ÉCRANS MAGNÉTIQUES

32. Avant de décrire le quatrième système, je dois donner quelques indications sur ce que l'on nomme les écrans magnétiques.

Les deux propriétés fondamentales que Faraday a reconnues aux lignes de force ne permettent pas de se rendre, dans tous les cas possibles, un compte exact et rapide de la distribution de l'intensité d'un champ magnétique.

Il convient, pour cela, d'ajouter :

a Que deux lignes de force d'égale longueur, mais situées dans des milieux différents, ne doivent pas magnétiquement être regardées comme également longues. Celle qui se trouve comprise dans une substance magnétique est magnétiquement

plus courte que celle qui se trouve comprise dans une substance diamagnétique, ou plus généralement dans une substance moins magnétique que la première (*). »

Cette sorte de scolie permet d'expliquer simplement Torientation en long et en large d'aiguilles magnétiques ou diamagnétiques sous l'influence d un aimant. Un corps magnétique est, à certains égards, assimilable en magnétisme à un corps conducteur en électricité. Dans un réseau de fils métalliques de conductibilités différentes, le courant électrique se partage de manière que la plus grande masse d'électricité passe dans les fils de plus grande conductibilité. Dans un champ magnétique, les lignes de force traverseront en abondance les substances les plus magnétiques et sembleront éviter les milieux diamagnétiques, pour être toujours, en fin de compte, les plus courtes possibles.

Si un corps magnétique est libre de se mouvoir autour d un de ses points, on conçoit que les lignes de force tendent à l'orienter de manière à placer sa plus grande dimension dans leur direction générale. Elles traverseront ainsi ce corps suivant une plus grande longueur. Au contraire, une substance diamagnétique, c'est-à-dire moins magnétique que

(') Cette remarque repose sur l'hypothèse ingénieuse de M. Ed. Becquerel, à savoir qu'une substance n'est jamais magnétique ou diamagnétique d'une façon absolue, mais qu'elle peut être l'un ou l'autre, suivant le milieu qui l'environne.

le milieu ambiant, serait déplacée de façon à offrir sa plus petite épaisseur à la direction moyenne des lignes de force.

La substance magnétique peut être non seulement mobile autour d'un de ses points, mais encore être libre de prendre un mouvement quelconque. Alors elle sera sollicitée à se placer dans la région ' la plus intense du champ, afin que le plus grand nombre possible de lignes de force jouissent du privilège de la traverser. C'est pourquoi un morceau de fer viendra, en général, s'appliquer contre l'un des pôles d'un aimant. Au contraire, une substance suffisamment diamagnétique s'écarterait des parties intenses du champ.

En résumé, si l'on tient compte de la remarque ci-dessus, on peut dire que, dans tous les cas, la distribution stable de ces lignes sera établie lorsque leur tendance au raccourcissement fera équilibre à leurs répulsions réciproques.

33. Ces considérations vont me permettre de constater qu'il est possible de modifier un champ magnétique de manière à rendre son intensité aussi faible qu'on le veut dans une région désignée d'avance. Il suffira, pour atteindre ce but, de rendre très rares les lignes qui traversent cette région.

Si les deux, extrémités d'un aimant sont situées de part et d'autre d'un cylindre creux de fer entr' ouvert, il sera facile de constater, en prenant un fan-

tome magnétique du phénomène, qu'il n'existe que fort peu de lignes de force dans son intérieur.

Le fer est à peu près un million de fois plus magnétique qu^ l'air. Les lignes de force auront donc une tendance considérable à effectuer une partie de leur parcours dans la masse du fer, sous la plus grande longueur possible, et cette tendance réduira notablement Tinfluence des répulsions parallèles de ces lignes. Le fantôme s'explique ainsi de lui-même.

Si le cylindre est complètement fermé comme dans la ^^.27, ces lignes sont encore en plus petit

Fig. 27.

nombre dans son intérieur. Et si l'épaisseur du fer est assez grande, en raison de son immense pouvoir magnétique, on peut même dire qu'elles n'y existent physiquement pas, surtout lorsque la longueiu* dû cylindre est considérable.

Mais si, au contraire, le cylindre est court et affecte la forme d'un anneau, un certain nombre

de lignes de force viepdront pénétrer danâ son intérieur en contournant ses bords. La fig. 28 montre la coupe d'un anneau entre les pôles N et S d'un aimant. L'examen de cette figure me dispense de tout commentaire.

Les fig. 27 et 28 font comprendre que l'intérieur d'une sphère de fer suffisamment épaisse ne doit

Fig. 28.

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contenir qu'un nombre excessivement petit de lignes de force.

Cette propriété a été mise à profit par sir W. Thomson. Un galvanomètre ne fournit de mesures comparables, qu'autant que la force directrice qui agit sur son aiguille est constante. Les galvanomètres employés à bord des navires porteurs de cables transatlantiques ne pouvaient donner d'indications utiles, puisqu'ils changeaient sans cesse de méridien magnétique. Sir W. Thomson surmonta cet obstacle. Il enferma l'appareil dans une enveloppe de fer forgé, qui présentait seulement quelques

ouvertures pour permettre d'observer les déviations de Taiguille. La force directrice était fournie par un aimant spécial, situé à l'intérieur de l'en veloppe et solidaire de celle-ci.

34. Si, au lieu d'être en fer , le cylindre des fig, 27 et 28 était constitué par une substance diamagnétique, le champ offrirait une image toute différente; mais on n'a encore trouvé à aucun corps un pouvoir diamagnétique comparable à celui du fer. L'effet perturbateur de la substance la plus diamagnétique que l'on connaisse, le bismuth, est pour ainsi dire inappréciable dans un fantôme produit avec de la limaille de fer.

