CHAP. YII. — COLORATION PAR L'OXYDE DE PLOMB

peroxyde de fer déposée a pu très-bien supporter Taction du brunissoir.

Ces essais sont intéressants , ils permettent d'espérer que Ton pourra peut-être un jour appliquer utilement les procédés galvaniques pour revêtir les métaux d'oxydes métalliques trèsadhérents et à peu près inaltérables.

748 UVAE UI. — MAfiBÉTlSHB ET ÈUBCthlCnt.

CHAPHAE ¥1IL

Phénomènes d'iaductîon.

318. Appareil d*lndaetl«n produisant tooa les effets de la pBe. — Nous avons fait connaître (270) la proposition fondamentale relative à l'origine des courants d'induction, nous allons maintenant indiquer les conséquences directes qui se déduisent de cette proposition ; et nous essayerons ensuite de résumer en peu de mots les principaux faits qui ont été ajoutés à ces premières recherches.

On comprend d'abord combien il est facile , bien que les courants soient instantanés par leur nature, de les rendre en quelque sorte continus pour mieux observer tous les phénomènes qu'ils sont capables de produire. En effet, a et i (Pl. 21, Fi&. 15) représentant le pôle austral et le pôle boréal d'un aimant ordinaire, supposons qu'au-dessus de cet aimant se trouve un électro-aimant dont , pour plus de simplicité, nous ne représenterons que les extrémités inférieures m et /i, ainsi que Taxe vertical c autour duquel il peut tourner, et examinons, par exemple, les phénomènes qui vont se produire dans la branche m pendant qu'elle décrit une circonférence entière en partant de la position m' et en passant successivement en m, n' et n : de m' en m le fluide boréal du fer doux de cette branche est attiré, le fluide austral repoussé , et il en résulte dans le fil un courant inverse du courant du pôle austral a ; de m en n' , les deux fluides tendant à se recomposer , le courant devient direct ; de n en n le fluide austral est attiré , le coiurant est inverse de i , et par conséquent le même qu'en n' ; de n en m' le fluide austral tend à se recomposer, le courant est direct avec b et inverse de a ; d'où il suit enfin que dans toute la demi-circonférence comprise entre m et n en passant par n! le courant du fil de la branche m ma^ ^ che dans un sens , et que dans toute la demi-circonférence comprise entre m et n en passant par m' il marche en sens inverse. Ce que nous venons de dire de la branche m s'applique i la branche w. Donc, pour avoir un courant continu ou à peu près, il suffit dUmprimer à Félectro-aimant un mouvement de

CIUP. VJII. — JlPPAREIL B'mBUCTIOlf. 719

roUtîoQ rafôde, et de recueillir seulement le courant qui se produit pendant le passage de Tune de ses branches par Tune des demi-ctf conférences omiprises entre metn; ou bien encore de recueillir le courant qui se produit dans les deux demi-circonférencres , mais d'en changer la direction au moyen d'un commutateur pour le faire arriver dans les corps où Ton veut le £aiii»

Ces principes ont été réalisés d* abord par Pixîi fils , dans un grand appareil qu'il ^nous a fait pour la Faculté des sciences ; mais, depuis, d'autres constructeurs ont établi des appareils plus portatifs, et nous allons décrire ici celui de M. Clarke, qui a ravaniage de produire de grands effets, quoique tr^-rédmt dans ses dimensions.

L'ai^areil de darke est représenté dans les .figures 16 et 17, il se compose principalement d'un aimant fixe en fer à cheval dont on ne voitqu'une moitié ac dans la coupe de la figure 16; devant cet aimant toivne l'électro-aimant mn^ dont une branche est vue en élévation et l'autre en coupe; ses J)obines sont £edtes seulement avec 40 mètres d'un fil de cuivre ayant au moins 1 millimètre d'^>aisseur . Cet électro-aimant se visse sur l'axe de rotation, qui est lui-même mis en mouvement au moyen de lagrande roue 4^ et de la petite poulie /*sur laquelle passe la corde g.

