SI’O I.A MÉCANIQUE ÉLECTRIQUE

Nous avons fait connaître, dans le rapport général, les nombreuses et puissantes analogies qui ont conduit fmpère à la révélation de la nature électrique des aimants. II ne sera pas sans quelque utilité d’insister ici sur celte grande roneeptinn.

Il a été établi par une suite d’expériences comparées sur les aimants et les hélices électriques qu’un fd d’acier aimanté est l’équivalent d'un cylindre électro-dynamique ou d’une hélice, et c’est à la constitution électrique intérieure de l’acier qu’on a attribué cette équivalence.

Mais comment l'aiguille aimantée peut-elle être l'équivalent d'une hélice, et où sont les murants électriques qu’il faut supposer dans l’acier?

Pour concevoir nettement cette constitution de l’aiinaut, il faut remarquer qu’un système d’hélices égales, parallèles, et ayant leurs pèles de même nom sur un plan perpendiculaire à la direction du système, forme un faisceau équivalent à une seule hélice qui l’envelopperait. L’aiguille d’acier aimanté, qui a les mêmes propriétés qu’une hélice, peut donc être regardée comme un faisceau d’hélices parallèles à Taxe de l'aiguille, ayant toutes leurs pèles homologues du même côté. Or ces hélices peuvent avoir des diamètres aussi petits qu’on veut et par suite égaux aux dimensions des particules de l’acier. Pour produire les effets de l’aimant, il suflit donc que chaque particule d’acier aimanté se trouve entourée d'un courant électrique et que tous ces courants particulaires soient égaux, de même sens cl parallèles entre eux. L’ensemble de ces courants n’est autre chose qu’un faisceau d'hélices électriques, ou, pour parler plus exactement, de cylindres électro-dynamiques, et se trouve équivalent à une hélice électrique qui l'envelopperait.

Le théorème qui conduit à cette conséquence importante est celui-ci : l’action qu’exerce au dehors un circuit fermé de très-petites dimensions est égale, en

grandeur et en direction, à celle qu’exercerait tout autre circuit, de même centre de gravité, tracé dans le plan du premier circuit, pourvu que les intensités des deux courants soient en raison inverse des aires enfermées dans les deux circuits; la forme des courants n’influe pas sur cette action. Il résulte de là qu’on peut remplacer un circuit

par un autre de forme polygonale quelconque, ayant même plan et même

centre de gravité; seulement, si son aire est double, triple, quadruple, il faudra donner au courant une intensité deux fois, trois fois, quatre fois moindre.

NOTKS

d.tK

(Coupons uiainlenanl, par un plan perpendiculaire à leur direction commune, un faisceau de cylindres électro-dynamiques de sériions très-petites, de mt'inc intensité, de même longueur et ayant leurs | elles de même nom sur un plan perpendiculaire si la direction du faisceau. Nous aurons dans ce plan sécant une série de courants de même intensité et de même aire, ayant d'ailleurs une forme et une position relative (]uelcon<|ues. Traçons un circuit

fermé qui enveloppe tous ces courants, et divisons par des polygones l'intérieur de ce cii-cuit en autant de parties qu'il y a de courants électriques, toutes ces parties ayant même aire cl même ceutre de gravité que le courant électrique euferiné dans chacune d'elles. Chaque courant électrique pourra être remplacé, au point de vue de son action au dehors, par un courant circulant dans le même sens autour du polygone qui l'enferme, et tous les courants polygonaux auront même intensité, puisqu’ils sont de même aire. Chaque côté intérieur des polygones se trouve dès lors parcouru par deux courants égaux et opposés qui se détruisent, et il ne reste plus que les courants des côtés extérieurs des polygones, dont l'ensemble forme un courant qui enveloppe la section. Chaque tranche du faisceau d’hélices agit donc comme si elle était entourée d'un courant qui circulerait sur son contour, et l'ensemble de tous ces courants extérieurs constitue un cylindre électro-dynamique, ou, ce qui revient au môme, une hélice électrique. C’est par ce théorème que nous sommes conduit à regarder un cylindre d'acier régulièrement aimanté comme composé d'une infinité de courants électriques particulaires, circulant tous dans le même sens et dirigés, sinon rigoureusement, nu moins à peu près, perpendiculairement à l'axe du cylindre.

Si l'hypothèse d'Ainpèrc sur les courants particulaires de l'acier aimanté

O est vraie, nous pouvons en vérifier une conséquence immédiate. Les courants particulaires d'une même trauchc se trouvent dirigés en sens contraires dans les parties les [dus voisines, puisque la circulation générale est partout de même sens; ces parties voisines doivent donc se repousser, ce qui tend à produire un déplacement des courants et il altérer le parallélisme de leurs plans. Dans un faisceau d'hélices ordinaires dont toutes les parties sont fixes les unes par rapport aux autres, les pôles du faisceau sont sur les plans extrêmes

