LIVRE V. — LE MAGNÉTISME

comment on peut communiquer à l'acier trempé la vertu attractive de Taimant naturel; les morceaux ou barreaux d'acier ainsi préparés se nomment des aimants artificiels.

Le fer n'est pas la seule substance susceptible d'être attirée par les aimants : il en est de même de plusieurs autres métaux 9 le cobalt, le nickel, le chrome , le manganèse. La fonte, l'acier et tous les échantillons de fer oxydulé qui ne sont pas eux-mêmes des aimants possèdent aussi la même propriété. On range tous ces corps sous la même dénomination de substances magnétiques \

Les phénomènes que nous allons décrire sont restés ignorés pendant des siècles, comme ceux de l'électricité, et cependant les anciens connaissaient les deux faits principaux qui ont été, entre les mains des observateurs modernes, les deux points de départ de deux branches de la physique aujourd'hui réunies. L'attraction de l'ambre jaune pour les corps légers, celle de la pierre d'aimant pour le fer n'étaient à leurs yeux que des jeux, des singularités de la nature : aujourd'hui ce sont, parmi des milliers d'autres, deux manifestations particulières d'un même agent universellement répandu et perpétuellement en action dans le monde physique.

L'attraction des aimants, naturels ou artificiels, pour les substances magnétiques est aisée à mettre en évidence. Voici quelques-uns des procédés qu'on emploie dans ce but.

On plonge l'aimant dans un amas de limaille ou de battiture de fer, et on remarque, en le retirant, qu'en certains points de sa surface une multitude de parcelles du métal se sont comme attachées en forme de houppes plus ou moins

1 . L'étymologie des mots magnétisme, magnétique^ est l'un des noms grecs de Taimant, uaYvy.TTi;, que les anciens eux-mêmes considéraient comme dérivé des noms des deux villes de Magnésie, aux environs desquelles on trouvait, dit-on, des pierres d'aimant. Aristote appelait Taimant simplement W6oç, la pierre par excellence. Enfin on l'appelait auftsi pierre de fer^ pierre de Lydie^ pierre d'FIercule, ^pà)cX6ta XiOo;. D'après M. Th. H. Martin, c'est cette dernière dénomination, qu'on interprétait à tort comme synonyme de pierre d'Héraclée, un des noms de la \ille de Magnésie, qui a entraîné les anciens eux-mêmes à donner à l'aimant le nom de yL<xy)rfixir\ç^ nom que les Latins lui ont conservé.

LES AIMANTS

grandes (fig* 331). En approcliaut les mêmes poînls de morceaux de fer d'une certaine dimensioîi^ de clous par exemple, on voit ceux-ci se précipiter sur l'aimant, et s'y attaclier avec une force dont on peut apprécier l'énergie par l'effort nécessaire pour les en détacher. A raide du pendule magnétique^ qui consiste en une bille de fer ou de toute autre substance magoétique suspendue H un fil, on constate encore aisément rattraction que raimant

exerce sur cette substance. Le même appareil fait voir aussi que Tattraction, nulle aux points où la limaille de fer ne s était point attachée, est maximum là où s'étaient formées les plus longues houppes.

Fig. 33 1-— AUracUoû du fer par un âimaat aaturcl ott artiûdêi.

l'iiji '^ W'

Fig. 332. — Ptnduîe magnétique.

Du reste, rattraction des aimants pour les substances magnétiques est réciproque. Ainsi un morceau de fer, approché d*un barreau aimanté rendu mobile par le mode de suspension que représente la figure 333, attire le barreau et le fait mouvoir autour de Taxe de suspension.

Ces dernières expériencos prouTent aussi que rattractiou magnétique s'exerce àdistaoce, et croît en intensité quand la distance diminue; nous verrons plus loin daprès quelle loi. Maïs, à distance ùgak% cette même action n'est nullement affaiblie par rinterpositiou des corps, soit liquides, soit solides, pourvu que ce ne soit pas des substances raagnéliques. Ainsi, avec un aimant qu'on promène au-dessous d'une feuille de papier, de carton j d'une plaque de verre, de bois, de porce-

Flg. 333. — Attraction d'un barreau almanld par le fer,

laine, on fait mouvoir les morceaux de fer placés à la surface de ces feuilles ou de ces plaques.

Si les aimants^ naturels ou artificiels, et les substances magnétiques s'allirent réciproquement, cela ne veut point dire que les propriétés des uns et des autres soient les mêmes. Il y a une différence capitale, que nous devons dès maintenant signaler, c'est que les substances simplement magnétiques ne s attirent pas entre elles ; un morceau de fer, qui attire un aimant, est sans action sur du fer; du moins, sjl n'est pas dans le voisinage d'un aimant. Il y a encore une autre différence sur laquelle nous allons nous étendre, c>st qu'un mor-

LES AIMANTS

eeau de ier subit rattractian eu tous ses points, tandis que dans un aimant, la propriété attractive est inégalement disti'ibuée : nous avons vu déjà qu'elle est nulle en certains points et maximum en d^autres. Les expériences qui suivent vont mettre en évidence cette différence caractéristique entre les substances mognélii|ues et les aimants.

