CHAPITRE IV

ELECTRO-MAGNETISME. - ELIXTRO- DYNAMIQUE

La grande analogie que nous avons signalée, dans les chapitres précédents, entre certains phénomènes de l'électricité et du magnétisme devait nécessairement attirer l'attention des savants qui se consacrent à l'étude des sciences physiques. Quoique les phénomènes de l'attraction et de la répulsion, qui firent admettre dans la théorie du magnétisme des explications entièrement identiques à celles de l'électricité, parussent devoir conduire à leur supposer une origine commune, d'autres phénomènes, comme, par exemple, l'action directrice, spéciale aux aimants (page 208), et la conductibilité électrique, qui n'a jamais été observée dans le magnétisme, firent maintenir l'hypothèse des deux fluides électrique et magnétique distincts l'un de l'autre.

Franklin, Beccaria, Wilson, Cavallo et d'autres cherchèrent en vain des rapports intimes pour assimiler les deux fluides : par la décharge d une bouteille de Leyde ou de grandes batteries, ils parvinrent à modifier le magnétisme de très-petites aiguilles; mais, n'ayant obtenu aucun phénomène régulier, ils se contentèrent d'admettre que le choc électrique agissait mécaniquement comme le choc d'un marteau. Hachette et Désormes ne lurent pas plus heureux dans les essais qu'ils firent en 1805, pour arriver à connaître la direction que prendrait, en vertu de l'action terrestre, une pile voltaïque horizontale, suspendue libre et isolée. L'idée de constater cette similitude semblait donc définitivement abandonnée, ainsi que l'opinion de Ritter, qui s'était hasardé

à dire, appuyé sur quelques expériences qui n'avaient pas toujours été heureuses, que la terre avait des pôles électriques, bien qu'il leur assignât une position contraire à la manière dont le globe terrestre agit réellement sur les conducteurs électriques.

Un homme cependant restait fidèle à l'idée léguée par Franklin de chercher l'identité entre les fluides magnétique et électrique; et les conjectures remarquables qu'il émit en 1807 dans un ouvrage intitulé : Identité des forces chimiques et électriques, se virent justifiées par une des plus grandes découvertes humaines, découverte qui fera toujours marcher de pair le nom d'Oersled avec ceux de Franklin, de Galvani et de Volta. Le savant danois, après avoir énuméré dans son ouvrage les ressemblances et les différences de l'électricité et du magnétisme, faisait ressortir celles qui existent entre l'électricité par frottement et l'électricité à courant continu, partant de là pour conclure que 1 électricité qui se trouve à deux états différents dans le conducteur de la machine électrique et dans celui de la pile pouvait se trouver à un troisième état dans les aimants. « La forme d'activité galvanique, écrivait-il, occupe le milieu entre la forme d'activité électrique et la forme d'activité magnétique. Les forces y sont plus cachées, plus latentes que dans l'électricité, et moins latentes que dans le magnétisme; il est donc vraisemblable que les forces • électriques exercent une influence moindre sur les forces magnétiques que sur les forces galvaniques. » 11 définit ensuite le magnétisme « l'état électrique qui convient aux aimants, » et termine par ces paroles mémorables : « // serait bon de s'assurer *i f électricité, à son état le plus latent (c'est-à-dire sous la forme de courant galvanique), n'exerce aucune action sur l'aimant conàdéré comme tel, » c'est-à-dire comme un état latent de l'électricité.

Celte phrase prophétique, semblable à celle qui fut l'origine du paratonnerre, eut encore un autre point de ressemblance avec elle : c'est qu'elle ne fut claire et féconde que pour celui qui l'avait prononcée. Pendant treize ans la science électrique demeura stationnais, comme à la fin de la première période, où Galvani fit sa découverte, et comme si elle attendait qu'une autre découverte non

moins neuve, non moins fondamentale, vint lui donner une nouvelle impulsion. Cette gloire, nous l'avons dit, était réservée au môme Oersted, qui, guidé par les idées théoriques que lui-mênw avait énoncées, démontra par des expériences que l'électricité agissait sur le magnétisme d'une manière sûre et permanente.

Poursuivant ses conjectures, il voulut s'assurer si le courant vollaïque, sous sa forme la plus latente, n'agirait pas sur un aimant, considéré à son tour comme une électricité plus cachée, plus latente encore. Mais quand l'électricité voltaïque se présente-l-elle sous sa forme la plus latente? Quand le courant existe-t-il dans la pile sans se montrer, sans produire de résultai mécanique ou chimique, sans présenter aucun phénomène perceptible? C'est lorsque les deux pôles de la pile sont réunis par un corps suffisamment conducteur, par un fil métallique assez gros; en un mot, quand le circuit est fermé; circonstance que Hachette et Désormes négligèrent en faisant leurs expériences, el qu'aucun autre physicien ne prit en considération ; car ce fut seulement en 1820 qu'Oersted annonça dans un ouvrage en latin, et qu'on sut pour la première fois dans le monde scientifique. qu'une aiguille aimantée, placée à peu de distance d'un fil métallique qui réunit les deux pôles d'une pile, se met en mouvement, oscille pendant quelques instants, et s arrête dans une position fa< différente de sa position ordinaire.