suit LA MÉCANIQUE ÉLECTRIQUE. 239

<|iii contiennent les pôles des hélices; mais dans l'aimant, les choses ne peuvent pas se passer ainsi. L'électricité u'est pas obligée de suivre autour d’une particule un chemin fixe, et elle peut se déplacer sur la surface de la particule; les courants particulaires peuvent donc obéir, dans une certaine mesure, aux répulsions qu'ils éprouvent des parties les plus voisines des autres courants. Les pôles de l'aimant ne devront donc pas être aux extrémités mêmes du cylindre d'acier; ils se rapprocheront du centre de l'aimant d’autant plus, pour une même longueur, que le diamètre de l'aimant sera plus considérable. Or l'expérience confirme ces prévisions théoriques, car ou sait depuis longtemps que les pôles des aimants sont plus ou moins éloignés de leurs extrémités, et d'autant plus éloignés que les diamètres sont plus grands pour la même longueur des barreaux. En général, les courants électriques particulaires doivent avoir une direction telle que chaque élément de courant se trouve en équilibre sous i'iullueuce des forces qui le sollicitent et qui proviennent soit des courants extérieurs, soit des courants particulaires intérieurs.

Si nous examinons maintenant ce qui arrive à un barreau de fer doux qu'on met dans l'hélice électrique à la place du fil d'acier dont nous venons d’étudier les propriétés, nous arriverons à des conséquences tout à fait analogues , au moins tant que le fer restera sous l'influence du courant électrique. Dans ces conditions, nous serons amené à regarder le 1er doux connue jouissant des mêmes propriétés que si l'hélice extérieure s’était moulée à sa surface, ou, si l'on aime mieux, comme l’équivalent d'un faisceau d'hélicos électriques dont les [vêles de même nom sont en regard. Ainsi, pendant l'aimantation du fer doux, les particules de ce corps se trouvent entourées de courants électriques qui circulent dans le même sens sur des plans sensiblement perpendiculaires a Taxe du Ivarreau de fer.

Supposons maintenant que le courant de l'hélice soit supprimé: aussitôt le fer doux perd son aimantation; il faut donc alors que les courants électriques ou disparaissent ou prennent à l'intérieur des directions qui empêchent tout cllet au dehors de se manifester. Ranimons l'hélice, [mis supprimons encore le courant, et de nouveau les courants particulaires s’établiront perpendiculairement à l'axe du barreau de fer, puis disparaîtront ou prendront des directions intérieures propres à masquer leur effet au dehors. On pourra produire cette alternative autant de fois que Tou voudra. La manière la plus simple d'expliquer ces phénomènes consiste évidemment à supposer que les courants préexistent à l’action de l’hélice électrique extérieure, et que l'effet de cette hélice est de diriger les courants particulaires. Dès que son action cesse, les courants particulaires, obéissant aux lois qui les régissent, se di-

NOTES

rigeul de nouveau cuinine avant celle action ri masquent leur effet à l’extérieur. D'après celte manière de voir, qui est celle il' Ampère , chaque particule de fer doux serait douée de force éleetromotriee, c'est-à-dire qu'elle aurai! la propriété de décomposer le fluide neutre, de la même manière que la pile de Voila; l'un des fluides se porterait à la surface de la particule en l'un de ses points, et l'autre fluide au point opposé. Comme la particule est formée d’une substance conductrice, les deux fluides se rejoindraient par la surface et par les diverses lignes qui sur cette surface

( , \ vont de l'un des points d’écoulement à l'autre. Une section

Il " If faite parun plan passant par les deux points d'écoulement // contiendrait deux circuits fermés dont les parties intérieures à la particule seraient dirigées dans le même sens, et les parties extérieures en sens contraire. L'ensemble de ces doubles courants pour tous lus plans que l'on peut mener par les deux points d'écoulement constitue un solénoïde fermé, et Ampère ainsi que Savary ont démontré que l'action d'un solénoïde fermé est nulle au dehors, ce qui est ronGrmé rigoureusement par l'expérience.

La particule d'un corps magnétique est donc, d’après Ampère, une source de courants électriques ilirigés dans tous les sens autour d elle et ne révélant pas son action au dehors tant qu'aucune action extérieure ne vient changer celte condition. Si l'on fait agir sur celle particule un courant électrique, les courants de la particule qui peuvent se déplacer puisqu’ils sont sur un bon conducteur obéissent à cette action, et se portent vers la partie de la surface de la particule où les attire le courant extérieur, et là se dirigent dans le même sens que ce courant. Telle est la raison pour laquelle le fer doux, placé dans une hélice électrique, à tous ses courants particulaires dirigés dans le même sens que ceux do l’hélice. Lorsque l'action de l'hélice cesse, les courants de la particule reprennent les directions primitives et reconstituent un solénoïde fermé, si rien ne s’y oppose.

D’après pette manière de voir le courant électrique extérieur ne crée pas les courants électriques particulaires du fer doux par son influence, mais dirige les courants que la particule produit continuellement par une cause indépendante du courant influent.

Considérons maintenant l'aimantation du lil d'acier. Les courants particulaires que l'hélice a dirigés se maintiennent dirigés lorsque l'hélice cesse d’être animée. Il y a là une différence importante entre le fer doux-ci l'acier; mais rien n’empêche d’admettre la même théorie pour les deux corps et de regarder chaque particule d'acier comme douée de force élcclromolrire par