CHAPITRE VI

ACTION DE» COURANT» HCR CEH COURANT»

985. BiNtoriqne. — A peine l’expérience d’Œrsted est-elle connue, qu’Ampére, avec une sagacité merveilleuse, voit qu’il est légitime d’en conclure que deux courants exercent l’uu sur l’autre des actions mutuelles, qu'ils s'attirent ou se repoussent .selon les positions relatives qu’ils occupent, selon la forme qu’ils affectent. Moins de six mois après la publication d’Œr.sted, dans le courant de l’année 1820, il présente à l’Académie des sciences de Paris un mémoire où se trouvent consignés la plupart des résultats que nous allons faire connaitre. Pendant les années qui suivent, il s’occupe de coordonner l'ensemble des phénomènes qu’il a découverts, et de déterminer le sens et la grandeur des forces mises en jeu, d’abord dans les cas les plus simples, ensuite dans les circonstances où la forme des conducteurs rend les questions plus difficiles à résoudre.

986. Conran* mobile. — Les dispositions, données aux courants dans les chapitres qui précèdent, ne permettent pas de rendre manifestes des actions attractives ou répulsives. Deux fils, traversés chacun par un courant et posés l’un à cûté^de l’autre, ne prennent généralement aucun mouvement à cause de leur peu de mobilité. Ampère, persuadé toutefois qu’ils exerçaient Tun sur l’autre des actions réciproques, inventa des dispositions qui rendirent les conducteurs trés-mobiles.

Parmi les appareils employés, dans ce but, nous choisirons celui que représente la figure AiÛ. 11 consiste en un re(dangle formé par un fil de cuivre, dont les extrémités se redressent et se terminent en crochets plongeant dans de petites coupelles pleines de mercure. Le (•rochet su-

l'iu

ÉLECTBir.lTÉ.

périeui' A, tfriiiiiié par iino pointe d'acier, pose seul sur le fond de la coupelle qui lui correspond, et le rectangle, ainsi soutenu par une pointe unique, est parfaitement mobile autour d'un axe vertical qui partage le rectangle en deux moitiés également pesantes. La mobilité est encore augmentée, parce que la pointe repose sur un coi’ps dur, un petit disque de verre ou d'agate fixé au fond de la coupelle.

La coupelle supérieure est mise en rapport avec le pôle positif d'uiie pile, la coupelle inférieure avec 1e pôle négatif. Le courant circule dans le rectangle . il va de la coupelle au mercure, ensuite il se rend à lu pointe, puis soit'ta route ADf.DEFtMH,'poor‘pBrvenlr à la ootipello inférieure. La communication avec les pôles s'établit au moyen des pinces à vis K, K', fixées à la base des colonnes métalliques L, L', qui portent les coupelles.

D87. Commutateiur. — Il est bon de pouvoir changer rapidement, dans le cours d'une expérience, le sens du courant qui circule dans le rectangle; on y parvient aisément en fixant à la pince K le fil qui communiquait avec la pince K', et inversement; le pôle positif aboutit alors à la pince K', le pôle négatif à la pince K; mais des appareils plus commodes, appelés commvtateurs, rendent ce changement plus facile à exécuter. Nous ne nous arrêterons pas A les décrii’c; ils varient de forme au gré du constructeur. '

988. 1,01» fondaniratalr». — C'est avec le courant mobile décrit au

g 986, que se démontrent expérimentalement les lois suivantes qui servent de base à tout ce qui va suivre.

f“ Les courants parallèles et dirigés dans le même sens s'attii'ent. il" Les courants parallèles et dirigés en .sens conti’aires se repoussent.

Fig. F»g. 4.V*.

leur les deux cas où la répulsion Pour les courants, qui font un

ô'* Deux courants, qui font un angle, s'attirent si tous deux se dirigent vers le sommet de Tangle, ou si tous deux s’en éloignent.

i“ Deux courants, qui font un angle, se repoussent, si l'uii d'eux s'approche du sommet de l'angle et si l'autre s’en éloigne.

f,a figure 459a représente les trois cas où l'attraction a lieu. La figure 459ft met sous les yeux du 1erse produit.

angle, mais qui ne sont pas dans le

ACTION WS (MURANTS SUR LUS COURANTS. 18»

mjnH! plan, les deux dernières propoHitions subsialent, à la condition de considérer, k la place du sommet de l’angle, la perpendiculaire commune aux directions des deux courants. Ainsi deux courants se repoussent quand l’un s’approche de la perpendindaire commune et quand l’autre s'en éloigne. ^

