MÉCANIQUE ÉLECTRIQUE

Il y a peu de temps encore, le magnétisme et l'électricité formaient des sciences distinctes, qui se résumaient dans deux instruments principaux, la boussole et la pile de Volta. OErsted s’aperçut que la boussole déviait sous l’action du courant électrique. Mais quelle était la nature propre du magnétisme et par quel rapport mystérieux s’unissait-elle à l’essence même de l’électricité? Nul encore ne le voyait, lorsque Ampère créa la science des attractions et des répulsions des courants, inventa l'aimant électrique, révéla ainsi la nature électrique du magnétisme, lit disparaître de la science l’ancienne hypothèse des fluides magnétiques, et ouvrit une immense carrière aux applications.

C’est en 1820 qu’Ampèrc reconnut le fait fondamental, que les diverses parties des courants électriques s’attirent ou se repoussent. Si deux fils métalliques parallèles peuvent s'approcher ou s’éloigner l'un de l'autre, et qu’on introduise dans ces conducteurs le courant de la pile voltaïque, on verra les deux fils mobiles tantôt se rapprocher, tantôt s’écarter : ils s’attireront lorsque le courant électrique les parcourra dans le môme sens, ils se repousseront dans le cas contraire.

Telle est l’expérience première d’où la brillante imagination d’Ampère a fait sortir de grandes découvertes; tel est le point de départ de nombreuses et importantes applications mécaniques.

Remplaçons les deux lils parallèles par d’autres circuits, et valions leur forme et leur position. En introduisant dans les conduc-

«APPORT SL’ Il LES PROGRÈS

leurs le courant de la pile , nous les ferons agir les uns sur les autres, et nous obtiendrons les phénomènes les plus divers d’équilibre et de mouvement. Voilà donc toute une nouvelle mécanique créée.

Si, dans chaque problème, il fallait avoir recoure à l’expérience pour connaître le mouvement produit, les recherches seraient sans lin, et la science n'aurait pas toute sa portée. Ce n’est pas cette méthode que suivit Ampère, et c’est pour cela qu’il lui fut donné de parcourir presque en entier, et, pour ainsi dire, de fermer lui— même la carrière qu'il avait ouverte. De même que Newton avait ramené au calcul tous les problèmes de la pesanteur universelle, en démontrant que les parties très-petites des corps s’attiraient proportionnellement à leurs masses et en raison inverse du carré des distances; de même Ampère résolut d'un seul coup tous les problèmes d’électro-dyuamiquc, c’est-à-dire les réduisit à des questions de calcul , en découvrant la loi élémentaire des attractions et des répulsions des courants électriques. C’est ainsi que la mécanique des courants se trouve établie sur une base aussi solide que la mécanique céleste; c’est par cette grande conception qu’Ampère s’est élevé à la hauteur du génie de Newton.

Ampère n’a été ni moins heureux, ni moins fécond dans les applications de la science qu'il avait fondée. 11 découvrit d'abord ce fait important, que la terre agit sur les courants électriques.

Lorsqu’un courant vertical et ascendant peut se mouvoir autour

d’un axe qui lui est parallèle, il se transporte de lui-même à l’ouest magnétique et s’y fixe dans une position d'équilibre stable; il se porterait à l’est s’il était descendant.

Par quelle force le plan vertical du courant et de son axe de rotation se place-t-il eu croix sur la boussole?

La cause a son siège évidemment dans le globe terrestre, cl il est naturel d’admettre que c’est la puissance magnétique de la terre qui dirige à la fois la boussole et le vertical mobile du conducteur électrique. Mais cette explication incontestable ne fait que reculer la difficulté. Déjà dans la science il s’est introduit un fait primitif, celui-là mémo qui sert de fondement à l’électrodynamique. En effet, l’action réciproque des courants les uns sur les autres a été regardée comme un résultat de l'expérience, de la même manière que l’attraction des corps célestes avait été présentée par Newton comme un fait d’observation. Si, au lieu d’être ramenés au principe même de l’électro-dyuamique, les nouveaux phénomènes sont simplement attribués au magnétisme du globe, ils constitueront un second fait primitif, sans liaison visible avec le premier. De cette manière, la science ne fera que se compliquer.

Mais agissons autrement : faisons abstraction de toute idée préconçue sur le magnétisme terrestre; supposons même, si l’on veut, que ce magnétisme nous soit inconnu, ou que la découverte de l'électro-dynamique ail précédé celle de la boussole. En nous plaçant à ce point de vue, nous serons naturellement porté à chercher si l’on lie pourrait pas imiter artificiellement, avec un courant électrique, l’action électro-dynamique de la terre.

Soustrayons d’abord le courant vertical et mobile à l’action du globe terrestre, ce qui est facile avec les appareils asiatiques d’Ampère; faisons agir un courant fixe et horizontal que nous dirigeons, de l’est à l’ouest, perpendiculairement au méridien magnétique, et que nous plaçons au niveau inférieur du courant vertical ou au-dessous. Nous voyous alors le conducteur mobile se transporter à l’ouest s’il est ascendant, ou à l’est s’il est descendant.

L’action du globe terrestre est donc équivalente à celle d’un courant électrique perpendiculaire au méridien et dirigé, sous l’horizon, de l’est à l’ouest. Mais alors la cause de cette action est dévoilée. Comment en effet ne pas admettre qne les phénomènes

8 RAPPORT SUR h lis PROGRÈS

électro-dynamiques du globe sont dus à des courants électriques circulant dans son intérieur?

Désormais la science n’a plus deux faits primitifs distincts; elle repose entièrement sur l’action mutuelle des courants. Il est vrai qu’il reste encore les phénomènes du magnétisme proprement dit, c’est-à-dire ceux de la boussole : Ampère nous montrera qu’ils sont aussi d’origine électrique, et de la sorte un troisième fait primitif disparaîtra de la science.

Pour développer sa belle théorie, Ampère suit deux méthodes différentes. Dans l’une d’elles, il calcule directement l’effet extérieur d’un nombre quelconque de courants électriques, placés comme on voudra dans l’intérieur de la terre, et, par des démonstrations trèsgénérales et des plus élégantes, il arrive à des propositions neuves et susceptibles d’ètre vérifiées par l’expérience. Comme l’observation et le calcul se trouvent constamment d’accord, il est naturel d’en conclure que. la théorie est exacte. S’il était resté dans cette sphère élevée, Ampère aurait eu peut-être beaucoup de peine à vulgariser ses idées, mais il eut recours à un artifice ingénieux qui réussit complètement. Il imagina de substituer aux innombrables courants terrestres un seul courant rectiligne, indéfini et capable des mêmes effets qu’eux; l'esprit pouvait alors suivre avec facilité et les raisonnements et les expériences; la complication du calcul disparaissait et la théorie se présentait dans tout son éclat. C’est de cette manière qu’en physique et en mécanique on simplifie souvent l’étude des phénomènes, en substituant aux forces qui agissent une force fictive capable des mêmes effets que les forces naturelles, c’est-à-dire leur résultante.

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Nous avons vu que l’action électro-dynamique du globe terrestre est équivalente à celle d’un courant perpendiculaire au méridien et dirigé, sous l’horizon, de l’est à l’ouest. La position de ce courant n’est pas arbitraire; nous savons, il est vrai, qu’il ne peut se

DE L'ÉLECTRICITÉ ET DU MAGNÉTISME, trouver ni à l’est ni à l’ouest, ni sur aucun autre point de la rose des directions, si ce n’est sur le méridien magnétique; mais il pourrait être au nord ou au sud, ou même sous nos appareils. L’expérience que nous avons analysée ne suffit pas pour éclaircir le fait; combinée avec celle dont nous allons parler, elle fixera la position du courant terrestre vers le sud.

Supposons qu’un fil métallique puisse tourner autour de l’une

de ses extrémités dans un plan horizontal, de la même manière qu'un rayon de cercle autour de son centre.

Faisons passer un courant dans ce fd et abandonnons l'appareil à lui-même. Le fil se met à tourner d’un mouvement continu , tantôt dans un sens et tantôt en sens contraire. Lorsque l’électricité positive se porte de l’extrémité mobile vers le centre fixe, le rayon se meut en allant de l’est vers le midi, l’ouest et le nord; si l’électricité positive sort au contraire du centre de rotation pour se diriger vers l’extrémité mobile, le mouvement du rayon se fait en sens opposé.

Ce phénomène, découvert par Ampère, est une nouvelle preuve de l’action électro-dynamique de la terre.

En l’examinant, on est immédiatement frappé de son caractère exceptionnel. On voit en effet un rayon mobile se mouvoir avec une vitesse qui croit jusqu'à un maximum cl qui se maintient alors, malgré la résistance des milieux, tant que le courant conserve la même intensité. Ordinairement les corps qui tournent sous l’action des forces naturelles reprennent la même vitesse à chèque révolution, à moins que la résistance des milieux ne leur enlève peu à peu de la force vive; au contraire, dans l’expérience d'Am-

père, il y a création continuelle de force vive, ce qui est un fait remarquable.

Plaçons-nous maintenant au même point de vue que pour notre première expérience, et cherchons à imiter le mouvement de rotation produit par la terre, en faisant agir sur le rayon mobile un courant horizontal. Veut-on obtenir le même sens de rotation qu’avec la terre, on n’a qu’à placer le courant fixe vers le sud et à le diriger de l’est à l’ouest. Cette expérience s’accorde avec l’effet de direction sur un courant vertical, pour indiquer que le courant terrestre est au sud des appareils. On peut obtenir, il est vrai, le même mouvement de rotation, en plaçant le courant fixe vers le nord, mais alors il faut diriger le courant de l'ouest à l’est, ce qui est le contraire de la direction que nous connaissons déjà au courant terrestre.

11 n’est donc pas possible de supposer que ce dernier courant est au nord , encore moins qu’il se trouve sous l’appareil , puisque alors le rayon mobile ne tournerait pas, mais se dirigerait.

Ainsi le globe terrestre est intérieurement sillonné de courants électriques, et, sur les appareils électro-dynamiques qui sont dans un lieu déterminé de la terre, l'effet de tous ces courants est le même que celui d’un courant placé au sud de l’Europe, dirigé de l'est à l’ouest perpendiculairement au méridien magnétique du lieu considéré. Ce courant traverse la terre et se trouve par conséquent au-dessous de notre horizon. Il resterait à examiner de combien il est incliné; c’est ce que nous ferons bientôt, mais auparavant nous indiquerons une application importante du premier des deux phénomènes que nous venons d'étudier.

La belle découverte d'Ampère sur l'action électro-dynamique du globe terrestre l’a conduit à la plus curieuse et la plus originale de ses inventions, celle de l’aimant électrique.

Considérons de nouveau le phénomène d'équilibre que présente un courant vertical sous faction de la terre, et modifions ainsi l’expé-

rience. Foruions, avec un fil métallique, un cercle ou un rectangle, plaçons verticalement le plan de ce circuit, et, après avoir suspendu le fd de manière qu'il puisse tourner autour de la verticale de son

centre, introduisons un courant électrique dans ce conducteur ■ •k. mobile. Nous voyons alors l’ap-

^ g" ^ pareil tourner, la partie ascen-

|| \ danle du courant se porter à

■A i Jl l’ouest, la partie descendante se

Y l t diriger, par un mouvement con-

cordant , vers l’est, et l’équilibre [jf >">• s’établir lorsque le plan du circuit est perpendiculaire à la direc- *' tion de la boussole. Cet appareil se place donc parallèlement au moyen courant terrestre, comme cela doit être d’après les lois de l’électro-dynamique.

Il suit de là qu’un assemblage de courants circulaires, verticaux, parallèles, de même sens et montés sur un même axe horizontal , se

dirigerait de la même | p, manière que le circuit

précédent, car chaque i cercle tendrait à se

1 placer parallèlement au

• courant terrestre. Cette

i|JC J conséquence est trop im-

^ portante pour qu’on ne

cherche pas à réaliser

0<llt . • ' e- l’expérience qui doit la

vérifier. O11 y arrive en pliant un fil en forme d’hélice et eu le ramenant sur lui-mème parallèlement à l’axe. Le courant électrique.

en revenant par le prolongement du fil, détruit l'effet de l’obliquité des spires, et, par cet artifice, on réalise un système équivalant à celui de courants circulaires égaux, parallèles, de même sens et montés sur un même axe. C’est toujours ainsi qu’il faut considérer les hélices électriques.

