IX. L'œuvre d'Ampère

Outre la chaleur et le travail chimique, le courant voltaïque développe dans le circuit un autre genre d'actions qui ont été découvertes par l'illustre Aippère.

En 1820, Œrsledl, professeur à Copenhague, découvrit fortuitement qu'un rhéophore, traversé par un courant, dévie une aiguille aimantée qui est dans son voisinage. Ce genre d'actions, dont nous nous occuperons dans le chapitre suivant, fut étudié avec beaucoup de soin par Ampère, et cette recherche le conduisit à une découverte capitale. . Deux portions quelconques d'un môme circuit.,

1S4 LES FORCES PHYSlOtES

OU de deux circuits différents, exercent Tune sur l'autre une action mutuelle, ea vertu de laquelle elles entrent en mouvement, si elles sont convenablement disposées. Ampère imagina une foule d'appareils très-ingénieux, qui lui permirent de réaliser les mouvements les plus variés, attraction ou répulsion, déviation suivie d'équilibre, rolaUoQ continue, elc Dans cls expériences les portions de circuit mobiles acquièrent de la vitesse pai leffel de leur action mutuelle par conséquent ellc^

gagnent de la force vive, ou, ce qui est synonyme, du travail mécanique est produit.

Voici quelques exemples de ces phénomènes.

Une auge en bois est séparée en deux comparliments par une cloison de même substance, et on v met du mercure (fig. 58); puis on fait ilotler sur le mercure un (il de cuivre recourbé de telle façon que ses extrémilés s'appuient respectivement surle mercure de chacun des compartiments; ce fil de cuivre est un conducteur mobile, faisant comuiu-

L'ËLEGTBICITË 185

niquer les deux masses de mercure- On y plonge msuite les deux rhéophores d'une pile respectiveiient en face des extrémités du iil mobile. Imméliatemcnt on voit ce fd fuir les rliéophores. 11 y a lonc une action mutuelle répulsive entre le flotteur !t le- mercure, lorsqu'ils sont traversés par un cou- ■ant yoltaïque. Cette observation est d'accord avec

un fait que nous avons déjà signalé, c'est que les parties contiguës d'un corps cleclrisése repoussent mutuellement. On en tire habituellement cette conclusion, que deux parties consécutives d'un même courant se repoussent.

Si l'on voulait obtenir du travail à l'aide de ce genre d'action, il faudrait imiter la disposition suivante.

Un vase de cuivre annulaire contient de l'eau acidulée {fig. 39); une colonne de cuivre terminée

par un godet plein de mercure s'élève suivant Taxe du vase, et soutient un fil de cuivre, qui est posé sur le fond du godet par une pointe d'aiguille 0. Ce fil présente une partie horizontale et rectiligne AB et deux parties verticales qui sont soudées à un ruban circulaire immergé dans Teau de la cme. Par celte disposition, le fil de cuivre mobile est très-délicatement suspendu par un seul point, el peut tourner d'une manière continue autour de ce point.

Pour faire passer un courant dans ce fil, on adapte un rhéophore au vase de cuivre, et l'autre à la colonne centrale. Supposons que ce dernier soit celui du pôle positif, alors le courant va de la colonne au godet de mercure ; de là il passe dans l'eau de la cuve par les fils OA, OB ; de leau le courant passe au vase de métal, et enfin au rhéophore négatif.

On place ensuite autour de l'appareil un cercle formé d'un fil de cuivre, recouvert de soie el enroulé plusieurs fois sur lui-même. Les extrémités de ce fil sont en contact avec les rhéophores, de sorte qu'un courant traverse toutes les. spires. L'action mutuelle de ces spires et du fil mobile le fait tourner dans un sens ou dans l'autre, suivant le sens du courant.

On conçoit la possibilité d'élever un poids à l'aide de cette rotation, et par suite d obtenir un travail mécanique mesurable ; mais on n'a pas fait d'expérience de ce genre, à cause de la faible puis-

sance d'un pareil moteur. Nous verrons dans le chapitre suivant qu'on a d'autres moteurs qui utilisent bien mieux la force électrique. Mais sans que nous ayons besoin d'élever un poids, nous voyons la rotation produire un travail, puisque la partie immergée du conducteur mobile surmonte la résistance de l'eau, et puisqu'il y a toujours un frotlemenl au pivot.

