LIVRE m. — MAGNÉTISME ET ÉLECTftiaTÉ

seul (our dix fois piut inieoie on aurait le même résultat.

388. Mesure* de$ hauie$tempéraiure$, ^J*8i essayé de mettre à profit les lois des courants thermo-électriques pour arriver à la construction d*un pyrotnèire tnagnéitque qui pût serrlr à mesurer toutes les températures, depuis les plus grands degrés de fk*oid jusqu'aux plus grands degrés de chaleur. Je dois donner ici une idée de cet appareil qui se compose de deux parties distinctes , savoir : le pyromètre lui-même , et la bousêole pjrrométrîque qui sert à en marquer les indications.

Lepxromètre est représenté dans la figure 455 : a b est un tube de fer ou plutôt un canon de fusil ; du milieu de la culasse e du fond , par un fil de platine qui est incorporé dans la masse du fér , et qui traverse Taxe du canon pour venir se souder à la pièce de enivre rouge X ; de la culasse annulaire d part un second fil de platine qui vient se souder à la pièce de cuivre^; le premier fil de platine est maintenu par un corps mauvais conducteur au milieu de Touverture de la cula^M annulaire <f, pour quMl ne puisse pas la toucher ; ^est une pièce de bois fixée sur le bout du tube et destinée à porter les deux pièces de cuivre s eix* r La boussole pyroméirique se compose d*un multiplicateur m (fig. 454) , formé avec un ruban de cuivre de 15 à 90 millimètres de largeur , et d'une aiguille de boussole àb (fig. 455) posée sur un pivot au milieu du multiplicateur; cette aiguille porte, perpendiculairement à sa longueur , une lame de bois cd sur laquelle on a tracé une ligne de repère qui sert à Juger de la véritable position de Taiguille elle-même. Le multiplicaieur et son aiguille sont montés sur Talidade mobile d*iin cercle divisé. Quand le plan moyen du multiplicateur est exactement dans le méridien magnétique , Tappareil est au zéro, et le repère de l'index de Taiguille tombe sous le fil d'une loupe ou d'une lunette qui est fixée au multiplicateur et qui l'accompagne dans tous ses mouvemenU. Si maintenant on vient faire passer un courant dans le multiplicateur , l'aiguille est déviée , et Ton tourne Palidade qui porte le multiplicateur jusqu'à ce que le fil de la lunette arrive au repère de l'aiguille : le cercle fixe indique de combien de degrés on a dû marcher pour arriver à ce point, et c'est la mesure exacte de la déviation. En opérant de la sorte , on est bien assuré que l'aiguille a toujours la même position à l'égard du courant : c'est pour cela que j'appelle cette boussole une boussole de sinus, parce que l'intensité du courant est alors mesurée par le sinus de la déviation. En effet, soit cm le méridien magnétique {flg, 451), c le centre de l'aiguille qui est aussi le centre de rotation, ca la position de l'aiguille, et <f sa déviation : la composante de la force terrestre f, qui est dirigée suivant o^ et qui tend à la ramener au méridien, est f. sin. d; la force f du courant agit toqjours suivant a%f ou perpendiculairement à l'aiguille , puisqu'il la suit dans ses mouvements jusqu'à ce que son plan I

vertical passe exactement par l'aiguille \ oo doH tec avoir :

f=/sin.il.

Ce moyen d'évaluer les intensités par les dévistioM est tout à la fois très-commode et très-rigoureux } il b*i été d'un grand secours dans mes recherches*

La communication entre le pyromètre etsa boossole s'établit au moyen de deux fils de cuivre d'enviioo 1 millimètre de diamètre, terminés par des chevilles de cuivre qui Viennent se planter d'une part dans les pièces s eix du pyromètre, et de l'autre part dans les extrémités du ruban dont se compose le multiplicateor de la boussole.