Lorsqu'une hélice électrique est suspendue et quelle peut tourner autour de son centre dans un plan horizontal, ou la voit se porter vers une position d’équilibre stable et placer son équateur dans b* plan d’est et d’ouest magnétiques, comme s’il n’y avait qu'un cercle mobile.

Au premier abord, cette expérience peut ne paraître qu’une simple répétition du phénomène fondamental que nous avons déjà examiné. Mais changeons le point de vue, et, au lieu de considérer la position que prend l’équateur de l’hélice, portons notre attention sur la direction même de son axe. Il est clair que cette ligne se dirige du sud au nord magnétique, comme le ferait un ainlant. L’hélice se comporte donc comme une boussole. Ainsi voilà une boussole sans aimant! Une boussole purement électrique! Jusqu'à cette invention d’Ampère, nul n'avait pu imiter l’aimant; depuis elle, il n’en a pas été trouvé d'autre image.

Nous avons donc maintenant deux aimants. Est-il possible d'admettre qu’il y ait entre eux une différence de nature? El comment ne pas supposer que le magnétisme est de même essence que l’électricité? Tout s’explique, si l’on regarde l’aimant ordinaire comme un assemblage de courants électriques qui circulent autour de chaque particule dans des plans à peu près perpendiculaires à la ligne des pôles, et qui forment ainsi un faisceau d’hélices électriques. Grâce à ce coup d’éclat de l’imagination d’Ampère, le mystère du magnétisme est dévoilé, et un nouveau fait primitif disparait de la science.

Pour arriver à ces conclusions, nous avons évidemment admis, par anticipation, que l’hélice électrique possédait toutes les propriétés générales de l'aimant ordinaire. II nous faut donc comparer les deux aimants sous tous les rapports. Mais auparavant nous ferons

UE L'ÉLECTRICITÉ ET Ul' MAGNÉTISME, remarquer que l’aimant d’Ampère a son caractère spècial et jouit de propriétés particulières d’une grande importance. Par un simple jeu de communication avec les pôles de la pile, on peut faire circuler le courant dans l’hélice, le renverser ou l’arrêter. L’aimant électrique peut donc être créé ou détruit à volonté, instantanément et à toute distance. De tels effets étaient ntl guère inconnus dans la scienee du magnétisme; c’est une nouvelle richesse pour elle, et nous verrons bientôt quel parti on a su en tirer.

L’hélice d’Ampère n’est pas seulement une image de la boussole de déclinaison; elle peut imiter aussi la boussole d’inclinaison. L’expérience ne se fait pas avec l’hélice même, parce que le poids de l’appareil nuirait à sa mobilité, mais on réussit avec un élément d’hélice.

Lorsqu’un circuit rectangulaire est mobile autour d’un axe

qui passe par son centre parallèlement à l’un des côtés du rectangle, si l’on dirige cet axe suivant la normale an méridien magnétique, et qu’on introduise un courant dans le circuit, on voit le cadre tourner autour de son axe, prendre une position d’équilibre stable inclinée sur l’horizon , et telle que le courant soit ascendant à l'ouest. Dans cette position, la perpendiculaire au plan du rectangle, qui représente l’axe de l’hélice, fait avec l’horizon un angle égal à l'inclinaison magnétique. A Paris, la partie de cet axe qui correspond au pôle austral de l’hélice se. trouve sous l’horizon.

RAPPORT SUR LES PROGRÈS Cette image (Je la boussole est parfaite et nous confirme dans cette pensée que, si l'aimant s’incline, lui aussi, par rapport au plan horizontal, c’est qu'il est l’équivalent d’un faisceau d’hélices, et que scs courants particulaires s'inclinent comme ceux du rectangle dans l’expérience précédente.

On voit au reste facilement quelles sont les forces qui sollicitent le rectangle à tourner et à se diriger. Deux des côtés sont parallèles au courant terrestre et sont parcourus en sens contraire par l’électricité. Le courant terrestre attire vers lui le côté du rectangle que l’électricité traverse de l’est à l’ouest, et repousse l’autre. Comme sa distance est très-considérable par rapport aux dimensions de l'appareil, les deux forces sont égales, parallèles, dirigées en sens contraires, et dans le méridien magnétique. Le cadre mobile ne sera donc en équilibre stable que lorsqu’il contiendra les deux forces, et que le courant le plus rapproché du midi sera dirigé de l’est ;i l’ouest. C’est en effet ce qui arrive. Cette expérience nous montre comment il faut incliner le plan qui passe parle lieu d’observation et par le courant terrestre; elle complète les notions générales qu’on peut désirer sur ce sujet.

L’hélice et l’aimant ordinaire s’équivalent au point de vue de l’action terrestre. Mais la ressemblance se maintient-elle sous le rapport de cette propriété caractéristique que possèdent les aimants de s’attirer par les pôles de noms contraires et de se repousser par les pôles de môme nom ?

il est d'abord facile de constater que les hélices s’attirent ou se repoussent suivant la nature des pôles que l’on met en présence : il suffit en effet de faire agir une hélice que l’on tient à la main sur une autre hélice qui est suspendue et peut librement tourner autour d'un axe. On pourrait aussi le prévoir d’après les lois ordinaires de l’électro-dynamique.

Plaçons deux hélices à la suite l’une de l’autre, de manière qne

les pôles de noms contraires se regardent; sous le rapport de la circulation des courants, elles n’en font pour ainsi dire qu’une seule, car les courants parcourent dans le même sens toutes les

spires; mais alors ces courants doivent s’attirer mutuellement, comme l’indique l’expérience. Maintenant, renversons l’une des hélices; les courants de celle-ci seront aussi renversés et circuleront en sens contraire des autres : il doit donc y avoir répulsion. Mais ce n’est pas seulement dans ces positions particulières que les pôles se repoussent ou s’attirent. Les phénomènes se produisent sous quelque obliquité que l'on mette les deux axes. Le calcul, qui peut aller au delà de ces aperçus généraux, montre en effet que l’action d’une hélice sur une autre se réduit à deux forces attractives qui passent par les extrémités ou pôles de noms contraires, et à deux forces répulsives qui passent par les pôles de même nom; il fait voir en outre que ces forces varient en raison inverse du carré des distances polaires. On sait que cette loi est également celle qui règle l’action réciproque de deux aimants.

Mais voici une conséquence remarquable de la théorie d’Ampère. Si les aimants ne sont eux-mêmes que des faisceaux d’hélices , ils doivent agir sur les hélices électriques suivant les lois que nous venons d'indiquer. C'est en effet ce qui arrive : le pôle austral d’un aimant attire le pôle boréal d’une hélice et repousse son pôle austral; l’action est inverse pour le second pôle de l’aimant. Enfin les forces qui se développent ainsi varient en raison inverse du carré des distances, comme on peut le déduire des lois trouvées par Biot et Savart, et de calculs analogues à ceux d’Ampère sur les hélices.

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Nous avons jusqu’ici comparé l'aimant électrique d’Aropère et l’aimant ordinaire aux points de vue de l'action directrice de la terre et de la réaction que ces deux sortes d’aimants exercent l'un sur l’autre. Il nous faut voir maintenant si, comme l'aimant ordinaire, l’hélice a la propriété d'aimanter les corps magnétiques. Les expériences qui se rapportent à ce point particulier ont eu les plus heureuses conséquences pour la mécanique électrique et pour la science elle-même.

Ara go découvrit que le courant électrique peut aimanter une aiguille d’acier. L’expérience s'exécutait en dirigeant le courant dans le sens de la longueur de l’aiguille, mais elle ne réussissait pas toujours nettement, et, lorsque l’aiguille s’aimantait, les pôles n'avaient pas une position constante par rapport à ceux de la pile. L’aimantation était due, d’après Ampère, à l’action des deux spirales suivant lesquelles les bouts du fil de la pile étaient enroulés aux extrémités de l’aiguille pour la soutenir. Les pôles magnétiques dépendaient ainsi du sens de ces petites hélices extrêmes et de leur accord, à tel point que, si l’on faisait passer le courant en ligne droite sur l’aiguille, on ne devait pas avoir d’aimantation sensible: ce qu’Arago vérifia. Ampère et Arago essayèrent d’aimanter l’aiguille d'acier en la plaçant dans une hélice électrique; Ampère pensait (pie l’expérience réussirait toujours, que l'aimantation serait plus forte, que les pôles magnétiques auraient une position constante par rapport à ceux de l'hélice, et que le pôle austral et le pôle boréal de l’aimant produit seraient en regard des pôles de même nom de l’hélice. L'expérience fut faite ainsi et eut un succès complet. C’est d'après cela qu’Arago parvint à créer autant de points conséquents qu'il voulut dans une aiguille d’acier, en la plaçant dans une spirale électrique dont le fil s'enroulait tour à tour dans des sens opposés.

A ce point de vue nouveau, l’hélice d’Ampère ressemble aux aimants ordinaires, car elle aimante comme eux les aiguilles d’acier.

UE l/ÉJ.EC.THICITK ET 1)1 M UiXÉTISME.

Il est vrai que la position «les pèles n'est pas la même dans les deux cas; mais cela tient seulement à la manière d’opérer. Lorsqu'on aimante avec un barreau, l’aiguille est placée au dehors et non au dedans, comme avec l’hélice; mais si l’aiguille est mise hors de l'hélice et parallèlement à son axe, les pèles en regard sont alors de noms contraires, comme avec les aimants ordinaires. Il est au reste facile de voir que les deux expériences, di lièrent es en apparence, sont les mêmes au fond, car les courants électriques de l’hélice et de l’acier placé en dehors circulent en sens contraires dans ces deux appareils, et, par suite, sont de même sens sur les parties les plus voisines. Lorsque l’acier est dans l’hélice, pour que le sens de ses courants électriques soit le même que dans les parties les plus voisines de l’hélice enveloppante, il faut que les pèles de même nom soient en regard.

Nous allons constater un nouveau trait de ressemblance entre les deux aimants par leur action sur le fer doux.

.Ampère et Arago firent sur l’aimantation du fer doux des expériences qui sont l’origine d’une foule de machines nouvelles, telles que les télégraphes imprimeurs, les moteurs électro-magnétiques, les régulateurs , les interrupteurs, les horloges électriques.

Arago découvrit le premier qui 1 le courant électrique agissait sur le fer doux, il plongea dans la limaille de fer un conducteur traversé par un courant, voltaïque, et il reconnut que ce lil se couvrait de brins de fer, leur donnait une direction transversale, les retenait tant que le courant passait, et les laissait, tomber dès que le courant était intercepté. L’hélice électrique d’Ampère peut être employée avec avantage pour produire cette aimantation passagère; il suliit en effet de placer à son intérieur un barreau de fer. Dans le cas où l’on voudrait donner au barreau la forme de ferà cheval, il faudrait enrouler le lil en sens contraire autour des deux branches, afin que le sens île la spirale lût partout le même, si on concevait le barreau redressé

Klcclricilé cl Magnétisme. a

K APPORT StJlt LUS PROGRES

en ligne droite. C’est souvent de cette manière que l’on construit les électro-aimants.

L’aimantation de l'aiguille d’acier consiste en ce que, sous l’influence de l’hélice, il s’établit autour de chaque particule un courant électrique de même sens que ceux de l'hélice, et à peu près perpendiculaire à la direction de l’aiguille. L'aimantation du fer doux produit le même effet sur les particules de ce corps; seulement les courants particulaires ne se manifestent plus par une action extérieure dès que l’influence cesse. Lorsqu’on voit l’aimantation du fer doux se produire et disparaître avec la plus grande facilité et autant de fois qu’on veut, en faisant circuler le courant électrique de la pile ou en l'interceptant, on est naturellement porté à sujhposer que les courants particulaires du fer doux ne sont pas créés par l’action de l'hélice extérieure, qu’ils préexistent à cette action et qu’ils sont simplement dirigés par elle. C’est l’hypothèse qu’Ampère adopta.

Dans l’acier, les courants particulaires devront' être également supposés préexistants à l'action de l’hélice; seulement , lorsqu’ils sont dirigés par cette action, ils se maintiennent ensuite par la cause inconnue à laquelle on a donné le nom de force coercitive.

