CHAP.^^U. — LOI DE LUNTENSITÉ

voit que, si le courant emf se redresse au point de se confondre avec cd^ il arrive que Tangle emz étant alors un aifgle droit, kl • tangente de ^ emz devient égale à Tunité oomme cela doit être.

246. €«itdlttoas d*éq«iUbre d*iiM »i«uaie alMmatée 9oafliise A l'aetlmi d*ini «onrant re«tillcne Indéfini* — La loi précédente n*est vraie qu*à partir d'une dislance qui est au moins cinq ou six fois plus grande que la longueur de Taiguille. Pour de moindres distances les phénomènes se présentent sous un autre aspect : soient, par exemple , a, b (Fig. 4) ^s deux pôles d une aiguille horizontale, acbd le cercle qu ils peuvent décrire, et It une perpendiculaire élevée sur le mi)ieu de T aiguille, et . prolongée indéfiniment des deux eôtés. Voici ee que Ton observe lorsqu'on fait agir sur Taigmlle un courani vertical indéfini , que pour plus de simplicité nous supposerons tou-^ jours ascendant, c'est-à-dire s'élevont au-dessus du plan de la figure.

1^ Lorsque le courant se trouve sur quelque point de la circonférence abcdj il ne tend plus à mettre Taiguille en croix avec lui , il la laisse parfaitement en repos, et ne la fait tourner ni dans un sens ni dans l'autre.

2^ Lorsque le courant est dans le quadran amCy il attire à lui le pôle austral jusqu^au contact ; au contraire il attire à lui le pôle boréal quand il est dans le quadran bmc : dans les qua^ drans amd et bmd il produit des effets inverses. Par conséquent, Téquilibre est instable lorsque le courant est sur me, et il est stable quand il est sur md : tandis qu'au contraire on observé la stabilité sur c/, et rinstabilité sur dl\

Dans un Mémoire lu à l'Académie des sciences en 1822, et imprimé par extrait dans lés Ann. de Chim, (t. XXI, p. 77), j'ai analysé ces phénomènes et tous ceux qui dépendent des renversements d'action à petite distance, soit sur une aiguille mobile autour de son centre , soil sur une aiguille mobile autour d'un point quelconque. Il résulte des expériences et du calcul, que tous ces phénomènes peuvent être expliqués au moyen du principe suivant, que je me borne à énoncer ici : l'action qui s*exerce entre un courant rectiligne indéfini et le pôle d'un aimant forme un système de deux forces parallèles égales et contraires composant un couple ; ces forces sont perpejidiculaires au courant et perpendiculaires à la plus courte distance du cou-

ruo LIVRE m. — ;.:agnétisme «t électricité.

raiu au pôle de l'aimaQt, et leur directioa est telle que le pôle austral est toujours poussé à gauche et le pôle boréal toujours à droite ; rintensîté du courant est en raison inverse de la distance du courant au pôle de Taimant.

Ce même principe explique pareillement tous les phénomèoes d* équilibre que présentent les aiguilles soumises à des conditions quelconques , comme les aiguilles flottantes à la surface des liquides, ou celles qui se meuvent autour d'un point ou d'un axe quelconque.

247. ■altlpUemtenr oa gmlTABomèfre. — Peu de temp après la découverte de OErsted, M. Schweiger imagina légalmanomètre , que Ton appelle aussi multiplUcUeur , parce qu il multiplie en effet la force électro-magnétique. Cet instrument, qui est d'une sensibilité merveilleuse pour découvrir les moin- ^ dres traces de T électricité en mouvement , repose sur ce feit, qu'un courant circulaire ou polygonal, ou ayant en général une forme rentrante quelconque, agit par toutes ses parties pour diriger, dans le même sens, une aiguille aimantée qu'il enveloppe de toutes parts, et ce fait n^est qu'une conséquence de la proposition générale que nous avons établie (845). En effet, toute> les parties du courant qui parcourt, par exemple, les cqtés du rectangle/^^ro/t (FiG. 5), agissent de la même manière sur une aiguille ab mobile autour du centre de la figure, et qui peut se tourner perpendiculairement à son plan : le coté no tend à tourner le pôle austral en avant de la figure, et le pôle boréal derrière; il en est de même du côté yr, du côté or et du coté pq. Ainsi, Taiguille devra se tourner avec beaucoup d'énergie perpendiculainament au plan de la figure , le pôle austral en avant. Un deuxième circuit de même intensité , allant dans le même 2»enS) produit sur elle un effet égal ; il en serait de même d'un troisième, d'un quatrième, d'un centième; donc, un fil conducteur enroulé sur lui-même et formant cent tours, doit, quand il est traversé par le même courant, produire un. effet cent fois pi»» grand qu'un fil d*un seul tour : seulement, il faut que les fluides parcourent toutes les circonvolutions du fil sans passer latéralement d'un contour à l'autre ; c'est une condition facfle à remplir. On prend pour cela un fil d'argent ou de cuivre rouge de quinze ou vingt mètres de longueur, de quelques fractions àf millimètre d^ épaisseur, et revêtu d'un fil de soie dcmt les tours sont très^errés; on l'enroule sur un petit cadre de bois ou de

