CHAPITRE XIII

DES GOURANTS INDUITS

La découverte des courants induits est une des plus l>eUes et des plus fécondes de celles qui ont illustré le nom de Faraday. Cette découverte, dans son histoire, a quelque analogie avec celle d*Orsted. En effet, c est en dierchant si Télectrici lé statique agissait sur l'aiguille aimantée, que le savant danois reconnut les attractions électroHiynamiques, et de son côté Faraday trouva Tinduc* lion voltaîque instantanée pendant qu'il cherchait Tinduction permanente.

Les lois fondamentales de Tinduction sont : 1" Toutes les fois que Ton approche d'un circuit fermé un conducteur traversé par un courant, il se produit aussitôt dans ce circuit un courant nommé courant induit, de sens contraire au courant inducteur qui parcourt le fil rhéophore; le courant induit n*a qu'une durée tréscourle. Quand on éloigne le courant inducteur, il se manifeste dans le circuit fermé un nouveau courant instantané, mais celle fois de même sens que le courant inducteur.

Au lieu d'approcher et d'éloigner Tun des deux circuits on peut les laisser appliqués Tun sur l'autre et lancer subitement le courant dans Tun ou le supprimer. Les résultats sont les mêmes : il se manifeste un courant induit inverse, c*est-dire de sens contraire au courant inducteur, au moment de la clôture du courant de la pile, et un courant induit direct, c'est-à-dire de même sens que le courant inducteur, au moment où on supprime ce dernier. En opérant de cette manière, les choses se passent comme si le courant inducteur était éloigné ou rapproché d'une quantité infinie.

A ces lois relatives aux signes des courants induits se joignent les suivantes touchant leur intensité.

2<* Le courant induit inverse et le courant direct sont égaux sous le rapport de la quantité électrique, mais leur durée et leur tension sont différ^mtes : le courant direct est le plus intense. Cependant tous deux impriment à Faiguillç d'un galvanomètre ordinaire une égale déviation; car l'amplitude de la déviation dépend du temps qu'emploie l'aiguille à se mettre en mouvement, et il a^ rive qu'une moindre force d'impulsion est compensée par une durée plus grande. Mais en faisant usage de galvanomètres délicats et de l'appareil nommé pont électrique S les déviations produites par les deux courants in-

ijy —

Fig. 35.

* Le pont électrique a été imaginé par Wheatstone pour comparer les résistances de deux conducteui's de l'électricité dans le cas où la différence est trop faible pour être appréciée à l'aide du rhéoslal.

duîts sont différentes. Hipp a trouvé que la force du courant de fermeture du circuit était à celle d*ouverture comme 1 :6, et les durées de ces deux courants évaluées en unités de temps étaient respectivement 0%0il4 et 0",0042. En outre, la tension du courant d'ouverture est la plus grande, puisque, lancé dans le fil télégraphique, il transmet une dépèche à une distance de 250 lieues, tandis que l'autre courant franchit seulement une longueur de 20 lienes^.

L'inégale intensité des deux courants induits nous explique pourquoi, lorsqu'une aiguille d'acier est aimantée par le courant induit la distribution de ses pôles est celle qui convient au courant de clôture.

De même dans la machine de Rumkorff, des deux sortes de courants induits ceux qui se forment quand le circuit induit est interrompu sont les plus forts et sont les seuls qui peuvent passer.

Il 86 compose (fig. 35) d'une planchette sur laquelle est ûxé un fil contourné en losange AGBD, et présentant en efei en gh une interruption. Aux sommets du losange et aux extrémités e, f, g, h, se trouvent des ns de pression. Les vis A,B sont destinées à recevoir les rliéophores d'une pile, les deux autres C, D à saisir les extrémités du fil d'un galvanomètre. Par cette disposition, supposant les communications établies en ef et ghf de chaque pôle de la pile partent deux fils qui se rendent, le premier à une extrémité du fil du galvanomètre, le second à l'autre extrémité. Si les quatre fils sont de longueur et d'épaisseur égales et de la môme- substance, il s'établit un équilibre parfait, de sorte qu'une source électrique, quelque puissante qu'elle soit, ne produit pas la moindre variation sur l'aiguille d'un galvanomètre. Mais quand, à l'aide des deux vis de pression e et f, on intercale dans le trajet du courant AGDB la résistance qu'on se propose de mesurer, et que, sur le trajet ADGB, on place en gh la résistance unité, l'équilibre du galvanomètre est troublé, et, suivant le sens du courant qui est prépondérant, on reconnaît si la résistance ef l'emporte sur celle en gh ou lui est inférieure. Par suite, on peut établir l'égalité entre ces deux résistances et en conclure la mesure de celle introduite en ef. (Yoy. Annales de chimie et de physique, 3« série, t. X, p. 265.)

(Note du traducteur.) * Bibl. univ., Arch. des sciences naturelles^ 1859, vol. IV, p. 350.

42i DE LËLËGTltlClTÉ.

5® L*action inductrice entre deux éléments varie en ruison inverse de la simple distance, dans le cas où les conducteurs sont séparés par un milieu isolant ; mais si ce milieu est conducteur, Fintensité de Tinduction s'affaiblit rapidement à cause des phénomènes dinfluence qui se développent dans la masse interposée. Or, comme il n'y a pas de corps qui conduisent parfaitement ou qui isolent parfaitement, Teffet produit dépend beaucoup plus de la nature et de l'épaisseur du milieu que de la distance qui sépare les conducteurs.