M. Muller a fait des expériences qui sont favorables à l'opinion d’Ampère sur la préexistence des courants particulaires. Dans cette hypothèse, les courants électriques ne sont pas créés, mais dirigés; et leur direction ne peut pas être rigoureusement perpendiculaire à l’aiguille, car deux courants situés sur une même tranche se repoussent dans leurs parties les plus voisines et tendent à se déplacer par rapport à l’axe. On conçoit que plus le courant de l’hélice sera énergique, plus le parallélisme des courants particulaires tendra à être parfait; cela revient à dire que l'intensité magnétique jdu barreau croîtra avec l’intensité du courant électrique, en s’approchant d'un maximum fini, pendant que la force du courant tendra vers l’infini.

M. Millier a trouvé, par expérience, qu'en elfet la puissance du

barreau île fer croissait moins rapidement que celle du courant et s'approchait de plus en plus d’une valeur maximum finie. Il est clair que, dans ces mômes circonstances, les pôles du barreau doivent s’éloigner de plus en plus du centre et se rapprocher indéfiniment des extrémités.

Les phénomènes ordinaires de l'électricité et ceux du magnétisme paraissent, au premier abord, si disparates, qu’il ne suffit pas de plusieurs analogies, quelque brillantes quelles soient, pour les regarder comme ramenés à une cause commune. Des comparaisons nettes et précises doivent être faites à tous les points de vue qui peuvent s’offrir; et, si la théorie s’appuie sur des calculs rigoureux, elle s’élèvera sur un fondement solide et pourra résister à l’épreuve de découvertes nouvelles.

ôious avons jusqu’à présent comparé l'aimant électrique à l’aimant ordinaire dans les propriétés générales dont l’ensemble formait l’ancienne science du magnétisme; ainsi nous avons étudié faction du globe terrestre sur les deux aimants, leurs répulsions ou attractions polaires, enfin leurs effets d’aimantation sur le fer et l'acier. Mais, depuis la grande découverte d’OErsted, la science du magnétisme s’est enrichie d'une branche nouvelle; il nous reste donc à examiner les deux aimants dans leurs rapports avec les courants électriques. Il est vrai que déjà nous avons considéré l’un de ces points de vue, puisque nous avons fait agir le système de courants qui constitue une hélice, soit sur l’aimant électrique, soit aussi sur l’aimant ordinaire. Mais il s'agit ici d'une comparaison plus générale.

Avant d’examiner l’action d'une hélice ou d'un aimant sur un courant électrique de forme quelconque, il convient d’étudier celle qu’ils exercent sur un courant rectiligne de longueur très-courte, c'est-à-dire sur un élément de courant, car de cette manière les effets seront d’abord considérés dans leur principe.

20 UAI’l’OKT SI. H I.KS l'UOGlibS

Il est aisé <l<; voir, d'après la loi fondamentale de lélectro-djnainique, que l'action d'une hélice sur un élément de courant, se réduit à deux forces qui se rapportent à chacun des deux pèles, et.

que ces forces sont perpendiculaires aux plans qui passent par l'élément de courant et successivement par les pôles de l'hélice.

L’aimant ordinaire jouit de la môme propriété. On peut s’en assurer expérimentalement, et c'esl ce que nous allons faire dans un cas particulier qui (dire en outre un grand intérêt par lui-même.

Lorsque les deux pôles d'une puissante pile sont unis à deux baguettes de charbon qui se touchent, il se produit uu vif éclat aux points de contact, el, alors, si l’on éloigne peu à peu les deux charbons l’un de l'autre, on voit se former un trait de feu continu et. éblouissant qui peut atteindre plus de i décimètre de longueur. C’est sur cette colonne de lumière que nous nous proposons de faire agir l’aimant.

Un feu qui obéit à l’aimant est quelque chose d’assez inattendu pour qu'il soit utile de constater directement une telle propriété par expérience. Ce phénomène présente d’ailleurs un intérêt tout particulier à cause de ses rapports avec l’aurore boréale. On sait que les arcs brillants des aurores polaires coupent symétriquement le méridien magnétique, el il est tout naturel de conclure de ce fait qu’il existe une liaison intime entre la production de ces arcs el le magnétisme terrestre. D’autres phénomènes conduisent à la même conséquence. Il a été prouvé par Arago que toutes les aurores boréales, même celles qui ne s’élèvent pas au-dessus de l’horizon de Paris, exercent une perturbation marquée sur les aiguilles de déclinaison et d’inclinaison, ainsi que sur l’intensité magnétique. Pendant le jour qui précède l’apparition nocturne d’une aurore boréale, la déclinaison vers l'ouest s’accroît plus que de coutume.

DE L'ÉLECTRICITÉ ET DU MAGNÉTISME. -il

et le changement peut s’élever jusqu’à 10, 20, 3 o minutes et quelquefois davantage 1 . Ce caractère est si prononcé qu'Arago pouvait prédire les aurores boréales sans jamais se tromper. C’est de cette manière qu’il a pu reconnaître des aurores polaires de jour qui étaient directement étudiées par des observateurs convenablement placés.

La matière lumineuse des aurores boréales parait donc agir sur l’aiguille aimantée. L'affirmative aurait un caractère complet de certitude et par conséquent pourrait être acceptée sans objection, s'il était possible de constater qu’il existe réellement des feux sensibles à l’aimant. Arago pensa que l’arc voltaïque devait jouir de cette propriété remarquable, et signala l'importance des expériences qui la démontreraient.

Davy, qui avait à sa disposition une pile voltaïque de 2000, couples, vérifia qu’en effet l’aimant exerçait une action sur l’arc électrique, et obtint des phénomènes d’attraction et de répulsion qui dépendaient de la nature des pôles de l’aimant et de la direction du courant électrique dans l’arc lumineux.

M. Quel examina plus tard si la direction des forces mises en jeu dans ce phénomène était celle que la théorie d' Ampère assignait. Il lit agir sur la colonne de lumière électrique un électro-aimant trèsénergique de Ituhmkortr, et il parvint à la courber et à la transformer en un dard long et bruyant, semblable à celui du chalumeau.

Les pointes de charbon étaient placées l’une au-dessus de l’autre et à égale distance des deux pôles de l’électro-aimant.

Lorsque la direction des deux charbons passait par le milieu de la

1 Voir les observations de déclinaison et d'inclinaison qui ont été faites avec le plus grand soin à l'Observatoire impérial par MM. Paul Ursains et Chnrault. ainsi

que les tracés photographiques qu'ils ont obtenus et qui indiquent si bien la marche de la boussole et ses perturbation*.-

ligue des pôles, le dard ne se portail ni vers le pôle boréal, ni vers le pôle austral, niais se dirigeait horizontalement dans un sens perpendiculaire à la ligne des pôles. Le trait de lumière n’était donc ni attiré, ni repoussé par les pôles; il était soumis à une résultante perpendiculaire au plan mené par les pôles et par la ligne des charbons. C’est précisément ce «pii devait avoir lieu d’après la règle d'Ampère que nous avons fait connaître, puisque la force relative à chaque pôle est perpendiculaire au plan qui passe par le pôle et par l’élément de courant.

Cette règle était confirmée par une autre expérience: si l’on portait les deux charbons vers la droite ou vers la gauche de la ligue îles pôles, le dard lumineux conservait sa première direction. Dans le cas où le dard se dirigeait de gauche ù droite, lorsque la ligne des charbons coupait celle des pôles, il restait dirigé du môme côté et semblait fuir les pôles si les charbons étaient portés à droite; il persistait dans la môme direction et s'approchait par conséquent des pôles si les charbons étaient portés à gauche. La direction que prenait le dard était toujours celle vers laquelle se serait porté un élément solide traversé par nn courant. C’est ce qui résultait de la position relative des pôles et de la direction de l’électricité dans l’arc voltaïque; c’est aussi ce qu’indiquaient des parcelles de charbon arrachées par la force de l’aimant et lancées, comme de vives étincelles, dans le sens même du dard électrique.

Lorsqu’on éloignait notablement les deux pôles de l’électroaimant, afin d'affaiblir leur action, le dard voltaïque ne se formait plus; néanmoins la colonne lumineuse se courbait et se dirigeait perpendiculairement à la ligne des pôles, du côté vers lequel le dard se serait porté s’il avait pu se former. La courbure montre bien nettement que l’action des deux pôles produit une résultante per-

pendiculaire à leur ligne de jonction, au lieu d’une résultante dirigée d’un pôle à l'autre.

Dans le cas où le dard se forme, la longueur totale de la ligne lumineuse devient considérable. Les expériences étaient faites avec une pile voltaïque capable de donner un arc de ù millimètres de longueur. Si les charbons étaient placés à plus de t millimètre de distance, la force de l’électro-aimant rompait l’arc avec un bruit sec. Il fallait rapprocher beaucoup les charbons pour que la lumière ne fût pas soufflée et éteinte par félcclro-aimanl ; mais alors le dard se formait, et la ligne lumineuse, au lieu d'axoir U millimètres de long, prenait une étendue neuf ou dix fois plus grande.

Ces expériences prouvent donc cpie l'aimant agit sur le feu électrique comme sur un conducteur solide. Or toute action est accompagnée d’une réaction égale et contraire : on peut donc aussi regarder comme établi que la colonne de lumière voltaïque réagit sur les pôles d’un aimant et produit des forces perpendiculaires aux plans qui passent par ces pôles et par la colonne lumineuse. Si la matière de l’aurore boréale est traversée par des courants électriques, elle doit agir sur les aiguilles aimantées, et l’observation montre que cette action existe : il est donc permis d’en conclure que le phénomène des aurores boréales est d’origine électrique.

M. Delarive a imaginé depuis une expérience curieuse, dans laquelle il a imité le phénomène principal des aurores boréales.

On peut serrer davantage la comparaison des deux aimants et atteindre des lois mathématiques d'un ordre élevé.

Faisons agir de nouveau l’hélice sur un courant rectiligne de longueur très-petite. Pour plus de simplicité, supposons que, l'une des extrémités de l’hélice restant fixe, l’autre soit éloignée à l’infini. En partant des principes de l’électro-dynamique, il est facile de déterminer complètement l'action produite; le calcul montre que l’élément de courant est soumis à une force dont la grandeur varie

ItAI’l’OHT Sl.'lt Mis HKOüllliS

«*ii raison inverse du corn'* du rayon vecteur mené du pille à l'élément, et en raison directe ilu sinus de l'angle ijuece rayon vecteur l’ail avec l'élément. Dans le cas où l'hélice a une longueur linip,

I élément de courant est sollicité par deux forces analogues, relatives à chaque extrémité ou pôle de l'hélice.

L'aimant ordinaire, s’il est de môme nature que l’aimant d'Ampère, ou s’il est constitué par un faisceau d’hélices, devra suivre les lois mathématiques que nous venons d'indiquer. Or ce sont précisément ces mêmes lois que, en dehors de toute idée préconçue et de toute théorie, Lapiacc avait déduites des expériences de Biot et Savarlsur les aimants ordinaires.

Au lieu d’un élément, considérons maintenant un courant rectiligne indéfini et faisons-le agir tour à tour sur l’hélice el sur l’aimant. Nous serons ainsi conduit à la grande découverte d’OErstcd par les principes mêmes de l’électro-dynamique.

Suspendons une hélice horizontale, et, après l’avoir soustraite à l'action directrice de la terre, plaçons au-dessous d’elle un conducteur rectiligne que parcourt un courant voltaïque. 11 est évident que chaque cercle de l’hélice tend à se placer parallèlement au courant fixe; l’axe de l'hélice se mettra donc en croix sur le conducteur, mais les pôles ne se porteront pas indifféremment d'un côté ou de l’autre, et il est clair que, dans les parties les plus voisines du conducteur rectiligne, les courants de l’hélice devront être de même sens que le courant influent. Gela revient à dire que le pôle austral de l’hélice se place à la gauche du courant fixe.

Voilà un phénomène net et précis qui est la conséquence même des lois de l'électro-dynamique. Si l'aimant ordinaire n’est autre chose qu'un faisceau d’hélices, il faudra que, soumis à un courant rectiligne, il se dirige perpendiculairement à ce courant el porte son pôle austral à gauche. C'est ce que démontra l'expérience, et l’on sait quel étonnement celle belle découverte d OErsted produisit

dans le monde scientifique, et dans (|uel embarras elle mit l’ancienne théorie du magnétisme; elle n’est aujourd'hui (|u'uue conséquence très-simple de la théorie d’Ampère.

