CHAP. I. -- FLUIDE MAGNÉTIQUE

C^est par ces raisons, et par d'autres encore, résultant de l'ensemble des phénomènes, que Ton est conduit à regarder le magnétisme comme un fluide d'une espèce particulière, répandu dans la masse pesante de l'oxyde 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'un qui prédomine dans l'un des pôles , et l'autre qui prédomine dans l'autre pôle. Dans tous les aimants, les pôles de même nom auront le même fluide prédominant , et , conune ils se repoussent, nous en cSnclurons que chaque fluide se repousse lui-même : les pôles de noms contraires auront des fluides différents, et, comme ils s'attirent, nous en conclurons que l'un des fluides attire l'autre. Ainsi , nous sommes conduits à ce résultat définitif, qu'il existe deux fluides magnétiques, 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.

177. 8o«s l*liillaeiiee de l*alBiaiit, le fer devient Ivl-mème vm almaat. — Pour démontrer cette propriété du fer, on peut disposer l'expérience conune elle est indiquée dans la figure 8 : /*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 longtemps que le petit cylindre est lui-même suspendu à l'aimant ; mais , si on l'en détache, à Tinstant 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 ils ne peuvent plus s'attacher, ce qui forme la ligne moyenne; 3^ qu'au-dessus de ce point ils

390 LIVRE lU. — MAGNËTISMB ET ÉLECTRICITÉ.

s'attachent de nouYeau, en se dirigeant en sens ccmUnire. Ainsi, le petit cylindre est bien véritablement un aimant, piiiscpi'îl attire la limaille, et qu^il a une ligne moyenne et deux potes: seulement, sa ligne moyenne n'est pas au mîlîeii.

Au lieu d^oflrir de la limaille au <^Undre su^ndu, on loi donne un autre cylindre parc^, et il le peut porter (Fi«. 9); à celui-ci on en donne un troiMeme <{u^il porte pareillement; à cehii-ci un quatrième , et Ton forme ainsi une sorte de chaîne magnétique dont l'aimant est comme le principe et le premier anneau ; si bien que le premier anaeau manquant, toute la chaîne tombe et se brise, les autres anneaux n'ayant plus d'aoûon pour se lier Fuu à Tautre.

On peut démontrer la même chose en niettant le petit cylmdre de fer dans le prolongement du baireau, sur une feuille de papier blanc (FiG. 4). La limaille que Ton projette sur son contour s y arrange régulièrement , et laisse voir en nini 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 aucune t^idance ni à s'arranger ni à conserver son arrangement primitif; ce qui prouve assez que le fer perd ses propriétés dès qu'il n'e^t plus sous l'influence de l'aimant. En modifiant cette expérience, on peut prouver 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 ô.

Ainsi le fer contient, comme l'aimant, les deux fluides magnétiques; mais, dans son état naturel, il les contient combinés ^ c'est-à-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 Taction définitive est nulle. Au contraire , quand il est soumis à l'action de l'aimant, ses deux fluides sont décomposés : l'un est attiré, l'autre repoussé ; une séparation s'opère entre eux : le premier afflue du coté de l'aimant; l'autre afHue à l'extrémité opposée de la masse de fer, et là il devient prédominant au point d^attirer la HmaiUe qu'on lui présente. Aimamer, c'est tkmc séparer les deux fluides magnétiques; «t désaimanter, c'^eat les réunir ou les recomposer. L'expérience suivante connue sous le nom àeparadaspe magnétique est très-j[ircf>re à montrer ce «double

GllAP. I. ~ MMANTAJION DU FER. 3tH

^et : un fdmftnt homontal ai (Fio. 10) poite "vers son;extréimtié une masae de fer /*qui est à peu près la lînàte de ce qu'il fénA porter; au-deesus de lai, on présente un second «bnant a' &' de même forœ, mab dont les pôles sont «tournés en sens contraive; on rapproche graduellement du premier, et^biostot le fin* /* se détadieet tombe. Ainsi les deux muants pris ^ensemUe ne peur vent pas porter ce que chacun d^eux porterait aisément, et Yom en conçoit la raison. Le second aimant détruit Teffet du prunier en décomposant en sens inverse les fluides de la masse de fer f^ tellement que, si ces deux aimants, ainsi retournés, étaient incor^ pores Tun dans l'autre, ils se désaimanteraient mutuellement^ et le fer /"conserverait son état maturel.

