CHAPITRE V

Pour achever de mettre dans tout son jour l'étroite liaison qui existe entre les phénomènes magnétiques et ceux de Télectricité en mouvement, il ne restait plus qu'à montrer qu'il était possible de faire de l'électricité avec du magnétisme. Ampère a longtemps cherché vainement la solution du problème dont les termes se trouvaient ainsi renversés, et, bien qu'il lait entrevue dès 1822, il fut réservé à Faraday de la donner. C'est en 1831 que le physicien anglais découvrit les courants d'induction.

Le grand fait constaté par Faraday est le suivant: Un courant qui s'établit ou qui cesse de passer dans un conducteur quelconque, un courant dont on fait . varier l'intensité, un courant qu'on approche ou qu'on éloigne, fait instantanément naître un courant dans un circuit fermé voisin. On obtient le même résultat avec un aimant dont on fait varier la distance ou la force. Les courants ainsi produits cessent avec la cause

qui les fait naître : on les appelle courants dHnduc-^ tion ou courants induits.

Pour constater l'existence et déterminer le sens des courants induits, on intercale dans le circuit fermé un galvanomètre. On trouve ainsi que le courant induit est de même sens que le courant inducteur quand ce dernier s'éloigne, diminue ou s'annule, et de sens contraire quand il s'approche, augmente ou s'établit. Dans le premier cas, on le nomme courant finissant ou direct^ dans le second courant commençant ou inverse. Or nous savons que deux courants de même sens s'attirent, et que deux courants de sens contraires se repoussent. Un courant qui s'éloigne fait donc naître un courant induit qui l'attire, et un courant qui s'approche développcun counmtinduitqui le repousse. L'établissement du courant équivaut à un rapprochement instantané, et en le faisant cesser on produit le même effet que si on Téloignait instantanément jusqu'à l'infini, — On peut, comme l'a fait Lenz, réunir les deux cas dans un même énoncé : toutes les fois qu'on produit un déplacement relatif entre un courant et un circuit fermé à tétat naturel^ celui-ci est traversé par un courant d'induction qui réagit pour déterminer un déplacement inverse. On le voit, les courants induits sont essentiellement des effets de réaction.

Nous avons supposé l'un des circuits à l'état naturel. Lorsqu'il est déjà lui-même le siège d'un courant, le courant induit vient simplement s'ajouter à ce dernier, pour en augmenter l'intensité s'il est de même sens, ou la diminuer s'il est de sens opposé.

sas .1 ' LE HAGNÉTISME.

Il s'ensuit que toutes les fois que deux courant9.fie déplacent l'ua par rapport à l'autre, il en résulte dans chacun des deux circuits des courants d'induction qui, selon le cas, augmentent ou diminuent l'intensité des courants primitifs. Il s'ensuit aussi que, lorsqu'un courant fixe imprime un mouvement quelconque à un courant mobile, il se développe dans les deux circuits

des courants d'induction qui tendent à produire le mouvement contraire, qui par conséquent soot inverses des courants primitifs et en diminuent l'intensité. Le mouvement produit représente donc une dépense, une perte de force.

On peut constater ces phénomènes avec de simples fils conducteurs ; mais on les rend plus sensibles en employant des bobines, qui multiplient l'effet des courants,

Prenons, par exemple, deux bobines dont l'une peut se loger dans l'intérieur de l'autre (fig. 88} ; faisons communiquer la première avec la pile, h seconde avec un galyanomètre. Au moment où l'on îatroduit la première bobine dans la seconde, l'aiguille du galvanomètre accuse un courant inverse, et un courant direct au moment où on la retire. Les aimants se comportant comme des bobines, oii prévoit qu'on obtiendra les mêmes effets en remplaçant la bobine mobile par un barreau aimanté (fig. 80). Au moment où le barreau est introduit dans la bobine fixe, il s'y manifeste un courant de sens déterminé, et un courant de sens contraire lorsque le barreau est retiré.

