CHAPITRE PREMIER

De Vacliondes Aimanssureux-inémcs eL sur les substances

magnétiques.

290. On Ironvc dans la nature , et presque dans tontes les contrées do la terre, des suLstances minérales qui ont la propriété d’attirer le fer. Ces substances , quelle que soit leur forme ou leur composition , s’appellent des aimans naturels ,* autrefois on les appelait pierres d’aimant, parce qu’en effet clics offrent dans leur structure une apparence pierreuse plutôt qu’une apparence métallique. Il y a des aimans très-^tWe.' , c’cst-h-dlrc que, sous un grand volume , ils n’exercent sur le fer qu’une attraction peu sensible; mis en contact avec de la fine limaille , ils peuvent h peine en soulever quelques parcelles : mais il s’en trouvu quelquefois de ïvhs-puissans , c’est-à-dire que , sous un volume de quelques pouces cubes, ils sont capables de tenir suspendues des masses de plus de cinquante ou même de plus de cent kilogrammes. Ces divers degrés dans l’énergie des aimans dépendent , comme nous le verrons plus tard , de quelque arrangement particulier de leurs molécules. Si la force était proportionnelle h la masse, on pourrait produire des phénomènes d’une intensité prodigieuse , puisqu’il y a des aimans qui n’ont pas seulement quelques pieds

cubes en volume , ou quelques quintaux en poids , mais qui composent d’immenses montagnes à la surface de la terre.

Pour étudier la force attractive qui s’exerce entre le fer et l’aimant , on peut plonger un aimant , par une de ses extrémités, dans de la limailleou dans delà tournure de fer; alors s’il est un peu énergique, on voit les parcelles de métal s’attacher à sa surface , et s’attacher les unes aux autres en formant une sorte de chevelure de plusieurs lignes de longueur. Cette adhérence des particules entre elles et leur arrangement est un phénomène digne de remarque , sur lequel nous reviendrons dans la suite; pour le moment nous nous contenterons de le regarder comme une simple preuve d’attraction. L’on peut aussi présenter à l’aimant , suivant son degré de force , des morceaux de fer plus ou moins volumineux; à peine en sont-ils approchés à quelques millimètres de distance qu’on les sent devenir plus légers; ils sont" vivement entraînés , et se précipitent sur la surface pour y rester suspendus; il faut ensuite un effort plus ou moins considérable pour les en arracher. On peut encore suspendre une petite balle de fer à un fil flexible , et en approcher peu à peu la surface de l’aimant; de cette manière on l’econnaît quelques caractères esssentiels de sa force attactive; il est facile de constater, i° qu’elle s’exerce h distance; 2'’ qu’elle s’exerce au travers de l’air, au travers du vide et au travers de tous les corps quels qu’ils soient, pourvu qu’ils ne soient pas du fer; 5 ' qu’elle diminue à mesure que la distance augmente.

Toutes les attractions étant réciproques , on doit conclure que si l’aimant attire le fer, ÿ est attiré par lui avec la même énergie et suivant les mêmes lois. Cette vérité nécessaire peut, au reste, se vérifier direetement par des expériences inverses des. précédentes , en suspendant l’aimant pour le rendre mobile, et en faisant agir sur lui des morceaux de fer à diverses distances.

DU MAGNliTISiMK. - CIIW. I. 3

Ccllcforccallracllvcclanl distincte de toutes les autres forces naturelles , ou lui donne un nom particulier , on l’appelle force viagnéliqua , àn mot fiâyvTi; , qui était chez les Grecs le nom do la pierre d’aimant; car les anciens avaient quelque connaissance de ses propriétés; Platon en parle dans plusieurs de scs dialogues, et il fautremonler jusqu’au temps de Pythagore pour recueillir les prernières notions qui nous aient été transmises sur se sujet. Nous verrons bientôt que la force magnétique peut être attribuée h une substance analogue à celle du calorique , ou à un fluide particulier existant comme le calorique dans les intervalles qui séparent les molécules de la matière pondérable ; ce fluide est ce que nous appelons le fluide inaguéLiqhe , ou simplement le en désignant ainsi par le même mot

et l’agent qui produit les phénomènes et la science qui a pour objet de les découvrir, de les comparer et de les expliquer ou de les rapporter à une même principe.