Le fait une fois connu et son infaillibilité démontrée, les phénomènes fondamentaux se présentèrent d'eux-mêmes à Oersted, et bientôt, dans les mains d'Ampère et de Faraday, ils prirent un tel développement, qu'ils constituèrent dans la science une branche nouvelle, appelée électro-magnétisme, qui traite des actions mutuelles exercées entre eux parles aimants el les courants voltaïques; et jamais on n'a vu une science s'enrichir d'un plus grand nombre de principes dans une période de temps si courte.

Pour faire l'expérience d'Oersted, on place horizontalemenl, dans la direction du méridien magnétique, un fil de cuivre, nommé fil conjoncttf, par lequel on fait passer un courant électrique en le mettant en contact avec les pôles d'une pile. On place sur ce fil une aiguille aimantée librement suspendue, laquelle

dévie immédiatement de la direction quelle devrait prendre, et s approche d'autant plus de la direction perpendiculaire du courant quel* intensité de ce courant est plus grande.

Divers cas peuvent se présenter quant à la position que prennent les pôles de l'aiguille déviée, bien qu'ils se rapportent tous à une cause unique, comme nous le verrons bientôt. Pour rendre plus claire l'explication de ce phénomène, nous rappellerons que Ton suppose toujours que le courant marche dans le fil conjonctif du pôle positif au pôle négatif et traverse la pile du pôle négatif au pôle positif : remarquons toutefois que ceci n'est qu'une supposition d'Ampère, généralement admise pour représenter plus aisément les phénomènes, sans que pour cela on prétende que ce soit le vrai sens du courant, car il n'est pas même prouvé que le mouvement de l'électricité ait lieu sous forme de courant. Cela dit, examinons les quatre cas qui peuvent se présenter dans l'expérience d'Oersted.

V Quand l'aiguille se trouve sous le courant et quand celui-ci va du sud au nord, le pôle N. ou austral de l'aiguille dévie vers l'ouest (fig. 81); y si l'aiguille est placée sur le fil conjonctif et si le courant va de môme du sud au nord, le pôle N. de l'aiguille dévie vers l'est (fig. 82); 3' si le courant va du nord au sud, l'aiguille dévie vers l'est ( fig. 85), quand elle est placée sous le fil conjonctif; 4* et vers l'ouest {fig. 84), quand elle se trouve placée dessus.

L'action des courants électriques sur l'aiguille aimantée peut être représentée d'une manière très-facile à se graver dans la mé-

FJff. M, «2, 83 et 14.

moire, comme Ta fait Ampère, en supposant un observateur couché sur le fil conjonctif, de manière que le courant enlre par les pieds et sorte par la tête, la face étant tournée vers l'aiguille. Quelle que soit la position qu'on donne à cette dernière autour du fil conjonctif, le pôle nord ou austral se tournera toujours du côté gauche de l'observateur. Le courant étant ainsi personnifié on peut résumer tous les cas susmentionnés en disant que, dans l'action directrice des courants sur les aimants, le pôle nord de ceux-ci est constamment dévié vers la gauche du courant.

La force qui émane d'un courant électrique agit de deux manières sur l'aiguille aimantée : l'une directrice, et l'autre attractive ou répulsive: et ces deux forces s'exercent dans le vide, dans l'air et à travers toutes les substances, excepté celles qui sont très-magnétiques, comme le fer. Il est facile de s'assurer que cette action varie avec la distance, en faisant osciller l'aiguille plus ou moins près d'un courant, sous l'influence d'une forte barre aimantée qui détruise l'action directrice de la terre. C'est ainsi que MM. Biot et Savart ont posé la loi suivante : L'intensiti de la force électro-magnétique est en raison inverse de la distance entre l'aiguille aimantée et le courant. Nous devons dire cependant que cette loi n'est exacte que quand le courant est rectilignc et suffisamment long pour qu'on puisse le considérer comme infini par rapport à l'aiguille.

On peut démontrer l'action attractive ou répulsive des courants sur les aimants en suspendant une aiguille à coudre aimantée à Un fil de soie très-fin, et en faisant passer près d'elle un courant horizontal : les attractions et les répulsions que l'on observe, d'après le sens du courant, s'expliquent par la théorie d'Ampère sur les solénoïdes, que nous verrons plus tard.

Fondé sur le principe découvert par Oersted, et peu de temps après, le savant allemand Schweiger dota l'humanité d'un appareil admirable, connu sous le nom de galvanomètre ou rhémttre au moyen duquel on peut rendre sensibles les courants les

« Poggendorff, de Berlin, et Avogrado en Italie, disputent à Schweiger la gloire d'avoir inventé le galvanomètre.

ilus faibles, qui ne feraient pas la moindre impression sur les !:ledroscopes dont nous avons déjà parlé, môme les plus délicats. In galvanomètre rivalise, par son extrême sensibilité, avec les Tiuscles d'une grenouille récemment écorchée.

Nous avons vu qu'une aiguille aimantée, dont l'axe est placé parallèlement à un conducteur parcouru par un courant électri- ]iie, dévie vers l'est ou vers l'ouest, selon que le courant marche lu nord au sud ou du sud au nord, et qu'il passe par-dessus Ni par-dessous l'aiguille. 11 résulte de ces considérations que, si le inducteur qui transmet le courant passe d'abord par-dessus l'aiziiille, et se replie ensuite pour passer en-dessous, en laissant l'aiguille au milieu, comme on le voit dans la figure 85, le courant qui parcourt la branche su- [Prieure du conducteur tend à faire dévier l'aiguille dans le même *ens que celui qui passe par la branche inférieure. On obtient ainsi sur l'aiguille une action deux fois plus forte que si le courant n agissait qu'une fois par-dessus ou par-dessous. Si, au lieu de replier le conducteur une seule fois, on le replie deux fois, l'effet sera double, et triple si on le replie trois fois. En un mot, on peut, en donnant au lil un grand nombre de tours, multiplier considérablement l'action du courant sur l'aiguille aimantée.