Cependant le phénomène de déocHOoposiâon ^s fluides ma^ gnétiques pouvant se produire de plusieurs >manieres, nous de* vons chercher à ^reconnaître al ces fluides éprouvent réellement, dans la sid»tanoe du fer, un mouvement de translation par lequel ils passent d'une extrémité à raulre de sa -masse, ou s*ils n'éprouvent qu*«n déplacement moléonlaîre.

178. Le lltfide lagaétMiMe aw «»aMi#M de TmlaiaBS^Mi fér, ■I mèaie d'une moléeule de fer A la Bioléenle voisine. — Avec un aimant, 4m peut aûnanter des morceaux de fer aussi longtemps et aussi souvent que Ton veut , sans qu'il perde rien de sa [M*opiiété attractive; donc, pair cette opération, l'aimant ne perd pas scm fluide pour le donner au lier, puisqu'à la longue il finirait par s'épuiser. De plus^ on peut remanpier qu'un mor* ceau de fer qui devient aimant pendant tout le temps 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 ceindre de fer qui touche l'aimant ayant une ligne moyenne et deux pôles, c'est une ps^uve qu'il possède les deux fluides, et sans doute 3 n^'en pourrait recevoir qu'un seul de l'aimant, si c'était l'aimaiit qui le kd donnât. Ainsi, le fluide magnétique n'est pas trannnissttde ^ c'est-à-dire qu'3 ne passe pas d'nn corps à un autre.

On pourrait penser que du moins il est dans le corps comme dans un vase fermé de toiMs parts, et que, s'il ne peut se transmettre au dehors , îi peut se déplacer au dedans , et se porter tantôt dans un point, tutôt dans Taulve, et s'y accumirier

392 LIVRE III. — KAGNÉTISME ET ËLECTHI€ITÉ.

suivant les forces qui le solUcitent. Cependant nous allons voir qu'il n^en est pas ainsi , car , si Ton met un fil de fer en contact avec un aimant , et que Ton en coupe Textrémité pendant que les fluides sont décomposés , Tun paraissant en haut et Tautre en bas , on ne retrouve pas la moindre trace de magnétisme dans la partie que Ton détache. Les apparences sont donc trompeuses , et il faut bien se garder de croire que le fluide magnétique puisse se décomposer comme le fluide électrique , et qu-il puisse voyager d^un bout à l'autre du fil qui le contient. Ce résultat semble un paradoxe inexplicable ; mais , avec un peu d* attention , Ton peut concevoir , comme nous le démontrerons, que la décomposition magnétique a lieu dans chaque molécule séparément, que c^est dans cette petite étendue que le fluide peut se mouvoir , de telle sorte quHl faudrait couper en deux une molécule elle-même pour pouvoir parvenir à isoler l'un'de l'autre les deux fluides magnétiques. Voilà le principe des considérations par lesquelles nous pourrons expliquer le phénomène dont il s'agit , ainsi que le phénomène des aimants que Ton brise , et dont chaque moitié devient à l'instant un aimant entier.

