Arago, dans la Vie d' Ampère

■(dans les expériences d’ Ampère) ne peut se trouver dans cet état, puisque, sous peine de perdre toute vertu, il doit être en communication permanente avec les deux pôles de la pile. Les oscillations (dans les expériences de Coulomb) donnent des mesures précises, mais à la condition 'expresse d’être nombreuses. Les fils conjonctifs •d’ Ampère ne pourraient manquer d’arriver au repos après un trèspetit nombre d’oscillations. Le problème paraissait insoluble, lorsque notre confrère vit qu’il, arriverait au but en observant divers états d’équilibre entre des fils conjonctifs de certaines formes placés les uns devant les autres. Le choix de ces formes était la chose capitale; c’est en cela surtout que le génie d’ Ampère va se manifester d’une manière éclatante. »

Nous ne saurions mieux faire que de reproduire intégralement le récit d’Arago, qui avait lui-même pris une très-large part aux travaux d’Ampère. Dans une première expérience, « Ampère enveloppe d’abord de soie deux portions égales d’un même fil conjonctif fixe; il plie ce fil de manière que ses deux portions recouvertes viennent se juxtaposer, et soient traversées en sens contraire par le courant d’une certaine pile; il s’assure que ce système de deux courants égaux, mais inverses, n’exerce aucune action sur le fil conjonctif le plus délicatement suspendu, et prouve ainsi que la force attractive d’an courant électrique donné est parfaitement égale à la force de répulsion qu’il exerce, quand le sens de sa marche se trouve mathématiquement renversé. » — C’était là une des plus éclatantes applications du principe que l'action est égale à la réaction. — Dans une seconde expérience, « Ampère suspend un fil conjonctif très-mobile, justement au milieu de l’intervalle compris entre deux fils conjonctifs fixes qui, étant traversés dans le même sens par un seul «t même courant, doivent tous deux repousser le fil intermédiaire. L’un de ces fils fixes est droit; l’autre est plié, contourné, présente cent petites sinuosités. Établissons les communications nécessaires au jeu des courants, et le fil mobile intermédiaire s’arrêtera au milieu de l’intervalle des fils fixes, et si vous l’en écartez, il y reviendra de lui-même : tout est donc égal de part et d’autre. Un fil conjonctif droit et un fil conjonctif sinueux, quoique leurs longueurs développées puissent être très-différentes, exercent donc des actions exactement égales s’ils ont des extrémités communes. — Dans une troisième expérience, Ampère constate qu’un courant fermé quelconque ne peut faire tourner une portion circulaire de fil conjonctif autour d'un axe perpendiculaire à cet arc et passant

par sod centre. — Dans la quatrième et dernière expérience, fondamentale, il offre un cas d’équilibre où figurent trois circuits circulaires suspendus, dont les centres sont en ligne droite, et les rayons en proportion géométrique continue. »

Les lois ou faits généraux qu’Ampère déduisit de ces quatre expériences, devaient servir à déterminer, de manière à ne rien laisser à l’arbitraire, la formule analytique exprimant l’action mutuelle de deux éléments infiniment petits de deux courants électriques. L’accord du calcul avec l’observation des quatre cas d’équilibre montre « que l’action réciproque des éléments de deux courants s’exerce suivant la ligne qui unit leurs centres; qu’elle dépend de l’inclinaison mutuelle de ces éléments, et qu’elle varie d’intensité dans le rapport des carrés des distances. »

Voilà comment la loi de la gravitation universelle, loi que Coulomb avait étendue aux phénomènes d’électricité statique ou de tension, se trouva vérifiée pour les actions exercées par l’électricité dynamique ou en mouvement.

La valeur des actions mutuelles des éléments infiniment petits de courants électriques ayant été ainsi donnée par la formule générale il devint facile de déterminer les actions totales de courants finis de diverses formes.