CHAP. II. — MULTIPLICATEUR. 54i

métal, à peu près comme du fil sur une bobine; seulement, on* laisse libre 1 ou 2 mètres de longueur à chaque extrémité , c'est ce qu'on appelle les deux fils du multiplicateur; le Courant doit entrer par l'un et sortir par l'autre : F aiguille aimantée qui doit servir d*index est suspendue à un fil de cocon, eft tout l'appareil est recouvert d'une cloche qui le garantit des agitations de l'air. Lorsqu'on veut faire une expérience, on tourne le cadre dans la direction du méridien magnétique : l'aiguille est alors dans le plan du cadre, et l'efTet du courant la dévie de cette position d'un angle plus ou moins grand , suivant qu'il est plus ou moins énergique; dans cette position, la force électro-magnétique est combattue par la force magnétique de la terre, qui agit incessamment sur Taiguille pour la ramener dans le méridien magnétique. . ' ; *

Ce premier multiplicateur est déjà très-sensible , mais Nobili a rendu m sensibilité incomparablement plus grande en employant au lieu d'une seule aiguille , un système de deux aiguilles compensées. En effet, si les deux aiguilles ab et a'b' (Pl. 16, Fig. 29 et 30), ont leurs pôles opposés Tun à l'autre, de manière que leur ensemble ne conserve plus qu'une force directi^ice très-faible, et qu on les dispose l'une dans l'intérieur du circuit, et l'autre à Texteneur (Pi». 19, Fig. 6), il est facile de voir que le courant agit sm* Tune et sur l'autre pour les faire tourner dans le même sens; ainsi, l'action du courant est presque double ; et comme, d'une autre part, la force directrice est réduite à sa centième ou à sa millième partie , il en résulte que rien ne limite la sensibilité d'un galvanomètre compensé.

Ou comprend toutefoia que, par la réaction des aiguilles, leur état magnétique changeant d'un instant à l'autre, la force direc- ^ice, et par conséquent la sensibilité du galvanomètre, est ellemême changeante. •

Pour lier entre elles les aiguilles de la manière la plus fixe, on se contente en général de les planter dans un brin de paille bien droit, ou de les attacher par un fil de métal.

L'aiguille supérieure se meut sur un cadran divisé en 360 de^ gr^, la ligne 0 et 180 correspondant à la direction du fil sur le <^dre, de telle sorte que les aiguilles soient bien exactement pnnllèles au fil lorsqu'elles sont au zéro, c* est-à-dire dans leur position d'équilibre. La déviation augmente avec l'intensité du courant; mais l'on comprend qu'elle ne peut en aucune façon

être propcutionnelle à celle intensité, si ce n'est pour les déviations de 8 ou f 0"".

La figure 7' représente un galvanomètre complet.

Dans plusieurs expériences il est quelquefois utile d'employer un galifanomètre différentiel : on appelle ainsi iin gaWanomètre composé avec deux fils parfaitement égaux pour leur longueur, leur diamètre et leur conductibilité ; ces deux fils sont enroulés simultanémjbnt sur le cadre , et, lorsqu'on fait passer par dutcon d'eux des courants opposés, pn n observe sur les aiguilles que la différence de leurs actions , en sorte que l'instruinent reste au zéro lorsque les courants sont parfaitement égaux.

Le galvanomètre sert, comme nous le verrons plus tard, à une foiile d'expériences remarquables; mais, si l'on veut dès à présent donner une idée de sa sensibilité, il suffît, par exemple, de plonger les extrémités des deux fils dans de Teau acidulée, alors on verra un courant agiter les aiguilles ; on peut encore sur une plaque de cuivre mettre une feuille de papier mouillée, et sur le papier une lame de zinc; alors, l'un des fils du galvanomètre étant mis en contact avec le cuivre, et l'autre fil en contact nec le zinc, on aura presque toujours un courant plus ou moins énergique : en mouillant le papier avec de l'eau un peu acide ou un peu alcaline , le courant prend une bien plus grande énergie. Nous verrons phis loin que cette action est due plutôt à l'action chimique qu'au simple contact des métaux différent».