Ainsi l'énergie créée dans la pile est maintenant distribuée comme il suit. Une première partie est convertie en chaleur sensible dans tout le circuit; une seconde est convertie en travail chimique, car l'eau de la cuve de cuivre est décomposée, et l'on y voit les bulles d'hydrogène se dégager sur le ruban circulaire, lorsque la colonne centrale reçoit le rhéophore négatif, ou bien sur le fond de la cuve, au-dessous du ruban, lorsque c'est la cuve qui reçoit le rhéophore négatif. Enfin, la troisième partie dé l'énergie est convertie en travail mécanique extérieur. Si l'on arrête le mouvement de rotation, on cesse d'avoir ce travail ; par suite l'énergie ne subit plus que les deux premières transformations. Aussi pour le même poids de zinc dissous dans la pile, et par conséquent pour le même poids d'eau décomposée dans la cuve, on devra trouver plus de chaleur dans tout le circuit, lorsqu'il y a repos que lorsqu'il y a rotation.

Le travail extérieur qu'on peut obtenir à l'aide des courants voltaïques seuls est excessivement petit, en comparaison de l'énergie créée dans la

pile. Pour pouvoir calculer un tel travail, il faul connaître la grandeur de l'action mutuelle de deui petites portions de circuit, puis décomposer parla pensée les circuits qui agissent l'un sur l'autre en petites portions semblables. Connaissant ensuite le déplacement de chacune d'elles, on calcule le travail élémentaire qu'elle effectue, d'après les règles de la mécanique ; enfin on fait la somme de tous

Fig. W. — Solénoldes.

ces travaux. On comprendra la faiblesse de celte somme par le résultat suivant.

Lorsque deux portions reclilignes de circuit onl une longueur de 1 mètre, sont placées parallèlement à une distance réciproque de 1 mètre, et conduisent chacune un courant capable de décomposer 9 milligrammes d'eau, elles exercent une action mu-

tuelle de 188 milligrammes. Cette action est attractive si les courants sont de même sens, répulsive s'ils sont de sens contraire. Pour produire un tel courant, il faudrait employer un grand nombre d'éléments de Bunsen ordinaires.

Nous citerons un dernier exemple de l'action mutuelle des circuits voltaïques, afin d'en tirer une importante conséquence dans le chapitre suivant.

Un fil de cuivre, recouvert de soie, est enroulé en spirale (fig. 40), et ses extrémités réunies ensemble sont adaptées aux deux rhéophores d'une pile. Ampère, qui a imaginé cette disposition, l'a appelée solénoide. Cet appareil se comporte comme un assemblage de conducteurs circulaires, ayant leurs centres sur une même droite perpendiculaire à leurs plans, et conduisant des courants parallèles et d'égale intensité.

Prenons un second solénoide et soudons ses extrémités, comme l'a fait M. Pinaud, respectivement à une lame de cuivre et à une lame de zinc, portées par une plaque de liège. Faisons flotter cet appareil sur de l'eau acidulée, et nous aurons réalisé un solénoide mobile en activité. En effet, la pile est constituée par l'eau et les lames de cuivre et de zinc, et le courant va du cuivre au zinc en traversant toutes les spires du solénoide.

Lorsqu'on regarde l'une des extrémités d'un solénoide, le courant traverse chaque spire dans le sens du mouvement des aiguilles d'une montre, ou dans un sens contraire. Appelons cette extrémité

pôle boréal dans le premier cas, et pôle austral dans le second. Nous aurons un moyen facile de désigner les extrémités d'un solénoïde.

Eh bien, quand on approche du solénoïde flotteur l'autre solénoïde tenu à la main, on observe que les pôles de même nom se repoussent, tandis que les pôles de noms contraires s'attirent.

Ampère a imaginé une admirable théorie, pour enchaîner entre eux tous les phénomènes de ce genre, qu'il a appelés électro-dynamiques. Ayant étudié attentivement et mesuré les circonstances qui accompagnent quelques-uns de ces phénomènes, il a appliqué le calcul. mathématique aux lois expérimentales observées, et, sans faire aucune hypothèse sur la nature du courant électrique, il a découvert une formule unique qui exprime comment varie l'action mutuelle de deux portions rectilignes infiniment petites de circuit, lorsqu'on change Tintensité des courants, la longueur de ces portions, leur distance, les angles qu'elles font^ soit entre elles, soit avec la droite qui joint leurs milieux.

Quand on considère deux portions quelconques de circuit, on les regarde comme des assemblages de portions rectilignes infiniment petites, et leur action mutuelle s'obtient par les règles ordinaires de la mécanique rationnelle. L'enchaînement donné par Ampère est un bel exemple d'une théorie mathématique des phénomènes physiques qui dépendent d'une même cause, et il est important de

remarquer qu'il est inutile pour l'établir de conlaîlre cette cause, ou de faire quelque hypothèse 5ur sa nature. Nous verrons bientôt que cette théorie embrasse une autre classe de phénomènes qui usqu'alors avaient été attribuas à une cause différente de Télectricité. L'œuvre d'Ampère ainsi généralisée est le plus beau modèle qu'on puisse reiommander à ceux qui veulent s'adonner à l'étude le la physique, et qu'une imagination ardente )ousse aux recherches scientifiques.