La description seule de cet appareil fait ressortir un autre avantage qu'il a encore sur les autres voltamètres : c'est qu'il indique le sens du courant, ou plutôt la situation respective des pôles positif et négatif du générateur employé.

La structure du multiplicateur varie selon le générateur électrique que l'on emploie; mais le type général, le multiplicateur primitif, pour ainsi dire, est celui que représente la figure 86. H consiste en un cadre en bois abcd de peu de hauteur et assez large pour qu'on puisse y enrouler un lil métallique /jf, recouvert île soie afin d'isoler les circonvolutions entre elles; à l'intérieur du cadre on place une aiguille aimantée m librement suspendue,

soit au moyen d'un axe, comme dans la figure 8f>, soit au moyen d'un fil de soie très-mince.

Fig. a>.

M. Nobili eut l'ingénieuse idée de substituer à celle seule aiguille aimantée un système asiatique, c'est-à-dire deux aiguilb fixées parallèlement, avec les pôles renversés, aux extrémité «l'une petite tige qui les traverse par leur centre de gravité; oV cette manière, il parvint à neutraliser la force directrice du ma gnétisme terrestre. Une des aiguilles sn (fig. NT) est placée à I intérieur du cadre, et l'autre s'u' à l'extérieur; de manière quel* déviation que le courant tend à imprimer à la première aiguille est dans le môme sens que celle qu'il imprime à la seconde; el la sensibilité de l'appareil augmente ainsi d'une manière extraordinaire. Il est facile d'observer que si les deux aiguilles étaient à l'intérieur du cadre avec les pôles renversés, ou si elles avaient les pôles homogènes dirigés dans le même sens, en restant l une dedans et l'autre dehors, elles tendraient à se dévier en sens opposés, et l'appareil, par conséquent, cesserait d'accuser le passage de l'électricité par le conducteur.

L'appareil de Nobili, que représente la ligure 87, est généralement muni, en dehors du cadre et sous l'aiguille extérieur . d'un cercle gradué pour mesurer la déviation de l'aiguille; on place le cadre sur un support mobile, afin de lui donner l'anV ment toutes les positions voulues, et les axes ou les tils où les aiguilles sont suspendues peuvent monter et descendre à volonté.

Googlt

11 peut se présenter dans le galvanomètre quelques irrégularités qui proviennent principalement du manque de parallélisme tnlre les axes des deux aiguilles du système asiatique et du magnétisme qu'acquiert le lil gaivanométrique. Pour remédier à œ> inconvénients et pouvoir observer les courants électriques liés-faibles, comme ceux qui se développent dans les nerfs et dans les muscles, M. Dubois-Reymond a ajouté au multiplicateur 4* xNobili un tronçon d'aiguille à coudre aimantée, qu'il place (lovant le 0 de la division du cercle gradué, et dont l'action compense l'effet des causes perturbatrices.

Le galvanomètre différentiel est un appareil dû à M. Becquerel; il diffère de ceux que nous avons décrits en ce qu'il a deux fils métalliques enroulés au cadre et isolés l'un de l'autre. Au moyen de cet appareil, on peut neutraliser deux courants électriques en meltant chacun de ses fils en contact avec un générateur, de manière que les courants marchent dans un sens opposé. S'ils sont égaux, le système d'aiguilles ne fera aucun mouvement; mais, si elles se meuvent, il est certain que la déviation sera due à la différence d'intensité entre les deux courants. Le galvanomètre différentiel a aussi l'avantage de permettre la réunion des bouts des deux ûls métalliques, et, selon la manière de faire cette union, on peut obtenir un conducteur mince et deux fois plus long que l'un des fils, ou de même longueur et d'épaisseur double.

Les galvanomètres que nous venons de décrire servent à accuser avec une sensibilité extraordinaire des courants Irès-faibles, mais en aucune manière à mesurer leur intensité, car celle-ci très-loin d'être proportionnelle à l'ouverture de l'angle de déviation quand elle est de plus de 20° : on devrait donc les nommer plutôt des galvanoscopes. Pour les employer, comme de vrais galvanomètres, à la mesure des angles de déviation, Peltier. No- Mi, Melloni et M. Becquerel ont calculé des tables de correspondance entre les déviations de l'aiguille et les intensités relatives des courants ; mais leurs procédés ont été abandonnés depuis 1 invention des galvanomètres comparables, connus sous les noms de boussole de sinus et boussole de tangentes, dus tous deux à

H. Pouillet, bien que le principe du premier eût été décrit en 1824 par M. de la Rive

La boussole de sinus se compose d'un multiplicateur m (fig. 88) avec son aiguille aimantée placée au centre sur un axe:

Fig. 88.