« Ampère ne pouvait, continue Arago, manquer de poursuivre les applications de sa découverte. Il chercha d’abord comment un courant rectiligne agit sur un système de courants circulaires fermés, contenus dans des plans perpendiculaires au courant rectiligne. Le résultat du calcul, confirmé par l’expérience, fut que les plans des courants circulaires devaient, en les supposant mobiles, aller se ranger parallèlement au courant rectiligne. Si une aiguille aimantée avait, sur tonte sa longueur, de semblables courants transversaux, la direction en croix qui, dans les expériences d’CErsted, complétées par Ampère, paraissait une inexplicable anomalie, deviendrait un fait naturel et nécessaire. Voit-on quelle mémorable découverte ce serait d’établir rigoureusement qu’aimanter une aiguille c’est exciter, c'est mettre en mouvement autour de chaque molécule de l’acier un petit tourbillon électrique circulaire? »

Cette assimilation de l’aimant à l’électricité s’était emparée de l’esprit d’ Ampère. Aussi s’empressa-t-il de la soumettre à des épreuves expérimentales et à des vérifications numériques, regardées comme seules démonstratives. « Il semble, ajoute l’ami de l’illustre physicien, bien difficile de créer un faisceau de courants circulaires

fermés, qui jouisse d’une grande mobilité. Ampère réussit à imiter cette composition et cette forme, en faisant circuler un seul courant électrique dans un fil enveloppé de soie et plié en hélice à spires très-serrées. La ressemblance entre les effets de cet appareil et ceux d’un aimant fut surprenante; elle engagea l’habile observateur à se borner au calcul difficile, minutieux, des actions de circuits fermés, parfaitement circulaires. »

Partant de l’hypothèse que de pareils circuits existent autour des particules des corps aimantés, Ampère retrouva, quant aux actions élémentaires, lés lois de Coulomb et de Gauss concernant le magnétisme. La même hypothèse, appliquée à la recherche de l’action qu’un fil conjonctif rectiligne exerce sur une aiguille aimantée, conduisit analytiquement à la loi que Biot avait déduite d’expériences extrêmement délicates.

Suivant la théorie des physiciens du siecle dernier, l’acier est composé de molécules solides, dont chacune contient deux fluides de propriétés contraires, fluides combinés et se neutralisant quand le métal n’est pas magnétique, fluides séparés plus ou moins quand l’acier est plus ou moins aimanté. Cette théorie rendait parfaitement compte, jusque dans les moindres particularités numériques, de tous les phénomènes magnétiques connus jusqu’alors. Mais elle restait entièrement muette relativement à l’action d’un aimant sur un fil conjonctif, et surtout relativement à l’action réciproque de deux ‘de ces fils.

D'après la manière de voir d’Ampère, l’action de deux courants électriques est un fait primordial, et les phénomènes dépendent d’un principe ou d’une cause unique.

Dans toutes les expériences magnétiques anciennes, on avait considéré la terre comme se comportant à l’égal d’un gros aimant. On devait donc croire qu’elle agirait aussi à la manière des aimants sur des courants électriques. Mais l’expérience d’CErsted ne justifiait pas cette croyance. C’était une lacune qu’ Ampère vint combler par sa théorie électro-dynamique.

« Pendant plusieurs semaines, raconte Arago, les physiciens nationaux et étrangers purent se rendre en foule dans un humble cabinet de la rue des Fossés-Saint-Victor, et y voir avec étonnement un fil conjonctif de platine qui s’orientait par l’action du globe terrestre. Qu’eussent dit Newton, Halley, Dufay, Æpinus, Franklin, Coulomb, si quelqu’un leur eût annoncé qu’un jour viendrait ou, à défaut d’aiguille aimantée, des navigateurs pourraient

MOUVEMENT

se diriger en observant des courants électriques, des fils électrisés? L'action de la terre sur un fil conjonctif est identique, dans toutes les circonstances qu’elle présente, avec celle qui émanerait d’un faisceau de courants ayant son siège dans le sein de la terre, au sud de l'Europe, et dont le mouvement s'opérerait, comme la révolution diurne du globe, de l'ouest à l’est *. »