Au lieu d'induire le cou- . ''^- **■ .

rant dans la bobine fixe

par le mouvement d'un aimant permanent, on peut aussi le produire par l'aimantation passagère d'un cylindre de fer doux qu'on y installe à demeure, et qu'on aimante à l'aide d'un barreau qu'on en approche (Gg. 90). Enfin on peut enrouler sur une même bobine deux fils parallèles, dont l'un communique avec un galvanomètre, tandis que les extrémités de l'autre plongent dans deux godets qui communiquent avec la pile (fig. 91). Le galvanomètre accuse un courant d'induction direct, c'est-à-dire de

2M LV. >IAUNi:rlSSIE.

même sens que le courant inducteur, au moment où l'on interrompt ce dernier, et un courant inverse au moment où on le rétablit. On obtient également un courant direct en affaiblissant le courant inducteur, soit par l'introduction d'une résistance nouvelle dans le circuit de piie, soit par une dérivatiou qu'on peut

établir en réunissant les deux godets par un RI conducteur. En supprimant cette dérivation, on obtient ensuite un courant d'induction inverse.

On conçoit enfin que l'aimant terrestre puisse induire un courant dans un circuit conducteur auquel on imprime un mouvement déterminé. D'après la loi de Lenz. il est facile de prévoir le sens du courant d'induction que l'on obtiendra de cette manière: ce sera un courant qui, sous l'influence directrice du

^(obe, tendra à prendre le mouvement inverse de celui qui l'aura fait naître.

Cette loi est très commode pour déterminer » l'avance le sens des courants induits qui prendront naissance à la suite d'un déplacement relatif quelconque, opéré entre un courant électrique ou un aimant d'une part, et un circuit fermé naturel de l'autre : l'action mécanique qui su produit entre l'inducteur et le fil

induit tend à provoquer un déplacement inverse de celui qui a fait naître le courant indtTÎt. C'est comme si l'équilibre des polarités, troublé par le rapprochement ou l'éloignement du corps inducteur, tendait à se rétablir par une sorte de réaction élastique. Le courant induit est en quelque façon une résistance détruite.

La découverte des phénomènes d'induction ouvrait une nouvelle source d'électricité. On conçoit en efTel que, par des mouvements de va-et-vient ou de rotation convenablement combinés, on puisse arriver à

recueillir des courants d'induction continus comme ceux de la pile. Faraday y était parvenu en mettant en communication le centre et le bord d'un disque de cuivre, qui tournait entre ies pôles d'un aimant. Les machines de M. Gramme et de M. Lontin ont plus récemment réalisé le même résultat d'une manière plus heureuse. Cependant les premiers électro-moteurs fondés sur l'induction se contentaient de courants induits de sens alternativement contraires, que l'on redressait au besoin, c'est-à-dire qu'on ramenait à un sens constant, par un artifice mécanique.

Les courants s'obtiennent dans ces machines, soit par l'interruption incessante d'un courant inducteur (bobine de Ruhnikorff), soit par des mouvements de rotation qui écartent et rapprochent périodiquement des bobines et des aimants {machines viagnëto-électriques de Pixii, Clarke, Page, etc.). En répétant ces mouvements alternatifs dans une succession rapide, on peut obtenir une grêle de courants induits tellement rapprochés, qu'ils semblent former un flux continu d'électricité, comme les gouttes de pluie qui se pressent pendant une averse nous semblent se réunir en filetsld'eau tendus entre le ciel et la terre.

Au premier abord, ce résultat peut paraître peu de chose. On arrive par des moyens détournés à produire un courant intermittent qui est presque un courant continu ; ne serait-il pas plus simple de faire usage du courant de la pile, qui fonctionne sans interruption? On va voir qu'il n'en est rien. Les courants induits ont des propriétés particulières que ne possèdent pas les courants de la pile ; ils offrent, en