celle-ci porte perpendiculairement à sa longueur une petite règle de bois ou de métal très-légère sur laquelle on trace un point de repère qui sert d'indicateur pour connaître la vraie position de l'aiguille. ( )n fixe le multiplicateur et son aiguille sur l'alidade mobile d'un cercle gradué. Quand le plan moyen du multiplicateur est exactement dans le méridien magnétique, l'appareil doit marquer %éroy et le point de repère de la petite règle ou indicateur reste sur la verticale du cheveu d'une loupe fixée au multiplicateur et qui l'accompagne dans tous ses mouvements. Si, dans cet étal, on fait passer un courant électrique parle multiplicateur, l'aiguille dévie, et alors on fait tourner l'alidade jusqu'à ce que le cheveu de la loupe arrive au point de repère de la petite règle; le cercle fixe indique le nombre de degrés qu'il a fallu parcourir pour arriver à ce point, et c'est la mesure exacte de II déviation. Kn effet, l'aiguille obéissant d'un coté à la force répulsive du courant du multiplicateur qui l'éloigné du zéro, et, d'un autre, à l'attraction de la force directrice de la terre qui l'attire vers ce môme zéro, il en résulte que, quand l'aiguille se trouve dans le plan du multiplicateur, toute la force répulsive du

courant est vaincue par la force attractive du méridien magnétique; et, comme elle ne peut l'être que par une autre force égale à elle-même, il est évident qu'étant possible de mesurer cette force antagoniste, on aura la mesure de la force vaincue, c'est-àdire de l'intensité du courant. Or, comme la force directrice de la terre est proportionnelle au sinus de Y angle de déviation iPouiilet, tome Ier, page 622, 7e édition), on peut déterminer exactement les rapports d'intensité qui existent enlre les différents courants transmis à travers le fil du multiplicateur, parce qu'ils seront proportionnels aux sinus des angles marqués par l aiguille : c'est pour cette raison qu'on a donné à ce galvanomètre le nom de boussole de sinus.

\& boussole de tangentes est représentée dans la figure 89. On

Fig. 89.

y voit que le multiplicateur est un grand cercle perpendiculaire à un autre cercle horizontal IV, dans lequel se trouvent 1 aiguille aimantée m et la règle ou indicateur u. Les deux cercles sont

placés sur un pied 0 qui tourne autour d'un axe vertical passant au centre d'un cercle horizontal fixe, où, au moyen d'un indicateur V, on peut voir de combien de degrés le multiplicateur a tourné pour obtenir le même résultat qu'avec la boussole de sinus, en opérant de la môme manière. La boussole de tangentes, en effet, ne diffère essentiellement de la boussole de sinus que dans les dimensions respectives du cadre du multiplicateur et de l'aiguille; c'est-à-dire dans la distance à laquelle agit le courant, qui doit être très-grande dans l'appareil que nous décrivons, pour qu'on puisse bien voir que le courant électrique ri exerce son action que sur le centre de l'aiguille. Le calcul démontre alors que l'intensité du courant est proportionnelle à la tangente de l'angle de déviation.

Le célèbre constructeur Ruhmkorff a réuni les deux galvanomètres de sinus et de tangentes en un seul instrument, avec lequel on peut faire les deux observations : il suffit de changer l'aiguille de place, ou mieux d'en avoir deux, une longue et une courte, cette dernière pour la boussole de tangentes. M. Ruhm korff et M. de la Rive ont observé tous deux que la boussole de sinus donne des résultats plus exacts que celle de tangentes.

Plusieurs modifications ont été proposées pour rendre plus exact le rapport entre la tangente de l'angle de déviation et l'intensité des courants. PoggendorfT, Weber, Peclet et M. Desprctz ont obtenu de très-bons résultats ; et enfin M. Gaugain est parvenu à donner à ses instruments un degré d'exactitude et de sensibilité qui les rend très-supérieurs aux autres. La modification qu'il y a introduite consiste à placer l'aiguille aimantée en dehors et à une certaine dislance du plan moyen du cercle vertical que parcourt le courant. Les effets obtenus par M. Gaugain ont été analytiquement confirmés par M. Bravais.

Un autre appareil qui donne assez bien le rapport entre les intensités des différents courants qu'il transmet est le galvanomètre de torsion, de Ritchie. 11 consiste en une balance de torsion dans laquelle l'aiguille aimantée asiatique se trouve, quand elle est à zéro de torsion, dans le méridien magnétique et daus le plan moyen du cadre du multiplicateur.

}[. Becquerel a imaginé une balance électro-dynamique, que ce n'est pas le moment d'expliquer, et qui peut servirx non-seulement de galvanomètre comparable, mais aussi de galvanomètre différentiel.

La balance rhéométrique de M. Regnard se recommande par son extrême simplicité, dit M. du Moncel, qui la décrit dans sa Rme des applications de l'électricité, ouvrage auquel nous renvoyons le lecteur pour cet appareil et plusieurs autres que nous ne faisons que mentionner ou indiquer sommairement, tels que le galvanomètre de M. Fabre, le réélectromètre de M. Marianini, qui n'est qu'un galvanomètre dont le multiplicateur est remplacé par un électro-aimant. On avait contesté l'exactitude de cet appareil; mais M. Masson parait avoir démontré que c'est à tort.

Enfin M. Weber a fait au galvanomètre ordinaire des modifications très-importantes, qui peuvent être appliquées aussi aux galvanomètres comparables.

Ces modifications sont fondées sur cette observation : qu'il est préférable d'avoir des déviations très-faibles mesurées avec une giande précision que de grandes déviations évaluées seulement d une manière approximative. Ce physicien s'estservi d'une grosse barre aimantée suspendue par le système bifilaire ou de deux fils, avec un miroir et une lunette qui augmente considérablement les divisions réfléchies parle miroir. Le cadre du multiplicateur est doublé en cuivre à l'intérieur, et ce métal, comme nous verrons plus tard, exerce une influence sur l'aimant en mouvement, influence dont M. Weber a profité pour diminuer le nombre d'oscillations de la barre et rendre moins pénibles les observations.