Toute force attractive ayant deux sièges ou deux termes, le corps attirant et le corps attiré, nous allons d’abord étudier la force magnétique dans l’aimant où elle réside et d’où elle semble tirer sa première origine.

agi. 'l'out aiviant a une ligne moyenne et deux pôles. — Le fer semble être à l’égard de l’aimant ce que sont les corps pesans par rapport au globe de la terre ; la masse du globe attire les corps dans tous les sens et les presse sur sa surface; essayons de voir s’il en est de même de l’aimant , et si de tous les points de son contour il exerce une action pareille pour solliciter les parcelles de fer et pour les»altirer vers son centre. Reprenons pour cela le pendule magnéiUjue , c’est à-dire la petite balle ou le petit fil de fer suspendue h un fil flexible. En tenant l’aimant à la même distance du pendule , on reconnaît bientôt que certains points do sa surface lui impriment une grande déviation, tandis que d’autres poinls^c produisent qu’une déviation nulb QU lascusible; il y a surtout deux régions opposées

4 LIVRE TROISlJ'ME.

qui montrent une action très-vive, et c’est sur l’intervjille qui les sépare que l’on aperçoit le moindre effet. On est conduit au même résultat , soit qu’on emploie pour cette expérience un aimant naturel avec sa forme irrégulière , ou un aimant artificiel ayant la forme d’un cylindre ou d’un prisme allongé. Dans ce dernier cas la différence est plus frappante , et l’on voit sans peine que les sections transversales qui avoisinent le milieu de l’aimant n’agissent point sur le pendule , tandis que les parties extrêmes agissent avec une grande force. On peut donc sur la^urface d’un aimant, et vers le milieu de sa longueur, tracer une ligne dont les points n’exercent aucune action attractive; c’est cette ligne que nous appelons ligne neutre ou ligne moyenne. Elle partage l’aimant en deux parties , que nous appelons les deux yoles de l’aimant. Ce même mot pôle sera pris encore dans deux autres acceptions différentes ; nous nous en servirons pour désigner seulement les parties de la surface les plus éloignées de la ligne moyenne, et sur lesquelles l’attraction est la plus forte; et nous nous en servirons aiftsi pour désigner un point idéal qui sera conçu dans l’intérieur de l’aimant , à peu près comme le centre de gravité est conçu dans l’intérieur des corps, ou dans la masse du globe terrestre qui les attire; car une parcelle de fern’estpas sollicitée seulement parle pointde l’aimant auquel elle vient s’attacher , elle est sollicitée par toute la portion qui est d’un même coté de la ligne moyenne, et la résultante de toutes ces attractions est appliquée en un certain point que nous appellerons le pôle de cette portion de l’aimant. Il sera toujours facile de distinguer celle de ces trois acceptions dans laquelle nous entendrons que le mot pôle est employé. Dans tous les cas, on volt qu’un aimant a une ligne moyei^e et deux pôles.

Cette proposition fondamentale peut encore être démontrée par d’autres expériences |#us ladies et plus décisives. Si l’on roule un aimant dans de la limaille de fer, il sC

DU .’M VCNliriS.AIK. — CHA1>. I. 5

couvre tic filamens plus ou moins allongés , tjui nionlrenl à l’œil l’inégale allraclion des diflercns points de sa surface. Cet arrangement est représenté {Fig. i ) pour un aimant naturel, et {Fig. 2) pour un aimant artificiel. Aux. extrémités E et e' les filamens de limaille sont très-longs et dressés perpendiculairement à la surface; sur les sections moins extrêmes ils deviennent plus courts , et commencent à s’incliner, comme s’ils fuyaient les extrémités pour se rappro her du milieu; enfin sur la section moyenne mm ^ aucune parcelle de limaille ne reste attachée : les filamens (ju’ony volt prennent naissance de part et d’autre de cette ligne , et semblent la franchir pour se joindre et s’appliquer sur la surface de l’aimant, mm' est la ligne moyenne , les deux moitiés p et p' sont les pôles de l’aimant, cette dénomination , comme nous venons de le dire , s’appliquant quelquefois aux deux extrémités e et e', où l’action est la plus forte, et d’autres fols aux deux peints p et p' , que l’on peut regarder comme les centres de l’attraction.

On reproduit des effets analogues , en mettant sur un aimant une feuille de carton lisse , sur laquelle on laisse tomber de la fine limaille avec un petit tamis par des chocs légers que l’on imprime au carton , la limaille s’arrange en courbes régulières qui sont représentées Fig. 5. L’aimant et indiqué par des lignes ponetuées ; la ligne moyenne est en mm'. Cette expéric'nce falt^oir , mieux encore que les précédentes , comment les filets de limaille , partant des deux côtés de la ligne moyenne , passent sur cette ligne pour se rejoindre; elle offre aussi une preuve que l’attraction de l’aimant s’exerce au travers de la substance du carton.