Après avoir examiné l'action qu'exerce un élément de courant sur une hélice ou sur un aimant, il convient de chercher quel serait l'effet produit par un circuit fermé ou par une partie de circuit. Or l'action d'un circuit fermé provient de chaque élément : il esl donc possible de la déterminer à priori par le calcul , et l’on trouve qu’elle se réduit à deux forces passant chacune par l'un des pôles de l’hélice. De là deux conséquences que l'on peut soumettre au contrôle de l’expérience.

Supposons d’abord cpie la ligne des pôles d’une hélice soit verticale et serve d’axe de rotation à un circuit électrique fermé et de forme quelconque. Il est clair que les forces auxquelles se réduit l'action de l’hélice sur le circuit fermé passent par l’axe de rotation; elles ne pourront donc pas faire tourner ce circuit autour de l’axe qui, par sa fixité, détruira l’effet des deux forces. Il n’en sera plus de même, au moins en général, si le circuit est ouvert, et le courant électrique tournera autour de l’hélice. L’expérience fait voir en effet que la rotation se produit dans ce dernier cas.

Le calcul montre aussi que, dans deux cas particuliers, l’hélice est incapable de faire tourner le circuit ouvert. Ces deux cas se présentent lorsque les extrémités de ce circuit aboutissent à l'axe de rotation, entre les pôles ou hors des pôles. L'expérience est encore ici d'accord avec le calcul.

Si l'aimant est l’équivalent d’une hélice ou d’un système d'hélices, en le substituant à l’hélice de l’expérience précédente, nous devons retrouver les mouvements caractéristiques de rotation que nous avons indiqués. Or c'est ce qui se vérifie de la manière la plus complète. Le mouvement révolulif produit par l’action des aimants avait été découvert par M. Faraday avant la théorie d’Ampère sur l’action des hélices.

Il est évident que la réaction d’un circuit électrique fermé sur une hélice ou sur un aimant doit se réduire à deux forces passant par les pôles, car toute action est égale et directement opposée à la réaction. On avait conclu de là que le circuit d'une pile ne pouvait pas faire tourner un aimant autour de son axe. Cependant Ampère parvint à produire le mouvement rév olulif. Lu aimant était lesté avec du platine de manière à pouvoir rester vertical au milieu d’une éprouvette presque pleine de mercure. Les deux extrémités libres des deux fils de la pile voltaïque étaient introduites, l’une dans le mercure de l'éprouvette à l’aide d’un anneau de métal, l'autre dans une coupe creusée à la partie supérieure de l’aimant et contenant du mercure. Aussitôt l'aimant se mettait à tourner autour de la ligne verticale de ses pôles. Le phénomène de rotation était donc réalisé malgré les prédictions contraires. Il restait à l’expliquer.

Le circuit fermé de la pile se conquise de deux parties : celle qui traverse une certaine longueur de l’axe de l’aimant et sort par la surface de ce corps dans le mercure, et celle qui comprend le iner-

cure de l’éprouvette, les fils conducteurs et la pile. Le calcul montre nue l'action de tout le circuit se réduit à deux forces passant par les pôles de l'aimant. Mais il faut remarquer que la première partie du circuit se trouve dans des conditions telles qu’on peut en faire abstraction. En effet, si une partie quelconque du courant voltaïque engagé dans l'aimant agit sur cet aimant, réciproquement l'aimaul réagit sur elle par des forces égales et directement opposées; l’action et la réaction s’exercent entre les parties pondérables de l’aimant qui sont invariablement liées entre elles comme appartenant à un corps solide elles se détruisent donc et l’on peut ne pas en tenir compte. Par suite, il n’y a plus à considérer que la seconde jiartie du circuit. Or cette partie n’est pas fermée et ses extrémités ■l’aboutissent pas toutes les deux à l’axe, soit en dehors, soit en dedans des pôles : son action sera donc efficace, le mouvement de rotation ne sera pas nul, et l’aimant tournera, comme l’expérience le montre.

D’autres mouvements produits par les courants sur les aimants ont été découverts par M. Faraday; mais ces phénomènes rentrent dans les considérations générales que nous avons indiquées, et il n’y a pas lieu d’insister ici sur ce sujet.

Nous venons d'étudier comparativement les propriétés générales de l’hélice électrique et de l’aimant ordinaire, et nous avons signalé des analogies nombreuses entre ces deux sortes d’aimants.

La conclusion est maintenant facile à tirer; néanmoins, pour la rendre plus évidente, supposons, pour un moment, que l’aimant ordinaire nous soit inconnu, et résumons ainsi les résultats de la comparaison.

Une hélice horizontale étant suspendue, plaçons dans son intérieur une aiguille d’acier parallèle à son axe. Dès que le courant électrique passe dans l’hélice, l’acier acquiert des propriétés nouvelles , il devient en quelque sorte une hélice électrique, comme si

l’hélice extérieure s’était moulée il sa surface, ou plutôt il se conduit

comme un faisceau d'hélices.

En effet, quand l'hélice mobile est déviée de sa direction, elle \ revient avec plus d’énergie qu'avant l'introduction de l’acier, comme si l’appareil se composait de deux hélices.

Lorsqu’on fait agir sur ce système une seconde hélice électrique, les attractions et les répulsions se manifestent avec plus de force que sans l’acier.

L’aiguille ainsi modiCée, si elle est suspendue horizontalement , se dirige vers le nord comme l’hélice; si elle peut tourner autour d’un axe [tassant par son centre de gravité et perpendiculaire au méridieu magnétique, elle incline son pôle austral de a3° sur l’horizon comme une hélice.

Si l'on présente l’aiguille à une hélice mobile, on voit les pôles de même nom se repousser et les pôles de noms contraires s'attirer; une seconde aiguille d’acier, préalablement modifiée comme elle, la repousse par les pôles de môme nom et l’attire parles pôles de noms contraires.

L’aiguille d’acier a la propriété de modifier à son tour une seconde aiguille, de la môme manière qu elle l’a été par l’action de l'hélice, lorsque cette modification s’obtient en plaçant l’hélice et l’acier en dehors l’un de l’autre.

Cette aiguille exerce sur un élément de courant une action qui se réduit à deux forces perpendiculaires aux pians qui passent par l’élément et chacun des pôles. Ces forces sont en raison inverse du carré des rayons vecteurs menés des pôles à l’élément , et en raison directe du sinus de l'angle d’inclinaison de l’élément sur ces rayons, comme pour une hélice.

L'aiguille su met en croix sur un courant rectiligne qui agit sur elle et porte son pôle austral à la gauche du courant, de môme qu’une hélice.

La môme aiguille est incapable de faire tourner autour de la ligue de ses pôles un circuit électrique fermé, ou un circuit ouvert dont les

extrémités aboutissent à l’axe, hors des pôles ou entre les pôles; elle produit un mouvement de rotation dans les autres cas et dans les mômes conditions (|u’une hélice.

Toutes ces analogies, nettes, précises, fondées même sur le calcul, conduisent il regarder l’aimant ordinaire comme l’équivalent d’une hélice électrique, ou plutôt comme étant lui-même un faisceau d’hélices formées par des courants particulaires dirigés à peu près perpendiculairement à la ligne des pôles.

Telle est la théorie d’Ampère sur les aimants, théorie que nous rencontrerons dans une foule de phénomènes, qui nous éclairera et nous servira de guide dans leur analyse.

Avant la grande découverte de l'aimant électrique, on admettait, pour expliquer les phénomènes magnétiques, l'existence d’un fluide austral et d’un fluide boréal, et l'on supposait que les particules homologues de ces fluides se repoussaient en raison inverse du carré des distances, tandis que les particules différentes s'attiraient suivant la même loi. Cette théorie suffisait pour expliquer les phénomènes qui étaient connus avant la découverte d’OErsted, ô la condition toutefois de lui adjoindre deux nouvelles hypothèses.

On admettait que les fluides étaient confinés dans certaines parties du corps, et qu’un obstacle inconnu les empêchait d’en sortir pour circuler à la manière des fluides électriques. Sans cela, impossible d'expliquer pourquoi, lorsqu’on brisait un aimant en fragments très-petits, chaque parcelle était un aimant avec son pôle austral et son pôle boréal.

Il était aussi nécessaire de supposer que, dans des volumes égaux de fer et de nickel, les deux fluides ne pouvaient pas être séparés en un même nombre de parties correspondantes : il fallait en effet que les deux volumes n’eussent pas le même pouvoir magnétique, comme l’indique l’expérience.

Lorsque ou rsted découvrit que le courant électrique agissait sur

l'aimant, la théorie avec ses (leux hypothèses devint impuissante pour expliquer celte action nouvelle,- et l’on fut obligé de regarder le fait comme primitif.

Tous les embarras disparaissent avec la théorie d’Ampère. Les courants électriques siègent nécessairement dans les particules, et dès lors chaque parcelle d’aimant est un aimant complet. L'action des courants particulaires doit naturellement varier d’un corps à l’autre, puisqu’elle dépend à la fois et de la force électromotrice et des dimensions des particules; la différence du fer et du nickel est donc une conséquence très-simple de la théorie. Enfin faction de l'aimant sur les courants électriques est, dans celle théorie, un phénomène électro-dynamique que l'on peut calculer et prévoir, et non un fait primitif.

L’élégante théorie d’Ampère devait donc éliminer de la science l’ancienne hypothèse avec sa complication de deux fluides inutiles, de deux suppositions faites pour l’étayer, et d'un fait primitif qu’il fallait en outre accepter. Par elle, tout se coordonne, tout devient d’une clarté merveilleuse, tout est ramené au fait fondamental de l'action des courants les uns sur les autres; enfin le mystère du magnétisme est dévoilé.

La moisson que nous venons de cueillir est certainement trèsbelle, puisque, au milieu de ses plus brillantes gerbes, nous trouvons la création de l’électro-dynamique, la révélation de la nature électrique du magnétisme, et l’invention de l'aimant électrique. Mais, en dehors de la région où elles ont été faites, ces découvertes ont-elles influé sur la marche générale de la science et sur ses progrès? Ont-elles apporté quelque nouvelle richesse aux sciences d’application? Déjà, lorsque nous avons indiqué les propriétés spéciales de l’aimant électrique, nous avons fait pressentir que cette invention d’Ampère devait opérer une grande révolution dans la science du magnétisme et de l'électricité. Suivons mainte-

liant les effets de cette révolution. Nous verrons d’abord l’invention du galvanomètre accompagnée de nombreuses applications et de la transformation de la télégraphie électrique; puis viendront l’électro-aimant et son splendide cortège de télégraphes imprimeurs et indicateurs, d'appareils variés de correspondance électrique pour le service des chemins de fer, de freins électriques, de régulateurs de la lumière électrique, d’interrupteurs de courant, d’horloges et de chronoscopes électriques, de moteurs électro-magnétiques, sans compter les découvertes suscitées dans la science générale du magnétisme et du diamagnétisme. Là ne se borneront, pas les effets de la révolution produite par les idées d’ Ampère, et, dans tout le cours de ce rapport, nous en retrouverons des marques éclatantes.

Le galvanomètre, dont la première idée vient d’Ampère, est un instrument formé par la réunion d’un aimant électrique et d’un aimant ordinaire. L’hélice peut être simple ou multiple; quelquefois elle est réduite à un seul tour de fil , ou môme à une portion de tour; on la place horizontalement et on dirige son axe perpendiculairement au méridien magnétique. L’aimant, qui est mobile et suspendu à l’intérieur de l’hélice, se dirige naturellement dans le méridien. Si un courant vient à passer dans l’hélice, l’aimant sort du méridien magnétique et tend à se placer perpendiculairement à ce plan; il prendrait cette position sans la force directrice de la terre, car évidemment il ne pourrait être en équilibre stable que lorsque ses courants particulaires seraient parallèles au courant de l’hélice et de inômc sens que lui. On voit par là que l'aimant mobile ne se porte pas indifféremment d’un côté ou de l’autre du méridien, mais que son pôle austral, par exemple, se dirige toujours vers le pôle austral de l’hélice.