Au moyen des galvanomètres décrits on peut comparer, comme nous l'avons dit, l'intensité de différents courants électriques, et c'est de ces comparaisons, faites, entre autres, par Ohm. Pouillet, Fechner, Faraday et de la Rive, que l'on a déduit, sur l'intensité des courants, les lois que nous allons faire connaître; mais auparavant nous décrirons un instrument qui a servi à la détermination de ces lois. Le rhéostat est un instrument dû a Wheatstone, et qui sert à

augmenter ou diminuer la longueur du circuit parcouru par un courant, et à lui faire produire dans le galvanomètre une déviation donnée. 11 se compose de deux cylindres (fig. 90), l'un en bois et l'autre métallique, sur chacun desquels existe une rainure en hélice, autour de laquelle on peut adapter un fil conducteur de l'électricité. Au moyen d'une manivelle, on l'ail tournoi

Fig. 90.

à la fois les deux cylindres, de manière que le fil métallique s'enroule sur l'un quand il se déroule de l'autre. L'un des rhéophores de la pile ou générateur électrique vient terminer darh le cylindre métallique, et l'autre dans une vis mise en contait avec l'extrémité du fil qui s'enroule sur le cylindre en bois. Connut celui-ci n'est pas conducteur de l'électricité, tandis qu'au contraire le cylindre métallique est un très-bon conducteur, il s'ensuit que le circuit s'allonge à mesure qu'on augmente le nombre de tours du lil métallique sur le cylindre en bois, si, connut c'est indispensable, on a la précaution de tenir les tours conveblement séparés les uns des autres.

M. Jacobi a construit des appareils rhéostatiques, auxquel> il a donné le nom iYagomètre^ et dans lesquels il a remplacé par le mercure le lil de cuivre du rhéostat de Wheatstone. M. Re gnard a transmis dernièrement au directeur du Cosmos la description d'un rhéostat. Voici la note elle-même de M. Hegnard:

« Une bobine en bois placée verticalement sur un supportât entourée d'un lil tin de cuivre ou mieux de laiton garni de soie.

Ce fil est coupé par sections de 1 mètre, 2 mètres, 2 mètres, 5 mètres, 10 mètres, 40 mètres, 20 mètres, 50 mètres, 100 mètres, 100 mètres, 200 mètres et 500 mètres. Sa longueur totale est ainsi de 1,000 mètres. Autour du socle de la bobine sont disposées, les unes à la suite des autres, treize pièces de cuivre qu'on peut faire communiquer la première avec la seconde, la seconde avec la troisième, et ainsi de suite, au moyen de vis de pression ou de petits leviers. La première section du fil, qui a \ mètre de longueur, aboutit par une extrémité à la première pièce, et par 1 autre à la seconde. La seconde section, qui a 2 mètres, aboutit par une extrémité à la deuxième pièce et par l'autre à la troisième, et ainsi de suite. Le courant sur lequel on veut agir entre dans l'appareil par la première pièce et sort par la dernière.

« Dans cette disposition, si on met toutes les pièces de cuivre en communication directe par les vis de pression, le courant suit cette voie, sans que la résistance soit sensiblement augmentée.

« 11 suffit de rompre le contact de la première pièce avec la seconde pour forcer le courant à parcourir 1 mètre de fil fin. On lui fait parcourir 2 mètres en rompant le contact de la seconde pièce avec la troisième, et ainsi des autres. On peut ainsi, par nne manœuvre prompte et facile, faire passer le courant par 1 mètre, 2 mètres, 2 mètres, 5 mètres, 10 mètres, etc., de fil An, et combiner ces nombres pour former telle somme totale que 1 on veut, comme on le fait avec In série des poids de 1 gramme, ^grammes, 2 grammes, 5 grammes, etc., qui est en usage.

« Pour rendre la manœuvre plus facile encore, la bobine est susceptible de tourner sur un axe rigide, elle reçoit le courant par cet axe, et le rend par une virole concentrique, qui en est isolée. »

Ce rhéostat peut être employé non-seulement pour modérer 1 intensité des courants, mais aussi pour mesurer celte intensité parla résistance que ces courants peuvent vaincre pour être ramenés à un effet déterminé.

Le rhéostat proposé dernièrement par M. l'abbé Caselli a méune mention particulière à cause de sa simplicité et de s°n ingénieuse disposition. Que l'on se figure une toile dont les

fils de chaîne sont en colon et disposés sur une largeur en rapport avec les dimensions des appareils où ce genre de rhéostat doit être employé, et dont la trame est formée par un fil métallique et un fil de coton alternés, de sorte que, tout étant réunis par un bout de manière à former des zigzags, deux portions contiguës du fil métallique ne se toucheront pas, élant séparées par le fil de colon. Tour isoler encore davantage ces fils, on peul tranpcr ce tissu dans une dissolution de gomme laque et de bitume fondus, et alors il est possible de replier le tissu sur lui-même et de le réduire à un très-petit volume.

