CHAPITRE PREMIER

PROPRIÉTÉS DES AIMANTS

328. Aimant! naturels et aimants artificiels. — h’ aimant naturel ou pierre d’aimant est un minerai do fer qui possède la propriété d’attirer le fer et quelques autres métaux, particulièrement le nickel et le colbalt. Ce minerai est un oxyde de for, c’est-àdire un composé de fer et d’oxygène, de même que la rouille, dont il ne diffère que parce qu’il contient un peu moins d’oxygène.

La pierre d’aimant possède la faculté non moins remarquable, lorsqu’elle est mobile sur un pivot ou suspendue à un fil, de se diriger d’elle-môme vers une partie déterminée de l’horizon; et par cette propriété, cette pierre mystérieuse, d’un brun noir, sans éclat ni brillant, mérite cependant d’ètre placée bien au-dessus des pierres précieuses les plus recherchées. C’est elle, en effet, qui, comme un nouveau fil d’Ariane, guide les navigateurs au milieu des ténèbres , leur donnant le moyen de se diriger avec la même sécurité sur les mers que s’ils suivaient une voie frayée.

La pierre d’aimant, pierre aimante , était connue des anciens, qui la désignaient sous les noms de pierre de Lydie , pierre d'Hèraclée, pierre de Magnésie , parce qu’ils trouvèrent d’abord ce minerai près de la ville de Magnésie, nommée aussi Héraclée, en Lydie; et c’est du nom de la ville de Magnésie que les Grecs donnèrent à l’aimant le nom de magnés , d’où est venu le mot magnétisme, sous lequel les physiciens désignent aujourd’hui l’ensemble des phénomènes que présentent les aimants. On rencontre des aimants naturels sur presque tous les points du globe ; les plus puissants viennent de Suède, de Norvège et des Indes orientales.

PROPRIÉTÉS DES AIMANTS

Outre les aimants naturels, il existe aussi des aimants artificiels, ainsi nommés parce qu’ils sont le produit de l’art. Ils sont en acier, substance composée de fer et d’une très-petite quantité de carbone. Lorsqu’on trempe l’acier, c’est-à-dire lorsqu’on le porte à une température élevée et qu’on le refroidit brusquement en le projetant dans l’eau froide, il acquiert une grande dureté, etc’est cette propriété qui le fait rechercher pour la fabrication do tous les instruments tranchants. Or, naturellement, l’acier n’attire pas le fer, mais lorsqu’il est trempé, on lui communique cette propriété en le frictionnant avec un fort aimant , et c’est alors qu’il devient lui-même un aimant.

Les aimants artificiels possèdent entièrement les mêmes propriétés que les aimants naturels, mais ils sont beaucoup plus puissants; aussi sont-ils les seuls généralement employés dans les expériences. On leur donne tantôt la forme de forts barreaux do 30 à 40 centimètres de longueur, tels que ceux représentés dans les figures 245 et 246; tantôt celle de fer à cheval (fig. 247) ; ou enfin, lorsqu’ils doivent être mobiles, on les taille en lames minces trèsallongées, comme on le voit dans la figure 239. Au milieu do la lame est enchâssée une pierre d’agate, creusée en dessous de manière à recevoir un pivot d’acier sur lequel elle tourne librement. Ainsi disposé, l’aimant artificiel prend le nom A' aiguille aimantée.

329. Distribution de la force magnétique dans les aimants. — La force avec laquelle un aimant attire le fer n’est pas la même dans toutes ses parties. C’est aux extrémités qu’a lieu la plus grande attraction; de là elle décroît rapidement en avançant vers la partie médiane, où elle est nulle. Pour le démontrer, on plonge un barreau aimanté dans de la limaille de fer, et lorsqu’on l’en retire on voit la limaille adhérer à l’extrémité du barreau en filaments longs et serrés (fig. 237); mais si l’on roule l’aimant tout entier dans de la limaille, aucune parcelle ne s’attache à la partie moyenne de l’aimant.