35. On possède ainsi le moyen de réaliser de véritables écrans magnétiques. Par contre, ainsi que nous allons le constater, il est également facile d'augmenter l'intensité du champ dans une région donnée. Lorsque l'anneau de fer est retiré du champ magnétique des fig, 27 et 28, les lignes de force ne subissent plus leur tendance à traverser l'armature et cèdent à l'influence de leurs répulsions mutuelles. Elles s'écartent l'une de l'autre et prennent une distribution d'équilibre différente de la première. La présence de l'armature en fer doux avait donc accru l'intensité du champ entre sa propre surface et celle des aimants, et plus ces surfaces seront rapprochées, plus sera grand le nombre de lignes de force dont elles modifient la courbure pour les concentrer dans l'espace qui les sépare.

La forme annulaire de Tarmature n'a ici aucune importance. C'est sa surface extérieure seule qui se trouve en jeu. Ainsi, pour exalter l'intensité du champ magnétique d'une manière avantageuse dans les appareils de rotation décrits précédemment, il faudra placer leurs conducteurs entre les pôles excitateurs et une masse de fer doux. Le meilleur effet sera obtenu lorsque l'espace qui sépare l'armature et les aimants sera réduit à son minimum. On devra donc ne laisser que juste l'intervalle nécessaire au passage du circuit mobUe. Le nombre des lignes de force qui influencent le circuit sera ainsi beaucoup plus considérable que si Farmature était absente. Comme je l'ai dit au n**31, ce procédé de multiplication des actions électro-magnétiques est applicable à tous les systèmes que j'ai passés en revue.

36. Écrans magnétiques en mouvement, — J'avais été amené, par diverses considérations, à penser qu'une masse de fer qui se meut uniformément dans un champ magnétique constant n'entraîne pas les lignes de force de ce dernier. Elle leur fait seulement subir une déformation permanente, dont la valeur dépend de la vitesse du mouvement, d'une part, et, d'autre part, de la raideur de ces lignes, c'est-à-dire de l'intensité du champ.

Une expérience élégante de M. G-. Lippmann(*)

(^ ) Société de Physique, 3 janvier 1879.

est venue confirmer cette manière de voir, de la façon la plus nette, en pennettant d'établir qu'une armature de fer cesse de remplir ses fonctions d'écran dès qu'elle est animée d'un mouvement de translation. Ce fait intéressant peut d'ailleurs se concevoir aisément.

Soit un anneau de fer situé dans un champ magnétique que, pour plus de simplicité, je supposerai d'abord constant dans toute son étendue. On a vu plus haut qu'un certain nombre de lignes de force, suffisamment voisines de l'anneau, seront infléchies et le contourneront suivant un arc de sa circonférence. La constance du champ entraîne une symétrie complète par 'rapport au plan méridien de l'anneau, parallèle aux lignes de force, et cela dans toute position de l'anneau. Or, déplaçons celui-ci de façon que son arc supérieur contienne N nouvelles lignes, il est évident que son arc inférieur en abandonnera une égale ^quantité. Mais chacun de ces arcs doit toujours, à l'état statique, receler le même nombre de lignes de force. Il a donc fallu que, au moment où une nouvelle ligne s'introduisait dans l'arc supérieur, une ligne abandonnât ce même arc pour aller remplacer dans l'arc inférieur celle que ce dernier venait de perdre. Alors seulement la symétrie existe, et l'on doit en conclure qu'une ligne de force a dû traverser la région interne de l'anneau.

Ainsi, lorsque le champ se déplace par rapport

à la bague de fer, toutes les parties de ce champ qui sont comprises dans l'intérieur de cette bague sont traversées par autant de lignes de force que si l'anneau était supprimé ; mais, si la quantité des lignes est la même dans les deux cas, la qualité de leur passage est différente. A l'intérieur de la bague, ces lignes sont animées d'une grande vitesse et elles n'apparaissent qu'à des intervalles de temps relativement longs.

C'est ainsi qu'une masse liquide qui s'écoule dans des conduites prend aux sections étroites une vitesse plus considérable que dans les larges sections, de manière que, en définitive, le débit soit le même en chaque point.

Si le champ magnétique n'était pas constant, les vitesses de passage des lignes de force seraient inégales pendant un déplacement uniforme de l'anneau. C'est la seule modification qu'il y aurait à introduire dans les précédentes explications.

37. n nous est possible maintenant de déterminer dans quel cas une masse de fer mobile ou fixe remplira ou non l'office d'écran. Si l'anneau de fer considéré ci-dessus tourne autour de son axé de symétrie, il continuera, malgré son mouvement de rotation, à abriter sa région interne de toute influence magnétique, puisqu'il occupera constamment les mêmes points de l'espace.

Mais, si le déplacement dont il est animé est une translation ou, plus généralement, une rota-

tion autour d'un axe différent de son axe de symétrie, les conditions ne sont plus les mêmes : aucune partie du champ n'échappera à l'action des lignes de force.

QUATRIÈME APPAREIL (CIRGUIT GRAMACE).

38. Cherchons à répéter les expériences de rotation électromagnétique à l'aide du conducteur représenté dans la fig. 29, en élévation et en plan.

Fig. 29.

If

Si un courant de pile parcourt ce conducteur en passant successivement par les fils 1, 2, 3 et 4, les fils 1 et 2 seront le siège de courants contraires ; par conséquent, leurs réactions sur le champ ma-