Chaque morceau de tissu offrira une résistance en rapport avec le nombre de fils qui entrent dans la trame; il suffira donc d'avoir des bandes de plusieurs largeurs, ou d'ajouter les unes aux autres différentes bandes pareilles, pour augmenter la résistance d'une quantité donnée; pour obtenir des fractions de résistance, il suffit dans la bande la plus petite de souder un fil à chaque retour du fil sur lui-même. Tous ces fils aboutissent à de petites plaques métalliques disposées autour d'un commutateur circulaire.

Tri autre moyen proposé par M. Casclli consiste à piquer sur une planche deux rangées parallèles de petits clous, et à replier autour de ces clous le fil recouvert de soie qui doit fournir la résistance ; on applique ensuite une feuille de papier que l'on recouvre de bitume fondu avec la résine ; on arrache les clous cl on applique une feuille pareille sur la seconde surface; on prend enfin toutes les précautions pour que l'isolement soit complet, et on évite ainsi de se servir d'un métier à tisser.

Les lois des courants électriques, quelle que soit leur origine, déduites des observations faites avec les instruments que nous venons de décrire, sont :

1° L'intensité d'un courant électrique est directement proportionnelle à la somme des forces électro-motrices qui sont en activité dans le circuit ; on entend par force électro-motrice la cause quelle qu'elle soit, qui produit un dégagement d'électricité dynamique.

T L'intemité est éyale dans tous les points du circuit.

5° L "intensité est en raison inverse de la longueur de toutes les parties du circuit. Il faut se rappeler, quant à celle loi, que les piles présentent des résistances très-différentes, et qu'au lieu de la longueur de la pile il faut faire entrer dans le circuit celle d'un fil métallique dans les mêmes circonstances que le fil ou conclue- leur inteiyolaire, et dont la résistance soit équivalente à celle de la pile. M. Pouillet a donné à ce circuit ainsi modifié le nom de courant réduit.

4° L'intensité est en raison directe de la section et de la conductibilité du fd qui transmet le courant.

On conclut de ces deux dernières lois que l'intensité doit rester constante si la section. du fil varie proport'wnnellemtnt à sa longueur.

Action directrice des aimants sur les courants. — M. Ampère, dont nous avons déjà cité le nom dans le cours de ce livre, et qui occupe une des premières places dans les annales de l'électricité, pensa que l'action entre les courants et les aimants doit être réci- • proque, et que si, dans l'expérience d'Oersted, c'est toujours l'aiguille aimantée qui se meut pour se placer perpendiculairement au courant, on ne doit pas attribuer celle circonstance à ce que I aiguille est toujours passive, mais à sa mobilité. En effet, l'expérience vint confirmer cette conjecture, que, quand l'aimant est fixe et le til conjonctif mobile, c'est celui-ci qui se dévie et vienl se mettre en croix avec l'aimant, en laissant toujours le pôle nord vci's la gauche.

Pour démontrer ce principe, il imagina de donner au conducteur la disposition représentée dans la figure 91, c'est-à-dire de le plier en forme de rectangle, de manière que ses extrémités soient presque réunies, mais se sans loucher; en introduisant chacune de ces extrémités dans une cavité remplie de mercure et en communication avec les deux pôles d'une pile, une partie du conducteur devient mobile, puisqu'il peut tourner sur les deux points |m. Si on approche un aimant de la partie inférieure du rec tangle mobile, celui-ci se met immédiatement en mouvement, et, après quelques oscillations, il reste dans un plan perpendiculaire

m L'ÉLECTRICITÉ ET LES' CHEMINS DE FER.

5 l'aimant. Si, pendant qu'il est dans cette position, on change le sens «lu courant, le conducteur se remet en mouvement, et décrit

\H0° pour devenir encore perpendiculaire à l'aimant, mais avec les pôles renversés, c'est-à-dire, toujours à la gauche de l'observateur supposé par Ampère, ou du courant.

Ce résultat une fois obtenu, il était naturel qu'Ampère ne s'arrêtât pas dans la carrière brillante qui s'ouvrait devant lui, et qui devait le conduire à démontrer pour ainsi dire la théorie du magnétisme. 11 ne F,g- 91 • tarda pas à découvrir, en se servant d'un

courant très-puissant et d'un conducteur mobile, comme celui qui vient d'être décrit, mais d'un diamètre de 40 ou 50 centimètres, que le magnétisme terrestre agit sur les courants comme pourrait le faire un aimant; et que le conducteur mobile traversé par un courant vient se placer dans un plan perpendiculaire au méridien magnétique, de manière que le courant marche de l'est a l'ouest dans la partie inférieure du rectangle ou du cercle, selon la forme que l'on a donnée au conducteur.

Ce principe peut se démontrer aussi avec la pile flottante de M. Ci. de la Rive, lequel a réussi à obtenir avec elle ce que Dm] avait tenté inutilement en suspendant une pile voltaïque.

La pile flottante est simplement un couple de plaques de cuivre et de zinc fixées sur un morceau de liège, et le traversant du haut en bas, mais de manière que la plus grande partie des plaques se trouve à la partie inférieure du liège, et par conséquent plongée dans le liquide acidulé où flotte ce dernier. Les deux extrémités des plaques qui paraissent à la partie supérieure du morceau de liége sont réunies par un fil métallique, auquel on fait faire un grand nombre de tours dans le môme sens pour que le courant, naturellement faible, puisqu'il ne provient que d'un seul couple, se multiplie et se dévie avec plus d'énergie, soil sous l'influence d'un aimant qu'on lui présente, soit par l'action du magnétisme terrestre (fig. 02),

ÉLECTRO-MAGNÉTISME. ÉLECTRO-DYNAMIQUE. 247 L'action directrice de la terre sur les courants, quoique moins puissante que celle d'un fort aimant que l'on approche du conducteur, peut altérer les résultats quand on étudie cette dernière aclion, et c'est pour éviter cela qu'Ampère a imaginé de plier le

Fig. W.