Les aimans pouvant être brisés ou coupés suivant la ligne moyenne , il semble , au premier coup d’œil , que les deux portions qui en résultent doivent nécessairement échapper h la proposition dont il s’agit. On pourrait bien supposer que , séparées l’une de l’autre , elles perdent leur propriété magnétique; mais on n’imagine pas que , si elles eu conser-

vent quelque chose , elles puissent avoir une ligne moyenne et deux pôles. L’expérience en est facile à faire : nous verrons plus loin qu’avec de l’acier trempé très - dur ou peut faire des aimans qui cassent comme du verre. Prenons un aimant de cette espece; brisons -le suivant la ligne moyenne; et plongeons dans la limaille chacune de scs moitiés pour observer les modifications qu’elles ont éprouvées. Nous trouverons , avec quelque surprise , que chacune d’elles est un aimant tout entier apnt ses deux pôles , et sa ligne moyenne au milieu. En les brisant de nouveau, les moitiés de ces moitiés présenteront les mêmes phénomènes , et l’on pourra pousser ces subdivisions aussi loin que l’on voudra , sans jamais trouver de limite îi cette propriété : les derniers fragmens seront des aimans entiers , offrant, comme l’aimant primitif, une ligne moyenne et deux pôles. Nous verrons plus tard la raison de ce fait ; mais il est bon de l’indiquer ici pour faire comprendre toute la généralité du principe dont il s’agit , et pour montrer ainsi l’impossibilité absolue où nos sommes de former un aimant qui n'ait qu’un seul pôle.

292. Les pôles dememe nom se repoussent , et ceux de noms contraires s'attirent. — La id'g'u/e 6 représente un aimant suspendu horizontalement , au moyen d’une chape de papier ou de métal et d’un 1^ sans torsion; à chacun de ses pôles A et B on présente successivement le même pôle d’un autre aimant pareil; le pôle a est attiré, le pôle it repoussé; et l’on dit que ces deux pôles a et a sont de noms contraires , parce qu’ils agissent en sens contraire sur le même pôle qui leur est présenté. Si les deux pôles de ce premier aimant sont de noms contraires , il est naturel de supposer que ceux du deuxième aimant sont pareillement de noms contraires , et qu’il en est de même de tous les aimans possibles. En effet , si l’on retourne ce deuxième aimant pour le faire agir par son autre pôle sur l’aimant suspendu , on reconnaît de suite que les pôles a et b éprouvent maintenant

DU MACTKICTISMK. — CHAP. I. 7

des cffels contraires : a est repoussé et b attiré ; donc les deux pôles de l’aimant libre que l’on tient à la main sont aussi des noms contraires , puisque l’un attire ce que l’autre repousse, et vice versa. Tout aimant libre présente le même phénomène. Nous appellerons pôles de même nbm les pôles de différens aimans qui agissent de la même manière , soit sur le pôle a , soit sur le pôle b de l’aimant suspendu. Ces pôles une fois marqués sur plusieurs aimans afin de les bien reconnaître, que l’on suspende l’un de ces aiman.s pour faire agir les autres sur lui , et l’on verra que tous les pôles de même nom se repoussent , tandis que tous les autres qui sont de noms contraires s’attirent.

Ainsi de part et d’autre de la ligne moyenne dans les deux moitiés d’un aimant résident deux forces , qui d’abord nous semblaient identiques , parce qu’elles agissaient de la même manière sur le fer , et qui sont en réalité deux forces opposées , puisqu’elles agissent en sens contraire sur les aimans , l’une attirant ce que l’autre repousse. La ligne moyenne est la limite de ces deux forces antagonistes ; elle est le passage de Tune h l’autre , et c’est là ce qui rend raison de la neutralité qu’elle conserve. Ces deux forces tendent sans cesse à se neutraliser ou à se détruire , et si Ton pouvait , par exemple, dans un aimant donné, incorporer un autre aimant de mêmes dimensions et de même force , de manière que les pôles de noms contraires se correspondissent ; au lieu de deux aimans égaux l’on n’aurait plus qu’une masse inerte entièrement dépouillée de ses facultés magnétiques. Par la simple superposition la destruction n’est pas complète, parce que les diverses parties de l’un des aimans n’agissent pas à la même distance que les parties homologues de l’autre; mais du moins il y a dans ce cas une réduction très-sensible dans l’intensité de la force; c’est ce que Ton démontre par l’expérience suivante. Un aimant horizontal AB [Fig. 8) porte vers son extrémité une masse de fer F dont le poids est à peu près tout ce qu’il peut porter ;

on approche un autre aimant de même force , de manic-re que le pôle a corresponde au pôle de nom contraire b; dès que la distance est assez petite la masse f se détache et tombe ; le système des deux aimans ne peut plus p.orter ce que l’un d’eux portait facilement , parce que les actions des deux pôles contraires tendent à se neutraliser. Il est inutile de* remarquer que si les pôles du second aimant correspondaient aux pôles de même nom du premier , non seulement la masse f ne se détaclrerait pas , mais on pourrait en augmenter le poids , et presque le doubler sans qu’elle tombât, parce qu’alors les pôles de meme nom exerçant des actions conspirantes, leur effet total est, à quelques modilications près, la somme de leurs effets particuliers.