L'extrémité a du pyromètre est destinée à être la soadure chaude, et, pour que le fer ne s'altère pas as feu, on la couvre d'un lut réfractaire.

jCet instrument a été gradué au moyen du pyronèlre à air que nous avons décrit (151 ), et les dlmensioBs es ont été combinées pour qu'une difiFérence de teoipértture de 100« centigrades corresponde à une déviatios angulaire de 4 à 5 degrés. Depuis plus de deux ans que cette graduation est faite , elle est restée parfaileaKsl fidèle sans éprouver la moindre variation, bien qoe l'appareil ait été soumis plusieurs centaines de tmt au températures les plus hautes. On comprend que les indications de cette boussole sont indépendantes et l'état magnétique de l'aiguUle, pourvu que ses pôles le se déplacent pas d'une quantité trop considérable.

Eu opérant la graduation de plusieurs pyroiaètrei analogues à celui qui vient d'être décrit, j'ai coaslaté ce fait remarquable, que l'intensité du courant est Mi d'être proportionnelle à la température : la force électro-magnétique moyenne correspondant à chaque degré va en décroissant depuis la température ordinaire Jusqu'à celle du rouge naissant, ensuite elle augaieale pour reprendre à 1000 degrés environ l'intensité qu'elle avait près de zéro, et elle continue ainfi d'angoientef assez rapidement au delà de ce point. {Comptes rsi^ém de r Académie des sciences, décembre 1856.)

S89. Intensitémagnétique de la lanv.— Si l'oi pal parvenir à produire dans tous les temps et daos tous les lieux un courant électrique ^Tune intensité eoastante, il est évident que son action sur l'aiguille aimantée peut être comparée à l'action magnétique de la terre, et qu'elle en peut donner une mesure comparable très-rigoureuse; il suffit pour cela de bien définir les conditions dans lesquelles on fait agir cette fbrce électro-magnétique. Nous allons indiquer ici le oooraol constant qui nous semble le plus facile à obtenir et ks conditions sons lesquelles on peut le faire agir d'i»^ manière parfaitement assurée.

Le cuivre et le bismuth sont deux métaux qui peuvent être aisément obtenus à l'éUt de pureté , et qui ont en outre l'avantage de donner naissance par leur contact à un courant thermo-électrique très-éneigique. La pureté du cuivre peut d'ailleurs être yérifiée àpostsrisd,

SECTION IV. — ÉLECTRO-MAGNÉTISME. — CHAP. VI

eir il suffit pour cela de comparer ta cooducUbiltté à edie du mercure distillé. On peut donc regarder comme eertain que du bismuth purifié et du cuivre éprouvé par la comparaison avec le mercure donneront un courant parfaitement identique, lorsque ayant les mêmes dimensioM ils auront juste aux deux soudures la même température , par exemple 0 et 100«. Les dimensions que J*ai adoptées sont : pour le bismuth le cylindre de la figure 446, ayant SO millimètres de diamètre, 150 millimètret de longueur pour la partie droite , et 50 millimètres pour les deux appendices perpendiculaires; et pour le cuivre un filet de 1 millimètre de diamètre et de tO mètres de longueur. Toilà le circuit rigoureusement défini , et le courant qui en résultera sera parfaitement constant dans tous les temps et dans (ous les lieux lorsque la soudure fH>lde sera mise à zéro , et la soudure chaude à 100*.

Toid maintenant les conditions qui m^ont paru les plus convenables pour faire agir ce courant sur Taiguille aimantée. J*ai fait pour le multiplicateur un cadre de laiton , représenté dans la figure 452 par une Toe en dessus et par une coupe ; la partie extérieure sur laquelle s*enroule le fil a 900 millimètres de longueur dans sa partie droite , et les extrémités courbes sont ëes cercles de 15 millimètres de rayon ; en sorte qu*un tour de fil correspond à une longueur à très-peu près 4e 500 millimètres.