Fig. itf.

fil conducteur mobile en forme de deux rectangles égaux, de l'une des deux manières représentées dans la figure \)7> ; disposition en vertu de laquelle les actions directrices de la terre sur les deux parties du circuit tendent à se diriger en sens contraire, et, par conséquent, se détruisent, comme il arrive avec le système astalique d'aiguilles; c'est pour cette raison qu'on a donné le nom de courants astatiques à ceux qui parcourent un conducteur dispose de cette manière.

ÉLECTHO-DYNAMIQUE.

Dès l'instant où Ampère commença la série d'investigations qu'il entreprit en se fondant sur la découverte d'Oersted, il remarqua qu'un courant électrique n'agit pas seulement sur un aimant, mais aussi sur un autre courant électrique, et, le 25 septembre 1^20, il présenta à l'Académie le résultat de ses observations sur l'action qu'exercent les courants électriques les uns sur les autres; observations qui constituent une nouvelle branche de l'électricité à laquelle on a donné le nom d' électro-dynamique, et dont nous exposerons les principes le plus brièvement possible.

Quand deux courants rectiliynes et parallèles passent par des conducteurs mobiles, ou du moins dont un seul est fixe, ils sat-

24* L'ÉLECTftICITB ET LES CHEMINS DE FER.

tirent mutuellement quand ils vont dans le même sens; et sere- I toussent quand ils marchent en sens contraire. Un peul démontrer cette loi expérimentalement avec le conducteur astalique mobile de la figure Uô; car, si on lui présente à peu de distance un (il métallique, tenu dans les deux mains, et par lequel passe un autre courant électrique, on observe que, si le courant marche dans le même sens, le conducteur mobile tourne et s'approche, et il suffit de changer la position des mains de manière que 1<* courant passe dans le fil en sens contraire, pour observer le phénomène opposé: le conducteur mobile tournera, mais ce sera pour s'éloigner du fil qu'on lui présente.

Ampère ne tarda pas à généraliser la loi des courants parallèles, et 1 étendit au cas où les courants sont angulaires, c'est-à-dire quand les deux conducteurs, traversés chacun par un courant, forment un angle, soit dans le même plan, soit dans des plans différents : dans ce dernier cas, l'angle formé par les deux courants est celui que forment les deux plans dans lesquels sont situés les conducteurs, et qui a pour sommet la ligne droite mesurant la plus courte distance qui les sépare. La loi formulée par Ampère pour ce cas général est la suivante: deux courants angulaires s'attirent quand leur direction est telle, que tous deux marchent vers le sommet de l'angle, ou que tous deux s'en séparent; et ils se repoussent quand l'un se dirige vers le sommet et que l'antre s'en éloigne.

Cette loi comprend quatre cas différents, pour l'intelligence desquels il suffit d'examiner la figure 04, où les flèches les plus

Kig. 94.

Fig. 93.

longues indiquent la direction des courants, et les plus courte

ÉLECTRO-MAGNÉTISME. ÉLECTIIO-DY N AMIQUE. 249

le sens dans lequel les conducteurs sont sollicités, c'est-à-dire l'attraction ou la répulsion qu'ils éprouvent.

La loi des courants angulaires est la môme, quelle que soit la valeur de l'angle, et on peut la considérer comme un cas particulier de la loi générale énoncée pour les courants rectilignes parallèles. Un autre cas particulier très-intéressant, auquel nous devons nous arrêter un moment, est celui où les deux courants forment un angle de 180°, c'est-à-dire, où l'un est la prolongation de l'autre. Ampère tenta de vérifier directement la loi dans ce cas, et il fit l'expérience suivante : au moyen d'une substance non conductrice on divise le vase AB (fig. 05) en deux compartiments que l'on remplit de mercure ; prenant ensuite un fil métallique recouvert de soie à l'exception de ses deux extrémités, on lui donne la forme représentée dans la figure, en ayant soin que les deux branches ab et a'b', perpendiculaires au plan de l'arc kb\ soient parallèles l'une à l'autre; on fait flotter ce fil sur le mercure de manière que chaque branche ab et a'b' entre dans son compartiment, et que leurs extrémités dépourvues de soie soient en contact avec le mercure; puis, plongeant chacun des pôles de la pile dans chacun des compartiments, on fait traverser par le courant le fil métallique flottant, et à peine a-t-on fermé le circuit, que le fil se met en mouvement, glissant sur le mercure et

éloignant rapidement des pôles : effet qu'Ampère attribue à la répulsion entre le courant qui traverse le flotteur et le courant transmis dans le mercure avant de pénétrer dans le fil ou après en être sorti.