989. iMaaonatratioii experimeniaie. — Voici la démonstration expé- * riiuentale des deux piemiéres lois. I‘aralléleinent an côté DE du rectangle mobile qui est an repos (fig. 140), on place un conrani li\e W, que l’on tient à la main un peu en avant du rectangle. On voit alors qu'au moment oi'i les Aux d’électricité pai^ coui-ent à la Ibis les deux conducteurs dans le sens indiquépar les flèches, le courant mobile DE se rapproche de XY ; il est attiré par le courant fixe parallèle et dirigé dans le môme sens. Si l’on change le sens de l’un des courants, en conservant à l’autre sa direction primitive, DE s'éloigne de XY, il s’exerec donc une répulsion entre deux courants parallèles dirigés en sens contraire. On rend les effets plus maixfués en plaçani vis-à-vis de DE, nu lieu d’un fll unique représentant le courant flxc, le côté XY d’un cadre sur lequel est enroulé plusieurs fois, comme sur un galvanomètre, un fil métallique recouvert de soie, de façon que tous les courants qui passent le long de XY aillent dans le même. sens. On multiplie ainsi l’action du courant, et on rend très-sensible le mouvement de l’équipage mobile, qui pourrait, dans le premier cas, n'ètrc pas appréciable.

l-es actions mutuelles des courants qui font un angle se recoiuiaissenl, en plaçant le cadre XV dans la position indiquée par la ligure 440. Le rnuranl .XY, rendu cette lois horizontal, est rencontré par l'axe vertical

Fifl. ttO.

ÉLECTRICITÉ

.iiitoiii' iliiqiiH le r^ili'e eï^l nioltile. Dans ces cnndiliuiis, une allrarlion s’exerce entre les deux portions des courants FE et XV qui s'éloignent

toutes les deux du sommet de l’angle ou qui s’en rapprochent toutes les deux, et le rectangle tourne autour de son axe vertical, de telle nianiéi'e que le courant FE devienne parallèle au courant XV, et chemine dans le même sens. Si on recommence la même expérience en changeant seulement le sens du courant XV, la rotation du rectangle est inverse, de sorte que le courant FE devient, par rapport à \Y, parallèle et de même sens.

On remarquera que,

dans toutes ces expériences, une seule pile suffit pour mettre les deux courants en activité. An lien de réunir directement la pince K' et le pôle négatif, on intercale entre eux le fd du cadre XV.

990. Autre* réaultuta fondamentaux. — 1" Deux parties d’uu même fd conjonctif parcounies en sens inverse par le llux électrique, exercent sur un courant extérieur des actions égales et contraires.

2“ L'n courant sinueux agit avec la même iidensité que le courant rectiligne autour duquel il est contourné, pourvu qu’il s’écarte très-peu de ce dernier.

Ces deux nouveaux principes, dont la vérification expérimentale parait, au premier abord, plus embarrassante que les quatre premiers, s’établissent au moyen du rectangle que nous avons déjà employé.

On présente à l’un des côtés verticaux DE du rectangle mobile un fil {fitl. -iVi) recouvert de soie, et plié de telle sorte que deux de ses parties AH, RC se côtoient dans une certaine longueur. Dans ce fil, on fait circuler un courant qui monte selon AB et redescend selon BC. l/expèrience fait voir que ces deux courants de .sens contraires, ainsi associés, sont

KiK. Mi.

m;tion des (xiurants sdh les courants

sms action sur l'équipage mobile. I/iinmobililé du rerlangle persiste si, .m lieu de présenter seulement .\BC, on enroule un très- g ^raiid nombre de fois sur le cadre d’un niulliplicaleur un double courant tel que le précédent, mais d’une très-grande longueur. Eu employant cette dernière disposition, il faudra procéder à l’enroulement avec le soin nécessaire pour que les deux parties contiguës du lil soient bien à égale distance du cété le plus voisin du rectangle mobile : résultat Irès-diflicile à obtenir; aussi observe-t-on presque toujours un mouvement du (il mobile. Mais si l'on répète l’expérience un grand nombre de fois, l’effet se produit tantôt dans un sens, tantôt dans un autre : preuve certaine que les mouvements observés sont seulement dus aux défauts inévitables de la construction.

991 . On démontre la seconde proposition en employant des dispositions semblables; l’un des courants BC {fig. 4.i3) tourne autour du fil rectiligne AB, en formant une sorte d’hélice, la* système de ces deux fils est enroulé sur le cadre d’un multiplicateur, et sous l’inlluence des deux courants de sens contraire, le rectangle reste immobile. Le courant sinueux agit donc comme le courant rectiligne voisin, puisipie, d’après l’e.xpérience précédente, un courant rectiligne qui prendrait sa place et descendrait carinme lui, aurait fait équilibre à l’action du courant ascendant AB.