2(j5. Les aclions magnétiques peuvent dire attribuées aun fluide particulier. — Lorsqu’on chercheà remonter h l’origine des forces qui produisent les phénomènes piagnéliqucs, on reconnaît bientôt qu’elles ne sont pas , comme la pesanteur , une propriété inhérente à lamatièrec pondérable. L’analyse chimique a démontréque les aimans naturels ne sont que des oxides de fer ou dcsmélanges d’oxides de fer â différens degrés de saturation; l’oxigène et le fer sont donc les seuls élémens pondérables qui entrent dans la composition de ces corps singuliers. Or , ni l’un ni l’autre de ces élémens n’ayant la propriété permanente d’exercer des actions pareilles aux actions magnétiques , il est peu probable que leurs molécules prennent en se combioant des propriétés essentielles qu’elles n’avalent pas avant leur combinaison ; car dans la matière pondérable on n’observe jamais que la forme , l’arrangement ou la disposition des molécules donne naissance à des forces nouvelles qui puissent s’exercer â des distances sensibles. D’une autre part, les forces inhérentes h la matière pondérable peuvent bien être augmentées ou diminuées , ou modifiées de mille manières , mais elles ne peuvent jamais se détruire ou disparaître; tandis que dans les aimans les forces magnétiques ne paraissent qu’acciden-

DU MAUNÉTISME. - ClIAl*. I.

lellcmcnt. On en donne la preuve en faisant cliauficr un aimant jusqu’à la température rouge; par cette opération il no perd rien de ses élémens matériels, et cependant il perd toutes scs propriétés magnétiques. Après le refroidissement , il est , en ce qui lient à la matière , lout-à-fait ce qu’il était auparavant; mais en ce qui lient au magnétisme, il n’est plus rien absolument, car il n’exerce plus aucune action sur le fer. Il y a même plus , on peut lui rendre scs propriétés magnétiques sans rien lui donner et sans rien lui ôter de pondérable. C’est par ces raisons , et par d’autres encore , résultant de l’ensemble des phénomènes , que l’on est conduit à regarder le magnétisme comme un fluide d’une espèce particulière, répandu dans la masse pesante de l’oxidc de fer qui constitue l’aimant. Et puisque nous avons reconnu qu’il y a deux forces magnétiques opposées, nous devons conclure aussi qu’il y a deux fluides contraires , l’an qui prédomine dans l’un des pôles, et l’autre qui prédomine dans l’aulrs pôle. Dans tous les aimans, les pôles de même nom auront le même fluide prédominant ; et comme ils se repoussent , nous en conclurons que chaque fluide se repousse lui-même : les pôles de nom contraire auront des fluides différens; et comme ils s’attirent , nous en conclurons que l’un des fluides attire l’autre. Ainsi nous sommes conduits à ce résultat déllnitif qu’il existe deux fluides ma' gnéllqucs , dont chacun se repousse et attire l’autre.

Ces fluides doivent pareillement exister dans le fer; car s’ils sont distincts de la matière pondérable , on peut présumer que l’action qui s’exerce sur le fer ne s’exerce pas sur les molécules matérielles du fer, mais bien sur les fluides magnétiques contenus dans les intervalles de ces molécules. Nous avons donc quelque raison de chercher le fluide magnétique dans le fer , et de tenter les expériences qui ‘peuvent nous faire découvrir son mode d’existence.

294. Sous l'influence de V aimant le fer devient lui-même un aimant, — Pour démontrer celte propriété du fer, on

peut disposer rexpérîencc comme elle est indiquée dans la figure 9. F est un cylindre de fer soutenu par un aimant ab ; à son extrémité inférieure on présente de la limaille, qui s’y attache en forme de houppe, et qui reste suspendue aussi long-temps que le petit cylindre est lui-mcrac suspendu h l’aimant ; mais si on l’en détache, à l’instant toute la limaille tombe, et l’on n’observe plus aucune force attractive. Ce n’est pas la force de l’aimant qui agit à distance sur la limaille et la maintient suspendue; car si le petit cylindre n’était pas de fer, le phénomène ne se produirait pas, et l’on peut encore bien mieux s’en convaincre, en observant 1“ que les filets de limaille diminuent de longueur, à partir de l’extrémité du petit cylindre; 2“ qu’il y a un point vers la partie supérieure où iis ne peuvent plus s’attacher, ce qui forme la ligne moyenne; S’ qu’au dessus de ce point ils s’attachent de nouveau, en se dirigeant en sens contraire. Ainsi le petit cylindre est bien véritablement un aimant , puisqu’il attire la limaille , et qu’il a une ligne moyenne et deux pôles ; seulement sa ligne moyenne n’est pas au milieu.