Il sera toujours facile, par le sens du mouvement des aiguilles, de reconnaître dans quel sens marche le courant.

248. De l'aimantation par le eonrant de la ptte et par Véttetrieité ordinaire. — Le courant électrique n'agit pas seulement sur le magnétisme libre , mais il est capable de décomposer \& magnétismes naturels de tous les corps magnétiques, et d'aimanter avec aufant de puissance que les plus forts aimants. Pour montrer l'action du courant sur le fer doux, il suffit de plonger dans de la limaille une portion du fil qui joint les deux jàUes de la pile, comme l'a fait Arago ; à l'instant la limaille s enroule autour du fil et y reste adhérente tant que passe le courant, mais elle se détache et tombe aussitôt que le circuit est rompu. De petites aiguilles d'acier présentées au courant s'y attachent pareillement, en se mettant en croix avec lui ; puis elles conservent leur magnétisme quand on les sépai*e. Cependant, d*aprt9 ce que nous avons vu, pour donner au courant toute son eflica*

GHA?. IL AIMANTATION PAR LES GOURAlTTS. 543

dté, il est mdent qu'il faut le &ire passer transversalement autour des sdguifles, ou, pour mieux dire, autour de chacune de leurs «ecbons* On y parvient de la manière suivante :

On enroule un fil de métal en hélice sur un tube de verre (FiG. 9), on place Taigtiille dans ce tube, et Ton fait passer le courant de Top^ k Tautre extrémité du fil de Thélice : un seul instant suffit pour qu'il développe tout le magnétisme qu'il est capable de développer dans ces circonstances ; car, après mi contact qui n'a que la duorée de Tétincelle, l'aigmlle disposée dans le tube se trouve aimantée complètement. La rapidité, ou plutôt rinstantanâté avec laquelle le courant peut vaincre la résisunce de la forée cœrcitive est un phéncHnène très-remarfoaUe.

On distii^oe deux espèces d'kâices : l'hélice dewtrorsum [Pl. 19, FiG. 9), dans laquelle le fil s'enroule vers la droite; et l'hélice sinistrorsum (Fig. 10), dans laquelle il s'enroule vers la °[)uche, en supposant toutefois qutm les tienne de la même nanière ; mais, pour pii' donner une idée plus juste, il suffit de lire que le tire^ouc/um ordinaire et toutes les vis sont des héices dextrorsum.

Dans l'hélice dextrorsum le pôle boréal de Taiguitte est touours à Textrémité par laquelle entre le courant, ou bien à Texrémitépositîvedufil^'et dans Thélice ^inûlror^ui», au contraire, est Je pôle austral de l'aiguille qui se trouve à Textrémîté >ositive.

Lorsqu'on £ût, sur le même tube, plusieurs hélices contraires

la suite l'une de l'autre (Fig. 11), l'aiguille offre alors, dans on magnétisme, un point conséquent à la jonction des deux lélices ; ainsi<, chacune d'elles agit encore comme si elle était eule.

Avec une hélice deux fois renversée, on aurait d^x points onaéquents, et ainsi de suite. Si l'on faisait de la sorte une lélice à pas très-petits, et composée alternativement d'un tour ^e^trorsum et d'un tour sinistrorsum^ on poduirait sw l'aiguille imantée une distribution de magnétisme très-singulière; ou lutot l'effet définitif serait tel qu'elle semblerait avoir conservé dn état naturel.

C'est en partant de ces principes que j'ai fait construire en 1 83 1 es électro-amants d'une très-grande puissance, capables de orter des poids de plus de mille kilogrammes (Pl. 19, Fig. 8,

341 LITRE III. — MAONËTISME ET ÉLECTRIOITC.

et Pl. 21, FiG. 13, 14) ; il suffira d'expliquer ici la première disposition, la seconde , qui est d'ailleurs décrite n® 270, se comprendra aisément à Taspect des figures : lin cylindre de fer doui de 5 cendmètres de diamètre et d'une longueur convenable , est courbé en fer à cheval (Pl. 19, Fig. 8); sur chacune de ses branches, dans une longueur d'environ 20 centimètres, on eorouk bien régulièrement plusieurs centaines de mètres de longueur d'un fil de cUivre couvert de soie, toujours dans le même sens; avec l'attention, quand on passe à la. seconde branche après avoir terminé la première,. d'enrouler en sens inverse afin d'avoir deux pôles contraires en a et 6. Alors, quand on fait passer le courant dans le fil de cuivre, la masse de fer prend une puissance magnétique extraordinaire : si on lui présente une lai^ pièce de contact, elle y adhère avec une force presque égale à la cohésion du fer; si on lui présente des boulons, des clous, des clefs, elle les attire de loin et forme l'espèce de chaîne magnétique représentée par la figure. Mais faites cesser le courant à l'instant toute cette puissance disparait.'