L'une -des extrémités du fil qui forme la bobine communique avec l'axe h^ etl'auU^e extrémité avec l'espèce de virole i qui est isolée de l'axe : ainsi, Taxe h et la virole i sont les deux pôles de cette nouvelle pile* Dans le support X:, représenté en perspeo* tive (FiG. 17), se trouvent deux petites caisses en cuivre r et»y, remplies de mercure : lorsque ces caisses communiquait au moyen du fil ^ et qu'en même temps le petit ressort a: apporte à la caisse r rélectricité de la virole i, il est évident que les deux pôles de la pile se trouvent l'un sur l'axe h et l'autre à l'extrémité du fil 7, Alors, en montant sur Taxe la petite pièce excentrique 2, représentée au-dessous de >t , le contact cesse lorsque ses deux arêtes échappent au fil j, et l'on voit briller une très-vive étincelle à chaque demi-révolution ; pour obtenir le maximun d'effet, le contact doit cesser à peu près quand l'électro-aimant est vertical.

On peut de même adapter à l'appareil une petite pièce (FiG. 18) portant un fil de platine très-fin et très-court, qui rougit sensiblement par le passage du courant*

On peut aussi adapter à rextrcmîté de l'axe une pièce à denx pointes (Fie. 19) qui donne* de très-belles étincelles lorsque ces pointes, pendant leurs révolutions, touchent du mercure contenu dans un vase de métal tf communiquant à l'autre pôle de l'appareil ; on peut enfin de la même manière allumer de Téther tivs-facilement.

Pour obtenir des effets cliimi(|ues et physiologiques , il faut 2 Télectro-aimant précédent en substituer un autre dont les bobines soient fiâtes avec un fil très-fin de 1500 mètres de longueiu*. Alors, à la pièce excentrique z on substitue aussi sur Taxe la pièce u (Fig. 20), qui n'établit la communication entre lf$ pôles que pendant une demi-circonférence; par ce moyen l'hydrogène et Toxygène se trouvent séparés.

Enfin, en prenant de chaque main les cylindres à commotioa (FiG. 21), après les avoir mis en contact avec les deux pôles de l'appareil au moyen de fils plus ou moins longs , on reçoit àei> commotions qui deviennent insupportables quand le mouvement de rotation est assez rapide.

319. MagMétlsme de rotation e« phénaniéKes ma^élii|Mi 411I senibleBi se dévelepper dans les eorps e«adiiet««rs Itn* qu'ils se ineavent sons l*liill«enee des aimants. — C'est à M. Arago que nous devons la découverte de ces phénomènes, dont M. Faraday donne une explication très-heureuse en les considérant comme des phénomènes d'induction. Nous rapporterons d'abord les principales observations de M. Arago, et nous essayerons d'indiquer ensuite comment M, Faraday est parreDO à les expliquer*

L'appareil que M. Arago a employé dans ses recherdies est représenté dans les figures 22 , 23, 24, 25 A. (Fie. 23) est une horloge tout en cuivre, excepté deux ou trois petits pivots qui sont en acier; elle est portée sur un bâti de bois, très-solide, qui peut être mis d'aplomb au moyen de vis calantes. Cetteho^ loge est destinée à in«îprimer un mouvement de rotation trèsrapide à \m axe vertical x (Fig. 23, 24) : Taxe communique le mouvement à une pièce u à trois branches, qui est représentée plus en grand dans la figure 26 ; c'est sur cette pièce que Ton ajuste les disques qui doivent servir aux expériences; ils se centrent d'eux-mêmes au moyen d'un petit trou qui reçoit le prolongement de l'axe de rotation, et ils sont an étés à leur contour, sur les branches de la pièce u , par une petite pièce mobile <f*

CBAP. Vffl. — MAGNÉTISME DE ROTATION. 721

âerrc une vis de pression. On peut mettre à volonté trois voknts ç que l'on incline plus ou moins, suivant le degré de vitesse auquel on veut s'arrêter. Reste à présent à soumeUre l'aiguille à l'influence du disque tournant. Pour cela on place autour de rhorloge une table à quatre pieds pp'^ percée en son centre d'une ouverture un peu plus grande que les disques ; sous cette ouverture on colle une feuille de papier ii (Fig. 23), et sur la table elle-même on pose une cloche c , dans laquelle on suspend Taiguille gg au moyen d'un fil de soie f. L'aiguille peut être élevée ou abaissée en tournant le treuil t dans un sens ou dans l'autre.

Le poids de plomb i (Fig. 22) met l'horloge en mouvement ; un bouton sert à l'arrêter, et un compteur indique le nombre des tours, qui peut être de 8 à 10 par seconde; il y a même un timbre qui sonne à chaque centaine , et , par là , on peut aisément reconnaître l'instant où la vitesse de rotation est devenue à peu près uniforme.