Au lieu d’offrir de la limaille au cylindre suspendu , on lui donne un autre cylindre pareil, et il le peut porter {Fig. 10) ; à celui-ci on en donne un troisième , qu’il porte . pareillement; h celuhei un quatrième, et l’on forme ainsi une sorte de chaîne dont l’aimant est comme le principe et le premier anneau ; si bien que le premier anneau manquant, toute la chaîne tombe et se brise, les autres anneaux n’ayant plus d’action pour se lier l’un à l’autre.

On peut démontrer la même chose , en mettant le petit cylindre de fer dans le prolongement du barreau , sur une feuille de papier blanc ( Fig.'h.). La limaille que l’on projette sur son contour s’y arrange régulièrement, et laisse voir en mm' une ligne moyenne, qui sépare les deux actions contraires dont le cylindre de fer est maintenant animé; et dès l’instant que l’on retire le barreau^ la limaille n’a plus

DU MAGNlîTïSME. — CII\P. I. I I

aucune tendance, ni 5 s’arranger ni h conserver son arrangement primitif; ce qui prouve assez que le fer perd ses propriétés dés qu’il n’est plus sous l’influence de l’aimant. Kn modifiant cette expérience , on peut prpuver que ce n’est pas seulement au contact que le fer reçoit de l’aimant la propriété magnétique , mais qu’il la reçoit à distance, comme on le voit dans la figure 4»

Ainsi le fer cfontient, comme l’aimant , les deux fluides magnétiques; mais ces deux fluides y sont , c’est-

h-dire neutralisés l’un par l’autre. C’est pourquoi le fer n’agit pas magnétiquement sur le fer, car ce qui est attiré par l’un des fluides est repoussé par l’autre avec une force égale, et l’action définitive est lout-h-fait nulle. Au contraire , quand il est soumis h l’action de l’aimant, ses deux fluides sont dcconiposcs ; l’un est attiré , l’autre repoussé; une séparation s’opère entre eux; le premier afllue du coté de l’aimant, l’autre afllue à l’extrémité opposée de la masse de fer, et If» il devient prédominant au point d’attirer la limaille qu’on lui présente. Voilh comment nous concevons que l’état naturel du fer ne soit autre chose qu’un état de combinaison ou de neutralisation de ses deux fluides magnétiques, et que son état magnétique résulte d’une séparation plus ou moins complète des deux fluides par l’attrac* lion et la répulsion qu’ils éprouvent de la part de l’aimant. Cependant le phénomène de décomposition des fluides magnétiques pouvant se produire de plusieurs manières , nous devons chercher à reconnaître si ces fluides éprouvent réellement dans la substance du fer un mouvement de translation par lequel ils passent d’une extrémité à l’autre de sa masse, ou s’ils n’éprouvent qu’un déplacement moléculaire.

295. Le fluide magnétique ne passe pas de l'aimant au fer, ni même d'une molécule de fer à la molécule 'voisine. — Avec un aimant on peut aimanter des morceaux de fer aussi long-temps et aussi souvent que l’on veut , sans qu’il perde rien de sa propriété attractive; donc par cette opé-

12 LIVIIE TROISIÈME.

ration raîmant ne perd pas son fluide pour le donner au fer , puiscpi’à la longue il finirait par s’épuiser. De plus , on peut remarquer qu’un morceau de fer qui devient aimant pendant tout le teiüps qu’il touche un véritable aimant , ne conserve , quand on l’en sépare , aucune trace de ses propriétés magnétiques : donc il ne lui a rien pris , puisqu’il n’a rien gardé. Enfin, et cette observation est encore plus décisive, le cylindre de fer qui touche l’altnant ayant une ligne moyenne et deux pôles , c’est une preuve qu’il possède les deux fluides, et sans doute il n’en pourrait recevoir qu’un seul de l’aimant si c’était l’aimant qui le lui donnât. Ainsi le fer possède lui-même les deux fluides magnétiques; ils sont â i’.état neutre dans sa substance , et la présence de l’aimant les sépare, en attirant l’un et repoussant .l’autre; voilà pourquoi le fer est attiré indifl'éreinment par les deux pôles, tandis qu’il devrait être repoussé par tous deux s’il partageait leur fluide. Il en est de même de tous les corps magnétiques , considérés dans leur état naturel ; ils ne sont magnétiques que parce qu’ils possèdent les deux fluides , et ils ne sont h l’état naturel que parce que les deux fluides sont neutralisés ou dissimulés l’un par l’autre.