L'électro-aimant est donc un aimant passager qui agit ou qui n'agit pas, suivant que le courant passe ou ne passe pas.

M. Froment a imaginé, en 1846, un appareil très-ingénieux pour mfèsurer la rapidité avec laquelle l'électro-aimant peut pi*endfe et perdre sa puissance (Pl. 19, Fig. 12). Le contacte de l'électro-aimant ab est attaché à un ressort dont on règle à volonté la tension au moyen des vis i^ et i^'; de plus, les communications électriques sont établies de telle sorte que le courant ne passe jamais quand le contact est en prise^ et qu'il passe tou* jours quand le contact n'est pas en prise. Ainsi, lorsqu'on met l'appareil en communication avec une pile de Bunsen de deux ou trob éléments, le courant passe d'abord, et le contact est attiré vers l'électiro-aimant; mais le mouvement qu'il fait pour s avancer ouvre le circuit et il cesse d'être attiré, son ressort l'éloigné et le remet au repos, là il ferme le circuit, est attiré de nouveau, et ainsi de suite. La pièce de contact se met donc en vibration entre le point où elle est en repos et le point où elle est en prise ; et leson qui en résulte indique le nombre des vibrations qu'elle fait en ]'. On démontre ainsi que dans certains appai*eils on peut ouvrir et fermer le circuit plusieurs centaines de fois en une seconde ; dans d'autres appareils où le fer de l'électro-aimant a de la fon^ coercitive, le nombre des vibrations est incomparablement pl*i'

CHAP. II. — AIMANTATION PAR LES COURANTS. 5 io

restreint; ce phénomène, comme nous le verrons, a beaucoup dimportance pour la télégraphie électrique.

L*aimaatation par Télectricité ordinaire donne naissance à plusieurs phénomènes curieux que nous allons examiner.

1* Le courant direct que Ton obtient en faisant communiquer les conducteurs avec les coussins, ne produit que de très-faibles effets, lorsqu'il passe simplement par un til droit. Les aiguilles, même très- fines, que Ton expose transversalement à une petite distance de ce fil, ne s'aimantent pas quand le courant est con^ tinuj mais elles commencent à prendre des quantités sensibles de magnétisme lorsqu'on fait passer le courant par petites étincelles; leur magnétisme augmente quand les étincelles deviennent plus fortes et partent de plus loin; enfin, l'action du courant de la machine, comme celle du courant de la pile , s'augmente au moyen des hélices; alors de vives étincelles produisent beaucoup d'effet sur les aiguilles qui sont dans le tube de Thélice, et même M. Ridolfi est parvenu , par ce moyen , à développer du magnétisme avec un courant continu.

2* Les décharges des bouteilles de Leyde et des batteries ont une puissance magnétique considérable , soit qu'elles traversent des fils droits, soit qu'elles traversent des hélices à pas plus ou moins serrés (Fig. 9, 10, 11). D'abord on avait obtenu, par l'un et Tautre moyen , des résultats identiques à ceux que produit la pile : on avait trouvé que , près des fils droits , les aiguilles transversales s'aimantent, le pôle austral à gauche, et que, dans les tubes des hélices, elles s'aimantent, le pôle austral à l'extrémité négative pour les hélices dextrorsuniy et à l'extrémité positive pour les hélices sinistroraum. C'est en effet ce qui arrive Msez souvent; mais Savary a découvert plusieurs phénomènes remarquables , qui semblent établir une différence fondamentale centre le courant continu de la pile et les chocs électriques des batteries. {Ann. de Chimie, t. XXXIV.)

Quand le choc est transmis par un fil droit, des aiguilles égales, parallèles, placées transversalement du même côté du fil et à des distances différentes, ne sont point aimantées dans le même sens : les unes sont aimantées positivement , c'est-à-dire , que leurs pôles sont disposés comme ceux d'une aiguille aimantée d'avance, qui serait libre de se mouvoir sous l'action d'un courant paisible ^ continu passant par le fil; tandis que les autres sont aimantées '^^gatitfementf c'es^ à-dire en sens contraire des premières. h 35

546 LIVRE ni. — MAGNÉTISME ET ÉLECTRICITÉ.

Savary a reconnu que ces alternatives, et les (listanees auxquelles elles se manifestent, dépendent, pour ainsi dire, âe «oib les éléments qui concourent au phénomène , savoir : dé nntensite de la décharge, de la longueur du fil tendu en ligne droite, de son diamètre, de l'épaisseur des aiguilles et de leur force coercitive. En général, les fils très-fins, et les forces coercitiTes trèsfaibles , présentent des alternatives moins nombreuses ; souvent même, avec ces conditions, Paimantation est toujours positite, et les périodes ne sont plus marquées que par des difierences d'intensité.