L utilité de cet appareil tient aux propriétés caractéristiques et spéciales de l’aimant électrique, qui peut être créé ou détruit, et dont les pôles peuvent être renversés, pour ainsi dire, à volonté,

32 KAPPOHT SLlt I.ES I* UOtiRKS

instantanément et à toute distance. En effet, le mouvement de l’aiguille aimantée indique qu'un courant passe dans l’hélice; le sens de sa déviation fait connaître celui dans lequel le courant circule; enfin l’angle d’écart donne la force du courant. Lorsque Ampère inventa le galvanomètre, il en fil ressortir tous les précieux avantages, et il le proclama connue un instrument de recherches qui devait rendre à l’étude de l’électricité en mouvement les mêmes services que l'électroscope avait rendus à l’électricité statique. Son esprit pénétrant ne l'a pas trompé : entre les mains mêmes d’Ampère, le galvanomètre a opéré une véritable révolution dans la télégraphie électrique; avec cet instrument, Seebcck a découvert les courants thermo-électriques, Fourier et OErsted ont reconnu l'importante loi du rendement des sources électriques. M. Pouillet s'est servi du galvanomètre pour établir, par des expériences variées et précises, la théorie des piles électriques; MM. Pouillet, Becquerel, Ed. Becquerel et d’autres physiciens font employé pour l’étude de la conductibilité; enfin, par l'association du galvanomètre avec la pile thermo-électrique, Nobili a fait un instrument de recherches qui , dans les mains de Melloni, de MM. Laprévostaye et Desains, et de M. Tyndall, a prodigieusement étendu la science du calorique rayonnant.

Dans le galvanomètre d Ampère l'hélice était réduite à un simple tour de fil, que l'on plaçait dans le méridien magnétique. L'appareil était donc loin d’avoir la sensibilité que l'on sait obtenir aujourd'hui; mais l’idée vivifiante y était, et voici une des importantes applications qu’en fil Ampère :

En plaçant le galvanomètre très-loin de la pile électrique, Ampère fut frappé de la promptitude avec laquelle l'aiguille aimantée déviait, dès que les extrémités du fil conducteur louchaient les pèles delà pile. Aussitôt il imagina de mettre à profit, pour la télégraphie électrique, des indications aussi instantanées et aussi faciles à per-

DE L'ÉLECTRICITÉ ET DU MAGNÉTISME, cevoir. C’est ainsi qu’après avoir vainement cherché sa voie pendant les deux tiers d’un siècle, la télégraphie électrique fut enCn placée sur sou vrai terrain.

En 17&6, lorsque la célèbre expérience de Leyde fut connue à Paris, l’abbé Nollet eut l’idée de transmettre le choc électrique sur l’étendue de 2 kilomètres, à travers une chaîne de personnes qui se tenaient soit par la main, soit avec des (ils métalliques, soit avec des tubes pleins d’eau , ou qui se présentaient le bout des doigts. Lorsque l’explosion électrique avait lieu, toutes les personnes éprouvaient un tressaillement soudain et simultané, et des traits de feu éclataient dans l’eau des tubes , ou s’élançaient entre les doigts opposés et voisins.

Lemounicr, qui fit une expérience analogue sur une chaîne de h kilomètres, eut l’idée de vérifier si la transmission durait un temps appréciable. Deux fils de fer, de 2 kilomètres chacun, furent disposés tout autour du clos des Chartreux, à 7 mètres de distance i’un de l’autre; ils étaient portés sur des poteaux de bois et se rapprochaient à leurs extrémités. La personne qui tenait à la main un bout de chaque fil pouvait voir l’étincelle qu’on tirait sur les deux autres bouts avec une bouteille de Leyde. D’après Lemonnier, un retard d’un quart de seconde aurait été sensible, et cependant il n’y eut aucune différence appréciable entre l’instant où la commotion fut sentie et celui où l’on vit l’étincelle. L’électricité avait donc franchi la distance avec une vitesse excessive; elle ne s’était même pas notablement affaiblie, car le choc fut si violent qu’il porta jusqu’aux talons, et que la tète fut affectée comme par une chute d’un à deux mètres de hauteur.

Telles sont les expériences premières qui ont conduit à la télégraphie électrique. Ou y voit les fils de transmission, les poteaux de bois qui les isolent, le choc électrique communiqué à ces fils, sou passage constaté à de grandes distances par des traits de feu ou par des commotions, la rapidité excessive du mouvement électrique reconnue : rien ne semble manquer, et cependant l’idée d’une appli-

Électricité et Moynelisme. 3

cation télégraphique ne s’y trouve pas. Mais celte idée ne peut pas tarder à surgir, car ces expériences sont répétées à l’envi en Europe et en Amérique. Bientôt en effet des essais télégraphiques se produisent, et il est intéressant de voir que, dès l’année 1787, un télégraphe électrique fut régulièrement établi par Bethancourt sur une distance de A 4 kilomètres entre Madrid et Aranjuez.

Cette dernière expérience, faite sur une aussi grande échelle, est certainement importante. Néanmoins on peut dire que la télégraphie électrique n’avait pas encore trouvé sa véritable voie; de grandes difficultés étaient à surmonter, et il est aujourd’hui facile de les apprécier nettement, lorsqu’on examine ce qui se passe autour de nous. En i 864 , en dehors du service de l’Etat, les télégraphes électriques ont été employés pour près de 3 millions de dépêches privées; on sait que chaque mot est transmis lettre par lettre, et que chaque lettre exige ordinairement plusieurs émissions de courant: il a fallu plus de 700 millions de signes distincts pour suffire au dernier de ces services. Comment aurait-on pu approcher de cette prodigieuse activité, si, pour chaque signe, il avait fallu charger la bouteille de Leyde avec la machine à plateau de verre? Comment, avec l’indication si fugitive de l’étincelle électrique ou des commotions, serait-on parvenu à constater, promptement et sans erreur, un tel nombre de signes? O11 conçoit, au reste, que de grands efforts aient été faits pour atteindre le but, car il s’agissait d’une œuvre importante pour l’Etat, l’administration et le public; les faits l’ont prouvé, puisqu’en 186A les recettes se sont élevées à plus de 6,1 a 3 ,ooo francs, y compris les 3, 1 93,000 francs de la recette de Paris.

Ainsi deux grands obstacles s’opposaient au perfectionnement de la télégraphie électrique, d'abord la lenteur du chargement de la bouteille de Leyde, puis la difficulté de saisir au passage les signes électriques et de les interpréter rapidement et exactement. Pour vaincre, il ne suffisait pas de combiner d’une manière heureuse les procédés que la science possédait; il fallait que la science elle-

même fit de nouveaux progrès. C’est Volta qui, par la découverte de la pile, a fait disparaître le premier obstacle, puisque la pile est en quelque sorte une bouteille de Levde qui se charge instantanément elle-même; c’est Ampère qui a complété la solution du problème par l’invention du galvanomètre. Voyons comment Ampère a transformé la télégraphie électrique.

Il faut concevoir qu’à la station d’arrivée il y ait un galvanomètre affecté à une lettre de l’alphabet, et que la pile voltaïque de la station de départ puisse être reliée au galvanomètre par deux fils de ligne. L’un de ces fils communiquera d’une manière permanente avec l’un des pôles de la pile, l’autre ne communiquera avec le second pôle que lorsqu’on baissera une touche ou levier à ressort, qui porte la lettre du galvanomètre correspondant. D’après cette disposition, si l’on veut transmettre la lettre de l’alphabet qui est sur la touche, il suffit de baisser cette touche : à l’instant même, le courant de la pile s’élance dans le fil de ligne, le parcourt avec une rapidité excessive, passe dans le galvanomètre de la seconde station, et donne une impulsion à l’aiguille aimantée, ce qui fait connaître immédiatement qu’on a voulu transmettre la lettre même de ce galvanomètre. Maintenant plaçons, à la station d'arrivée, vingt-quatre galvanomètres analogues affectés chacun à. une lettre de l'alphabet et correspondant à des touches qui portent les mêmes lettres; il est clair que, pour envoyer une dépêche quelconque, il suffira de baisser successivement à la station de départ les touches qui correspondent aux lettres consécutives de la dépêche; car, à la station d’arrivée, les mêmes lettres seront indiquées dans le même ordre par les mouvements des aiguilles aimantées.

Ampère remarquait que le jeu de ce télégraphe était très-rapide et qu’il n’y avait ni distance, ni obstacle naturel qui pussent l’entraver, puisqu’on pouvait prolonger les fils de communication et les faire passer à travers l’obstacle. Ses prévisions se sont réalisées; les fils de ligne, c'est-à-dire les chaînes métalliques de l'abbé Nollet et de Lemonnier, traversent aujourd’hui toutes les parlies du

inonde; efles relient les continents entre eux et les îles aux continents. Dans l’Empire français, plus de 2,000 kilomètres de fil de fer sont destinés aux communications électro-sémaphoriques du littoral, et au moins 100,000 kilomètres (deux fois et demie plus qu’il n’en faudrait pour enceindre le globe terrestre) au service télégraphique de l’État ; de nombreuses lignes appartiennent aux administrations des chemins de fer; enfin, des câbles sous-marins font communiquer la France avec l’Angleterre et l’Afrique.

C’est le 26 octobre i 85 o que la France et l’Angleterre ouvrirent Fère de la télégraphie sous-marine par le câble de Calais à Douvres. Le succès d’une si grande entreprise excita un vif enthousiasme et fit concevoir les plus belles espérances. Bientôt après un câble fut descendu dans les profondeurs de l'Océan, entre l’Irlande et Terre-Neuve, et, le 16 août 1857, des dépêches purent être échangées d’un continent à l’autre, comme si l’Atlantique avait disparu et que rien n’eût séparé l’Europe de l’Amérique. L’expérience est grandiose, audacieuse, digne de notre époque. Malheureusement, après vingt-trois jours de service, le câble ne fut plus isolé et le télégraphe de l’Océan cessa de parler. En février 1 86 fi , le Great-Eantem déroula dans l’Atlantique un nouveau câble, qui atteignit des profondeurs de û, 3 oo mètres. Cette longue chaîne avait 3 , 5 1 2 kilomètres et coûtait 17,500,000 francs. L’insuccès de l’entreprise ne découragea pourtant pas. L’œuvre est gigantesque; il faut que la terre soit un jour enserrée d’un fil électrique et que la pensée de l’homme circule autour du globe avec la rapidité de la foudre. La tentative du télégraphe atlantique vient d’être renouvelée, et, aujourd’hui, un magnifique succès couronne enfin de si grands et si nobles efforts.

Tel a été le sort brillant de l’invention d'Ampère et de la révolution quelle a opérée dans la télégraphie électrique.

Lorsqu’on a voulu soumettre le télégraphe électro-magnétique d’Ampère à un service d’exploitation, il a fallu diminuer le nombre des galvanomètres, afin que la dépense des fils de ligne ne devînt

DE L'ÉLECTRICITÉ ET DU MAGNÉTISME, pas trop considérable. 11 est facile de voir qu'un seul galvanomètre peut sullire , car, par des combinaisons de mouvements de l'aiguille aimantée, on peut lui faire représenter toutes les lettres de l’alphabet et môme d’autres signes. Si on lance sur le fil de ligne et dans le môme sens tour à tour les deux électricités de la pile, on fera dévier l’aiguille tantôt à droite, tantôt à gauche; les deux mouvements peuvent être alfectés à deux lettres différentes. En employant jusqu'à deux mouvements de l'aiguille pour un seul signe, le galvanomètre pourra indiquer six lettres, suivant qu elle exécutera un seul mouvement vers la droite ou vers la gauche, ou bien deux mouvements de môme espèce qui se succéderont tous les deux vers la droite ou vers la gauche, ou bien encore deux mouvements d’espèces différentes. A l aide de trois mouvements de l’aiguille, un seul galvanomètre peut représenter douze lettres, et, dans ces conditions, le télégraphe d’Ampère se réduit à deux galvanomètres. Ou pourrait môme n’employer qu’un appareil, en faisant usage de quatre mouvements de l'uiguille aimantée. Tout revient donc à pouvoir lancer facilement et promptement dans le môme sens tantôt l'électricité positive et tantôt l’électricité négative de la pile. Or Ampère avait imaginé pour d’autres expériences un commutateur propre à atteindre ce but. Concevons donc qu’au lieu de la louche ou levier à ressort, on se serve du commutateur d’Ampère convenablement modifié pour cette application; il est clair qu’on pourra lancer à volonté dans le galvanomètre des courants de sens contraires, ce qui fera dévier l’aiguille vers la gauche ou vers la droite, et permettra d'opérer la réduction de tous les galvanomètres à deux et môme à un seul.

11 y a là, comme on voit, un perfectionnement réel apporté au télégraphe d’Ampère, perfectionnement d'autant plus considérable qu'il a permis d’en rendre l’établissement beaucoup moins coûteux. C'est principalement à M. W beatstone que l’on doit ces heureuses combinaisons dont l’importance est extrême pour la pratique.