Un caractère essentiel du magnétisme c’est qu’il n’est pas transmissible , et ne peut par aucune cause sortir du corps qui. le contient. Ou pourrait penser que du moins il est dans le corps comme dans un vase fermé de toutes p.arts , et que s’il ne peut se transmettre au-dehors, il peut se déplacer au dedans, et se porter tantôt dans un point, tantôt dans l’autre , et s’y accumuler , suivant les forces qui le sollicitent. Cependant nous allons voir qu’il n’en est pas ainsi; car si l’on met un fil de fer en contact avec un aimant, et que l’cn en coupe l’extrémité pendant que les fluides sont décomposés, l’un paraissant en haut et l’autre en bas , on ne retrouve pas la moindre trace de magnétisme dans la partie que l’on détache. Les apparences sont donc Iroinpeuses, et il faut bien se garder de croire que le

Ml MAGNETISlVrr. - CHAP. I.

fluide magnétique puisse être décomposé comme le fluide, électrique , et qu’il puisse voyager d’un bout h l’autre du fil qui le contient. Ce résultat semble un paradoxe inexplicable; mais, avec un peu d’attention, l’on peut concevoir, comme nous le démontrerons , que la décomposition magnétique a lieu dans chaque molécule séparément , que c’est dans èette petite étendue que le fluide p eut se mouvoir , de telle sorte qu’il faudrait couper en deux une molécule ellemême, pour pouvoirparvenirh isoler l’un del’autrc les deux fluides magnétiques. Voilîi le principe des considérations par lesquelles nous pourrons expliquer le phénomène dont il s’agit, ainsi que le phénomène des aimans que l’on brise, et dont chaque moitié devient à l’instant un aimant entier.

29G. L’acier prend toutes les propriétés magnétiques des aimans. — La llmallie d’acier n’est guère moins attirable que la limaille de fer; elle s’attache aux aimans , et forme aussi de petits filets ou de petites houppes d’une longueur très-sensible. Les fils d’acier qui n’ont d’épaisseur que quelques fractions de millimètre sont encore assez comparables aux fils de fer de memes dimensions; seulement ils sont plus lents h recevoir l’action magnétique. Mais les morceaux d’acier d’un volume un peu considérable, et surtout les morceaux- d’acier fortement trempé, présentent des projviétés tout-è-fait distinctes de celles du fer, car ils paraissent d’abord ne recevoir des aimans aucune espèce d’influence. On s’en assure en essayant de répéter, avec de petits cylindres d’acier trempé, l’expérience qui est indiquée dans la figure 10. Le premier cylindre ne pourra pas s’attacher à l’aimant, et il sera impossible de former avec l’acier la chaîne magnétique qui se forme si facilement avec le fer. Cependant les petits fragmens d’acier étant attirables, il est naturel de supposer qu’en prenant du volume cette substance ne perd pas complètement sa sensibilité magnétique, et qu’il suffit seulement de quelques précautions pour la rendre apparente

LIVRK TIIOISIKME.

autant qu’elle doit l’èlrc. En effet , que l’on nielle l’acier en contact avec l’aimant , et que l’on maintienne ce contact pendant un quart d’heure oTu une demi heure , on observe alors un phénomène remarquable: ce corps, qui semblait au premier instant si insensible au magnétisme, devient magnétique avec le temps; il prend de la force de plus en plus , et à la fin il est attiré aussi puissammont que le fer. On peut même par un autre moyeu suppléer au temps qui paraît nécessaire pour développer sa force ; ce moy'en consiste à exercer plusieurs touches, c’est-à-dire, plusieurs frictions dans le même sens , sur toute la longueur du morceau d’acier , soit en le faisant passer sur l’aimant, soit en faisant passer l’aimant sur lui. Par exemple , en traitant de la sorte les petits cylindres dont nous parlions tout à l’heure, et sur lesquels l’aimant n’avait pas de prise, on les voit , après quelques frictions, s’attacher à sa surface, s’attacher l’un à l’autre, et former enfin une chaîne magnétique qui se prolonge comme celle des cylindres de fer. Le premier caractère de l’acier trempé est donc d’exiger , pour devenir magnétique, ou un contact prolongé avec un aimant, ou des frictions répétées. Un second caractère, très-digne de remarque, c’est qu’après ces opérations il conserve pour toujours le magnétisme qu’il a pris. Pour preuve de cette vérité, il suffit de rouler dans la limaille l’acier qui a été louché par un aimant : on y reconnaît alors une ligne moyenne et deux pôles, et, en un mot, toutes les propriétés qui distinguent les aimans; qu’on l’essaie encore après un jour ou un mois , ou même après des années, on verra qu’il n’a rien perdu de sa force; enfin que l’on mette en présence , pour les faire agir l’un sur l’autre , les pôles de même nom de ces aimans artificiels , ou leurs pôles de nom contraire, on verra que les premiers se repoussent et que les autres s’attirent exactement comme le font les pôles des aimans naturels.