¥ Lorsqu'on soumet à Tinduction une hélice à spires nombreuses, chacune des circonvolutions contribue par son courant élémentaire à la somme des impulsions finales qui compose le courant induit, etFintensitè est proportionnelle au nombre des tours. La raison de ce fait est évidente ; il résulte de ce que chaque tour suivant doit se charger d'électricité au dépens du tour précédent.

De cette manière on arrive à rendre Tinduction assez puissante pour obtenir, non- seulement un courant mais une tension électrique très-forte. II suffit pour cela d'employer des machines d'induction à long fil, telles qu'on les construit maintenant; ces appareils peuvent remplacer les anciennes machines électriques à plateau et transforment réellement l'électricité dynamique en électricité statique.

5^ De même que le courant volta-électrique, les courants induits peuvent, par leur influence sur des circuits fermés, donner naissance à de nouveaux courants induits puis ceux-ci à d'autres, et ainsi de suite, de manière à produire des courants induits de divers ordres. Or, chacun de ces courants produisant deux courants au moment où il commence et à Finslant où il finit, les phénomènes se compliquent et les courants s'affaiblissent à mesure qu'ils sont d'un ordre plus élevé.

6** Lorsqu'on ouvre un circuit parcouru par un courant.

. DES GOURAiNTS tNDLITS. 425

il se produit uii courant induit au sein du rhèopliorc lui-même ; si ce courant est dirigé dans un conducteur ou dans un fil latéral il reçoit le nom extra-courant. L'extra-courant possède une tension de beaucoup supérieure à celle de la pile, ce qui nous explique pourquoi on obtient une très-brillante étincelle et une \iolente secousse en rompant le circuit d'une pile dont les pôles sont réunis par un fil d'une grande longueur. A longueur égale, le fil étant contourné en hélice, les effets sont plus marqués que si on le laisse rectiligne, et un tel résultat s'explique aisément à l'aide de la quatrième loi.

7® Les aimants, eux aussi, sont capables d'induire les circuits fermés; ils se comportent en tout point comme les systèmes de courants, nommés solénoïdes par Ampère. Bien plus, les courants mag9étiques des forts aimants étant très-énergiques, ils développent des effets intenses, si bien que, au point de vue pratique, il y a avantage à remplacer l'induction volta-éleclrique par celle magnétoélectrique ou tout au moins à combiner l'influence inductrice d*un aimant ou d'un électro-aimant avec celle d'un courant voltaîque. En approchant et éloignant tour à tour un aimant énergique d'un circuit métallique fermé, ou encore en aimantant et désaimantant successivement un noyau de fer placé au centre d'une hélice conductrice et d'une manière générale en troublant par un procédé quelconque l'état magnétique de substances aimantées il est facile d'obtenir des courants assez énergiques pour donner des manifestations calorifiques et lumineuses dont les lois sont les mêmes que celles des effets analogues produits par les courants voltaîques.

Enfin la terre agissant comme un véritable aimant, donne aussi naissance à des courants d'induction et lorsqu'on recourt à des dispositions convenables ils acquièrent une intensité telle qu'ils produisent des étincelles et des décompositions chimiques. Par conséquent une quantité con-

DE L'ÉLECTRICITÉ, sidérable d'électricité se développe au sein de toutes les

grandes masses métalliques animées de mouTement, et si ce n'était la facilité avec laquelle cette électricité est nmfliëe à l'état neutre, nous serions incessamment exposés à être foudroyés (Faraday).

8* Arago a découvert que les corps conducteurs en mouvement tendent à entraîner les aimants placés à une petite distance de leur surface; les phénomènes de ce genre, connus sousle nom de magnétisme de rotation, sont causés par des courants induits, développés dans les corps conducteurs des courants, dont on a pu constater l'eiistence à l'aide de procédés rhéométriques.

Tels sont les faits principaux qui constituent toute une vaste branche des sciences physiques; ii nous reste maintenant à chercher comment, au point de vue mëcaDÎque, nous pouvons expliquer ces phénomènes. St pour arriver & ce résultat, il ne faut pas s'astreindre à étudier les phénomènes dans l'ordre qui vient d'être indiqué ; mais il convient de procéder suivant l'ordre le plus favorable i noire sujet.

Ces phénomènes sont analogues aux résultats obtenus dans une série d'expériences d'hydraulique sur lesquels s arrêterons un instant.

Soit (fig. 36) un récipient, AB, rempli d'eau et à niveau maintenu constant; mis en communication avec un tuyau horizontal, NO, muni d'un robinet en 0 et sur la longueur

duquel sont adaptés plusieurs petits tubes verticaux en verre, appelés piézométres.

Lorsque l'orifice 0 est fermé à l'intérieur des piézométres, l'eau se tient à la même hauteur que dans le réservoir; vient-on à ouvrir le robinet 0, on voit : i^ dans tous les piézométres se manifester très-rapidement un abaissement du niveau lequel descend de beaucoup audessous de celui qu'il occupe pendant Técoulement continu du liquide.

2* Le courant étant établi d'une manière permanente, les surfaces liquides libres dans les divers piézométres sont situées sur une ligne droite, H 0, inclinée par rapport à l'horizon.

3® Au moment où Ton ferme Torifice 0 , dans tous les tubes indicateurs, le niveau du liquide s'élève subitement à une hauteur notablement supérieure à l'horizontale K / qui correspondait à l'état d'équilibre de la masse fluide ; puis après une série d'oscillations il revient occuper sa position primitive sur cette horizontale.