Ainsi, d’api ès la belle découverte d’Ampère, le globe terrestre est, non plus un aimant, mais une vaste pile voltaïque, donnant lieu à des courants dirigés dans le même sens que le mouvement diurne. Cette découverte, sur laquelle repose toute la théorie de t’électro-dynamique, conduisit Ampère à la plus originale de ses inventions, celle de l 'aimant électrique , réalisé par un fil en forme d’hélice, que parcourt un courant électrique. Voilà donc une boussole sacs aimant. « Comment ne pas supposer, dit M. Quel, que le magnétisme est de même essence que l’électricité? Tout s’explique si l’on regarde l'aimant ordinaire comme un assemblage de courants électriques qui circulent autour de chaque particule dans des plans à peu près perpendiculaires à la ligne des pôles et qui forment ainsi un faisceau d’hélices électriques. Grâce à ce coup d’éclat du génie d’Ampère, le mystère du magnétisme est dévoilé, et un nouveau fait primitif surgit de la science a. »

Une autre invention d’Ampère, non moins ingénieuse, est celle du galvanomètre. C’est un instrument formé par la réunion d’un aimant électrique et d’un aimant ordinaire. L’utilité de cet instrument tient aux propriétés caractéristiques de l’aimant électrique, qui peut être créé ou détruit, et dont les pôles peuvent être renversés en quelque sorte à volonté, instantanément et à toute distance. Le galvanomètre d’Ampère a servi à Seebeck pour découvrir les courants lhermo- électriques, à Fourier et à CErsted pour reconnaître la loi du rendement des sources électriques, à MM. Pouillet, F. Becquerel et Ed. Becquerel pour étudier la conducfibilité. Enfin, en associant le galvanomètre avec la pile thermo-électrique, Nobili a fait un instrument de recherches qui, dans les mains de Melloni, de MM. Laprévoslaye et Desains et de M. Tyndall, a singulièrement

1. Les mémoires et notices où ce» travaux d’Ampère sc trouvent exposés ont paru dans les Annales de physique et de chimie, t. XV1-XXX, années 1821-1827 ; dans les Mém. de l’Acad. des sciences, t. IV ; dans le Journal de physique, t. XC1II et suiv.

2. Rapport sur l’électricité et le magnétisme, p. 12 (Paris, 1867, gv. in-S").

contribué au développement de la science du calorique rayonnant >.

Le magnétisme de rotation fut découvert vers 1828, par Arago. Voici à quelle occasion. Arago avait demandé à Gambey une boussole dont il surveillait lui-même la construction. « Toutes les précautions avaient été prises, raconte M. Dumas : la monture, en cuivre rouge absolument exempt de fer, était assez massive pour assurer la parfaite stabilité de l’appareil. A peine Arago avait- il reçu cet instrument si désiré, qu’en sortant de sa leçon à l’école Polytechnique, il entrait dans mon laboratoire, voisin de son amphithéâtre. « La chimie , me dit-il brusquement , ne peut donc « pas reconnaître la présence du fer dans un barreau de cuivre « rouge? — Comment! rien n’est plus facile. — Eh bien, l’aiguille « aimantée découvre le fer que la chimie ne voit pas. » Je le suivis à l'Observatoire. Berthier avait analysé le cuivre employé par Gambey; il n’y avait pas trouvé de fer. Cependant son aiguille aimantée, délicatement suspendue et du meilleur travail, étant écartée du repos, au lieu d’y revenir lentement par deux ou trois cents oscillations de moins en moins étendues, 6e bornait à accomplir, et comme à regret, trois ou quatre oscillations brèves, pour s’arrêter subitement; on eût dit qu’elle trouvait, dans l’air, épaissi sur son chemin, une résistance invincible. Arago me remit quelques échantillons du cuivre qui avait été employé pour la monture, et je constatai facilement, comme l’avait fait Berthier, qu’il était absolument exempt de fer. Pendant quelque temps, Arago mettait volontiers en parallèle cette impuissance de la chimie et cette sensibilité surprenante de l’aiguille aimantée. Il en vint à conclure cependant qu’une masse de cuivre ou de toute autre matière non magnétique, placée auprès d’une aiguille aimantée, ralentit ou arrête son mouvement. L’expérience lui ayant donné raison, il pensa qu'une semblable masse en mouvement pourrait entraîner, à son tour, une aiguille aimantée au repos, placée dans son voisinage, et il nous rendit témoin de cette étonnante action 2. »

Voilà comment fut découvert le magnétisme de rotation. Complétant sa découverte, Arago constata que tous les eorps, magnétiquesou non, conducteurs ou non de l’électricité, placés dans le voisinage d’une aiguille aimantée, avaient ia propriété d’en ralentir les oscil-