Si, en effet, on suspend un petit barreau de bismuth CD

{fig* 218) entre les armatures polaires A, B de rélectro-aimant, 00 le voit se diriger perpendiculairement i\ la ligne des pôles; l'action est d'ailleurs beaucoup moins énergique avec le bismutb qu'elle ne Télail avec le fer ou Tacier.

En étudiant toutes les substances ([u'i! put se procurer, Faraday trouva qu'elles se conduisent loules ou comme le fer, avec un degré d'énergie à la vérilé beaucoup moindre, ou comme le bismutb. Les premières sont magnétiques, les secondes ont été nommées diamagnétiques, pour rappeler leur position d'équilibre en travers du cbamp.

I. Les métaux magnétiques sont plus nombreux qu'on ne l'avait pensé : outre ceux que nous avons déjà nommés, il faul

Fig. :;»i8.

(') BuuoMANs, Magnetismus, seu de afjînîtatibns magneticis oàsenfO' tionesj Lugduni Batav., 1878, p. i.'io.

(') Lkhaillif, Bulletin universel des Sciences, l. Vllt, p. 87; Pogg- Ann., t. X, p. 9.c)7; 1837.

(*) Faraday, Fjcp. researches, ao* série : i8/|').

CORPS MAGNÉTIQUES ET DIAxMAGNÉTIOUES. 38S

r le cérium, le titane, le palladium, le platine, Tosinium^ ainthane, le molybdène et Turanium. Les sels de ces méc sont généralement magnétiques eux-mêmes. [. Tous les autres métaux sont diamagnétiques. Voici Jre dans lequel ils se rangent d'après leur puissance dia- ^nétique décroissante : bismuth, antimoine, zinc, étain, mîum, mercure, plomb, argent, cuivre, or, tungstène. il. Les métalloïdes sont diamagnétiques, ainsi que leurs^ iposés; ceux qui le sont le plus sont le soufre, le phosre« le charbon, la cire, le bois et en général les matières iniques.

V. Pour étudier les liquides, on les enferme dans des tubcï» erre très minces qui n'éprouvent aucune influence sene. On peut aussi, comme le fit Plùcker ('), les disposer touches très minces dans un verre de montre, ou sur une e, entre les pôles A et B, sur des armatures planes et horitaies. S'ils sont magnétiques, ils s'accumulent sur les bords forment deux saillies parallèles (/Ig. 219). Quand ils sont ement diamagnétiques, on les voit se déprimer, et deux ges creuses remplacer les deux saillies (/ig. 220).

Fig. 219. Fig. 320.

►n reconnaît par ces divers procédés que l'eau, l'alcool, her, les huiles, les essences, le sulfure de carbone, etc., 1 diamagnétiques, tandis que les sels dissous des métaux ^étiques, et surtout ceux de fer, agissent généralement ne manière inverse.

'. L'action des aimants sur les gaz a été, pour la première , mise en évidence par Bancalari (*), au moyen d'une exîence fort belle. Il plaça la flamme d'une bougie un peu dessous des deux pùles entre deux armatures terminées

) Pluckbr, Pogg. Ann., t. LXXIII, p. 549: iS^S.

) Bancalari-Zantedeschi, Raccolta^ t. ÏÏI. — Pogg» Ann,,i. LWin.

Vy\ i848.

l.Kti AIMANTS, en poiDie. Au niomeiit oi'i le courant commerii^a à passer, il la vil se déprimer et 8C jeier des deux côtés île l'ase. U bol conclure de là que les gaz i|ui consiiluenl la flamme sont ^amagnétiques à une lempéraiure élevée, puisqu'ils soitt poussés.

Faradyy, suivant toujours la même voie, éludia k la temp^ rature ordinaire divers gaz qu'il dirigeait vers un pdie dcT^ Icctro-aimanl au mo,ven d'un tulie dans lequel se trouvait peu d'acide c)dorh>driqiie. I.c courant p;azeus se déviailpv l'action de l'aîmanl et, en lui opposant un autre petit tube conlcnantde l'ammoniaque, on trouvailsa nouvelle direclioB: c'était celle qu'il Tallait donner nu second tube pour y prodnirr des vapeurs blanches par la réaclion de l'acide chlorliyd sur l'ammoniaque. Faraday trouva que roxyg(>ne est noiaUtmetit magnétique, que le bioxyde d'azote l'est raiblemenl,il que tous les autres gaz. surtout l'hydrogène, ainsi que lesti d'éclairage, soni diamagnèliqucs.