Le premier fait est momentané et constitue, pour ainsi dire, un coup de bélier négatif, rappellant assez bien le courant d'induction de fermeture du circuit électrique. La disposition uniforme des niveaux dans la seconde partie de l'expérience a pour homologue la loi de Ohm appliquée au cas d'un conducteur indéfini se déchargeant dans le sol par une de ses extrémités, tandis qu'à l'autre il est en communication permanente avec une pile. Enfin la dernière phase de l'expérience est exactement comparable au contre-coup qui produit le courant induit d'ouverture*.

Ces changements soudains d'équilibre dans les pressions peuvent être observés d'une manière encore plus saisissante.

Supposons un récipient HN, portant adapté à son fond

* Il faut faire attention (jue la fermeture du tube équivaut à ce que l'on nomme en électricité ouverture du circuit électrique.

m m L-ËLECTRICITÊ.

un lube de caoutchouc KO, parfaitement cylintliique ; lorsqu'on laisse le liquide s'écouler par ce conduit, il change de forme et sa section, de circulaire qu'elle était primitivement, s'allonge et prend la figure d'une boutonnière, à peu près comme il est représenté en R (fig. 37). La secUon devient alors nolablemenl plus petite, parti cidarilè que l'on peut mettre en éfidence à l'aide du dispositif suivant : On enferme le tube KO dans un cylindre de métal AB, dont il occupe l'aie, ce cylindre porte vers sa partie supérieure d'un ajutage recourbée plongeant dans l'eau d'une capsule D, le tube métallique AD est rempli d'eau.

Au moment où on ^'^- "■ ouvre le robinet 0, une

partie de l'eau contenue en D passe brusquement dans l'ajutage C. Au contraire, lorsqu'on ferme rorifice 0, il se produit un refoulement par le tube C et la quantité d'eau du vase D augmente. Ces rësullats sont évidemment dus à la diminution de pression qui a lieu au moment de l'écoulement dans tout conduit traversé par un fluide. La ravité du tube eilérJeur AB, qui d'abord était annulaire comme elle est figurée en S, se transforme en une autre T dont l'aire est plus grande, puisque la section du tube flexible a diminué d'étendue.

DES COURANTS INbUlT.S. 420

Appliquons ces données au cas de l'électricité.

Que le courant électrique 8oit un flux d'éther ou de toute autre matière, il est manifeste qu'au moment où un courant envahit un conducteur, le milieu ambiant éprouve une modification dans son état de pression, lequel provoque un mouvement d'éther jusqu'à ce qu'un nouveau régime soit rétabli, ce qui arrive après un temps très-court. L'équilibre ainsi constitué persiste autant que le courant. Au moment où ce dernier cesse, il y a une sorte de reflux, afin que le milieu revienne à sa première condition.

Noire théorie est générale et se prête facilement à de nombreuses déductions, aussi allons-nous l'appliquer aux divers cas particuliers de l'induction.

Le courant induit, avons-nous dit, apparaît seulement à l'instant de la clôture ou de la rupture du courant inducteur, tandis que toute manifestation cesse dans U fil induit pendant que le circuit inducteur reste fermè« Un tel phénomène nous prouve que, dans les corps disposés autour d'un fil traversé par le courant, l'éther est dans un état d'équilibre différent de celui qui lui appartenait avant la mise en circulation du flux électrique. Ce changement d'équilibre devient manifeste à l'instant où se constitue un nouvel état de choses, et il ne peut durer pendant tout le passage du flux électrique, parce qu'un équilibre nouveau s'établit promptement au sein des corps isolants qui séparent les conducteurs et réagit sur ces derniers. Tant que dure la circonstance modificatrice, il ne se maninifeste rien, mais lorsqu'on rompt le circuit, l'état des choses redevient ce qu'il était primitivement, et l'équilibre de l'éther encore une fois est troublé.

Cette rupture d'équilibre de l'éther produite par l'influence des courants, est analogue à celle que nous obse. vons dans certaines expériences faites avec l'électricité de tension. Si, par exemple, un galvanomètre sensible com-

430 DE VÉLEGTRICITË.

munique avec une sphère métallique isolée, chaque fois que Ton approchera de cette sphère un conducteur chargé d'électricité, le rhéomëtre accusera le déyeloppement d'un courant de la sphère vers le sol, et si on décharge le conducteur l'aiguille indiquera un courant du sol vers le fil. Ces observations nous préparent à comprendre en quoi consiste Tétat électrique des corps qui a été nommé état de tension et à reconnaître la relation qui existe entre les effets de tension et ceux dus au courant. Ainsi l'induction doit être regardée comme le trait d'union qui relie les phénomènes d'électricité statique à ceux de Télectrodynamie.

En cherchant à expliquer les faits précédents, nous trouverons des données utiles pour éclairer le difficile problème des actions à distance, car l'induction électrique est, à vraiment parler, un exemple d'action à distance puisqu'elle s'exerce à travers le vide et les corps mauvais conducteurs et qu'elle présente toutes les particularités des forces dites actions à distance. Hais avant d*entrer plus avant dans la théorie de l'induction , il est bon de faire remarquer que les phénomènes d'influence, dont nous avons rappelé les lois, présentent une grande complexité et ne sont pas tous de la même espèce.

Les phénomènes d'induction se partagent tout naturellement en deux classes : les uns se produisent au sein du conducteur traversé par le courant inducteur, et les autres se manifestent entre circuits plus ou moins rapprochés. Dans le premier cas on dit qu'il y a induction d'un courant sur lui-même. Le mot induction intérieure, à notre avis, sérail meilleur. Nous commencerons l'analyse de la question par l'étude de celte induction intérieure, car c'est elle qui nous fera comprendre comment les choses se passent dans les cas d'induction extérieure.