Le télégraphe d’Ampère, perfectionné par M. W'hcatslone, est

d’un usage très-répandu en Angleterre; mais il n'est pas employé en France, parce que d’autres télégraphes, dont la découverte a été suscitée par une autre invention, œuvre commune d’Ampère et d’Arago, jouissent du grand avantage de laisser des traces imprimées. Nous allons examiner cette brillante partie de la télégraphie électrique.

L’aimantation produite par l’hélice d’Ampère nous a conduit à la construction d’un appareil fort simple qui a pris une importance considérable.

L’électro-aiiuant se compose d’un aimant d’Ampère et d’un barreau de fer doux placé à son intérieur; le barreau est ordinairement en forme de fer à cheval; il est enveloppé d'un fil métallique recouvert d’une substance isolante et enroulé dans un sens autour de l’une des branches et en sens contraire autour de l’autre. C’est dans cette spirale métallique qu'on fait passer le courant électrique, en reliant les deux bouts du fil aux pôles d’une pile; une pièce de fer doux, qui peut s'appliquer contre les pieds de l’électro-aimant, sert d’armature et permet de constater les effets d’aimantation.

Voilà l’appareil, voyons maintenant ses effets.

H est d’abord évident que le fer doux, en s’aimantant par l’action de la spirale électrique, ajoute sa force attractive à celle de la spirale, et qu’on obtient ainsi plus de puissance avec un courant d’intensité déterminée. Mais il importe surtout de remarquer que cet aimant double jouit des propriétés caractéristiques de l’aimant d’Ampère, c’est-à-dire qu’il peut être créé ou détruit, instantanément, à volonté et à toute distance.

Dès que le circuit de la pile est fermé, le courant voltaïque parcourt la spirale qui aimante le barreau de fer doux; alors l’armature est attirée. Si l’on ouvre le circuit, le courant voltaïque est intercepté, le fer doux perd son aimantation cH’armalure cesse d'être attirée.

Lorsqu’on attache à l'armature un poids plus ou moins grand, ce poids peut être soulevé pour retomber ensuite.

Animé par un courant énergique, l’électro-aimant saisit et soulève, instantanément, des poids de 100, 5 oo, 1,000 kilogrammes, que, instantanément aussi, il laisse retomber. Cet appareil est, en quelque sorte, une main puissante qui obéit à la volonté de l'homme, et qui, à son commandement, appréhende ou relâche les corps.

Cette main magnétique peut être placée à telle distance qu’on désire, puisqu’il sullit de prolonger les fils de la pile. Avec elle on agira sur tous les points du globe , à travers les bras de mer, au delà de l’Océan.

L’imagination naïve et ardente des premiers hommes avait créé Briarée aux cent bras; mais elle n’aurait pas osé donner à ces bras de géant le pouvoir d’atteindre les extrémités de la terre. Ampère et Arago ont doté l’homme de bras plus merveilleux, puisque, avec la main magnétique, il affirme sa puissance en cent endroits divers et aux distances les plus grandes.

Voilà donc une force nouvelle introduite dans la science, force qui a pour caractère propre de pouvoir être créée ou détruite à l’instant qu’on veut , et de fonctionner à toute distance de l’opérateur. Appliquée aux machines, elle produira des mouvements ou des pressions.

Pour obtenir un mouvement de va-et-vient, 011 n’a qu’à faire porter l’armature par un levier dont le second bras est tiré, à l’aide d’un ressort, en sens contraire du mouvement que l’électro-aimant tend à donner. Lorsque l'électro-aimant s’anime, il attire l'armature , qui s’approche de lui malgré l’action contraire du ressort ; dès que le courant est intercepté, le ressort ramène le levier à sa première position. Une succession de courants lancés dans la spirale suffira donc pour faire osciller le levier.

Si l’on veut produire un mouvement de rotation continu, on n’a qu’à faire agir la main magnétique sur des pièces de fer disposées

autour d’une roue mobile. Supposons que le contour de cette roue porte des armatures de fer équidistantes, et qu’on place hors de la roue et très-près de sa circonférence une série d’électro-aimants fixes, disposés comme les barres mobiles, et de manière à pouvoir les attirer. Dès que les électro-aimants s'animeront, chacun d’eux attirera l’armature la plus voisine et agira comme une main qui ferait tourner la roue. Pour que la rotation puisse être continue, il suflira que le courant cesse de passer au moment où les armatures sont en face des électro-aimants, et qu’il circule de nouveau lorsque chaque armature s’est assez rapprochée de l’électro-aimant suivant.

Ainsi l’électro-aimanl d’Ampère et d’Arago permet de produire des mouvements oscillatoires ou des mouvements circulaires continus, que l’on pourra transformer ensuite, à l’aide des procédés ordinaires et selon le but qu’on veut atteindre. Ici l’horizon s’élargit, et le terrain vaste et fécond de la mécanique appliquée s’ouvre devant nous.

Nous allons examiner les principales applications, en commençant, par celles qui sont relatives à la télégraphie électrique.

S’il s’agissait de manier, sans quitter Paris, une plume ou un style qui serait placé au loin, par exemple à Marseille, et de lui faire écrire instantanément ce qu’on veut, le problème paraîtrait, au premier abord d’une difficulté insurmontable. C’est cependant ce qu’on peut faire aisément avec la main magnétique d’Ampère et d’Arago.

Dans le télégraphe de Morse, cette main magnétique fait osciller un levier à ressort qui porte un style, pendant qu’une bande de papier se déroule continuellement au-dessus, en s’appuyant sur une roulette à légère rainure. Lorsque l’électro-aimant attire l’armature , le style monte, s’appuie contre le papier et imprime sur lui, par gaufrage, un point ou un trait, suivant la durée du courant électrique. On peut donc obtenir une série de points et de traits qui ,

DE LÉLECTK1CITÉ ET DU MAGNÉTISME. Al

par une convention très-simple, représenteront les lettres successives d’une dépêche.

Dans le télégraphe des frères Digney, la main magnétique fait osciller de la même manière un petit marteau qui, eu montant, soulève une bande de papier continuellement déroulée, l’appuie contre une molette couverte d’encre, et l’y laisse en contact pendant le temps nécessaire pour produire un point ou un trait rectiligne.

Dans le télégraphe de Hughes, la main magnétique, par l’entremise de son levier à ressort, soulève ou abaisse alternativement une bande de papier placée au-dessous d’une roue verticale qui porte à sa circonférence les types successifs de l’alphabet et qui tourne d’un mouvement uniforme; elle applique le papier contre la roue au moment même où le type à imprimer passe au-dessus de lui, et immédiatement après elle laisse retomber le châssis qui porte la bande et qui la fait alors avancer de la quantité nécessaire pour l’impression d’un second caractère.

Dans le télégraphe de Bréguet, la main magnétique règle l’action du ressort qui mène l'aiguille d’un cadran à lettres, fait ainsi marcher cette aiguille de l'intervalle des lettres consécutives, pour chaque oscillation du levier à ressort, et l’arrête un instant sur le signe que l’on veut faire enregistrer.

Par l’invention du galvanomètre. Ampère avait placé la télégraphie électrique sur le terrain de l’électro-magnétisme; par l’invention de l’électro-aimant, Ampère et Arago ont rendu à cette science un nouveau et très-grand service.

Lorsqu’on veut que le style du télégraphe de Morse presse le papier sur la rainure de la roulette, il faut envoyer à la station d'arrivée un courant électrique qui anime l’électro-aimant; alors 1 armature est attirée et s’abaisse ; l’autre extrémité du levier s’élève et appuie le style contre la bande de papier qui se déroule. Si le

RAPPORT SUR LES PROGRÈS courant est assez énergique, le style produira un gaufrage visible sur le papier, et le trait imprimé sera un point ou une ligne suivant la durée que l’on donnera au courant. 11 faut donc qu’à la station de départ, ou puisse fermer et ouvrir le circuit de la pile, de manière à faire produire, à la seconde station, des lignes ou des points se succédant suivant certaines conventions pour représenter les lettres de l'alphabet. C’est à l'aide d'un levier à ressort que le circuit de la pile est ouvert ou fermé. L’un des pèles est en communication permanente avec le sol; l'autre pôle communique avec le levier, que l’on peut baisser aisément par la pression du doigt. Lorsqu'il s’abaisse, le levier touche un buttoir métallique qui communique avec le fil de ligne, et alors l’électricité de la pile s’élance sur ce fil, arrive à la seconde station, parcourt les circonvolutions de l’hélice multiple de l’électro-aimant, et s'écoule dans le sol. Tant que le levier reste baissé, le style du télégraphe trace un trait de gaufrage qui s'allonge de plus en plus; dès que la pression du doigt cesse, le levier se relève, la communication avec la pile est interrompue, et, à la seconde station, le style s’abaisse et la ligne gaufrée se termine. C’est par un exercice convenable que l’on apprend à faire jouer le levier avec le doigt de manière à produire des lignes ou des points, à les espacer également ou inégalement, suivant certaines conventions. La manœuvre du levier est assez simple pour que l’on parvienne facilement à faire écrire au style de douze à quinze mots par minute, qui correspondent en moyenne à soixante et douze oscillations du levier ou du style.

Le même levier à ressort et les mêmes conventions pour les signes employés se retrouvent dans l'appareil des frères Digney. Seulement les points et les lignes , étant imprimés à l’encre et non par gaufrage, donnent une écriture plus facile à lire. Ce télégraphe a aussi l’avantage de ne pas exiger que le courant électrique soit aussi intense que pour l’impression par gaufrage, car le trait d’encre se produit sous la plus faible pression; c’est pour cela qu’on peut s’en servir sur de très-longues ligues, sans l’entremise de relais.

Supposons qu'il s’agisse d’envoyer directement une dépêche de Paris à Marseille, à l’aide du télégraphe de Morse; si on n’augmente pas suffisamment la puissance de la pile de Paris, le courant, en arrivant à Marseille, sera trop affaibli pour que le style puisse exercer une pression suffisante contre le papier. On évite cet inconvénient, sans changer la force ordinaire de la pile de Paris, en employant un relais placé à Lyon. Le courant parti de Paris ne va que jusqu’à celte dernière ville; là il anime un électro-aimant et fait osciller son levier, comme s'il s’agissait d’un appareil télégraphique; mais le levier, au lieu de porter un style pour écrire la dépêche, est employé à ouvrir ou à fermer le circuit d'une pile locale propre à fournir un courant qui se dirige sur Marseille et conserve une intensité suffisante pour la manœuvre d’un télégraphe de Morse, qui s’y trouve placé. Le jeu du relais se produit aux mêmes intervalles de temps que si le levier de ce relais était appliqué à écrire une dépêche; aussi les courants qu’il lance sur l’appareil de Marseille produisent l’écriture que l’on veut obtenir, et que la trop grande faiblesse du courant venu directement de Paris n’aurait pu donner. L’emploi des relais n’est pas nécessaire avec le télégraphe des frères Dignev.

Le télégraphe de Hughes a l’avantage d’imprimer lui-même les dépêches en caractères romains. L’impression se fait lettre par lettre sur une bande de papier, et n’exige qu’une émission de courant pour chaque lettre. Dans un service régulièrement établi on peut imprimer de trente à quarante mots par minute, tandis qu’on n’en obtient que douze à quinze avec le télégraphe de Morse.

11 faut concevoir qu’il y ait aux deux stations une roue verticale portant sur son contour les vingt-cinq types de l’alphabet dans leur ordre naturel , et un intervalle vide ou blanc qui sert de point de repère. Les deux roues sont d’abord disposées de manière que l’intervalle blanc soit au-dessus de la bande de papier qui doit rece-

voir l'impression, et elles peuvent tourner avec la même vitesse angulaire, dès qu'on déclanche le mouvement d'horlogerie destiné à produire la rotation.

lin courant lancé sur le (il de ligue anime d'abord l’électroaimant de la première station, ce qui fait mouvoir son levier, et, par lui, déclanche le mécanisme d'horlogerie et soulève la bande de papier. La roue des types se met donc à tourner, et le papier vient toucher l'intervalle blanc pour retomber et avancer d’un intervalle de lettre d'impression. Cependant le courant passe sur le fi) de ligne, arrive à la seconde station, anime son électro-aimant et s'écoule dans le sol. En même temps cet électro-aimant fait mouvoir son levier; le mouvement d’horlogerie est déclanché, la roue des types se met à tourner, le papier se soulève, touche l’intervalle blanc de la roue des types, et s'abaisse en avançant de l'intervalle d'une lettre.