Le fil de tO mètres fait SO tours sur le cadre et 11 agit sur une aiguille de 1 décimètre qui est représentée dans la figure 453 entre les deux vues du cadre ; elle est munie à chaque bout d*un index léger sur lequel on trace des repères; lorsqu*elIe est posée sur sou pivot comme on le voit dans la coupe, il est facile de la ramener exactement au même point. Le cadre est établi sur Talkiade mobile d*un cercle divisé de manière à composer une boussoie cfe stnsis. L*appareil étant au léro on met la soudure froide à 0* et la soudure chaude à 100* 9 puis Ton observe la déviation correspondante : à Paris , cette déviation est de â0«, 15 ; et, dans les différents lieux de la terre , ou dans le même lieu à dillëreotes époques, les inlensités du magnétisme terrestre seront entre elles en raison inverse du sinus de la déviation.

Cel appareil me parait être le plus simple et le plus eiact pour déterminer avec certitude i'Uitensité magnétique de la terre.

900. Diver9e$90ureesihêrm<héiectrique$.ÏAtùree éleetro-magnétique qui se développe au contact de deux métaux quelconques n*a pas encore été étudiée avec tout le soin qu^elle mérite; ainsi, nous venons de voir qu*au contact du platine et du fer cette force Cil variable avec la température , et qu*elle a un mini- ■um d'intensité moyenne qui correspond à la température du rouge naissant; d'autres expériences m'ont fait Yoir qu'au contact du bismuth et du cuivre cette force est parfaitement constante, c'est-à-dire proportionnelle à II température depuis 100 degrés aunkam de Méro

Jusqu'à 780 au-deasoua de Méro , qui est la température d'un mélange d'élher et d'acide carbonique solide, temiiérature que j'ai déterminée simultanément par le pyromètre à air , par le pyromèlre bismuth et cuivre, et par le thermomètre à alcool. ( Comptée rendus de l'Jcad, des sciences, avril 1837, t. 4, p. 514.) M. Becquerel s'est livré aussi à un grand nombre d'expériences sur ce sujet ( t. â, p. 46 et suiv. ) : mais il reste encore beaucoup de recherches à faire pour déterminer avec précision les variations que la force électro- magnétique éprouve dans son intensité à diverses températures pour des métaux donnés , et surtout à comparer entre elles les intensités des courants qui sont produits par les diverses sources thermo-électriques.

391. Piles thermo-électriques. Pour étudier les lois du développement de l'électricité dans les piles thermoélectriques , j'ai composé des piles de huit , de vingtquatre et de trente-deux éléments , bismuth et cuivre : deux de ces éléments sont représentés dans la fig. 457; la figure 458 représente une vue en dessus et une vue perspective de la pilede huit éléments ; des vases de terre, alternativement remplis de glace et d'eau chaude, servent à maintenir les soudures froides à 0 et les soudures chaudes à 60 ou 80''. Une petite aiguille aimantée suspendue à un fil de soie se dispose au-dessus du milieu d'un élément cuivre, et marque par ses oscillations l'intensité du courant qui passe dans la pile.

Il est facile par ce moyen de constater avec une grande exactitude ce résultat général qui avait déjà été indiqué par MM. CErsted et Fourier , savoir , que l'intensité du courant est proportionnelle au nombre des éléments qui sont en activité ; mais l'on démontre de plus que , quel que soit le nombre des éléments d'une pile, quand ils sont tous mis en activité, l'intensité absolue du courant est exactement la même. Ainsi , le courant de la pile de trente-deux éléments a exactement la même intensité que le courant de la pile de vingt-quatre, et que le courant de la pile de huit, lorsque les différences de température sont égales , et l'on peut ijouter qu'il a la même intensité que le courant produit par une seule paire pour une même différence de température. 11 en résuite que si l'on ne met en activité qu'une seule paire de la pile de trente-deux éléments , le courant n'est que la seizième partie de celui qui est produit par une seule paire ou par deux éléments : ce qui est une nouvelle confirmation de notre loi fondamentale , que l'intensité est en raison inverse de la longueur du circuit.

Toici encore un fait important que j'ai eu occasion d'observer, et dont la théorie des courants dérivés donne en même temps l'explication et la mesure.