En examinant un aimant qu'on a plongé dans la limaille de fer (fîg*33l) on voit que cette limaille, non-seulement s'est attachée plus particulièrement eu deux régions opposées, mais en outre affecte dans rarrangement de ses parcelles une

Kîg. 334« ^ Spectre magnétique. Distritiution de la limailie de fer sur un aimAQl.

direction spéciale, comme si, dans chaque région où rattraction est la plus torte, il y avait un centre d^attraction. Vers le milieu du barreau, au contraire, on remarque une région où aucune parcelle de fer ne s'est attachée* On nomme pôles de l'aimant les deux points extrêmes dont nous parlons, ligne neutre la section moyenne de raimant. Voici un procédé qui montre d'une façon plus saisissante encore Texistencedes pôles et de la ligue neutre. On [dace, sur le barreau qui constitue l'aimant, nue feuille de carton qu*on saupoudre, avec un tamis, de limaille de fer trcs-Cue. Ou voit alors les parcelles se disposer d'une façon régulière autour des points p etp\ qui correspon-

dent aux pôles de FaimaDlj et former des files convergentes et symétriques par rapport à la ligne neutre mnï (fig, 334),

Quelquefois, un aimant possède plus de deux pôles : outre les pôles extrêmes dont nous venons de constater Texistence, ils présentent des points intermédiaires, où la limaille vient s'attacher, et qui sont d'ailleurs séparés les uns des autres par des lignes neutres, comme on le voit dans le sceptre magnétique que représente la figure 335* On les nomme des points €onséqucnlA\ Il est facile maintenant d'exprimer la différence <jui existe entre les aimants et les substances magnétiques. Ces dernières B*ont ni pôles, ni lignes neutres : quels que

Fjg. aaô. — Points conséquents^ ou pôles secondaires des aiinanta,

soient ceux de leurs points qu'on présente aux pôles d'un aimant, il y a toujours réciprocité d'alti^action , tandis qu'un aimant ne peut agir que par ses pôles.

Les expériences précédentes sont relatives aux actions réciproques qu'exercent, les uns sur les antres, les corps magnétiques et les aimants : étudions maintenant Faction des aimants sur les aimants.

Prenons deux ou plusieurs barreaux aimantés; suspendonsles par leurs milieux, et approchons successivement les deux pôles de l'un quelconque d'entre eux des deux pôles de chacun des autres. Voici ce que nous obsen erons : en présentant un pôle donné du premier aimant aux deux pôles du second aimant, il y aura attraction pour l'un, répulsion pour l'antre; le même phénomène aura lieu pour les pôles de tous les autres. Tous les pôles attirés par le pôle M du barreau d'épreuve sont dits pôles de même nom ; marquons-les de la

If A

Fig. 336. — Atlraclion et répulsion des pôles des aimants.

lettre A. Tous les pôles repoussés par le même pôle M sont aussi des pôles de même nom^ puisque sur eux Taction est de même sens dans les mêmes circonstances; marquons-les de la lettre R. Si maintenant on présente le pôle opposé N de l'aimant d'épreuve à chacun des pôles des autres barreaux aimantés , ou trouve qu'il repousse précisément tous les pôles A et qu'il attire les pôles R; ainsi de toute façon, les deux pôles opposés d'un môme aimant sont des pôles de noms contraires.

Voyons maintenant comment agissent l'un sur l'autre deux pôles de même nom. Approchons l'un de l'autre deux quelconques des pôles A, ou encore deux quelconques des pôles R; dans les deux cas, nous trouverons qu'ils se repoussent. Si, au contraire, on met en présence deux pôles de noms contraires, un pôle A et un pôle R, on remarque qu'ils s'attirent ; ce qui prouve que, dans rexpérience précédrnle, le pôle M du barreau d'épreuve est de même nom que les pôles R, et le pôle N de même nom que les pôles A.

Résumons tout cela dans un seul énoncé :

Les pôles opposés dnn mcnic aimant sont de noms con^ traires : si l'action de l'un des deux sur un pôle donné d'un aimant est attractive^ l'action du second est répulsive;

Les pôles de même nom de deux aimants quelconques se repoussent; les pôles de noms contraires s^ attirent.

Voilà donc une nouvelle distinction qui sépare radicalement les substances magnétiques telles que le fer doux, des aimants artificiels ou naturels, et qui permet de reconnaître si un bai^ reau d'acier ou un échantillon de fer oxydulé est ou non un aimant. Il suffit de constater la façon dont se comporte un aimant en présence du barreau ou du morceau de niiuerai. S*il y a attraction dans tous les points, ce n'est pas un aimant ; mais s'il y a attraction pour une extrémité, répulsion pour

Tautre, c'est un aimant, non simplement un substance magnétique.

On appelle aimantation l'acte par lequel on donne à une substance la propriété d'attirer le fer et les autres corps magnétiques : la substance aimantée possède alors deux pôles et une ligne neutre.