Maintenant les roues des types continuent à tourner avec la même vitesse aux deux stations. Pour imprimer une lettre telle que P, on lance de Paris un nouveau courant , au moment même où la lettre P de la roue des types passe au-dessus du papier; il anime d’abord l’élcctro-aimant de la station de départ, ce qui fait soulever le papier et lui fait toucher la lettre P qui sc présente; puis il se dirige sur le fil de ligne, arrive à la seconde station, et anime l’électro-aimant de celle-ci. Aussitôt le papier se soulève et vient toucher la lettre P, qui évidemment passe en ce moment au-dessus de lui, puisque les deux roues sont supposées tourner avec une égale vitesse.

Si l’on veut imprimerie mot Paria, il faudra lancer des courants aux moments précis où le blanc et les types P, A, R, I, S, passent au-dessus du papier, ce qui détermine l’impression de ce mot à la première et puis à la seconde station, presque au même instant.

Toute la difficulté revient donc à lancer des courants électriques lorsque les types qui portent les lettres de la dépêche passent suc-

cessivemenl au-dessus du papier, à la station de départ. Cela se fait au moyen d’un interrupteur à clavier et à plateau tournant.

A côté de la roue, des types se trouve un arbre vertical qui tourne avec la môme vitesse qu’elle, parce qu’il communique avec l’arbre horizontal de la roue des types, au moyen de deux roues d’angle qui ont le môme nombre de dents. Cet arbre vertical emporte dans son mouvement une lame métallique horizontale qui décrit un cercle au-dessus d'un plateau percé de vingt-six trous équidistants et disposés circulairement sous la plaque tournante. Vingt-six petites tiges métalliques, qui communiquent avec l’un des pôles de la pile, sont disposées dans ces trous et peuvent s'élever au moyen de vingt-six touches d’un clavier. Les touches portent successivement le signe blanc et les vingt-cinq lettres de l’alphabet; les tiges correspondantes et les trous par lesquels elles peuvent passer se trouvent ainsi régulièrement affectés à ces divers caractères.

Supposons que le second pôle de la pile communique avec le sol ; il est clair que les vingt-six tiges métalliques sont alors en état de communiquer l’électricité du premier pôle à l'arbre tournant et de là au fil de ligne qui est relié à cet arbre : il suffira de les soulever et de les mettre en contact avec la plaque tournante. Abaissons la touche du signe blanc; la tige métallique correspondante fera saillie au-dessus du plateau et sera touchée par la plaque à son passage ; le courant électrique s’élancera donc sur l’arbre de rotation , dans le Cl de l’électro-aimant, dans le fil de ligne, dans l’éleclroaimant de la seconde station, et s’écoulera dans le sol : ce mouvement de l’électricité produira le contact des deux papiers sur les blancs des roues des types. Abaissons ensuite la touche P, puis la touche A, puis la touche R, et ainsi de suite; la lame tournante atteindra successivement les tiges P, A, R... au moment môme où la roue voisine présentera ces lettres au papier, qui se soulève et en prend l’impression; il est évident que les lettres s’imprimeront aussi dans le môme ordre à la seconde station.

Pour le succès de ce télégraphe, il faut que les deux mouvements

d'horlogerie marchent parfaitement d’accord. On se sert pour les régler d’une lame vibrante chargée d’un poids qu’on peut soulever plus ou moins pour faire varier la durée des vibrations et obtenir la même vitesse de rotation. Mais celte vitesse, une fois obtenue, ne se conserverait pas la même pendant tout le temps que dure l’impression de la dépêche, en sorte que bientôt les deux appareils seraient en désaccord et la confusion s’établirait. Pour obvier à cet inconvénient, l’appareil remet lui-même l’accord entre les deux mouvements, dès qu’il y a une légère différence. L’arbre de la roue des types porte une roue à vingt-six dents équidistantes qui est liée à la première roue et tourne avec elle. Chaque fois que le papier se soulève pour l’impression d’une lettre, le châssis qui le porte engage une came entre les dents de la roue dentée; cette came pousse la dent sur la partie postérieure, s’il y a retard, ou arrête la dent sur sa partie antérieure, dans le cas contraire. De cette manière l’accord est rétabli à chaque impression de lettre. Aussi, lorsque l’impression est suspendue, on a soin de baisser la touche qui correspond au blanc, afin qu’à chaque tour de la roue des types la correction se produise.

Avec le télégraphe Caselli , on transmet le fac-similé de l’écriture , des dessins et des portraits.

Le dessin qu'on veut transmettre est tracé à l’encre grasse sur une feuille de papier métallisée; il est reproduit sur un papier préalablement imprégné de cyanure jaune de potassium et de fer. Ces papiers sont portés sur des plaques de cuivre qui sont en relation avec le sol.

Deux styles de fer communiquent avec le fil de ligne et se meuvent avec la même vitesse sur les feuilles de papier; ils tracent ainsi chacun une série de hachures égales qui se succèdent à des intervalles fort rapprochés et équidistants, parce que, lorsqu’une hachure est tracée, les papiers glissent sous les styles et avancent par exemple d’un intervalle de ÿ de millimètre.

Le style de la station de départ communique non-seulement avec le fil de ligne, mais aussi avec le pôle positif d’une pile dont le pôle négatif est en rapport permanent avec le sol. Lorsqu’il est sur un trait d’encre, il transmet le courant de la pile au fil de ligne, au second style, au papier cyanure et enfin au sol; le courant, en traversant le papier cyanure, décompose le sel et produit du bleu de Prusse sous la pointe du style correspondant. Si le premier style est sur la partie métallique du papier, au lieu de transmettre l'électricité au sol par le fil de ligne, qui est très-long et oppose une grande résistance, il la fait écouler dans le sol par le plus court chemin; alors le style de la seconde station ne produit pas de trait bleu sur le papier cyanuré.

Il suit de là que les deux hachures correspondantes tracées par les styles auront le même nombre de traits en encre grasse ou bleue, et que ces traits seront de même longueur et espacés de la même manière. Lorsque les feuilles auront été entièrement parcourues par les styles, elles présenteront la même disposition de traits; en sorte que la figure produite sur le papier cyanuré sera le fac-similé de celle qu’on a voulu transmettre.

Pour que les traits soient semblablement espacés sur les hachures correspondantes, il faut que, malgré la distance, les deux styles soient animés de la même vitesse. On peut leur donner approximativement une vitesse égale, en les menant au moyen de pendules de même longueur ; on n’aura plus ensuite qu’à forcer ces pendules à se mouvoir exactement de la même manière.

Chaque papier est porté sur une plaque de cuivre dont la forme est légèrement cylindrique. L’axe du cylindre sert d’axe de rotation à un levier à peu près vertical, qui porte le style par sa partie supérieure, et qui est mis en mouvement oscillatoire par un pendule de deux mètres, auquel il est attaché à l’aide d’une tige articulée.

L’égalité des pendules aux deux stations entraînerait l’égalité des

vitesses des deux stjles, s’il n’y avait pas des causes inégales de perturbation. C’est à cet inconvénient qu’il s'agit de remédier.

L’artifice qu’on emploie consiste à ramener le pendule au même écart dans chaque oscillation, et cela s'obtient par l'action de deux électro-aimants, qu'on fait agir à propos sur une masse de fer portée par le pendule. Aux deux extrémités de l are que doit parcourir cette masse de fer, ou place, dans la direction même de l'arc, un fort électro-aimant cylindrique, et l’on dispose un commutateur de manière à faire arriver dans l'hélice de l’électro-aiinant un courant dérivé pris sur le courant principal de la pile. Un bras qui est articulé à frottement dur sur la tige du pendule ferme le commutateur, lorsque l’armature de fer du pendule s’approche de l’électro-aimant. Alors celui-ci s’anime, attire l'armature, qui finit par le toucher; et un second pendule, appartenant à une horloge bien réglée et exécutant des oscillations très-régulières, interrompt le courant dérivé, à chaque oscillation double, en écartant un petit ressort; l'électro-aimant perd à l’instant même sa force, et le pendule de deux mètres commence une nouvelle oscillation. C’est ainsi que l’électro-aimant cesse d’être animé à des intervalles de temps toujours égaux, que le fer doux se détache à des époques' équidistantes, et que les arcs parcourus sont les mêmes et présentent la même succession de vitesses.

D’après cela, si les pendules d’horloge sont bien réglés aux deux stations, les longs pendules oscilleront de la même manière, et les deux styles qu'ils mènent fourniront leurs traits successifs dans les mêmes conditions, ce qui est le but final qu’on voulait atteindre.

L’expérience montre que les oscillations de même sens qui sont identiques entre elles ne présentent pas cependant la même succession de vitesses que les oscillations de sens différents. Aussi réserve-t-on les oscillations de même sens pour une dépêche; le style se relève et ne produit aucun tracé pendant les autres oscillations. Afin de ne pas perdre le temps de ces dernières

DE L ÉLECT1UC1TÉ ET DU MAGNÉTISME. ù'J

oscillations , ou s’en sert pour transmettre une seconde dépêche au moyen d'un second appareil écrivant.

Les longs pendules du télégraphe Casctli accomplissent ordinairement quarante oscillations par minute, et les styles tracent quarante hachures espacées de -j- de millimètre. En une minute les hachures extrêmes parcourues par les styles sont donc éloignées l’une de l’autre de 1 3 millimètres, et, en vingt minutes, de aGo millimètres. Comme on donne aux hachures une longueur de 1 1 centimètres, il s’ensuit qu’en vingt minutes l’appareil Caselli fournil le fac-tsimile de l’écriture, des portraits ou des dessins qui sont tracés sur une feuille métallisée de 1 1 centimètres de large sur 26 centimètres de haut.

La netteté de la reproduction exige que l’écriture primitive soit très-lisible et en gros caractères; elle exige aussi que l’on évite, par un artifice convenable, un inconvénient dont nous allons parler.

Mous ferons remarquer auparavant que le principe du télégraphe Caselli peut recevoir des applications diverses, et qu’il est utilisé d’une manière ingénieuse dans une machine à guillocher que l’on emploie journellement dans les ateliers de M. Chrislofle.

Des expériences faites sur les longues lignes télégraphiques ont mis en évidence un fait de la propagation des courants que l’on avait prévu, mais qu'il était utile de constater.

Lorsque l’électricité de la pile est portée sur un fil télégraphique, le courant qui se propage et arrive à la seconde station, n’atteint pas immédiatement toute son intensité; il est d’abord très-faible, croît peu à peu, et s’élève bientôt à un maximum, qu’il conserve si la pile ne subit aucune modification. L’état variable du courant (jui précède l’état définitif est naturellement fort court, et on ne pourrait pas le reconnaître, si le fil de ligne supposé aérien n’était pas suffisamment long; mais il devient sensible, lorsqu’il s’agit

Élerlricitt' el Mugnéliwue. i

d’une distance de 5oo kilomètres par exemple : la durée s’accroît

à mesure que la distance parcourue est plus considérable.

Pour constater d'une manière certaine ce phénomène important, on fait aboutir le (il de ligne à un style de fer dont la pointe touche une bande de papier qui se déroule sous lui et qui est soutenue par un cylindre de cuivre relié à la terre. Le papier a été préparé pour celte expérience, et il est imprégné de cyanure jaune de potassium et de fer. Lorsque le courant lancé à la station de départ arrive au style de fer, il passe à travers le papier, qui est bon conducteur, et se rend à la terre par le cylindre de cuivre. Mais, dans sou passage, il décompose le cyanure jaune de potassium et de fer, et, comme nous supposons que l’électricité positive a été communiquée par la pile au fil de transmission, le sel jaune de potassium se transforme en bleu de Prusse sous la pointe même du style. De cette manière, on reconnaît l’instant précis où le courant arrive à la seconde station et y acquiert une certaine intensité, car alors la pointe de fer produit un trait bleu visible.