Toutes ces expériences nous montrent que les corps h Uiiiî les élats physiques peuvent se partager en deux grandes ul>gories : les uns, qui sont magnétiques, sont attirés par l'ilmanl et sç dirigent suivant l'axe des pAIcs; les autres «oal diamagnéliques, repoussés par chaque pAlc et dirigés ëqsttoriatemetit ; et depuis le Ter jusqu'au bismuth, on peut vitan toutes les substances en une série continue: d'abord ccDn où la force est aLtjactive et va en décroissant; ensuite cdlo où elle est nulk', ri enfin les coj'ps où l'action est répuUi" et augmente.

TOLABITÉ DUMAGITÉTiaiIE. ~ Nous savons pourquoi les cotfi ningnéliques prennent la direction axiale : c'est p«rce ^ut chacun des p6lcs de l'airnani fait nallre, à l'extrémité dubv reau qui le regarde, un pôle de nom conlraire qu'il altiff; mais nous ne savons pas et nous devons chercher quelle »■ la nature des forces que l'aimant exerce sur les subslanott diamagnéliques.

1,'idée qui se présente naturellement à l'osprit est qiK cliacun îles pâles de l'électro-aimant, par exemple A {J^- 311), développe sur une aiguille diamagnétique CI) unpAlt de même nom ou austral, à rcxlrémité la plus voisine deC

POLARITÉ DIAMAGNÉTIQUE. 385

un autre pôle de nom contraire ou boréal, à la partie la is éloignée D. En effet, si cela avait lieu, une balle diamaétique approchée de A serait nécessairement repoussée, et, and on placerait une aiguille CD entre les deux pôles, dans situation indiquée par la figure, G serait repoussé par A et iré par B, pendant que D serait repoussé par B et attiré p A. L'aiguille viendrait en EE', et dans cette position elle *ait en équilibre stable, parce que les actions de A et de B 7 chaque extrémité seraient égales et que tout écart de guille d'un côté ou de l'autre de cette position ferait naître 5 forces qui l'y ramèneraient.

]Ietle idée a été émise et soutenue par Poggendorff ( > ) , eber (*), Plûcker (') et Reich (*); mais elle a été combatî par Faraday (*) et Thomson (*). Nous ne ferons point istorique de cette question; nous nous contenterons de BF les expériences de M. Tyndall ('), qui a clos la discussion démontrant que cette espèce de polarité, inverse de la larité magnétique, est bien réelle.

ii. Tyndall suspendit d'abord un barreau de bismuth à un de soie dans l'axe d'une bobine traversée par un courant; is, approchant un aimant des extrémités de ce barreau, il islata qu'elles se comportaient comme celles d'une aiguille nantée: mais le pôle austral était à la droite du courant au u d'être à la gauche, comme cela aurait lieu si le bismuth lit remplacé par du fer. Cette expérience n'était d'ailleurs e la répétition de quelques autres, précédemment faites r Poggentlorff et Plûcker.

[>ans un travail postérieur, il fit usage d'un appareil beaujp plus complet, dont le plan avait été suggéré par Weber, qui est représenté en coupe verticale et horizontale dans /ig. aai et 222.

ÎOO'B' représente le contour d'une caisse de verre fixée à

) PoooENDORFF, Pogg. Ann., l. LXXIII, p. 4?^; i848. ') Weber, Pogg. Ann.j t. LXXIII, p. 341 ; 1848. ') Plûcker, Pogg, Ann,, t. LXXIII, p. 6i3; 1848. ) Reich, Pogg. Ann., t. LXXHI, p. 60; 1848. ) Faraday, Exp Researches, 22' et aS' série. •) Thomson, Pogg. Ann., t. LXXXII, p. a4^i i^^'* ) Tyndall, Phil, Trans., p. aS; i8j5. — i'* Partie, p. 387; i856. et B., IV, 3-, Aimants, — (4« éd., 1889.) 26

iiD m ur vertical par los vis II et H' ; HE, H'E' sont tieux h^ coroulées en sens coniraire sur des tubes de cuivre ttxé traverse GG'; mn, op sont deux cylindres de la matière t veut essayer; ils sont soutenus par un (il sans fln, enroul

l(^s poulies W et W, de façon qu'en faisant mouvoir!' d'elles, on C-lève mn el l'on abaisse op, ou inversem Enfin ad, a'd' est une liolle de cuivre rouge, dans laqi se meut un système ilc deux aimants horizontaux astatiq suspendus par un fil / ; ils sont représentés en NS et N'S' la Jîg. aaa.