Nous avons déjà mentionné qu'à l'instant où on inter rompt brusquement le courant dans un rhëophore, on

DES GOURANTS INDUITS. 431

observe un renforcement de courant qui se traduit par une forte tension. (Voy. plus haut 6^.) Ce phénomène est en tout comparable à celui que nous avons vu plus haut se développer d^ns untube parcouru par un courant d'eau lorsqu'on vient à fermer brusquement Torifice de sortie. À ce moment se produit qe que Ton a nommé un coup de bélier, c'est-à-dire un choc contre les parois latérales et contre la clef du robinet servant à interrompre le cours du fluide. Cette force vive peut même être utilisée. En effet si, adoptant une disposition signalée dans une expérience précédente, le tuyau de conduite communique avec un tube latéral, aussitôt que Ton arrête l'écoulément dans le tube principal l'eau jaillit dans la branche latérale à une hauteur assez grande et sensiblement proportionnelle à la vitesse du courant. C'est là le principe du bélier hydrauhque de Montgolfier. Le phénomène que nous examinons, est dû à l'inertie et à la vitesse de la masse mise en mouvement dans le tube ; autrement dit, c'est la force vive emmagasinée dans cette masse qui en entraine une portion au-dessus du niveau du réservoir. Le coup de bélier s'observe également lorsqu'on interrompt un courant gazeux et il doit être compté parmi les faits fondamentaux de l'hydrodynamique ^ Par consé-

ir

B tig. 38;

* Les gaz permettent de faire une jolie expérience sûr le sujet qui nous occupe ici. Un courant de gaz d'éclairage est introduit dans un tube en caoutchouc MN, muni de deux tubes latéraux PB et NA, ter-* minés par des becs, à l'extrémité desquels on peut allumer le jet

L'ouvrage de Venluri renferme des exemples nombreux de communication du mouvement latéral des fluides. 11 cite les remous des fleuves, l'aspiration des tourbillons au voisinage des orifices, la transmission du mouvement vibratoire dans les tuyaux d*opgue, etc., faits que pour la plupart la théorie hydrodynamique géiiëralement acceptée encore aujourd'hui n'explique pas, et nous ne devons pas en être surpris, car les équations du mouvement des fluides sur laquelle elle repose, ont été fondées sur le principe de l'égalité de pression dans tous les sens, lequel malheureusement ne s'applique pas aux cas des fluides qui de l'équilibre passent au mouvement. À la vérité, Poisson a essayé d'établir ces équations en suivant une méthode plus générale, mais il a rencontré des difficultés d'analyse telles que ses formules sont loin de con* venir à tous les cas^. Lui-même, dans son traité de mécanique, donne les équations du mouvement des fluides en les déduisant du principe hydrostatique de l'égalité des pressions, étendu au cas des fluides en mouvement; mais il avoue rinsuffisance de ce principe et reconnaît que plusieurs phénomènes des fluides animés de mouvements doivent s'expliquer par une inégaUlé de pression dans les divers sens'. Ainsi le calcul laisse trop à désirer sur la question présente pour que nous espérions en tirer une explication analytique des courants d'électricité. Nous sommes réduits à traiter le problème a posteriori et à baser nos raisonnements sur des analogies, méthode qui certainement ne satMera pas tous les esprits.

Cette manière de procéder une fois acceptée, il nous semble très-rationnel de rapporter les phénomènes de l'induction à un affaiblissement des pressions latérales, lequel existe certainement si le courant est un flux de fluide éthéré; or, d'après l'ensemble des faits exposés ci-

* Poisson, Journal de l'Ecole polytechnique ^ cah. XX, t. II.

* Pouson, Mécanique, t. 11, p. 605. Paris, 1833.

DES GOURANTS INDUITS. 455

dessus, ce point nous parait acquis à la science. La seule dillQculté qu'aucune expérience décisive n^a tranchée jusqu'ici est de savoir si le courant est uniquement un flux d'éther ou bien s'il y a en même temps transport des molécules matérielles ; mais peut-être sera-t-elle résolue par l'examen critique auquel nous allons soumettre les phénomènes d'induction. Notre tentative est au moins bonne en cela, qu'établissant un lien entre l'induclion et les autres branches de la physique, elle fait cesser Tétat d'isolement dans lequel se trouve un chapitre important deTélectricité.

Les corps voisins du fil traversé par le courant sont ou conducteurs ou isolants ; dans ces deux cas, les effets différent. Examinons d'abord le cas d'une substance isolante. Les notions acquises sur la manière d'agir de l'électricité nous prouvent que dans les mauvais conducteurs les mouvements de transport du flux électrique sont seulement possibles dans des limites très-étroites, que d'autre part ce flux rencontre les plus grandes difficultés à passer d'un isolant à un conducteur ; pour lui faire surmonter celte résistance, il est besoin d'une influence extérieure qui exagère sa tension. Si donc un fil est parcouru par un courant, la pression diminue au sein du rhèopbore; par suite, tout autour, une aspiration tend à se faire, en vertu de laquelle, dans les couches succes'> sives du milieu isolant circonvoisin, s'établit un afflux vers le fil, et, par conséquent, les couches les plus éloignées éprouvent une dilatation.

