DE L^ÉLECTRÔ-MAGNÉTISME. — CHAP. I

terrestre : c’est ce que l’on peut faire de plusieurs manières, comme nous l’avons indiqué (3o3), soit avec un barreau placé horizontalement dans le plan du méridien magnétique, et sur le prolongement de l’aiguille, soit en ajoutant sur le même axe deux aiguilles de même force , ayant leurs pôles tournés en sens inverse , soit en employant l’aiguille astatique [Fig. 231 J avec ces précautions on découvre le vrai caractère de la force électro-magnétique , on voit qu’elle n’est ni une force attractive , ni une force répulsive , mais une force directrice qui tourne toujours l’aiguille perpendiculairement au fil conducteur, sans attirer un pôle de préférence à l’autre, c’est-à-dire que la ligne des pôles est toujours en croix avec le courant. Pour prendre une idée plus nette de cette direction , concevons un cylindre creux, d’une longueur quelconque, et, par exemple , d’un pied de diamètre; suivant l’axe de ce cylindre, imaginons un fil conducteur traversé par le courant , et sur sa surface une aiguille aimantée qui puisse se mouvoir librement dans tous les sens , l’effet de la force électro-magnétique sera telle, que l’aiguille se mettra toujours tangentiellement au cylindre, et transversalement à ses arêtes; ou , en d’autres termes encore , si du milieu de l’aiguille, on abaisse une perpendiculaire sur le courant, l’aiguille, dans son équilibre sous l’influence de la force électro-magnétique , sera elle-même perpendiculaire au plan qui passe par cette perpendiciflaire et par le courant. Ce n’est pas assez de définir ainsi la direction de l’aiguille ; il faut encore assigner la position de ces pôles , déterminer de quel côté se trouve le pôle boréal , de quel côté l’austral , soit que le courant se propagé dans un sens ou dans l’autre. Dans les premiers temps on éprouvait de grands embarras pour exprimer en peu de paroles ces rapports de position et de direction qui se compliquent de mille manières; mais M. Ampère a levé toutes ces difficultés au moyen d’une comparaison qui semblera peut-être aussi bizarre qu’elle est ingé- I. 2* P. i6

nieuse. M. Ampère ne se contente pas de donner une direction au courant, il lui donne encore une tête ^ des pieds, une droite et une gauche en fait un homme. Concevons dans une portion quelconque du fil conducteur une petite figure d’homme couchée dans le sens de la longueur, les pieds du côté du pôle zinc , et la tête du côté du pôle cuivre , de telle manière que , d’après notre définition précédente , le couraut entre par les pieds et sorte par la tête ; concevons que cette figure ait toujours la face tournée vers le milieu de l’aiguille sur laquelle agit le courant, alors l’effet est tel , que l’aiguille se trouve en croix, comme nous venons de le voir, et toujours son pôle austral vers la gauche de la petite figure d’homme ; ce que nous exprimons en disant qu’elle se tourne en croix avec le courant, son pôle austral à gauche. Cette espèce de formule singulière offre une image facile, qui supplée à une foule de paroles; ceux qui voudront l’appliquer à toutes les expériences que nous avons déjà citées , n’auront pas besoin d’un long exercice pour reconnaître qu’elle est en même temps très- fidèle et très-commode. Nous trouverons dans la suite quelques circonstances oü elle semble être en défaut; mais il suffira alors d’une courte interprétation pour montrer qu’elle est toujours exacte.

4 10. L'intensité de l'action du courant est en raison inverse de la simple dislance. — Cetté loi fondamentale a été démontrée par MM. Biot et Savart par une série d’expériences que nous allons rapporter. La figure 1 54 représente la coupe horizontale de l’appareil ; a b est une aiguille aimantée, semblable aux petites aiguilles d’épreuve dont nous avons parlé ( 3 1 1 ) ; elle est suspendue à un fil de cocon au moyen d’une petite chape de cuivre , et se trouve abritée de l’agitation de l’air par une cloche en verre. L’action de la terre est neutralisée par un barreau convenablement placé , en sorte que cette aiguille n’a plus de orce directrice; elle est indifférente et prête à obéir

DE l’ÉLECTRO-MAON^TISME. — CHAP. I. a43^

sans résistance aux nouvelles forces que l’on fait agir sur elle , enfin , c représente lu section d’un gros fil de cuivre de huit ou dix pieds de long , tendu verticalement et traversé par un courant, tantôt de haut en bas, tantôt de bas en haut; pour fixer les idées, nous supposerons que le courant est ascendant : ce fil, toujours vertical , peut être porté à diverses distances de l’aiguille , qui , dans toutes ses positions , correspond sensiblement au milieu de sa longueur. D après la loi que nous venons d’indiquer, l’aiguille se met en croix avec le courant , le pôle austral à gauche , comme le représente la figure; mais pour peu qu’on l’écarte de cette position , elle y revient par des oscillations isochrones , dont la durée dépend de l’énergie de la force électro-magnétique. Le nombre des oscillations faites dans un temps donné , la distance du courant et l’intensité de la brce qu il exerce , sont donc trois choses liées entre elles.

Dans une première expérience , soit d la distance du courant au milieu m de l’aiguille , e l’intensité de la force ju’il exerce, et n le nombre des oscillations qui s’exécuent dans un temps donné, dans i/par exemple ;

Dans une deuxième expérience, soient d', e' et n', les [uantités analogues.

Les intensités des forces qui produisent des oscillations sochrones étant toujours entre elles comme les carrés des lombres d’oscillations , exécutées dans le même temps , lous aurons ( 3 1 1 ) :

Unsi , après avoir observé les oscillations , il nous sera faile de comparer les intensités des forces. Voici le tableau es résultats qui ont été obtenus par MM. Biot et Savart,

Ordre

des

observations.

Distance du courant au centre de raiguille,

Duree

de

dix. oscillations.

. . 42jOO

. . 42,50 . . 3o,oo . . 43, i5

r On 'voit dans ce tableau plusieurs observations faites h la même distance , parce que , l’activité de la pile étant soumise à de grandes variations , même dans un temps assez court , il était nécessaire de la plonger et de la retirer souvent , et par conséquent de revenir souvent à la même distance pour reconnaître si la force avait une constance

suffisante. , . j

Avec ces données il est facile de découvrir la loi de 1 intensité suivant les variations de la distance ; on voit au premier coup d’œil que pour une distance double la force devient sensiblement moitié moindre; et si l’on pose en général *

on en déduira

DE l’électro-magnétisme. - CHAP. I. 24^

en désignant par T et t' les durées de lo oscillations. Or, en prenant pour n la distance de 3o millimètres, pour t la valeur correspondante , et pour d' les autres distances successives ,'on obtient des valeurs de t' assez peu dilTérenles de celles qui ont été données par. l’expérience : ces valeurs calculées sont rassemblées dans le tableau suivant , à côté des valeurs observées.