Cette propriété peut être permanente ou temporaire :

elle est permanente dans les aimants naturels ou dans les barreaux d'acier, aimantés par des procédés dont nous parlerons bientôt. L'expérience suivante prouve qu'elle est temporaire dans les substances magnétiques, en contact avec l'un des pôles d'un aimant.

On soulève à l'aide d'un barreau aimanté un petit cylindre de fer doux : celui-ci se trouve aimanté par influence ; car en approchant de son extrémité un second cylindre de fer, celui-ci subit une attraction et se trouve soulevé lui-même. On peut former ainsi ce qu'on nomme une chaîne magnétique^ composée, à la suite du barreau aimanté, de morceaux de fer qui s'attirent et se soulèvent successivement les uns les autres. Meis qu'on vienne à éloigner l'aimant du premier morceau de fer doux en contact avec lui ; à l'instant tous les autres tombent, perdant ainsi laimantation temporaire dont la présence de l'aimant les avait doués. Chaque morceau de fer doux était devenu momentanément un aimant avec ses deux pôles et sa ligne neutre ; et, ce qui le prouve, c'est que si l'on forme le spectre magnétique pendant le contact de l'aimant et du prisme, la limaille se dispose dans la région qui correspond à celui-ci, comme dans l'aimant lui-même. Oa observe du reste

Fig. 337. —Aimantation par influence au contact.

AIGUILLK AIMANTÉE.

que la ligoe neutre est plus rapprochée du pôle voisin de l'aiiriant que de Fautre. L'aimauîatioo par influence n'exige pas le cootact absolu; il faut seulement que la distance du pôle de raimant et du morceau de fer doux qui acquiert momeulanément le magnétisme polaire, soit suffisamment petite : et

Fig, d3S« — Aimantatton par influeDce à distance.

Ton conçoit que cette distance dépend de l'énergie de raimant qu'on emploie.

Quand on brise en deux ou plusieurs fragments un barreau aimanté, chaque fragment devient, quelque petit qu'il soit, un aimant complet avec ses deux pôles et sa ligne neutre; seulement sa force magnétique n'est plus aussi énergique que dans Taimant primitif, ce dont on peut s'assurer aisément

Fig* 339. — Rupture d*un aimant; disposition des pdles dans les fragments.

par les poids de fer doux que les uns et les autres sont susceptibles de porter. Les divers aimants qui proviennent de celte rupture ont leurs pôles de noms contraires, a, h^ situés en regard, c'est-à-dire situés aux deux extrémités des fragments voisins qui étaient en contact avant la ru[)lure, ainsi que le montre la figure 339,

On nomme aiguille aimantée un losange d'acier doué de la propriété commune aux aimants, c'est-à-dire ayant un pôle à chaque extrémité et en son centre sa ligne neutre. Un ai-

Fig. 340. — Aiguille aimantée.

mant de ce genre suspendu horizontalement par un étrier de papier à un fil sans torsion, ou bien monté sur un pivot à l'aide d'une chape d'agate (fig. 340), de façon à pouvoir tourner

librement dans toutes les directions, finit toujours, après quelques oscillations, par prendre dans le plan horizontal une direction déterminée, à peu près invariable, ou du moins qui n'est soumise qu'à des variations de faible amplitude.

Cette propriété de l'aiguille aimantée de tourner Tun de ses pôles vers l'horizon du nord est utilisée depuis des siècles par les navigateurs'. Toutefois, ce n'est pas vers le nord même que se tourne l'aiguille, de sorte que le plan vertical passant par ses pôles ne coïncide pas avec le plan méridien du lieu. L'angle de ces deux plans est ce qu'on nomme la déclinaison de rai^guille aimantée ou simplement la déclinaison. Nous verrons, en parlant plus loin du magnétisme terrestre^ que la déclinaison n'est pas la même pour tous les lieux de la Terre, qu'en certaines régions elle est nulle, qu'en d'autres régions elle est orientale et dans d'autres enfin occidentale ; de plus, dans le même lieu, elle varie avec le cours des siècles. Aujourd'hui, à Paris, la déclinaison est occidentale, et environ de 18® 30', c'est-à-dire que le plan vertical passant par les pôles de l'aiguille aimantée, — plan qu'on nomme méridien magné^ tique — fait avec le plan méridien géographique un angle de 18 degrés et demi. L'un des pôles de l'aiguille est à peu de chose près tourné au N. N. 0.

1 . Il paraît certain que des le second siècle avant Tère vulgaire, les Chinois se servaient-dé chars indicateurs du sud. Ces chars portaient une petite statuette, qui tournait sur un pivot vertical, et dont le bras étendu montrait toujours le sud, parce qu'il contenait une aiguille aimantée, dont le pôle sud était vers la main, et le pôle nord vers Tépaule. » (Th. H. Martin.)

La boussole à aiguille flottante était connue des Arabes, qui Tout sans doute transmise aux Européens vers le douzième siècle.