992. AetioiM matuellCH 4te deux partie» caa»e«allve« d'un même eanraai. — Les résultats précédenunent constatés permettent de déterminer maintenant, par le raisonnement seul, et à la manière des géomètres, les actions exercées par des courants de formes connues, du moins dans les conditions simples de forme et de position que nous allons successivement indiquer.

Parmi les conséquences que l’on peut déduire des premiers phénomènes décrits, la suivante est souvent signalée :

lin fil unique, plié en angle suivant des directions telles que .A'B', C'B' {fig. 444), se trouve composé de deux parties qui se repoussent quand on fait entrer par l’extrémité lE un courant qui sort par l’autre extrémité 1? ; et cela est vrai, quel que soit l’angle des deux directions : ainsi, quand on agrandit cet angle et qu’il est très-près d’étre égal à deux angles droits, les deux cnnranis .se repoussent encore. On est alors con-

Fig. 4ir>.

Fig. 4M.

ÉLECTRICITÉ

(luit û p('iispr qii’A la limite, qnami l'angle sera égal It (lpii.(( droits, el que les deux directions seront dans le prolongement l'une de i'autiv, il y aura encore rêpidsion. D’où l’on arrive à cette (conclusion : Deux parties consécutives d'un même courant se repoussent.

Ampère indiquait pour démontrer la réalité du phénomène une expérience que nous nous abstenons de décrire; car en réalité, les courants qui agissent dans l’expérience d’Anipère, sont des courants angulaires, (S non, comme il le faudrait, des courants cheminant dans une même direction.

99,^. Aetlon d’iia csMirant borlzonUkl IndeNnl itnr im eonrairt horixoalal limité et moMIe «ninar d'an nxe «eetleal. — Soit XV ifiç- A45i

Fis. UN.

un couiant fixe, horizontal et indéfini que le lecteur p(Mirra supposer placé sur la page même du - livre ; soit AB un courant horizontal, limité et mobile autour d'un axe vertical passant par le point A. Ce couraul marche de A vers II, et il est d’une longueur telle que, dans toutes les poaitiüus qu’il .occupe, le point B reste d'un même udté par rappod à XI ; il est d'ailleurs contenu, soit dans le plan horizontal passant par XV, soit dans tout autre plan horizontal voisin de ce dernier. Quelle e>l l’action du courant fixe sur le courant mobile?

Dans la position actuelle, les deux courants sont parallèles et cheminent dans le même sens; par conséquent ils s’attirent; AB s’approchera donc de XY autant qu'il sera possible d'après la fixité du point A: il tournera et prendra la position AB'.

Le courant étant en AB', prolongeons-le, et menons la perpendiculaire coininune; elle sera parallèle à l'axe de rotation passant par A et se projettera en H sur le plan du papier. D'après les propositions énoncées au g 98H, les deux courants AB' et HX s’approchant tous deux de la perpendiculaire commune, AB' est altii'è par HX et sollicité à tournei autour de A dans le sens de la flèche F. Quant aux deux coulants AB et liV, l'un se dirige vers la perpendiculaire commune, l'aulre s eu

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ACTRt.N IIKS COljKA^^r^ SüH LES COURANTS. l'ij

eluigiit:; ce> deux courants sc l•epoussclll. Lu cuiiducleur AB' sera repousfié loin de VU, par conséquent vers X, et celte répulsion agira, comme l’altraclion de IIX, pour produire le uiouvenienl de B' dans le sens de la (lèche K : il y aura donc rotation du courant mobile. Dans toute autre position de AB, raclion de XY, déterminée comme nous venons de

Kip. lUl.

le faire, s'exerce toujours de manière à continuer le monvemeiil derolalion dans le même sens Ainsi la théorie nous indiipie d’avance ce (|iie l’expérience doit nous permettre de reconnaître : une rotation continue de AB autour de l’axe vertical A.

Si le courant AB, au lieu d’aller de A en B, allait de B en A, il se produirait encore un mouvement de rotation, mais en sens contraire. C’est ce qu’exprime la (igure 44(1.