179. I«*aeler prend tontes les propriétés Bingnétiqnes des aimants. — La limaille d'acier n'est guère moins attirable que la limaille de fer; elle s'attache aux aimants, 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 milHmèti'e sont encore assez comparables aux fils de fer de même dimension : seulement ils sont plus lents à recevoir l'action magnétique. Mais les morceaux d'acier d'un volume un peu considérable , et surtout les morceaux d'acier fortement trempés , présentent des propriétés tout à fait distinctes de celles du fer , car ils paraissent d'abord ne recevoir des aimants aucime 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 9. Le premier cylindre ne pourra pas s'attacher à Taimant , et il sera impossible de former avec l'acier la chaîne magnétique qui se forme si facilement avec le fer. Cependant les petits fragments 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 seule-

CHAP. I. — AlMANTATIOrî DE L'ACIER. 3d3

ment de quelques précautions pouivia rendre apparente autant qu'elle doit Tétre. En effet, que Ton mette Facier en contact avec Taimant , et que Ton maintienne ce contact pendant un quart d'heure ou une demi-heure , on observe alors un phëno* mène 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 puissamment que le fer. On peut même , par un autre moyen, suppléer au temps qui paraît nécessaire pour développer sa force ; ce moyen 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 (Fig. 26). 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 connue celle des cylindres de fer. Le premier caractère de l'acier trempé est donc d'exiger , pour devenir magnétique , ou iii^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 touché par un aimant : on y reconnaît alors une ligne moyenne et deux pôles , et en un mot , toutes les propriétés qui distinguent les aimants. Qu'on l'essaye 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'auti^e , les pôles de même nom de ces aimants artificiels , ou leurs pôles de noms contraires, on verra que les premiers se repoussent , et que les autres s'attirent exactement comme le font les pôles des aimants naturels.

Du premier caractère que présente l'acier , c'est^-dire de la lenteur avec laquelle il cède à l'action des aimants , on conclut qu'il y a dans sa substance orne force , ou plutôt une sorte de résistance qui s'oppose à la séparation immédiate de ses fluides magnétiques, et cette force, on l'appelle force coercitii^e. Du second caractère qu'il présente, c'est-à-dire de la faculté avec laquelle il conserve le magnétisme qu'il a pu recevoir , on con-

194 LITIK m. — MAGNÉTISME ET ÉLECTMCITÉ.

dut qu^il 7 a aussi dans sa siibetasice une foroe ou «ne rém-^ tance qui s^c^ppose à la réunion des deux 'fluides séparés ; car les fluides contraires s^attirent et tendent sans cesse à se recomposer oii à se neutraliser , et , s^il n^ avait pas une force* qui s'y opposât , les deux fluides se recomposeraient en effet , et Tacier retomfaierail; à Tétat naturel dès qu'il serait séparé de Taimant qui exerce sur lui son action décomposante. Cette ré» sistance à la recomposition des fluides s'appelle encore force coercitiçe, comme la résistance à leur séparation. On n'est pas sûr toutefois que la force coercithre qui s'oppose à la séparaéon des fluides soit identique avec la force coercitive qui s'oppose à leur réuakm.

L'acier est peut-être de tous les corps de la nature celui qui peut passer par les arrangements moléculaires les plus variés 9 sans qu'il y ait des différences sensibles dans sa composkion diimique. Par différents degrés de trempe ou de recuit , on peut en effet donner au même morceau d-acier les propriétés les plus di£Pérentes , les plus opposées ; on peut en fiiire des ressorts parfiôtenaot élastiques, des tiges malléables comme du fer, des limes, des burins, ou d'autres instruments qui sont fragiles eonmie du verre ; aux différents états correspondent des forces cœrcitives différentes, et la trempe la plus roide, c'est-à-dire celle qui rend l'acier dur et cassant, est en général celle qui lui donne la force coercitive la plus grande.

Le fer prend lui-même un peu de force coercitive lorsqu'il ^t battu , tordu ou écroui : mais , pour le distinguer , nous appelons fer doux ceJui qui n'a point de force coercitive.

D résulte de ce qui précède que nous pouvons fabriquer des aimants tout à fait pareils aux aimants naturels, et nous en tirons avantage pour varier à volonté les dimensions et les formes, et les approprier à nos recherches. Les aimants artificiels prennent des noms différents. Une aiguille aimantée (Fig. 11) 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 ehape d'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 aiacHuitée est un simple fil d'acier, un cylindre ou un prisme allongé. Quand les dim^isions de l'aiguille sont un peu considérables^ soit en longueur, soit en épaisseur.