Si dans la pile de 8 éléments ( /2^. 458 ) on chauffe seulement les deux soudures 1 et 4 au même degré , toutes les autres soudures étant à 0, on n'observe aucune apparence de courant dans la pile, ce qui doit être, puisque les soudures ne peuvent donner naissance qu'à des courants égaux et contraires ; mais si l'on él»-

tl4

blit alors une cominmiicalion w^ tptr^ |e« deux éUpiepU cuivre td «t 9f, à Pipitaiil qetle Irayerie donne passade à un courant trd«-inten»e. \\ en résulte cette conséquence remarquable » que les courants coq^ traires résultant de rélévaUoq de la température des deux soudures 1 et 4 ne se détruisent pas, mais que ebaeun d*eux circule comme s'il était seul. Pour mettre cette ▼érité hors de doute, il suffit d*observerl*intensité du courant f o' et de montrer, comme je Tai fait, que cette intensité est précisément celte qui résulte de Pensemble des courants dérivés contraires et inégaux qui doivent passer par la jonction rr^.

Ainsi les courants opposés ne se détruisent pas, ou plutôt ils ne réduisent pas les fluides électriques à Tétat d'équilibre et de repos , mais ebaeun d'eux produit les mouvements propres qu'il produirait s'il était seul.

Les piles dont nous venons de parler ont été disposées dans le but de recbercber les lois fondamentales des courants j mais à raison de leur masse et de leur volume elles ne peuvent pas servir aux observations thermométriques. Parmi les piles qui ont été construites dans ce but particulier, celle de Nobili est sans contredit la plus ingénieuse et la plus sensible; elle est représentée dans la figure 459. Cette pile se compose de S6 ou 50 aiguilles de bismuth et d*antlmoine, trôs-déliées , ayant environ 4 ou 6 centimètres de longueur, elles sont soudées comme le représente la figure 460 , de manière que toutes les soudures paires soient à un bout et toutes les soudures impaires à l'autre bout ; l'ensemble forme un petit faisceau compacte et solide à cause des substances isolantes qui séparent les aiguilles l'une de l'autre, car il ne faut pas qu'elles se touchent ailleurs qu'aux soudures; enfin, les deux 4emirélé* ments qui terminent la chaîne viennent communiquer l'un à la cheville 0 et l'autre à la cheville r qui forment ainsi les deux pôles de la pile.

Deux fils roulés en bélioe lâche et couverts de soie établissent la communication entre les pôles de la pile et le multiplicateur.

Si l'on connaissait avee exactitude la conductibilité du bismulh et de l'antimoine, et la dimension des éléments de la pile , on pourrait aisément calculer la lon^ gueur d'un fil de cuivre dMpaisseur donnée qui repré* sente le circuit de la pile , et conclure de là le nombre des tours qu'il est nécessaire de donner au multiplicateur pour avoir la plus grande sensibilité possible. A défaut de cette méthode directe, on pourrait employer une méthode indirecte en ^^outant successivement au circuit de la pile deux longueurs différentes du même fil de cuivre, et, en observant les intensités correspondantes , on en déduirait aisément que le circuit de la pile diminue l'Intensité du courant autant que le fierait une longueur déterminée de ce fil. Mais de simples tâtonnements ont conduit à la construction d'un multiplicateur qui remplit le but avec une sensibilité suffisante. Nous verrons à l'article de la chaleur rayonnante les belles recherches qui ont été faites par M. Melloni

UVRE in.-^MAQNÉTKME ET )f:LECTIUGrr£,

au moyen de cet appareil , auquel il a donné 11 nom de tbermo-multipUcateur*

Courank hx^ro-H^çtriquet.