Voici maintenant les phénomènes que l'on observe : tout étant en repos , et l'aiguille dirigée dans le méridien magnétique , on tourne le bouton d'arrêt, et le disque entre en mouvement; sa vitesse de rotation est d'abord très-petite, mais elle prend une accélération rapide , et bientôt l'aiguille est déviée conune si elle tendait à 'suivre le disque dans ses révolutions successives. Cependant, cette force d'entraînement est balancée en partie parla force magnétique de la terre ; qui rappelle l'aiguille dans le méridien ; de telle sorte que le rapport de ces forces détermine la position d'équilibre. L^ force entraînante du disque croît avec sa vitesse de rotation: par conséquent, pour une faible vitesse, Taiguille s'arrête, par exemple, à 10" de déviation; pour une vitesse plus grande, à 20"; et l'on peut ainsi, en modifiant les vitesses et en les soutenant uniformes, arrêter l'aiguille dans toutes les positions obliques à l'égard du méridien, depuis 0 jusqu'à 90". Mais, dès que la vitesse est assez grande pour entraîner l'aiguille au delà de cette déviation de 90", il n'y a plus de point de repos : l'aiguille tourne avec le disque , et tend à prendre elle-même toute la vitesse de rotation dont il est animé. Telle est la force magnétique toujours croissante que prennent les corps en mouvement. Voici maintenant ce qu'on observe à son égard.

Cette force décroît à mesure que la distance augmente ; car I. 46

722 LIVRE m. — MAfiNfiTIS» ET ËLECTiaCITÊ.

r aiguille , qui tourne d'un mouvement continu lorsqu'dle n'est séparée du disque que par Tépaifiseur de la feuille de papier qui ferme la cloche, n'éprouye plus, lorsqu'on la soulère graduellement, que des déuiaUons déterminées ^ dinmiuant toujours i mesure que la distance devient plus grande. Il est bien entends que la vitesse de rotation du disque resfee la même dans toutes 6es épreuves comparatives.

Cette même force donne naissance à trois composantes :

La première est perpendiculaire 4xux rayons dsi disque^ ceA celle que nous venons d'observer.

La deuxième est perpendiculaire au plan du disque : on en constate l'existence au moyen d'une aiguille verticale suspendue à l'un des fléaux d'une balance ; cette aiguiUe est toii}ours i«poussée, qud que soit celui de ses pôles qui se troave an-dessoi du disque tournant, et près de ses bords.

La troisième agit doMs le sens des rajtms du disque^ et oa a reconnaît les effets de la manière suivante : on <fispose une aiguille d'inclinaison de manière qu'elle soit verticale et que son plan de mobilité passe par le centre du disque; alors, en la dé* plaçant sur un même rayon , la pointe de Vaignille peut oorre^ondre à tous les points de ce rayon ou de son prolongement. Ckr, quand la peinte de l'aiguiDe tombe an dehors du disque, elle est repoussée loin du centre de rotation ; cette force répulsive diminue à mesure qu'on avanoe Taiguille vers le centre; eUe est nuSe à une certaine distance de ce point , et se change ensuite en force attractive pour redevenir nulle au centre lui-

Ainsi , sur chaque myon du disque, il y a un point, entre h circonférence et le œntre , où la force dont il s'agit est nulle; au ddà elle est rqiul&îve, et plus près du œntre elle est attractire. C'est ce qui est indiqué dans la ligure 24 , où tes lignes ponctuées marquent les directions primitives de l'aiguille.

MM. Herschell et Babbage, dans un très-beau travaO sur ce sujet, établissent l'ordre suivant pour l'action de diffàents metaux, délie de cuivre est prise pour umté.

Cuivre 1,00 Zinc 0,95

Étain 0,46 Antimoine 0,09

Homb. t),25 Bismuth 0,02

L'argent paraît doué d'une grande force , Tor X^xos

OHAP. VHI. — MAGNÉTISME DE ROTATION. 783

tua^^&Aile.; le mèrcune se place entre Tantiinoine et le hk^ mulh; l'or «était sans doute un alliage peu conducteur (275).

Lmaqu'un disque ofire des solutions de continufté ou des fentes dans le sens de ses rayons , il perd une grande partie de :aa forée , et Tob doit aussi à MM. Herschétl et Babbage cette jpenavqne curiense, qu'en ressoudant les iHn*ds avec un métal •quelconque , tmêuie avec du bismuth , quand le disque est de eubm^ on lui irend presque la totalité de la force qu'il avait ipefdne. Mai&, an rem|4i«aiit seulement ces intervalles avec des peudres métaiEques bien pressées, ou ffvec des liquides tels que l'eau oa ^racide sidfiirique , on ne parvient pas à réparer sensi- Jifement ses pertes d'intensité.