Les deux extrémités, où a lieu la plus grande attraction , s’appellent les pôles de l’aimant, et la partie médiane, où l’attraction est nulle, est la ligne neutre. Tout aimant, naturel ou artificiel, quelle que soit sa forme, a deux pôles et une ligne neutre. Quelquefois, outre les deux pôles principaux , on observe dans la lon-

MAGNETISME

gueur des barreaux des pôles intermédiaires qu’on nomme points conséquents. Cela tient à une trempe inégale ou à des frictions irrégulières lorsqu on a aimanté le barreau. Nous supposerons toujours que les aimants n’ont que deux pôles.

L action des aimants sur le fer s’exerce au travers de tous les

Fig. 237. — Aimant portant de la limaille de fer.

corps. Par exemple, on place un barreau aimanté sur une table, puis on pose dessus une feuille de carton , et avec un petit tamis on fait tomber dessus de la limaille de fer. Or, à mesure que celle-ci tombe, sollicitée par l’attraction respective des deux pôles, elle se dispose en longs filaments qui vont, en courbes régulières, se réunir d’un pôle à l’autre, comme on le voit dans la figure 238 ; mais au-dessus de la région moyenne de l’aimant, il ne se manifeste au-

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cune action, et la limaille s’y dépose comme elle le ferait sur toute autre substance.

330. Hypothèse des deux fluides magnétiques) lois de leurs attractions et répulsions mutuelles. — Lorsque l'on compare entre eux les deux pôles d'un aimant relativement à l’action attractive qu’ils exercent sur le fer, on observe une identité complète; mais il n’en est plus ainsi des actions mutuelles qui s’exercent entre les

Kig. 238. — Action des aimants au travers des corps.

pôles de deux aimants. En effet, si au même pôle d’une aiguille magnétique «6, mobile sur un pivot (ftg. 239), on présente successivement les deux pôles d’un barreau aimanté qu’on tient à la main, on observe ce phénomène curieux que le pôle a de l’aiguille étant attiré par le pôle B du barreau, il est au contraire repoussé par l’autre pôle de ce dernier ; ce qui montre que les pôles du barreau ne sont pas identiques entre eux, puisque l’un repousse le pôle a tandis que l’autre l’attire. On constate facilement la même différence entre les deux pôles de l’aiguille ab, car si l'on présente successivement le même pôle B du barreau à chaque extrémité de l’aiguille, on observe que le pôle a étant attiré, le pôle b est repoussé.

Pour expliquer cette action inverse des pôles des aimants, on a admis l’existence de deux fluides magnétiques , c’est-à-dire de deux

M AGNETISM E.

matières subtiles entourant les molécules des aimants, et douées de la propriété que chacune agit par répulsion sur elle-même et par attraction sur l’autre. D’après cette hypothèse, la différence entre les pôles provient du fluide qui y prédomine; en sorte que les pôles qui contiennent le môme fluide se repoussent, et ceux qui contiennent des fluides contraires s’attirent.

La terre, ainsi que nous le verrons bientôt ( 333 ), agissant sur

Fig. 239. — Attraction entre les pôles contraires.

les aiguilles magnétiques à la manière des aimants, on l’a elle-même assimilée à un immense aimant, dont les pôles magnétiques sont voisins des pôles terrestres, et dont la ligne neutre correspond à peu près à l’équateur. Par suite, on a appelé fluide boréal celui des deux fluides magnétiques qui se manifeste au pôle nord de la terre, et fluide austral celui qui règne au pôle sud.

Ces dénominations ont ensuite été appliquées aux pôles des aimants, et on a appelé pôle boréal non pas le pôle qui se dirige vers le nord, mais celui qui contient le fluide boréal; de môme on a nommé pôle austral celui où se manifeste le fluide de ce nom. En sorte que c’est le pôle austral qui se tourne vers le nord, et le

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pôle boréal vers le sud Gela posé, les attractions et les répulsions magnétiques sont soumises aux deux lois suivantes :

1° Les pôles de nom contraire s'attirent , et ceux de même nom se repoussent ;

2“ Les attractions et les répulsions s’exercent en raison inverse du carré de la distance.