392, Bous$Qied99inu9 et boussole de tangente9,'^ Les lois des courants hydroélectriques ne sontoi moisi simples ni moins générales que celle des couraoU llle^ mo-électriques| mats , pour les établir sur des loesnrei d*intensités suffisamment précises » nous avons dâ avoir recours à des instruments particuliers que nous avou nommés Bim$$ok d9 êinus et Bou9$ol» de iang^nteti nous donnerons d'abord une idée de ces insirumesti,

Bou$9ûle de iinu$*^Vous avons indiqué précédeoH ment (SiaS) le principe sur lequel repose la boussole de sinus, nous ajouterons seulement que nouiaTooidû faire usage de plusieurs appareils de cette espèce sjiol des sensibilités différentes ; pour augmenter la sewibilité I il suffit de rapprocher de raiguille le circuit %vi doit agir sur elle ; pour la diminuer , au contraire , û suffit de l'éloigner ,' enfin , le circuit peut être ilaiple et ne faire qu'un tour « comme il peut être multiple et représenter un véritable multiplicateur,

La figure 461 représente une boussole simple.

La figure 462 représente une boussole dontlecircoil peut être â volonté simple ou multiple , car le cercle) gorge abcd est dégagé â sa partie inférieure if(/^.40S bis), pour que l'on puisse passer aisément le fil qui porte le courant et augmenter ou diminuer à voloolé le nombre de tours par lesquels il agit sur rai^uilie* Le diamètre du cercle est Vi ^^ mètre, en sorts que chaque tour du fil est d'un mètre.

J'ai employé d'autres boussoles de sensibilités diffi* rentes. La figure 465 représente celle de moyenne gran* deur, elle peut aussi èUre simple ou â muliiplicateari le diamètre de son cercle est de %% centimètres. Nous ?er* rons plus loin comment les sensibilités de ces divenei boussoles peuvent être exactement comparées; sUet sont, oomme nous l'avons déjà dit, indépeadaniei de réut magnéUque de l'aiguille, pourvu que raifOlUt sU une force directrice suffisante,

Bauêâok de t^ngenke* ^ La boussole de taogsatsi est représentée dans la fig. 464, elle se coaH»osed*aa grand cercle de 4 â 5 décimètres de diamètre m ^ ^^ cerole du courant; il est formé par un ruban deeuivr^ de 30 millimètres de largeur et de 3 millimètres ^f^it seur I ce ruban est revêtu de soie, et ses deux extrémités, repliées très-près l'une de l'autre pour se F^*" longer en dehors dans le sens du rayon, s*éesrteat ensuite pour plonger chacune dans un godet contsosat du mercure. Le cercle du courant est disposé veriiesls* ment sur une espèce de banc qui est fendu au sûliett de sa largeur pour le reoevoir, et sur ce banc est M^ un cercle divisé horisontal que doit parcourir oae ai* gullle de boussole suspendue par un fil de sois dsai l'intérieur d'une cloche de verre qui repose aussi sur le banc luiHBême : toutes ees pièces sont disposées peer

SECTION 1V.~ÊI.EGTR0*MAGNÊT1SME.<^GIIAP. VI.

ils

que le centre de ral0UiUe toit «iiUnt que poiiible au MDtre du cercle du courant, et par conséquent pour que la direction de raisuille coïncide avec le plan ver- Ueal du cercle lorsque celui-ci est dirigé exactement dana le plan du méridien magnétique.

Les choses étant dans cet état, il est évident que , si Ton fait plonger les deux pôles d*one pile dans les godet* pleins de mercure qui reçoivent déjà le pied du oerde , le courant passera dans le cercle et agira sur ralguille aimantée pour dévier le pôle austral à Test ou à Touest ; il est pareillement évident qu*il y aura un rapport déterminé entre la force du courant et Tangle de déviation de raiguille. Or il est facile de voir que , si la longueur de Taiguille est petite par rapport au rayoQ du cercle « Tintensité du courant sera mesurée par la tangente de la déviation : c'est pour cela que Tappareil peut être appelé boussole des tçngenSes, Cependant, s*il faut que raiguille soit courte sous ce rapport, il impoKe aussi qu^elle soit assex longue pour que Ton puiase aisément estimer un quart ou même un cinquième, ou un sixième de degré. Pour remplir cette double condition. Ton a fixé raiguille aimantée bien perpendiculairement sur une longue aiguille de cuivre trèa-légère dont les extrémités viennent courir sur les divisions du cercle divisé. Il faut que Tappareil soit parfaitement réglé, et pour cela il suffit d'examiner si les déviations des deux extrémités de Taiguille de cuivre aont toi^ours égales entre elles, et si en faisant passer le courant dans un sens on obtient toujours le même résultat qu^en le faisant passer dans Tautre sens. Lorsque les angles atteignent 75 ou 80 degrés, une erreur de 10 minutes sur la lecture correspondrait à une différence d'intensité trop considérable pour que Ton pût la négliger : ainsi Ton ne peut regarder comme exactes que les indications qui sont inférieures à 75 ou 60** ; mais , comme il est possible d'estimer moins de 1/S degré, on voit que la boussole des tangentes peut servir à comparer des courants dont l'un est environ trois cents f6is plus fort que l'autre.