Soit AB(fig. 39) le fil inducteur, et MN le fil induit, avant l'admission du courant dans Â6, Téther compris entre les deux conducteurs est distribué d'une manière uniforme, et nous pouvons représenter cet état par une suite de pamllèles équidistantes. Mais lorsque le courant est' établi dans A'B% la distribution de l'éther change; le fluide est condensé dans les couches voisines de A'B' (fig. 40), et dilaté dans celles qui touchent à MN ; par conséquent,

conducteur M N subira un effet d*aspiratioii de la part de ]a couche d*éiher directement en contact avec lui; et, si

Fig. 59. Fig. 40.

nous faisons abstraction du milieu interposé, nous pourrons envisager l'influence de À B sur M N conime une action immédiate.

Les personnes qui accepteraient difficilement ces effets de condensation et de dilatation de Téther, peuvent supposer que, la pression diminuant, les molécules sont susceptibles d'oscillations plus énergiques, et ainsi se trouve accrue leur action sur le milieu ambiant; dans Tune ou l'autre hypothèse, le résultat final demeure le même.

Avant d'examiner les phénomènes d'induction dans les fils conducteurs, il est nécessaire de rappeler ce qui a été dit relativement au mode de propagation du courant dans ces fils. L'établissement du courant n'y est pas instantané. Pour envahir un fil, le flux électrique emploie un temps déterminé, et il se transmet successivement d'une section à la suivante, si bien que l'état définitif est précédé d'un état variable ayant une durée plus ou moins longue, que l'on a trouvée en rapport avec l'intensité de l'induction dont les corps environnants sont susceplibles. Cela s'explique aisément : l'induction est un véritaljle travail et la force du courant n'est pas indéfhiie; donc TefTet se produit en un temps plus ou moins long, selon la masse mise en mouvement autour du conducteur.

La durée de l'établissement d'un flux élecrique dans un fil, quoique fort petite, peut toujours par la pensée

être divisée en intervallea niflindres , pendant chacun desquels le front de l'onde électrique envahit une des tranches snccessives du AI conducteur, exerce en même temps son action sur le milieu ambiant et, par l'inti'rmédiaire de celui-ci, sur un circuit placé à une certaine distance. Voyons donc comment une diminution de pression dans l'ëther, qui enveloppe un circuit inducteur, peut développer an courant induit. Soit d'abord un cas simple et assez général pour résumer les autres; par exemple, celui de deux Qls parallèles, dont l'un reçoit le courant inducteur, tandis que dans l'autre se développe le courant induit.

Soit AD (fig. 41) le (Il inducteur, et MS le fil induit sé-

paré du premier par une couche mince d'une substance inapte à livrer passage à l'électricité, mais dont le régime élhéré se modifie sous l'influence d'une variation de tension électrique. On peut représenter, par les ordonnées d'une ligne droite A'B', la tension naturelle dn fil AB, et

458 DE L'ÈLfiGTRIGITË.

par celles d*une autre droite M'N', parallèle à MN, la quan* tité naturelle de l'éther à Tintérieur du fll MN avant Tin- Iroduction du courant dans AB. Aussitôt après la clôture du circuit AB, la pression diminue dans ce fil, et cette diminuiion peut être figurée par la courbe abcy reprèseO' tant le vide produit. La conservation de l'équilibre exige qu'aussitôt la pression affaiblie autour du conducteur il se fasse un appel d'électricité de l'espace environnant vers le fil.

A ce même moment dans le circuit MN le tronçon Wr, recevant par Tintermédiaire du milieu ambiant Tinfiuence de la diminution de pression survenue dans AB des parties éloignées l'éther se précipite du côté du vide pour établir la compensation; et, comme il ne peut affluer des parties MV sans qu'il survienne en ces points un affaiblissement de la pression, afin de maintenir Té* quilibre, l'éther doit arriver de la partie NV non encore envahie par le courant. Doqc, dans le fil induit MN, il se produit un courant de N vers M en sens contraire du courant inducteur, et la charge du fil peut êfre représentée parp^r. Si, comme cela se passe généralement dans la pratique, MN est un circuit fermé par un galvanomètre, Taiguille de l'appareil indique, par sa déviation, que le courant marche constamment de N vers M, .et jamais en sens inverse, car la portion Hr, étant déjà équilibrée par l'influence du tronc précédent, ne saurait contribuer à fournir du fluide à la section contiguê sans détruire son propre équilibre. La quantité absolue d'éther qui existe dans le fil pendant le passage du courant doit subir une augmentation, mais sa tension ne sera pas sensible, parce qu*en réalité il ne fait que rétablir l'équilibre troublé par la diminution de pression survenue en AB, et lorsque MN est amené à une charge suffisante pour l'équilibre, le mouvement électrique s'arrête dans

le m.

Donc, aussitôt après la cessation de l'état initial du cou* rant dans ÂB, le conducteur induit parait revenir à Tétat naturel, de telle sorte qu'il n'y a aucun courant permanent, mais la charge absolue a augmenté.

