I 5. - THÉORIES DU MAGNÉTISME

Tous ces changements mécaniques et physiques, qu'éprouvent les corps magnétiques par l'aimantation, paraissent bien dus à une modification subie par la molécule elle-même et il est naturel de penser que l'effet élémentaire doit être une orientation de cette mûléoule.

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On est ainsi ramené, par l'étude complète des phénomènes, à ridée fondamentale dont nous étions partis, idée émise tout d'abord, avons-nous dit, par Ampère, puis précisée par Weber, Maxwell, Ewing, etc., etc.

Si cette vue est exacte, on doit pouvoir expliquer les différences de propriétés entre Tacier et le fer doux par des différences d'orientation des molécules etj par suite, par des différences de structure. M. Boufcy avait déjà remarqué que l'indépendance relative de l'aimantation temporaire et de Taimantalion permanente faisait prévoir l'hétérogénéité de la structure de l'acier, mais on est aujourd'hui en possession d'une méthode qui permet des observations faciles et directes, c'est l'étude microscopique qui a rendu de si grands services à la métallurgie et qui, au point de vue scientique, fournit les plus précieux renseignements.

L'examen micrographique des aciers permet maintenant de suivre les transformations de structure, et conduit à distinguer dans le fer des états différents. En réunissant toutes les données acquises, M. Osmond est parvenu à les grouper dans une théorie d'ensemble qui donne, pour le moins, une image très exacte de la réalité.

Dans le fer il y aurait lieu de considérer divers états ; d'abord le fer a, magnétique, stable à la température ordinaire, ne dissolvant pas le carbone et ne possédant pas de pouvoir cocrcilif, puis le fer y> non magnétique, stable aux très hautes et aux très basses températures seulement et pouvant dissoudre le carbone ; quand ce fer y renferme quelques

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faibles quantilés de carbone ou de métaux tels que le manganèse ou le tungstène, il acquiert de la stabilité aux températures ordinaires.

Au-dessous de 700° un échanlillon de fer doit être considéré comme constitué par une sorte de réseau à mailles serrées formé de composés définis tels que la cémentite (carbure de fer répondant à la formule Fe^C) et de fer y; dans ce réseau se trouvent emprisonnées des molécules de fer a.

Vient-on à introduire cet échantillon dans un champ magnétique, les particules a deviennent des aimants très petits qui cherchent à s'orienter dans la direction du champ, mais leurs liaisons aux éléments du réseau forment une résistance, d*où la force coercitive, et les empêchent, d'autre part, de revenir à leur position première quand le champ s'annulera d'où Thystérèse et l'aimantation permanente.

On comprend qu'il doit exister une saturation,

puisqu'un noyau magnétique ne saurait évidemment

posséder une aimantation plus grande que celle

qu'il acquiert quand tous ses aimants moléculaires

auront pris la direction du champ magnétisant ;

Ton s'explique également l'influence des flexions qui

déchirent par place le réseau de fer y et diminuent,

par suite, le magnétisme rémanent ; l'on aperçoit

aussi le rôlo de la trempe qui saisit, en quelque

sorlo, le fer dans l'état y non magnétique pour

l'amener dans un état de faux équilibre sans qu'il

ait pu se transformer aux températures ordinaires,

et l'on se rend compte enfin de l'action du recuit

qui, effectué à une température inférieure à la tem-

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péralure critique, laisse s'opérer une rétrogradation plus ou moins complète et détruit ainsi partiellement TefFet de la trempe.

En réalité, pour interpréter toutes les particularités si complexes que présentent les aciers, il faut encore introduire d'autres variétés telles que le fer ?, stable seulement dans un intervalle de température très restreint entre 700** et 800**, non magnétique, ne dissolvant pas le carbone et considérer aussi des composés tels que la marlensite, etc.

Les belles récherches de M. Osmond jettent un jour puissant sur le problème si compliqué de l'aimantation, mais elles n'épuisent pas le sujet au point de vue du physicien. On peut chercher la nature des liaisons qui agissent Sur les particules aimantées; Ewing, pour les expliquer, faisait seulement intervenir les actions magnétiques des aimants moléculaires les uns sur les autres et il parvenait ainsi à interpréter complètement l'allure des courbes d'aimantation ; mais, dans cette manière de voir, on comprend mal les différences de propriétés des cristaux suivant les différentes directions et peut-être faut-il, comme l'ont fait Wiedemann et d'autres physiciens, avoir aussi recours à l'hypothèse de forces moléculaires mécaniques ajoutant leurs effets aux forces magnétiques.