Enfin, Bm. Herschéllet -l^abbage ont encore constaté les deux iaits.Aoiivants : 1^ que les écrans de substances non magnétiques (c!e9t-4-*dÎFe non magnétiqaes à la manière du fer ou de l'acier) n*exeroent aucune iidluence lorsqu'on les place entre l'aiguille aînianfiée'et les (fiflquestoumBmts^ 2'' qu'un disque en mouveoaent 9'a aucune puissance pour entraiaer un disque en repos*: ce qui prouve que oe n'e^ pas le mouvement lui-nnême qui déiGompose les fluides magnétiques, et qu^il n'agit que pour agrandir les effets des fluides préalablement décomposés.

M. Barlow a -constaté que le fer en mouvement agit à la manière des autres métaux , mais avec beaucoup phis d'énergie.

Voici maintenant les princîpes d'après lesquels ces phénomènes «et tous les antres analogues paraissent s'expliquer de la manière la .plus satisfaisante.

Lorsqu'au *lieu d nue aiguille mobile on suspend au-dessas du disque tournant un aimant 'une et assez énergique , on reconnaît bientôt que le disque est traversé par des courants électriques dont la direction est très-remarquable. M. Faraday en avait fait d'abnvd une analyse générale ; Nobili et Ântinori en ont fait ensuite une étude plus détaillée, (jénn. de Chim. et de Phys,^ t. L, p. 280.) -Pour plus de simplicité , nous ne considérerons qu'un seul pôle (Fig. ^) : la flèche /'indiquant le sens de rotation du disque , on observe aisément , avec les deux extrémités du fil du galvanomètre, qu'il y de chaque côté des courants dont le sens est indiqué par la direction des flèches. On voit donc que les parties du Asque qui arriveiïtsous le pôle prennent des courants opposés à ceux qui constituent l'aimant au point le plus voisin , et qu'au contraire les parties du disque qui viennent de passer sous

le pôle et qui s'en éloignent prennent des courants marchant dans le môme sens que ceux de Taimant, dans les points qm sont les moins éloignés d'elles, conformément à la proposition générale (270).

On comprend alors que les attractions et les répnlâons qui s'établissent entre ces courants d'induction et les courants constitutifs des aimants, qui sont ici les cornants inducteurs, doivent nécessairement donner naissance à des forces capables de mouvoir des aimants, quand les aimants sont mobiles. Il restait toutefois à faire l'analyse complète de la disposition de ces coarants, dans le cas du moins d'un disque homogène animé de vitesses variables, et soumis à l'influence symétrique de deoi pôles magnétiques plus ou moins puissants. Cette question a été résolue par M. Matteucd ; je regrette de ne pouvoir entrer ici dans le détail des expériences ingénieuses et délicates qu'il a faites sur ce sujet ; on en trouvera un résumé succinct dans les Annales de Chimie et de Physique (t. XXXIX, p. 129, année 1823) et un exposé complet dans son remarquable ouvr^ publié eu 1854 {Cours spécial sur F induction^ etc.).

Le magnétisme terrestre ne peut manquer d'exercer sur les disques tournants une action analogue à celle des aimants; plusieurs observateurs ont , en effet , constaté l'existence des courants qu'il développe, lorsque la rotation des disques a lieu dans des plans plus ou moins inclinés au méridien magnétique; mais ces phénomènes n'ont pas encore été variés et discutés arec l'attention qu'ils méritent. Il en résulte cependant cette coniéquence générale, c'est qu'il est presque impossible de faire mouvoir un corps conducteur sans y développer des courants d mduction plus au moins intenses , soit par l'influence des aimants ou des substances magnétiques qui avoisiuent le corps, soit par l'influence du magnétime terrestre qui fait partout sentir son action.

380. Des courants d^IndoeCion de divers ordres. — Nous venons de voir que les courants d'induction produits par la rotation des aimants sont capables de produire tous les effets quon obtient des courants voltaïques ordinaires, savoir : effets physiques, effets chimiques, effets physiologiques; cependant, il serait prématuré de supposer que ces effets sont essentiellement lies entre eux par les mêmes rapports ; car les courants d'induction prennent quelquefois des analogies très-remarquables avec les cou-