plus des qualités importantes qui distinguent ces derniers, Fénorme tension de Télectricité de frottement. Les courants d'induction représentent donc en quelque sorte la réunion des (lieux formes de l'électricité entre lesquelles il y avait comme un abime, Télectricité « dynamique » des pile^, caractérisée par l'abondance du fluide, et l'électricité « statique » des machines à plateaux de verre, à tension très forte qui se manifeste par des étincelles acérées. La première avait le privilège d'opérer les décompositions chimiques, car une pile d'un petit nombre d'éléments dégage en très peu de temps l'hydrogène de plusieurs grammes d'eau, tandis que les étincelles foudropntes d'une machine à frottement décomposent à peine une goutte de liquide en quelques heures. On voit que la quantité d'électricité, qui se mesure par l'effet chimique, est extrêmement faible dans les machines, quoiqu'elle présente une tension qui manque à l'électricité voltaïque. Pour donner une idée de la supériorité de la pile comme source d'électricité, nous dirons que les deux masses de fluides contraires qui, dans un voltamètre, décomposent 9 grammes d'eau, feraient explosion à 1 mètre de distance, si on pouvait les employer à charger deux bouteilles de Leyde d'un kilomètre carré de surface. Condensés sur deux nuages distants d'un kilomètre, les mêmes fluides exerceraient une attraction d'environ 2 milliards de kilogrammes. Malgré cette énorme tension, ils ne produiraient que l'effet chimique d'une petite pile de quelques couples. En revanche, ils pourraient opérer les terribles effets mécaniques et physiologiques de la foudre, tandis

que la pile ne fournit que des étifncdlles toul à fait insignifiantes.

Les courants d'induction mettent en mouyement des quantités é'électricité fuissi abondantes que celles qui constituent les courants ordinaires; ils présentent en outre la tension qui produit les étincelles. Grâce à cette troisième forme de l'électricité, nous pouvoqs obtenir d'une noii^ère presque continue les plus puissants effets de fulguration des tHiciennes machines, sans avoir besoin de charger a chaque fois une grande batterie de bouteilles de Leyde. Les machines d'induction réalisent en quelques instants ce qui autrefois exigeait un long travail de préparation. Elles fournissent tout ce que Ton peut obtenir à l'aide des piles et au moyen des machines à frottement, attractions, répulsions, étincelles, chaleur, lumière, actions chimiques, commotions nerveuses, aimantation du fer, -etc. ; elles- sont devenues indispensables à la science, à Tindustrie, à l'art de guérir. Tout le monde connaît aujourd'hui la bobine de Ruhmkorff, dont les effets sont comparables à ceux de la foudre. Les machines magnéto-électriques^ qui permettent d'obtenir des courants continus sans pile, par la seule influence d'un aimant, sont employées avec succès pour la galvanoplastie et fournissent l'éclairage le plus économique que l'on puisse rêver pour une grande usine ; on commence également à les utiliser pour la télégraphie. Ces machines transforment en électricité le travail mécanique dépensé à vaincre la réaction qui s'exerce à chaque instant entre l'aimant et les bobines. Dans la forme qui leur a été donnée par

i ' L'INDUCTIOS. -^ 209

M» Slemeiu», gai stipprime encore raimaut, è!Ies réalisent la transmutation immédiate du mouvement en électrkité joltaïque et en magnétisme. Nous les décrirons toutes sommairement.

Si la découverte de Finductioiï par Faraday a marqué pour ainsi dire une ère nouvelle dans les applications deTélectricité, elle n'eÉlpas moinsimportanteàun point de vue purement philosopliique. Qu'est-ce donc que ces forces initantanées qu'un mouvement fait naître à distance, qui cessent d'agir aussitôt que ce mouvement s'arrête? Quelle mystérieuse liaison de toutes les parties de la matière est la cause de cette résonance électrique en vertu de laquelle le contre-coup d'un changement survenu dans l'intérieur d'un corps se fait sentir immédiatement dans les corps voisins ? Ne dirait-on pas qu'un réseau invisible de forces inconnues s'étend d'atome en atotne, et qu'il est impossible d'en briser une maille sans ébranler ufie légion de fils enchevêtrés ?