Examinons maintenant le cas de Tinduction fmissante, c'est-à-dire celle qui se manifeste à l'ouverture du circuit.

lies ordonnées (fig. 42) de la ligne A'B' parallèle à AB

Fig. 42.

représentent comme ci-dessus la quantité naturelle de l'éther dans le fil à la pression ordinaire, c'est-à-dire en l'absence de tout courant. Quelques instants après l'interruption d'un courant, la partie droite Bc est revenue à l'état naturel, et ab ne Test pas encore. L'espace kabc représente le vide fait dans la portion correspondante. Le front d'arrière de l'onde électrique marche suivant la flèche. Dans cet état de choses, il est évident que le conducteur induit sera ramené à sa pression naturelle NN' dans la partie Wr et aura une charge Wpqr dans Tautre

440 DE LlLEGTRICITË.

partie HV. Le front pqr du courant suivra la marche de abc, et dans le fil HN le courant sera de même sens que dans le courant inducteur, l'afflux électrique ayant toujours lieu du côté où la diminution de pression subsiste encore ; donc il se fera un courant induit direct. Ce courant, de même que le premier, est très-court et on le nomme communément instantané, parce que dans une section donnée, l'équilibre se rétablit aussitôt par l'effet des autres parties du circuit. Si, lors de la rupture du courant inducteur, le circuit induit est ouvert, il se maniiesle une accumulation-sensible d^électricitè dans le sens de Tonde inductrice, c/ est-à-dire du côté de H, et par suite une tension vers celte extrémité, et une étincelle de décharge.

Les phénomènes fondamentaux de l'induction se trouvent ainsi expliqués, mais il est un grand nombre de faits secondaires qui découlent de notre principe fondamental comme autant de corollaires, et dont la discussion serait le complément naturel de notre théorie ; ne pouvant entrer dans tous les détails, nous nous bornerons à indiquer les points principaux.

l"" Rappelons ce qui a été dit plus haut, relativement à la différence de tension des deux courants induits de clôture et d'ouverture. On saisit maintenant pourquoi le courant d'ouverture est le plus intense ; en effet, à ce moment, la charge électrique du fil se porte tout entière et se concentre à une extrémité; de plus, elle est renforcée par le coup de bélier du courant principal, auquel il faut encore ajouter un effet du même genre dû au courant induit qui ne peut perdre instantanément la vitesse dont il est animé. Toutes ces causes contribuent beaucoup à la décharge avec étincelle.

2° On peut comparer les courants induits à de grandes vagues électriques accourant pour compenser la diminution de pression survenue dans les conducteurs voisins, et

aussitôt l'équilibre établi la pression redevient ce qu'elle était primitivement.

3"^ Quand on place une lame conductrice entre les deux spirales d'une bobine d'induction, les effets diminuent d'une manière notable, et la lame métallique fournit directement des courants induits; il résulte de là que l'influence inductrice s'exerce simultanément sur toute la masse ambiante, et que l'induction étant une action de transport et non de radiation, son intensité ne décroît pas avec le carré de la distance, mais diminue en raison de la masse qui, interposée entre les conducteurs, concourt à rétablir l'équilibre de pression. (Voy. n° 2, même chapitre.)

4® Dans une hélice, la disposition du fil est telle, que chaque spire emprunte pour ainsi dire le fluide à la suivante, et celle-ci aux autres; par conséquent, plus le nombre des tours se)*a grand, plus grande aussi sera la différence de pression de l'électricité mise en mouvement. Au contraire, dans un conducteur massif, l'afflux électrique se fait d'un seul coup. 11 est donc facile de s'expliquer pourquoi la forme hélicoïde du circuit est la plus avantageuse à donner, non-seulement au fil induit, mais encore au fil inducteur, dont l'extracourant est ainsi notablement renforcé. La décharge d'une bobine formée par plusieurs couches ne peut être instantanée ; elle est, au contraire, multiple, et les diverses couches réagissant les unes sur les autres, il se produit une sorte d'ondulation rhythmée. En effet, les expériences de Gassiot, sur les appareils d'induction, ont montré que, lors de l'ouverture ou de la fermeture instantanée du circuit, la lumière obtenue dans un milieu raréfié, est constamment stratifiée.

Enfin il n'est pas indifférent de donner telle ou telle longueur relative aux hélices induites et inductrices, aussi, dans les machines d'induction, les conditions expérimen-

44i DE L'EI.EGTRIGITE.

taies sont-elles fort compliquées, d'autant plus qu'il faut tenir compte de l'influence due à l'état magnétique des pièces de l'appareil et à la charge statique qui se fait dans l'enveloppe isolante des fils, comme Ta constaté H. Rhumkorff. Dans les machines dinduction ordinaires, l'extracourant du coup du bélier est étouffé par un condensateur qui en absorbe la décharge, et on l'empêche ainsi de rebrousser chemin dans le fil inducteur et de paralyser l'influence déjà produite sur le fil induit. Au lieu d'étouffer l'extracourant à l'aide d'un condensateur faisant l'office d'un vaste réservoir, on arrive au même résultat en l'employant à produire un travail quelconque assez énergique pour en absorber toute la force vive. Mais nous ne devons pas, dans cet ouvrage, nous arrêter davantage sur toutes les questions secondaires ; il nous suffit d'expliquer les phénomènes fondamentaux.

Les aimants ont été assimilés par Ampère i des aolénoïdes et théoriquement ils peuvent être considérés cmnine des systèmes de courants, bien que l'on n'ait pas encore réussi à tirer directement un courant de la substance d'un aimant. Or les propriétés inductrices des aimants mettent hors de doute l'exactitude de la théorie d'Ampère et nous montrent que si un aimant employé seul ne nous donne pas un flux électrique, cela tient à 1 impossibilité dans laquelle nous sommes d'ouvrir et de fermer ses circuits moléculaires, et de les mettre en rapport avec un galvanomètre. L'effet que l'aimant ne peut réaliser seul, il le produit d'une façon indirecte en troublant l'équilibre de l étiier des corps circonvoisins. Les propriétés caractéristiques de ce genre d'action seront signalées plus loin; qu'il suffise pour le moment de rappeler que l'induction magnéto-électrique nous donne le moyen de transformer la puissance magnétique en chaleur, par l'intermédiaii^ d'une action mécanique.