995. Lois ds ^intensité du courant produit par un élément. — IVous avons décrit précédemment l'éiément hydro-électrique que nous avons employé dans ces recherches , et qui est représenté dans la fig. 466 } fl a été préféré parce qu'il est le seul qui possède une iDrce constante, et qui permette par conséquent d'éUblir les lois sur des données précises. Le courant de rélément arrive à la boussole par deux fortes tiges de cuivre c et d (/l^. 404 ) , ayant environ 1 centimètre de diamètre et un demi-mètre de longueur.

Pour déterminer la loi suivant laquelle diminue l'intensité à mesure qu'on augmente la longueur du circuit, on fait, avec un même fil, des séries de longueurs différentes , par exemple, 5« , 10» , 40» , 70» , et 100 mètres ; lorsque ces fils sont couverts de soie, on les enroule en couronne (/S^. 463 ) et on les enveloppe d'un ruban , de manière que les deux extrémités a et b, recourbées en crochets, puissent aisément plonger dans

les godets de mercure. U n*est pas inutile de les amalgamer d'avance.

On procède ensuite de la manière suivante : On fait passer le courant directement dans la boussole , et l'on observe la déviation , puis Ton introduit successivement dans le circuit tous les fils de la série , en notant soigneusement les* déviations correspondantes.

Yoici , par exemple , le résultat d\ine observation :

LoDaucnr ajoaté« «u circuit.

Déviation obterrée.

Tangent* deladéTUtios

0 mèir.

On n'observe d'abord aucune espèce de régularité dans la marche décroissante que prennent les intensités à mesure que la longueur du fil augmente ; mais , si l'on réfléchit que le fil ajouté au circuit primitif n^est pas le seul obstacle que le courant ait à vaincre, et qu'U faut compter aussi pour quelque chose le liquide de Télément lui-même , le cercle de la boussole et les différents conducteurs qui servent à compléter les communications , l'on sera conduit à supposer que l'ensemble de ces résistances diverses , que J'appelle rési9tanoo dé l'étèment, peut être représenté par une certaine longueur Inconnue » du fil lui-même , qui a été ^outé au circuit, en sorte qu*en réalité les longueurs du cireuit, les déviations et les tangentes ou les intensités observées donnent le tableau suivant i

Loogaear

Déviationt

Tangentes

du cirovil.

obaerféet.

des déTÎatîoos.

jr -h 10

ar + 40

ar 4- 7a

jr + 100

S'il est vrai , maintenant, que les intensités des courants hydro-électriques soient en raison inverse des longueurs du circuit comme les intensités des courants thermo-électriques , il sera facile de tirer de ces résultats la valeur de x , qui alors devra être constante. Or, en comparant d'après ce principe la première observation avec chacune des suivantes , on en lire en effet des valeurs de s très-peu différentes l'une de l'autre | ces valeurs sont : 4», 11 i 4, 06 ; 4, 05 1 4, 14 ; 4, 09 î dont la moyenne est 4, 08.

Ainsi, la résistance de l'élément est exprimée par 4°", 08 du fil de cuivre dont les longueurs différentes ont été ajoutées au circuit. En adoptant cette longueur et la loi générale des intensités en raison inverse de la