Du premier caractère que présente l’acier, c’est à-d'rc

nu :\j/VGwrnsi\rE. — ciiap. r. i y

(le la lonleiir avec laquelle il cède h raclion des aitnatis , on eoncliil qu’il y a dans sa suLslance une force ou plutôt une sorte de rtiristance qui s’oppose à la séparation immédiate de scs fluides maç;néliques , et, cette force, on l’appelle force coercilii'e. Du second caractère qu’il présente , c’est à-dire de la fjicullé avec laquelle il conserve le magnétisme qu’il a pu recevoir, on conclut qu’il y a aussi dans sa substance une force ou une résistance qui s’oppose h la réunion des deux fluides séparés; car les fluides contraires s’attirent , et tendent sans cesse à se recomposer ou à se neutraliser; et s’il n’y avait pas une force qui s’y opposât, les deux fluides se recomposeraient en effet, et l’acier retomberait à l’état naturel dès qu’il serait séparé de l’aimant qui exerce sur lui son action décomposante. Celle résis-' lance à la recomposition des fluides s’appelle encore Jb/C(î coercitive , comme la résistahee à leur séparation. Ainsi l’on admet , sans toutefois en avoir une preuve certaine , que, si les fluides magnétiques ont, dans certains corps, quelque résistance , quelque frottement , ou en général quelques obstacles à vaincre pour s’écarter l’un de l’autre , ils doivent rencontrer les mêmes obstacles pour revenir l’un à l’autre et reprendre leur place naturelle.

La force coercitive est très-différente dans les aciers de différente espèce , et elle est plus variable encore par les modifications particulières que reçoit celte substance que par les proportions cliimlqnes des élé'mens qui la constituent. On sait que l’acier n’est autre chose que du fer auquel se trouve combinée une très-faible quantité de charbon , et le plus souvent aussi quelques atomes de silicium. D’après les analyses les plus exactes , il paraît que le charbon n’y enti’e que pour six à sept millièmes du poids total.

La qualité du fer et les petites variations que peuvent éprouver les proportions de carbone ont sans doute une influence très-marquée sur les propriétés de l’acier. Mais tout le monde sait iqu’avcc une même pièce de ce mctal on

1 6 tiVRK TROTSIÈMÉ. *

peut faire des outils tranclians de toute espèce , des ressorts très-élastiques, des Lurins à graver ou des coins h frapper la monnaie, qui sont cassaiis comme du verre. Toutes ces propriétés si diverses, et en apparence si contradictoires dans un corps qui est chimiquement le même , ne dépendent que d’un certain arrangement des molécules, qui est déterminé par des opérations mécaniques ou par l’influence de la chaleur. A chaque arrangement moléculaire , et aussi à chaque température, correspondent des propriétés magnétiques différentes : voilà pourquoi la force coercitive est si variable dans l’acier. Nous ferons plus loin une étude particulière de ces modifications, et, pour cet instant, nous nous contenterons de remai'quer , i° que l’acier qiïi a reçu la trempe la plus roide, est en général celui qui a la force coercitive la plus grande; 2° que la trempe des ressorts donne déjà une force coercitive en vertu de laquelle l’acier conserve très-bien son magnétisme; qu’en général le fer prend lui-même une force coercitive lorsqu’il est battu , tordu , écroui ou tourmenté en différens sens. Mais , pour le distinguer, nous appelons fer doux celui qui n’a point de force coercitive.

Il résulte de ce qui précède que nous pouvons fabriquer des aimans tout-à-fait pareils aux aimans naturels , et nous en tirerons cet avantage , que , étant maîtres de varier à volonté les dimensions et les formes , nous pourrons les approprier à nos recherches. Les aimans artificiels prennent des noms différons'. Une aiguille aimantée ( Fig^ 12) a en général la forme d’un losange. Elle est destinée , tantôt à être posée sur un pivot d’acier très aigu, au moyen d’une chape en agate c , tantôt à être suspendue par un fil de soie d’un seul brin , ou par un assemblage de fils de soie sans torsion. Quelquefois l’aiguille aimantée est un simple fil | d’acier, un cylindre ou un piisms allongé. Quand les dimensions do l’aiguille sont un p’eu considérables , soit en longueur, soit en épaisser.r, il ne suffit plus de la passer

DU MAGNKTISlNir. — CUAP, I.

sur l’aimant pour lui donner tout le mai^nétîsmc qu’elle peut recevoir, il faut recourir alors à des puocédës parlicuculiers que nous ferons connaître en détail dans le chapitre de l’aimantation.

Une aiguille de grandes dimensions s’appelle un harreau aimanté , ou simplement un barreau.

La réunion de plusieurs aiguilles ou de plusieurs lames aimantées ayant toutes les pôles de même nom tournés dans le mémo sens , forme un faisceau aimanté ou un faisceau magnétique.