Quand le choc est transmis par des fils roulés en AélUe sur des tubes de verre ou de bois, il exerce encore des effets analogues sur des aiguilles successivement placées dans Tarze ès& tubes ; alors, la seule variation dlntensité dans ta cbai^ de la batterie peut avoir une grande influence.

Enfin, Savary a constaté, par de nombreuses expériences, «n autre fait qui dépend sans aucun doute des phénomènes d'induction dont nous nous occuperons plus loin (ch. vm). La quantité de magnétisme que prend une aiguille sous rinffiience d'une décharge électrique, et même le sens de son aimantation, dépendent de la nature et des dimensions des corps qui la touchent ou qui l'enveloppent. Dans une hélice pareille aux précédentes , et traversée par une décharge électrique, une aiguille ne peut plus prendre de magnétisme quand elle est enveloppée d^un cylindre de cuivre assez épais : à mesure que Tépaisseur diminue, le magnétisme devient sensible, et pour une épaisseur a«ci petite, il devient plus considérable qu'il ne serait pour une aiguille mie et isolée dans l'axe de Thélice. L'étain , le fcr et l'argent, placés autour de l'aiguille, lui donnent des propriétw analogues, c'^est-à-dire , qu'en feuilles très-minces ils la rendtnt plus apte à recevoir le magnétisme , et qu'en cylindres suffisamment épais ils lui ôtent tout à fait la propriété d'être aimantée par le choc électrique. Des irylindres de limaille métalKcpe n« produisent pas cet effet, tandis que des couches concentriques) alternativement métalliques et non métalliques, le produisent; d'où il semble résulter que les solutions de continuité perpendiculaires à Taxe de l'aiguille ou à l'axe des cylindres ont une grande influence sur leurs propriétés.

2>i8 bis. Surfaces polaires des éleetro^aimaiiCs et ehaoïf niagnétiqae. — On peut faire des électro-aimants de toutes les

CHAP. II. — AIXAltTATION PAR LES COURAOTS. 547

fonnes et de toutes les dimensions ; mais , ce qui est un avantage encore plus conaidémble , on peut leur adapter, avec plus de iacilitë qu'aux aimants naturels ou artificiels , des armatures dtvenes propres à transporter la puissance magnétique, à la disperser , à la concentrer ou en général à la distribuer suivant Te but que Ton se propose. Veut-on, par exemple, la concentrer dans un très-petit espace ; on adapte , d*une manière fixe ou mobile, aux extrémités des électro«>aimants des masses coniques de fer doux qui se teramieBt vers leur sommet par des sivfeces arrondies plus ou moins aiguës; veut-on, au contraire, Fétaler sur de grandes surfaces; on emploie des masses de fer dbux cylindriques, d'une épaisseur suffisante et d'un diamètre deux on trois fois plu» grand que le diamètre du fer de Félectro-aimant kii-méme. Dans le premier oas, Taction magnétique s'exercant sur de petits corps et à de petites distances devient plus énei^iqne que n'aurait pu l'être la surface polaire naturelle de Fâectroaimant; dans le second cas, on obtient ce que M. Faraday a appelé le champ magnétique , soit que Faction s'exerce au moyen d'un seul pôle, soit qu'elle s'exerce par deux pôles opposés, mis m présence à des distances plus ou moins grandes. Uaxe du Aamp et l'axe commun des pôles agissants.

Oa admet, en général, qu'il est possible de composer aîasi des champs dC égale intensité^ c'est-à dire, dans lesquels la résultante des actions magnétiques 'soit partout constante sur Taxe et à une ceitaine distance autour de lui, excepté toutefoia aux fimites du champ ou très-près des surfaces polaires elles-mAmes. Voici sur ce point les formules auxquelles j'ai été conduit, et qudques tableaux numériques auxquels j'ai eu souvent recours dana mes j^cfaerches.

r, est le rayon du cercle qui forme la surface polaire de Télectro-aimant;

a, est, sur Taxe, la distance du point sur lequel cette surfiice polaire exerce son action ;

m, est l'intensité de la force que l'élément de la surface polaire, exercerait à la distance prise pour unité;

7, le rapport de la circonférence au diamètre;

f, la résultante des actions de l'un des pôles de l'électro-aimant, sur le point qui est placé sur l'axe à la dista^ice a de la surface polaire.

La valeur de (p est donnée par cette expression :