L'importance du rôle que les courants d'induction jouent dans la nature sera encore mieux comprise, si nous en rapprochons les phénomènes du magnétisme de rotation, qui ont été découverts avant les premiers, mais qui sont restés sans explication jusqu'au jour où Faraday parvint à les rattacher aux courants induits.

On avait souvent observé dans l'atelier des construct^'irs qu'il était difficile de faire osciller une aiguille aimantée dans le voisinage d'une masse de cuivre ; les oscillations s'éteignaient comme par l'effet d'une résistance invisible. Arago constata le môme fait sur

270 LB HAGHËTISHE.

une boussole à fond de cuivre GonstniiUparGambef ; il crut à une impureté du métal «mpjoyé, et ea ^t l« remarque à l'artiste. Gambcy déclara que son cuivra était pur de tout mélange et qu'il connaissait l'actioa de ce métal sur les aimants ; on pria un chimiste de procéder à une analyse, 'et il fut prouvé que le disque de la boussole ne contenait pas la moindre parcelle de fer.

Arago se mit alors à étudier le phéyomène qu'un

Pig. 91. ~ HagnéliMue (

heureux hasard lui avait révélé. Il fit tourner un plateau de cuivre au-dessous d'une aiguille aimantée mobile sur un pivot {Sg. 92), et vit l'aiguille d'abord se dévier d'un certain angle, puis la déviation augmenter avec la vitesse de rotation, et finalement l'aiguille tourner dans le même sens que le disque.

M. Babbage et sir John Herscbel renversèrent l'eipérience. Au lieu de faire tourner un disque au-dessous d'une aiguille aimantée, ils firent pivoter un aimant en fer k cheval au-dessous du disque, et ils

constatèrent que le disque était entraîné par les pôles

de l'aimant.

. - Faraday à son tour renversa l'expérience de Gam- }^y. Il suspendit à un fil un petit bloc de cuivre de manière à l'amener entre les pôles d'un grand électroaimant. Faraday tordait le fil de suspension et le laissait ensuite se détordre. Le bloc de cuivre tournait et retournait. Au moment où le courant était lancé dans les spiiea, il s'arrêtait; le mouvement recommençait dès qu'on interrompait le courant. Lorsqu'on essayait de faire aller et venir le cuivre entre les pôTes de l'aimant rendu actif, on sentait une résistance comme si on coupait du beurre. Faraday appelle cette résistance la viscosité apparente du champ magnétique.

On voit qu'il s'exerce une action très sensible entre l'aimant et une masse métallique en mouvement ; cette action s'explique d'une manière naturelle par l'existence de courants induits qui prennent naissance dans le métal et qui réagissent sur l'aimant. Le courant qui résulte d'un rapprochement produit une répulsion^ le courant qui est engendré par la séparation des deux masses donne lieu à une attraction ; il s'ensuit que l'effet final équivaut toujours à une résistance. C'est comme s'il y avait là un frottement contre l'espace. Ce frottement peut devenir une source de chaleur : M. Joule, en essayant de faire tourner rapidement un morceau de plomb dans le champ magnétique, c'est-à-dire entre les pôles d'un puissant électroaimant, a vu le plomb se fondre et couler.

On connaît aussi la belle expérience de Léon Fou-

cault sur la résistance passive du champ magnétique. Au moyen d'une manivelle et de roues dentées, on imprime une rapide rotation à un disque de cuivre entre les pôles d'un électro-aimant. Tant que le courant ne passe pas, on n'a aucune difficulté à faire tourner la maaivelle ; mais dès que le courant est lancé dans les bobines, il faut dépenser un effort considérable pour continuer le mouvement, et le disque s'échauffe comme le ciseau d'un tourneur. Evidemment il s'agit là d'un effet de réaction comme dans tous les cas où l'on voit ^e produire des courants induits.

M. Snow-Harris a tiré parti du phénomène observé par Gambey pour diminuer les oscillations de l'aiguille de la boussole à bord des navires : il a fait construire des compas dont la cuve est doublée d'un épais anneau de cuivre destiné à éteindre les oscillations.