297. Des diverses substances magnétiques et de leur force coercitive. — Le fer et l’acier ne sont pas , avec l’aimant ^ les seules substances magnétiques que nous connaissions ; le fer est un métal et un corps simple chimiquement , l’acier est un composé de fer et de carbone , l’aimant un composé de fer et d’oxigène; et puisqu’on ne trouve aucune trace de magnétisme ni dans le carbone ni dans l’oxigène , on est porté h croire 1° que le fluide magnétique tient à la substance du fer , et 2** qu’il est emporté avec les atomes de ce métal dans toutes les combinaisons chimiques auxquelles ils sont soumis. D’après cela, on peut s’attendre à retrouver des propriétés magnétiques plus ou moins apparentes dans toutes les substances ferrugineuses , soit que le fer y entre comme principe accidentel par voie de mélange , soit qu’il y entre comme principe essentiel et par voie de combinaison. En cflet , la fonte, la plombagine, les oxides et les sulfures de fer, exercent une action plus ou moins sensible sur l’aiguille aimantée. Nous verrons , dans l’un des chapitres suivans , les moyens délicats par lesquels on découvre ces actions quand elles sont trop faibles pour mettre en mouvement l’aiguille ordinaire. Il paraît cependant que certains corps sont bien plus efficaces que d’autres pour atténuer les propriétés magnétiques du fer , en se combinant avec lui.

Le nickel, qui a été découvert par Cronstedt vers J 700, I. a' P. 9.

et oblenti à l’ctat de pureté par Bergman en 1 7^5, et le culah, qui fut obtenu par Brandt dès 1753, sont deux autres métaux ayant des propriétés magnétiques analogues h celles du fer. On a cru long- temps que le magnétisme de ces corps pouvait tenir h la présence du fer; mais les travaux de plusieurs chimistes , et particulièrement de Sage et de M. Thénard , né laissent aucun doute sur ce sujet. Le nickel et le cobalt sont des corps simples ; ils peuvent être purifiés au point de ne contenir que des traces des autres métaux auxquels ils sont naturellement unis , et il est certain que ces atomes étrangers sont tout-à-fait incapables de leur donner les propriétés magnétiques qu’ils manifestent. Voilà donc deux autres substances élémentaires contenant , comme la substance du fer , les deux fluides magnétiques combinés. Ces substances peuvent aussi, suivant les préparations qu’elles ont reçues, suivant les actions .mécaniques qu’elles ont subies , et suivant les élémens étrangers qu’elles contiennent , se présenter comme le fer doux, sans aucune force coercitive , ou comme le fer écroui et l’acier, avec des forces coercitives plus ou moins marquées.

Le chrome et le manganèse sont encore deux autres métaux magnétiques; mais le manganèse n’est magnétique, comme nous le verrons plus tard , que lorsqu’il est refroidi h i5 ou 20" au dessous de zéro.

298. Moyen de reconnaître si une substance est simplement magnétique ou si elle est aimantée. — Un corps aimanté a nécessairement des pôles dilTérens , car nous avons déjà dit (292) qu’il est impossible d’isoler un des pôles d’un aimant, et par conséquent d’isoler un des fluides; les pôles de nom contraire ayant une action contraire sur le même pôle d’une aiguille aimantée, il suflira donc de présenter tous les points d’un corps au même pôle d’une aiguille pour reconnaître son état. Si l’action estloujoursnulle, le corps n’a point de inagnélismb sensible ; si elle est toujours attractive , le corps est simplement magnétique; si elle est Dllraclive pour quel-

DU MAGNÉTISME. - CITAP. I. ,g

qups points et répulsive pour d’autres , le corps est aimanté; il a deux pôles contraires et une ligne moyenne dont on peut trouver la trace.

Il arrive quelqueibis qu’un même corps présente plus de deux pôles; alors on dit qu’il a des poinls cojiséquens. Par exemple , l’aiguille représentée dans U fgurn i5 oflrc deux points conséquens : l’un en a , l’autre en l>. Pour en reconnaître la présence , il suffit de la faire agir sur une petite aiguille d’épreuve comme celle de la figure, i 2. Celleci étant horizontale, on approche l’autre aiguille verticalement , et on la fait monter ou descendre de manière que tous scs points passent successivement devant le même pôle de l’aiguille mobile : s’il n’y a pas de point conséquent, l’on n’observe qu’une attraction et une répulsion ; s’il y a un point conséquent, on observe deux alternatives. Par exemple, une attraction d’abord, puis une répulsion , puis une autre attraction : s’il y a deux points conséquens , on observe trois alternatives, etc. ; car, dans un aimant qui présente des points conséquens , chaque pôle touche toujours b un pôle de nom contraire , et les alternatives d’attraction et de répulsion se suivent régulièrement.

Les points conséquens peuvent encore être rendus visibles, soit en plongeant l’aimant dans la limaille, soit en le mettant sous une feuille de carton ou de papier sur laquelle on tamise de la limaille très-fine. C’est la seconde de ces expériences qui est représentée dans la figure 1 5. Nous verrons plus loin comment les pôles multiples peuvent s’établir dans les aiguilles , et comment on peut les faire disparaître et les éviter; ce qui est d’une grande importance dans la construction des boussoles.

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