Or on remarque que le trait bleu prend une teinte de plus en plus foncée et finit par devenir uniforme; d'où l’on conclut que le courant est devenu de plus eu plus fort pendant cet état variable du trait bleu. La conclusion est légitime, car, si l’on opposait que la teinte graduellement croissante provient de ce que le bleu de Prusse ne se forme pas tout à coup dès que le courant passe, et qu’il y a de ce côté une certaine inertie à vaincre, l’objection tomberait bien vite devaut cette simple observation, que, si l’on fait l’expérience sur une ligne télégraphique beaucoup plus longue que la première, le trait bleu à teinte croissante acquiert d’autant plus de longueur que la ligne est elle-même plus longue. Ainsi le courant commence eu chaque lieu par un état variable dont la durée est appréciable sur les longues lignes et augmente avec la longueur des lignes.

Le même mode d’expérience sert à constater ce qui se passe lorsque le courant cesse. Si l'on interrompt la communication de

DE L'ÉLECTRICITÉ ET DU MAGNÉTISME, la pile, le trait bleu que donnait le style de fer sur la bande de papier ne se termine pas brusquement avec toute sa teinte; mais son intensité diminue sur une certaine longueur, qui s’accroît lorsque la ligne devient elle-même plus longue.

M. Guilleinin a fait des expériences diverses pour mesurer les durées de l’état variable, soit initial, soit final, en opérant sur une ligne de 5oo kilomètres. On n’a pas trouvé pour durée de l’état variable initial la même valeur dans les déterminations successives, parce qu’il n’était pas possible de rendre identiques toutes les conditions des expériences comparées; l’isolement du fil de ligne, par exemple, 11 e peut pas rester constant, car il dépend de l’état de l’atmosphère. Néanmoins les nombres obtenus ont par eux-mèmes un certain intérêt. Les durées de l’état variable initia], dans les expériences de M. Guillemin, ont oscillé entre o”*,oi5 et o“,o3o. L’état variable final s’est aussi présenté avec des durées diverses; mais ces durées ont été toujours plus grandes que celles de l’état variable initial, et elles ont paru en être à peu près le double.

La cause de l’état variable a été signalée depuis fort longtemps, puisque Ampère en parlait dès i8ao; mais les lois de cet état ont été cherchées pour la première fois par Ohm. Ce savant assimilait la propagation de l’électricité dans les conducteurs à celle de la chaleur, et il pouvait ainsi appliquer à l’électricité les formules générales de Fourier. Des expériences faites avec des conducteurs imparfaits, tels que des colonnes d’huile, ou de longs fils de coton, ont permis à M. Gaugain de vérifier les conséquences générales de la théorie d’Ohin.

Quoi (ju’il en soit , le phénomène en lui-même est fort remarquable , et il importe d’en tenir compte dans les applications à la télégraphie électrique. C’est ce que nous allons montrer au sujet du télégraphe Caselli.

il est facile de concevoir quelle influence l’état variable des courants doit exercer sur la netteté du Jac-timUe que l’on obtient avec le télégraphe Caselli. Au moment oè le style de la station de départ

est sur un trait d’encre grasse, un courant est lancé sur la ligne et arrive à la seconde station pour tracer, à l’aide du style, un trait en bleu de Prusse. Ce trait commencera donc par être très-faible, deviendra de plus en plus accentué, puis, après avoir conservé son intensité maximum, s’il y a lieu, diminuera progressivement de force. Les traits, au lieu d’étre nets, seront donc accompagnés de bavures; grave inconvénient, qui devra être écarté par quelque artiOce. Pour cela M. Caselli a imaginé de maintenir le fil de ligne chargé d’électricité positive, pendant que le style de la station de départ est sur la partie métallisée du papier, afin que, lorsque ce style arrive sur l'encre grasse, le courant qui s'établit sur la ligne n'ait pas à acquérir un maximum d’intensité en passant par un étal variable de durée plus ou moins longue. De même, lorsque le courant cesse d’être lancé, M. Caselli décharge immédiatement le style du récepteur avec de l'électricité négative qu’il lui fournit. Dans ces opérations, il fait usage de deux piles supplémentaires, qui sont interposées entre la ligue et les appareils à style et qui regardent la ligne par le côté de leur pôle positif. Ces piles ont pour effet évident de maintenir chargé d’électricité positive le fil de ligne pendant que le courant n’est pas lancé. Lorsque le style de la station de départ est sur un trait d’encre grasse, le courant de la pile principale placée à cette station lance son électricité positive à travers la pile supplémentaire voisine et rencontre la ligne chargée d’électricité positive, ce qui fait que le courant arrive à la seconde station avec une énergie suffisante pour donner immédiatement au trait bleu toute sa puissance, et cela malgré le fluide négatif que fournit en même temps la seconde pile supplémentaire. L'expérience montre <jue cet artifice suffit, car les traits commencent nettement. Lorsque le courant cesse, la deuxième pile supplémentaire, qui continue à donner du fluide négatif au style du récepteur, décharge immédiatement ce récepteur, et l’on reconnaît que les traits se terminent d’une manière non moins nette.

Les télégraphes de Morse, des frères Digney, de Hughes et de Caselli sont les seuls dont on se sert en France pour le service public des dépêches. 11 eu est d’autres toutefois qu’il convient de citer, notamment ceux de Froment, de MM. Bréguet, Sortais, Guillot et Gatyet, Joly, etc.

Le télégraphe de Bréguet est adopté presque exclusivement par les administrations des chemins de fer, parce que toute personne est en état de s’en servir sans connaître les détails de construction et pour ainsi dire sans exercice préalable. C’est pour celte raison qu'il peut être employé, même dans les gares les moins importantes, sans augmentation notable du personnel : il ne devait donc pas manquer de se répandre beaucoup.

Imaginons une sorte d’horloge à ressort dont l’aiguille se meut sur un cadran qui, au lieu des heures et des minutes, porte les vingt-cinq lettres de l’alphabet et une croix de repère. Les rouages intérieurs sont disposés de manière que, pour chaque oscillation du balancier, l’aiguille se meuve d’une division, c’est-à-dire se porte d’une lettre à la suivante. Si l’aiguille est placée sur la croix, et que l’on suppose le balancier mené avec la main , on pourra faire passer l’aiguille successivement sur les diverses lettres et l’arrêter un instant sur celles que l’on veut signaler et qui seront les lettres mêmes d’une dépêche à transmettre.

Au lieu d’être mît avec la main, le balancier oscille sous l’influence d’un ressort qui le tire dans un sens, et d’un électro-aimanl qui tend à le faire mouvoir en sens opposé. Le mouvement de l’aiguille sur les lettres et ses arrêts peuvent donc s’obtenir en lançant d’une station éloignée une série convenable de courants instantanés. Le balancier de cet appareil n’est autre chose qu’un de ces leviers magnétiques dont nous avons si souvent indiqué l’emploi: il est formé d’une tige métallique verticale, qui porte une plaque de fer doux à sa partie inférieure et en face des pieds d’un électro-aimant

ItAt’POHT SÜK LKS PKOGItliS

horizontal, et dont la partie supérieure est tirée horizontalement par un ressort. A laide d une fourchette verticale qui lui est adaptée, ce balancier mène l’arbre horizontal d’une pièce d’échappement qui arrête et délivre le rouage à chaque oscillation, et qui, par conséquent, suspend ou laisse libre l’action du grand ressort du rouage.

\ oyons maintenant comment , è la station de départ, il est possible de lancer une série de courants qui mettent l’aiguille de l’appareil en mouvement et l’arrêtent un instant sur les lettres à signaler. Cela s’obtient à l’aide d’une manivelle qu’on peut faire tourner avec la main sur un cercle vertical muni des vingt-cinq lettres de l’alphabet et de la croix de repère. Supposons que cette manivelle soit placée sur la croix, et qu'il eu soit de même pour l’aiguille du télégraphe à la station d arrivée. Dans ces conditions, aucun courant n’est lancé , l’éleclro-ai niant est inactif et l’aiguille reste en place, parce que le ressort du balancier retient ce levier, et, par lui, arrête l'effet du grand ressort du rouage. Portons la manivelle sur la lettre A ; d’après la construction même du manipulateur, le circuit voltaïque se ferme , le courant s'élance de la station de départ, arrive à l’électro-aimant, l'anime et s’écoule dans le sol. La palette de fer du balancier est attirée par l’élcctro-aimant; le balancier exécute donc une oscillation et délivre un moment le rouage qui fait marcher l’aiguille d’un cran et la place sur la lettre A.

Si l’on porte maintenant la manivelle du manipulateur sur In lettre B, on ouvre, parce fait même, le circuit voltaïque; l’électroaimant du récepteur cesse d’être animé, et le ressort du levier magnétique fait exécuter au balancier une deuxième oscillation, ce . qui délivre un instant le rouage et met l'aiguille sur la lettre B.

La manivelle étant amenée sur la lettre G, le circuit voltaïque se ferme de nouveau, et l’aiguille du récepteur s’avance sur la lettre C , et ainsi de suite.

Nous voyons par là que, lorsque la manivelle du manipulateur tourne, l’aiguille du récepteur se meut aussi, et que les mêmes lettres sont indiquées en même temps par la manivelle et par l'ai—

guille. La transmission de la dépêche est donc facile par ce mode d’opération.

Il reste à voir comment la manivelle, en passant successivement sur les diverses lettres de son cadran , ferme et ouvre le circuit de la pile. L’arbre de cette manivelle porte une roue qui tourne comme elle; cette roue est creusée, sur sa partie plate, d’une rainure régulière qui a treize rentrants et treize saillants. Dans cette rainure peut glisser une goupille qui est attachée à l’extrémité supérieure d’un levier dont la partie inférieure se meut entre deux buttoirs. La manivelle entraîne la goupille et fait exécuter au levier vingt-six oscillations entre les deux buttoirs pendant une révolution de la roue. On peut donc se servir de ce levier pour ouvrir et fermer alternativement le circuit voltaïque.

La pile qui est à la station d’arrivée communique d'une manière permanente avec Ip terre par l’un île ses pèles, et avec l'un des buttoirs par l’autre pèle. Le levier qui oscille entre les deux buttoirs communique avec le fil de ligne, et ce fil avec l’un des boutsde l’hélice de l’électro-aimant, par suite avec la terre qui est en rapport avec le second bout de l'hélice. Le circuit voltaïque sera donc fermé quand le levier mobile touchera le bnttoir électrisé, et il sera ouvert dès que le contact cessera. On voit donc comment, à l’aide de la manivelle du récepteur, on peut ouvrir et fermer le circuit voltaïque , et, par suite, faire marcher le récepteur de la station d’arrivée.

L’électro-aimant d’Ampèro et d’Arago a été appliqué à des machines moins complexes que les télégraphes, et qui rendent toutefois de grands services : l’une des plus simples est la sonnerie à trembleur de Froment.

Elle consiste en un électro-aimant ordinaire, muni d’une armature oscillante et disposée de manière ii frapper sur un timbre. L’électro-aimant, qui est en forme de fer à cheval, a ses deux branches horizontales et au-dessus l’une de l’autre. Son armature

Il APPORT SUR LES PROGRÈS est un cylindre de fer creux, à peu près vertical, et porté par un ressort qui le détache du contact de l'électro-aimant , l'appuie contre un ressort fixe et le met ainsi en communication avec la terre. Le fil conducteur de l’électro-aimant est, par l’un de ses bouts, en rapport avec, le fil de ligne, et, par l’autre, avec le pied de l’armature.

Lorsqu’un courant passe par le fil de ligne et anime l’électroaimant, il s’écoule dans le sol par l’armature et le ressort contre lequel elle est ordinairement appuyée. Mais la communication avec le sol est bientôt interrompue par l’attraction que l’électro-aimant exerce sur son armature et qui la détache de l’appui; alors le courant, ne pouvant plus s’écouler dans le sol, cesse d’animer l’électroaimant, et l’armature, qui n’est plus attirée, vient se reposer contre son appui ordinaire, ce qui rétablit la communication avec le sol, anime de nouveau l’électro-aimant, détache l’armature, et ainsi de suite, lin petit marteau, que porte l’armature à sa partie supérieure, frappe sur un timbre chaque fois que l’électro-aimant s’anime.

Ce genre de sonnerie est celui qui est ordinairement employé dans les bureaux télégraphiques, parce que le bruit n’est pas incommode et que le mécanisme ne se dérange pas facilement. Dans les bureaux de chemins de fer, ou préfère une sonnerie plus énergique pour qu’elle soit aisément entendue des agents; là on se sert d’un timbre à rouages d’horlogerie, qui est déclanché par un électro-aimant, dès que ce dernier appareil est animé par un courant électrique.