LE RETARD A L'AIMANTATION ET A LA DÉSAIMANTATION

L'anneau de fer d'une dynamo, placé entre les pièces polaires, s'aimante : la position de l'aimantation reste fixe dans l'espace quand l'anneau tourne ; l'aimantation se déplace donc continuellement dans la masse de l'aimant : quand celui-ci a fait un tour complet, elle est revenue, dans Taimant, à la même place.

Il se passe donc, à chaque tour, dans cet anneau

de fer doux, ce qui se passe dans un barreau ou dans un fil de métal magnétique qu'on a désaimanté et réaimanté, après l'avoir, dans l'intervalle, aimanté en sens inverse. Si la propriété magnétique n'éprouvait aucune résistance à s'établir ou à se supprimer dans le métal, et' si elle suivait sans aucun retard les variations du champ magnétique extérieur, il n'y aurait, du fait des aimantations et désaimantations successives d'un morceau de fer, aucune perte d'énergie utile. Ce retard de l'aimantation qui ne suit pas immédiatement le champ magnétique extérieur, constitue le phénomène de l'hystérésis, qui se traduit en pratique par une dégradation d'énergie et un dégagement de chaleur à chaque cycle.

La force coercitive, l'aimantation rémanente, sont des notions déjà anciennes, que les progrès de l'électrotechnique moderne ont conduit à préciser.

Un champ magnétique faible suffît déjà pour aimanter le fer doux à saturation. Avec un champ de 10 gauss, c'est-à-dire d'intensité égale à environ 20 fois celle du champ magnétique terrestre qui oriente l'aiguille de la boussole, on communique déjà à un barreau de fer l'aimantation maximum qu'il puisse prendre, soit 1.300 gauss. Mais que l'on vienne a supprimer le champ qui produisait l'aimantation, à couper le courant dans la bobine enroulée autour du barreau de fer, l'aimantation ne cesse pas instantanément : il reste une aimantation rémanente, qui atteint dans le fer très doux jusqu'à 90 °/ de l'aimantation de saturation. Dans le fer doux, l'aimantation rémanente est considérable, mais peu stable : des chocs, des vibrations, la font presque entièrement disparaître. Dans la fonte, au contraire, et plus encore dans l'acier,' l'aimantation rémanente est moindre, mais plus stable. Elle est plus stable encore dans certains composés du fer que l'on trouve dans la nature, dans la magnétite ou oxyde magné-

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tique de fer, et dans les roches qui contiennent de la magnétite associée à d'autres composés. C'est à cette stabilité de l'aimantation rémanente des roches ferrugineuses, que ces roches, fréquentes dans les pays volcaniques, doivent la propriété singulière de conserver la direction d'aimantation qui était celle du champ magnétique terrestre au moment où elles se sont solidifiées. La stabilité de l'aimantation qu'elles gardent est telle qu'elles ont pu traverser, sans que cette aimantation bougeât, des milliers d'années. La direction de l'aimantation dans les dalle? du temple de Mercure au sommet du Puy de Dôme, est aujourd'hui ce qu'elle était à l'époque gallo-romaine. On conçoit très bien que, si l'on oblige une propriété si stable à changer dans un corps magnétique plusieurs dizaines de fois par seconde, ces renversements rapides n'aillent pas sans une résistanée analogue à un frottement et sans un dégagement de chaleur.

Dans le cas d'un fer doux que Ton aimante à saturation dans un sens, puis en sens inverse, plusieurs fois de suite, l'énergie dépensée pour l'aimantation et qui se trouve dissipée est, pour chaque cycle d'aimantation, de 1 millième et demi de joule par centimètre cube de fer. Cette énergie est transformée en chaleur, et donne ainsi à peu près 4 dix-millièmes de calorie au centimètre cube. 1 centimètre cube de fer pesant 7 gr. 8, et prenant 8 dixièmes de calorie pour s'échauffer d'un degré centigrade, ou voit que l'énergie dissipée dans chaque cycle d'aimantation élève la température du fer d'un demi-millième de degré.

Si l'induit dune dynamo fait 2.000 tours par minute, ce qui est une vitesse de rotation fréquemment atteinte, il subit 2.000 cycles d'aimantation, et, de ce chef, sa température s'élève de 1 degré à la minute. Si les précautions ne sont pas prises pour

que la chaleur dégagée à chaque instant puisse rayonner à l'extérieur, la chaleur dégagée par le travail d'aimantation et de désaimantation suffirait donc à porter l'induit à des températures dangereuses.

Avec la fonte et l'acier, cette chaleur dissipée dans l'aimantation serait plus notable encore. Elle atteindrait, par centimètre cube et par cycle, 3, 4 et 6 millièmes de joule. C'est pourquoi l'on prend des soins minutieux dans le choix du fer qui doit constituer l'induit et qui doit être aussi exempt que possible de charbon. ,

Tous les corps, solides, liquides ou gazeux, ont, à un degré plus ou moins grand, mais en général extrêmement faible, des propriétés magnétiques. Dans un champ magnétique, comme dans l'axe d'une bobine parcourue par un courant, ils prennent tous une très légère aimantation, qui, pour le bismuth, est en sens inverse du champ magnétique, et d'une intensité seulement égale au quatre-cent-millième de celle du champ lui-même. Tous les autres corps, si l'on excepte le fer, le nickel, le cobalt et les composés de ces métaux, — c'est-à-dire les corps que Ton nomme ferromagnétiques — ont un coefficient d'aimantation moindre encore. Mais leur aimantation ne présente que des phénomènes, réversibles. Elle disparaît avec le champ qui la produit.

C'est seulement avec les corps ferromagnétiques que Ton voit apparaître la propriété de donner lieu à des phénomènes irréversibles. Qu'il suffise de dire que, là encore, on n'a pas renoncé à l'idée de ramener ces phénomènes irréversibles à des combinaisons de phénomènes séparément réversibles. Par ses études sur les cristaux magnétiques, la magnétite et la pyrrhotine, M. Pierre Weiss a été conduit à l'idée d'expliquer les propriétés du fer par les propriétés d'une série de petits cristaux enchevêtrés, orientés dans toutes les directions. Dans son très remarquable

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essai de théorie Fou voit apparaître l'importance essentielle, signalée déjà par M. Brillouin, du passage par des états d'équilibre instables comme raison profonde de l'irréversibilité. Que de petites aiguilles aimantées mobiles, ou des molécules aimantées, aient été orientées dans une direction commune par une action extérieure : elles pourront garder après coup cette direction. Au début, elles étaient orientées dans des directions quelconques, livrées à leurs actions réciproques; le champ extérieur s'est introduit progressivement ; il a commencé par ne déranger que très peu les positions des aiguilles ou des molécules, qui reprendraient leurs positions du début si le champ extérieur était alors supprimé* Mais que l'intensité de cette action extérieure augmente un peu : il viendra un moment où Ton verra quelques-unes des aiguilles chavirer et prendre une position nouvelle qu'elles garderont une fois l'action extérieure supprimée. Seulement, elles ne seront pas arrivées sans vitesse h ces positions nouvelles d'équilibre, et 3 en s'y précipitant, elles effectueront des oscillations. S'il s'agit de molécules, de telles oscillations se traduisent par un dégagement de chaleur. Il est aisé, par des variations du champ magnétique extérieur, de transformer du travail en énergie vibratoire moléculaire : la transformation inverse, qui consisterait à reprendre cette énergie du mouvement oscillatoire de molécules pour en extraire de l'énergie utile, est irréalisable.