Quoi qu'il en soit, il reste d'ailleurs à dire comment et pourquoi les molécules sont elles-mêmes des aimants. On sait que, d'après Ampère, chaque molécule serait parcourue par un courant fermé, équivalant, par suite à un petit aimant ; cette théo-

rie complétée par Weber, reprise par Ewing, représente assez bien les faits ; on conçoit bien que les courants s'orientent sous Faction du champ, on conçoit aussi, qu'au moment de la réaction du champ, il se produise des courants induits obéissant à la loi de Lenz et ayant, par conséquent, un sens contraire à celui des courants primitifs ; ces courants permettent d'interpréter les phénomènes du diamagnétisme.

Mais, quand on entre dans le détail, on rencontre des difficultés que Maxwell a en Tain cherché à écarter; aussi bien, de nouvelles questions se posent. auxquelles on ne peut donner de réponses : d'où viennent ces courants particulaires eux-mômes ? quelle est l'origine de la quantité d'énergie qui, si faible soit-elle, doit être mise en jeu ?

M. Langeyin.a cherché à rattacher les phénomènes du magnétisme aux idées, actuellement si en faveur, d'après lesquelles la matière serait une agglomération de centres électrisés, d'électrons en mouvement ; il a pu ainsi, grâce à une analyse très pénétrante, proposer une théorie d'ensemble qui paraît rendre compte de la plupart des faits et qui, en tout cas, est une construction des plus ingénieuses et des plus puissantes. Cette théorie est, en quelque sorte, pour le magnétisme, l'équivalent de ce qu'est, dans l'étude des propriétés des ga2, la théorie cinétique ; elle établit, d'ailleurs, un lien étroit entre l'aimantation et les propriétés thermiques et elle a permis à M. Langevin de retrouver, par le calcul, les lois de Curie, relatives à l'invariabilité de la constante diamagnétique quand la température change

CO l'électricité

et à la variation inversement proporlionnelle. à la tcmpéralure absolue de la susceptibilité paramagnétique. Elle justifie d'ailleurs Tidée, qu'avait pressenlie le génie de Curie, d'assimiler la continuité qui existe entre le paramagnélisme et le ferromagnétisme à celle qui est établie entre les états gazeux et liquide. Dans un cas comme dans l'autre, les actions muluellcs des particules jouent un rôle fort analogue.

Dans un travail tout récent et fort remarquable, M. P. Weiss a montré comment l'on peut fonder une théorie du ferromagnétisme sur une hypothèse extrêmement simple concernant ces actions mutuelles ; il parvient ainsi à interpréter, d'une manière très satisfaisante, les propriétés qu'il avait antérieurement découvertes dans la pyrrhotine, en particulier la curieuse conception de l'intensité d'aimantation à saturation obtenue dans un champ extérieur nul.

En face de ces théories, reposant sur des hypothèses moléculaires, les savants qui pensent pouvoir édifier des théories physiques fondées uniquement sur les principes généraux auxquels conduisent, par induction, les faits expérimentalement établis, ont construit des théories synthétiques, également remarquables. Ainsi, M. Duhem est parvenu à établir, en s'appuyant sur les principes de la thermodynamique, joints, il est vrai, à quelques hypothèses, un ensemble très cohérent où, particulièrement, les phénomènes d'hystérèse, se trouvent reliés à tout un ensemble de faits analogues et, de cette manière,

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se trouvent groupés ces phénomènes de retard qui se rencontrent dans beaucoup de propriétés de la matière. La théorie de M. Duhem, en dehors de son intérêt philosophique, conduit à des résultats qui concordent très bien avec les expériences relatives à des cas très complexes, en particulier, avec les résultats obtenus par M. Maurain sur Thystérésis magnétique produite par un champ oscillant, superposé à un champ tournant ou à un champ constant.