Arago à reconnu (n^ 7 de ce chap.) que si une aiguille

DES COtfRAMS IUDUITS.

aimantée oscille au-dessus d'une plaque de cuivre, l'amplitude des OBcillations diminue avec rapidité et l'aiguille s'atrèle promptemeDt ; il découvrit, en outre, que réciproquement un disque de cuivre M (fig. 43), mis en rotation à l'aide d'une corde sans fin A B au-dessous d'une aiguille aimaatée a b, l'entraîne dans le sens de son mouvement.

Ces effets sont dus à des courants induits développés dans l'intérieur de la lame mélallique. Or, à l'exemple de Joule, de Foucault, on peut renverser l'expérience et faire tourner un disque de cuivre entre les pôles d'un aimant puissant, ou d'un fort électro-aimant. Alors il se développe des courants induits au sein de la masse métallique, et ceui-ci réagissant sur les molécules matérielles, les mellent eu vibration, d'où l'élévation de température trés-notable du métal durant cette expérience déjà citée dans un des premiers chapitres de cet ouvrage, te dégagement de chaleur a lieu auK dépens de la force mécanique employée à mettre le disque en rotation.- En effet, quand l' électro-aimant de l'appareil de Foucault (voy. fig, 8, p. 18) n'est pas traversé par un courant, la force

DE l/ËLECTRIGITË.

nécessaire pour faire tourner la lame de cuivre est trèsfai(^le ; mais vient-on à lancer dans le fil de Télectro-aimant le courant d une pile de six couples, un seul homme, agissant sur la manivelle de l'instrument, ne parvient pas à déplacer un disque dont le diamètre a seulement quelques centimètres de longueur ; ce disque semble immobilisé par un frein invisible, tant est grande la résistance au mouvement. Dans celte curieuse expérience, on voit le travail mécanique se transformer en chaleur, le courant électrique agissant comme intermédiaire. On peut arriver à la même démonstration d'une manière' encore plus saisissante : un petit cube en cuivre m (fig. 44) est suspendu entre les pôles d'un puissant électro-aimant S, à l'aide d'un fil de soie tordu et tourne rapidement sur lui-même par l'effet du fil qui se détord, vienton à faire passer le courant dans les bobines le cube s'arrête dans la position où il se trouve malgré la force de torsion.

Ces expériences sont importantes car elles montrent qu'autour des conducteurs traversés par les courants et autour des aimants, Téther n'est pas dans la condition de celui qui environne les corps àTélat naturel. Mais, quand on essaye de se faire une idée précise de l'arrangement des atomes éthérés, des difficultés immenses se présentent, car nos sens nonl aucune prise sur ces atomes. Malgré la possibilité d'expérimenter directement sur les fluides pesants et de varier les procédés de recherche, on n'a pas encore réussi à comprendre le jeu des pressions dans les couches liquides situées autour d un corps en mouvement. 11 n'est donc pas étonnant que nous soyons réduits à faire des conjectures sur la manière dont les choses se passent dans

Fig. 44.

DES GOURANTS INDUITS. 4i5

un milieu qui échappe complètement à la vue, et dont les propriétés sont totalement différentes de celles flc la matière pesante. Quoi qu'il en soit, en procédant par voie d'induction, et en acceptant les analogies que nous présentent les fluides en mouvement, nous pouvons hasarder les hypothèses suivantes. Autour du courant principal, en vertu de la diminution de pression survenue dans le rhéophore de ce courant, très-probablement il se développe une sorte de remous qui, dans les substances isolantes donne naissance à des oscillations, c'est-à-dire à des courants infiniment petits, et dans les corps bons conducteurs, produit une circulation intérieure définie. Dans les deux cas, l'équilibre de pression est troublé au sein de toute la masse, d'où il résulte que le milieu environnant prend un nouvel état d'équilibre. Si le corps au sein duquel les actions se manifestent est en repos, tout mouvement intérieur cesse aussitôt que ses parties se sont agencées pour une nouvelle disposition de stabilité. Lorsque le corps n'est pas fixe, exemple le disque de l'appareil de Foucault, î'éther intérieur est ébranlé successivement dans les différentes parties de son étendue, d'où résulte, par effet de mouvement relatif, un changement continuel des points d*action, et par suite une agitation considérable de I'éther intramoléculaire qui, se communique à la matière pesante et se traduit par une élévation de température. Voilà de quelle façon dans Texpèrience du disque tournant le travail mécanique se transforme en chaleur par l'intermédiaire du courant électrique.

On se demandera peut-être comment, lorsqu'un fil est traversé par un courant, un autre courant peut y naître et renforcer le courant primitif, phénomène qui se produit dans les spirales d'une grande longueur. La réponse est facile. Un fil, même d'un faible diamètre, représente on ne peut en douter, un canal dont la section est énorme relativement à l'expansion moléculaire,

et les couranis employés dans la pratique ne parviennent jamais à imprimer du premier coup la plus grande vitesse possible à toute la masse d'éther contenue dans le rlièopliore ; auquel cas le fil serait volatilisé. En réalité, ordinairement, suivant Taxe du fil interpolaire s'établit une veine de fluide éthéré qui possède la vitesse maximum , et les parties périphériques sont relativement passives; de même nous voyons dans un fleuve le cours de Teau être beaucoup plus rapide vers le milieu du lit qu'en tout autre point. Alors toutes les couches conductrices situées autour de Taxe des rhéophores sont induites par l'action du courant circulant le long de cet axe, peu importe du reste que ce courant soit ou ne soit pas celui qui, un instant avant, traversait la spire précédente. On s'explique ainsi pourquoi l'intensité des courants d'induction devient plus grande lorsqu'on rapproche les unes des autres les spires de l'hélice inductrice; en effet, de cette manière le courant principal influence les parties de la masse éthérée qui n'ont pas encore prisla vitesse maximum dont elles sont susceptibles, et il agit exactement comme le ferait un courant extérieur au système.