\m courant du mercure et celui du fil ne sont en effet que la prolongation l'un de l'autre, ou, ce qui revient au môme, deux courants formant un angle de 180°, et dont l'un se dirige vers le sommet de l'angle et l'autre s'en éloigne; il est donc naturel qu'il y ait répulsion dans chacune des branches séparément, d'après la •oi antérieurement émise. Cette conséquence importante de la loi générale s'énonce en disant que tous les éléments d'un même course repoussent mutuellement. Nous devons dire cependant que tous les physiciens ne sont pas encore convaincus de l'exactitude de cette loi par les phénomènes observés dans l'expérience que

nous venons de rapporter, quoiqu'ils soient confirmés par une autre semblable due au célèbre Davy. MM. de la Rive et Becquerel paraissent ne pas en douter; mais M. Pouillet et d'autres protendent qu'il suffirait qu'une partie du courant se présentât obliquement pour qu'il y eut répulsion. A notre avis, les physiciens devraient éclaircir cette question et lui chercher une démonstration pratique qui ne laissât aucune place au doute. M. de la Rive croit l'avoir trouvée en se fondant sur ce qui se passe dans le tourniquet électrique, dont nous parlerons ici, bien que les ouvrages de physique en placent toujours la description dans le chapitre de l'électricité statique.

Le tourniquet électrique (fig. ÎM») est un appareil composé do

quatre, six ou plusieurs tiges métalliques disposées comme les rayons d'un polygone régulier, mais dont les extrémités sont toutes recourbées dans le mémo sens, et dont les centres sont fixés à une chape commune qui peut tourner sur un pivot. En mettant cet appareil sur le conducteur d'une machine électrique, les layons commencent à tourner en sens contraire à celui de la courbure au moment où l'on charge la machine.

On explique presque généralement ainsi ce phénomène : le fluide électrique répandu dans la surface des tiges du tourniquet exerce dans toutes les directions une pression sur l'air ambiant; s'il ne trouvait pas de sortie, les pressions opposées seraient toujours égales et l'appareil resterait en repos; mais, trouvant une issue par les pointes dont sont pourvues les tiges, il n'y a plus de pression au point de sortie, et celle que le fluide continue d'exercer sur le point opposé détermine le mouvement de rotation par un effet de réaction semblable a celui du tourniquet hydraulique. M. Ganot repousse hautement cette explication, et admet avec plus de raison un effet de répulsion entre l'électricité des pointes et celle qu'elles communiquent à l'air. M. de la Rive, qui ne connaissait pas celte théorie, puisque en parlant du tourniquet dans

Fig. 96.

l'électricité statique il donne l'explication générale admise par ses prédécesseurs, reproduit cependant presque entièrement, sans la condamner, la théorie de M. Canot, mais moins circonscrite, car il considère le phénomène comme une conséquence de la loi d'Ampère, et suppose que l'électricité qui sort par les pointes forme un courant qui se propage dans le milieu où il pénètre; et que le mouvement de rotation qu'éprouve le tourniquet dans le sens opposé aux | ointes n'est que le résultat de la répulsion continuelle qui a lieu entre le courant qui parcourt la lige métallique mobile et celui qui en est sorti pour pénétrer dans l'air. C'est là un nouveau point de contact entre l'électricité statique et l'électricité dynamique qui pourrait donner lieu à des Ira vaux t rès- i n téressa n ts .

Une autre conséquence importante des principes exposés sur les courants angulaires est Y action directrice d'un courant ouvert mr un autre courant fermé, qu'on peut démontrer aussi au moyen <hi conducteur mobile de la ligure 93. En présentant à la partie inférieure du courant fermé un lil métallique horizontal parcouru par un autre courant, si le (il est fixe, et, par sa longueur, peut tire considéré comme infini relativement au conducteur mobile, on observera que le conducteur du courant fixe tend à placer le conducteur du courant mobile dans une position parallèle telle, que le sens des deux courants soit le même dans les deux conducteurs; c'est-à-dire dans le conducteur fixe infini et dans la partie du conducteur mobile la plus rapprochée de lui.

Les attractions et les répulsions qu'exercent entre eux les courants angulaires peuvent facilement se transformer en mouvement circulaire continu. S'il y a, par exemple, deux courants, l'un ABC circulaire, fixe dans un plan horizontal (fig. 07 ), et l'autre mn recliligne, mobile dans un plan vertical, et que tous deux marchent dans le sens des llèchcs, ils devront s'attirer dans l'angle nmC, car l'un et l'autre se diri- I ' gentvers le sommet m, et se repousser dans l'angle nmB, parce

que l'un se dirige vers ce môme sommet m et que l'autre s'en éloigne; par conséquent, les deux effets doivent concourir à faire tourner le fil mn dans le sens CAB.

Après Ampère, Davy, Faraday, de la Rive et Poggendorff se sont livrés à des travaux très-intéressants sur la rotation conlinue résultant de l'action mutuelle des aimanls et des courants, et de ces derniers entre eux. Nous ne pouvons nous arrêter davantage sur ce fait, qui, nous le pressentons, deviendra le point de départ d'autres études qui conduiront à d'utiles applications: mais cela nous mènerait trop loin ; nous nous bornerons à exjx» scr en peu de mots une autre loi très-importante pour l'intelligence de ce qui nous reste à dire sur 1 électro-dynamique.

Loi des courants sinueux. — Ludion d'un courant sinueux etl lu même que celle d'un commit rectiligne de longueur égale en projection. On peut démontrer ee principe en disposant un courant ifig. î>8) donl une partie, aby est sinueuse, et l'autre, crf, rectiligne; si l'on approche ce conducteur du courant mobile de la figure 05, on verra qu'il n'exerce aucune action sur lui, tandis que l'une des deux parties séparées l'attire ou le repousse selon le sens du courant.

fïg. as.