CBAP. I. ~ AIKANTATION DE L'ACOEl. M9

il ne suffit plus de la passer sur r«imam pour lui donoer tout le magnétisme qu'elle peut recevoir; il fiatut recourir alors à dea procédés particuliers (jue nous ferons connaître en détail dum le diapitre de VÀimantaUon.

Une aiguille de grande dimension s*appeUe un barremm 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 sen&, forme un faisceau aimanté ou un faiiceau magnétique (Fie. 22, 27, 28).

180. Des diverses mbstaBees wagi^ttqsw «t de leur farae eeerrHlTe. — Puisque les fluides magnétiques ne sottt pas Iran^ missibles , puisqu'ils restent en quekpie sorte inhérents aux molécules pondérables des corps dans lesquels ils se trouvent, il en résulte évidemment que les corps simples magnétiques doivent conserver leurs propiiétés d'une manière plus au Bsoias i^J^** rente au milieu des diverses combinaisons dont ils peuvent fam partie. Ainsi, Ton peut s'attendre à retrouver dans toutes les substances ferrugineuses des traces de magnétisme d'autant plus sensibles que le fer y entrera en plus gn»de proportion; c'-est en effet ce qui arrive : cependant le peroxyde de fer, le persulfure de fer, et d'autres composés dans lesquels la proportion de fer est petite, ne sont plus magnétiques à la manière du fer, de l'acier et de l'aimant, sans qu'il soit possible, quant à présent, d'assigner la cause précise de ce phénomène. lie nickel, le cobalt , le chrome et le manganèse sont les seuls coi^ singes qui jouissent, avec le fer, de la propriété d'être magnétiques, et cette propriété se trouve de m^e complètement dissimulée dans la plupart des composés chimiques dont ils font partie. Cependant , par des moyens que pous indiquerons dans YElec^ tro^magïiétisme ^ on parvient à constaiter des elfets magnétiques dans des corps simples ou composés qui avaient , jusqu'à {Hrésent, paru insensibles à ce genre de forces; miôs, pour cela, il faut des aimants d'une très-grande puissance.

181. Hoyen de reeoniuiltre si une substanee est simplement magnétiqae ou si elle «st »lauintée. — Un corps aimanté a nécessairement des pôles différents , car nous avons déjà dit qu'il est impossible d'isoler l'un des pôles d'un aimant, et par conséquent d'isoler l'un des fluides; les pôles de noms con-

896 LIVRE m. — MAGNÉTISME ET ÉLEGTRIGITË.

traires ayant une acûon contraire sur le même pôle d'une aiguille aimantée , il suffira donc de présenter tous les points d'un corps au même pôle d'une aiguille pour reconnaître son état : si Taction est toujours nulle , le corps n'a point de ma* gnédsme sensible ; si elle est toujours attractive , le corps est simplement magnétique ; si elle est attractive pour quelque point et répulsive pour d'autres, le corps est aimanté, il y a deux pôles et une ligne moyenne dont on peut trouver la trace.

n arrive quelquefob qu'un même corps présente plus de deux pôles ; alors on dit qu'il a des points conséquents. Par exemple, l'aiguille représentée dans la figure 6 offre deux points conséquents : l'un en a\ l'autre en V . Pour en reconnaître la présence , il suffit de la faire agir sur une petite aiguille d'épreuve comme celle de la figure 25. Celle-ci étant horizontale, on approche l'autre aiguille verticalement , et on la fait monter ou descendre de manière que tous ses points passent successivement devant le même pôle de l'aiguille mobile. S'il n'y a pas de point conséquent , 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 conséquents, on observe trois alternatives, etc. ; car, dans un aimant qui présente des points conséquents , chaque pôle touche toujours à un pôle de nom contraire , et les alternatives d'attraction et de répulsion se suivent régulièrement.

Les points conséquents peuvent encore être rendus visibles, soit en plongeant T 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 6. Nous verrons plus loin comment les points conséquents ou 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.