094. Action d'nm courant drenlnlrc horUontal «nr nn courant recllll•ac, borizontal et limlM, ntoblle autour d'an axe «ertieal paMwant |>arle centre du eonrant circulaire, — La véritication eX|)érituentale des résultats, énoncés dans le paragraphe précèdent, exigu des courants d’ime intensité considérable. Aussi inoditie-t-un généralement la forme de l’expérience; on la change en une autre où le courant XY agit un grand nombre de fois sur le courant AB. Eu uii mot, on conqiose un système multiplicateur analogue à celui , >, ^ do galvanomètre. Suit un courant UVXYZ '■ ilig. 447) couloiirné en forme de rectangle, et dont le sens est indiqué par ?

l'ordre alphabétique des lettres. Soit AB | i

un courant horizontal, marchant de A

' ers B, et dont l’axe de rotai ion A est '

an centre du rectangle. En considérant ■**‘'

un cdtê quelconque du courant rectangulaire et en raisouuant comme

nous l'avons fait dans le (> 995, un voit qu’il agit, dans tous les cas,

Fi*. 4»T.

fXECTlilCITK

pour faire luuriier AÜ dans le sens marqué par la lléclie K. Or, euiiiiiie le courant reclangulaire peut être replié sur un cadre de bois autant de fois que l’on veut, l’o|)ératcur peut à son gré multiplier l’action qui provoque la rotalion du courant mobile.

Le plus souvent au lieu d'un courant rectangulaire, on emploie un courant circulaire DM'D'M (fig. 448), que l’on enroule un grand nombre de fois sur un cercle de bois. Une partie quelconque du courant circulaire agit pour déterminer la rotation de Alt dans le st>ns de la flèche F. Considérons par exemple un petit élément M du c.ercle; menons la tangente MT dont fait partie cet élément; prolongeons AB et menons la [lerjicndiciilaire commune à MT et à AB, elle se projette en T. Le courant qui cliemine en M s’approche de cette perpendiculaire commune, le courant AB s’en approche aussi ; donc il y a attraction, et rotation de AB dans le.

Kif! lis. Ki({. il'J.

sens de la flèche F. Un démontrerait de même que tout élément du courant circulaire, situé sur la demi-circonférencc BMI)', attire AB; que tout élément situé sur la démi-eirconférence BM'B' le repousse. Toutes ces actions s’accordent donc à faire tourner le courant mobile dans le même sens.

La rotation changera de sens si le courant AB circule en sens inverse. Un s’en assure en recommençant sur la ligure 449 les raisonnements que nous venons de faire sur la figure précédente.

Fm général, les résultats de la théorie et de l’expérience se résument dans cet énoncé ; Lorsque le courant mobile s’éloigne du centre, le niou- \emenl de rotation a lieu en sens inverse du courant circulaire auquel il est soumis; lorsque le courant mobile s’approche du centre, il tourne dans le sens du courant circulaire qui agit sur lui.

095. Appareil. — Ekperinm. — Arrivons maintenant à la dénioiis- Iraliuii expérimentale de ce résultat. Le courant AB (/il/. 450) est coii-

ACTION UKS COURANTS SUR LtS COURANTS.

stitué |)iir un fil de cuivre mobile sur une pointe d'acier verticale, ipii repose sur le fond d’une capsule de métal contenant du mercure. Le courant arrive en A par une colonne métallique D communii|uaiit avec le pôle positif de la pile; il suit AB qui se recourbe en BC et plonge dans l'eau acidulée du vase de cuivre VV' mis en rapport avec le pôle négatif. La colonne I) traverse le vase en passant dans un bouchon verni et isolant, flxé à une ouverture pratiquée au centre de celui-ci, de sorte que le courant est forcé de suivre la route indiquée. En réalité, dans notre appareil, le courant arrivé en A suit à la fois, et le lil AB et le (il AB' qui sont tout semblables. Mais il n'y a pas à s’en inquiéter: car on voit de suite, d'après ce (|ui a été dit plus haut, que les actions d un courant circulaire sur ces deux courants sont concordantes. Ce second lil AB'C' permet de donner de la solidité et de l’aplomb au petit équipage mobile, dont les deux extrémités C et C' sont reliées par un cercle métallique.

Pour réaliser un multiplicateur circulaire, on se sei-t d’un ndsan de cuivre recouvert de soie que l’on enroule un grand nombre de fois autour du vase métallique VV' : dans ce ruban on fait passer un courant. Une seule pile fournit, à la fois, par un agencement convenable (989) et le courant AB el les courants circulaires. A cet effet, l un des bouts du ruban de cuivTe, qui forme la couronne, est mis en communication en E avec le bord du vase, et par l’autre bout G avec le pôle négatif; alors le courant, après avoir suivi la marche l’DABC, passe dans la spirale ayant de retourner à la pile.

On constate ainsi que AB tourne dans le sens indiqué par la théorie. En intervertissant les communications des extrémités du multiplicateur, on change le sens du courant qui y circulait, et le courant AB s’arrête [tour tourner ensuite en sens invei-se. Si l’on fait marcher le courant mobile de B vers A, en conservant au courant du multiplicateur son sens primitif, le sens de la roUition est aussi changé.

Dans l'expérience que nous venons de décrire et dans toutes collos du

Fi*, «.y).