C'est par un mécanisme de ce genre que, dans un fil traversé par un courant, peuvent s'en développer plusieurs autres qui se propagent tous indépendamment les uns et les autres, au moins dans de certaines limites, el qui pour se manifester à nous doivent parvenir jusqu'aux extrénnilés du rhéophore. L'observation ayant montré que lorsqu'un courant traverse un long conducteur, plusieurs fois replié sur lui-même, le mouvement électrique subit un notable ralentissement, cela prouve qu'il doit surmonter non-seulement l'inertie de l'éthcr formant le courant principal, mais encore celle de Téther ambiant. Or, comme la force produite par la première impulsion est toujours très-faible eu égard à celle qui peut animer la

DES COUDANTS INDUITS 447

totalité de Téther, la masse mise en mouvement et la vitesse de Féther augmentent à mesure que les tours de rhélice et, par conséquent, les impulsions du courant se multiplient davantage.

La forme des ond^s électriques, avons-nous dit, n'est pas la même au commencement et à la terminaison d'un fil ; en outre, elle varie à l'infini avec la résistance des conducteurs et du milieu ambiant, avec la manière dont le courant est ouvert, etc. On comprend dès lors la variété et la multiplicité des phénomènes lumineux qui accompagnent la décharge des ondes soit dans les milieux raréfiés, soit dans les gaz à la pression ordinaire, et si Ton cherchait à expliquer tous les détails, autant vaudrait chercher la raison de la diversité des formes que présente un jet liquide lorsqu'on change la forme des orifices et l'intensité de la charge. Tous ces phénomènes ont le mouvement pour origine et se résolvent dans le mouvement, le mécanisme de la transformation est encore obscur en plusieurs points, mais la théorie n'en demeure pas moins parfaitement établie.

A l'appui de la doctrine exposée ci-dessus, et en manière d'éclaircissement, nous citerons quelques faits remarquables observés en hydraulique, car ils ont une grande analogie avec les phénomènes fondamentaux de l'induction.

Quand le fond d'un récipient A B présente un orifice muni d'une soupape conique G, vient-on à la soulever légèrement, aussitôt, en vertu d'une sorte d'aspiration exercée par le liquide qui s'échappe, elle est violemment réappliquée sur l'orifice.

Or, si à cette soupape on adapte un tube de verre DC (fig. 45) qui la traverse de part en part suivant son axe et s^élève au-dessus de la superficie libre du liquide dans le réservoir, lorsqu'on la soulève de façon à vivement donner passage au liquide, au même moment une colonne

448 DE L'ËLECTRiaTË.

liquide s'élance dans le tube avec une telle force, qu'elle jaillit par l'extrémité D. C'est là purement et simplement un elfet de la force vive du liquide entrant dans le tube. Ce phénomène n'a pas encore été signalé par les auteurs, et nous le citons parce que le jaillissement de l'eau dans le tube CD, au moment de la sortie de ce liquide par l'orifice L, est comparable au courant induit qui, lors de la clôture d'un circuit, se développe en sens contraire du courant inducleur.

Imaginons maintenant- un siphon DF (flg. 46) adaplè à l'extrâmité supérieure du tube D C et recourbé de telle sorte que l'autre extrémité F de sa plus longue branche regarde le niveau de l'eau dans le réservoir. Supposons en outre la longueur du sipbon telle que son ouverture F

Fig. K.

puisse plonger dans le liquide au moment où la soupape ferme l'orifice E; cela posé, aussitôt que l'on arrête l'écoulement du liquide en fermant la soupape, il se produit dans le tube C D ujie absolution suffisante pour

DES GOUBAKTS INDUITS. 440

amorcer le siphon et déterminer un courant liquide dirigé dans le sens de celui qui existait lout d'abord.

Il serait facile de multiplier les exemples de ces curieux phénomènes restés inaperçus jusqu'ici, mais ceux que nous venons de citer suffisent. Nous ajouterons seulement que dans un curieux appareil, Vinjecteur Giffard, on a utilisé ces pressions négatives d'une manière trèsingénieuse, de telle sorte qu'un jet de vapeur comprimée à plusieurs atmosphères, çn vertu de sa seule vitesse, traverse Tair libre sans se disperser.

Le présent chapitre se résume dans les quelques conclusions suivantes :

Les propriétés les plus caractéristiques des fluides en mouvement, le coup de bélier et la communication du mouvement dans le sens latéral, se retrouvent dans le flux électrique. En outre, lorsqu'un courant est interrompu brusquement, de telle sorte que la vitesse de Téleetricité soit accumulée à lextrémité du rhéophore, cette extrémité polaire présente une tension statique proportionnelle à la masse du fluide accumulé et à la vitesse dont il est animé. Nous reconnaissons ainsi plus clairement que jamais la véritable cause de la tension électrostatique; nous voyons qu'elle consiste en un accroissement de la masse et de la vitesse de Véther renfermé dans un conducteur lorsque des obstacles s'apposent à sa libre diffusion.

Cette façon de concevoir la tension statique nous sera d'une grande utilité quand il s'agira d'expliquer les phénomènes qui en dépendent.