INCLINAISON ET DECLINAISON MAGNETIOUES

Cette coustanee ilaus la direction des aîmants librement suspendus dans un plan horizontal peut se constater très-simplement à Taide d'une aiguille à coudre aimantée. En la po-

^ïg. ÎM. — DéeUnaison magnétique à Paris. Fig. 342. —Déclinaison de Taiguille aiminit e Octobre 18&*. à Paris. — Octobre 1864.

sant sur un petit flotteur de liège qu'on place sur une eau bien calme, raiguille, sans se déplacer horizontalement, tourne sur elle-même et prend la direction que nous venons d'indiquer. Il y a d'ailleurs entre les deux pôles de l'aiguille une diflei^ence très-caractérisée ; car si, quand l'aiguille est en équilibre, on la retourne bout à bout, elle ne conserve pas sa position nouvelle, quand même la direction qu'on lui a donnée est identique avec la première ; on la voit alors tourner sur elle-même, décrire une demicirconférence et reprendre sa position primitive, de sorte que c'est toujours le même pôle

qui se tourne du côté du nord. vu. ;ri3. — Ai>ruille aimadtée donn-m o- 1* 1 1 19 • à la fois rinclinaison et la déclinaison.

Si, au lieu de placer 1 aiguille aimantée de façon «ju'elle puisse tourner librement dans un plan horizontal, on la suspend par son centre de gravité autour d'un axe horizontal, elle pourra tourner ainsi librement dans un plan vertical. Supposons que ce

570 LIVRE V. - LE MAGNÉTISME ET L'ÉLECTRICITl?.

plan soit le méridien magnétique. Alors celui des deux pôles qui se tournait vers le nord s'incline, et plonge audessous de rhorizon, faisant avec ce plan un angle qu'on nomme Yincllnaison magnétique. En certaines régions de la Terre, voisines de Téquatcur, l'inclinaison est nulle; elle augmente ordinairement à mesure qu'augmente la latitude, et il y a, près des pôles, des points où cet angle est droit, l'aiguille aimantée s'y maintenant dans une position verticale : ce sont \cs paies magnétiques de la Terre. A Paiûs, l'inclinaison, qui varie légèrement d'une année à l'autre, est aujourd'hui de C6** environ.

On peut disposer une aiguille aimantée, de façon qu'elle se place d'elle-même dans le méridien magnétique, et s'incline à l'horizon comme nous venons de le dire. La figure 343 montre que l'aiguille peut tourner autour d'un axe horizontal passant par son centre, et qui s'appuie lui-même sur une fourchette suspendue par un fil sans torsion. Le système commence par osciller, jusqu'à ce que Taiguille soit dans le planeiaguétique, et là elle s'incline d'une quantité constante égale à l'inclinaison du lieu. Nous aurons ailleurs l'occasion de décrire les instruments qui permettent de mesurer avec précision l'inclinaison et la déclinaison de l'aiguille aimantée : c'est à ces instruments qu'on donne le nom de boussoles.

Que résulte-il de ces nouvelles expériences? C'est que le globe terrestre exerce sur un aimant une influence tout à fait semblable à celle qu un aimant exerce sur un autre aimant. Les choses se passent comme si, à l'intérieur de la Terre, existait un aimant puissant ayant lui-même deux pôles. Les physiciens se sont arrêtes à cette hypothèse qui, du reste, n'im — ■ plique nullement rexistencc d'une masse matérielle analogue aux aimants naturels et gisant dans les couches profondes d^ notre sphéroïde, comme nous le verrons bientôt en étudiant le^ rapports qui existent entre les phénomènes magnétiques e^ Télectricité. Si lu Terre est assimilée à un aimant, on nom— • mera tout naturellement /;ô7e magnétique boréal y celui qiiî

ATTRACTIONS KT REIM'LSIOXS MAïiNKTIOrES. .^71

est dausThémisphère du nord, et pote magnat irfiic austral q(A}Ï\ qui est dans Ihémisphèrc du sud. Mais d'après ce que nous avons vu plus haut, ce sont les pôles de noms contraires k\\\\ s'attirent, et ceux de même nom qui se repoussent ; il eu résulte que le pôle de l'aiguille aimantée qui prend une direction voisine du nord est \e pdlc austral de Taiguille, tandis que le pôle tourné vers le sud est son pair horcal. O^^nd on n'a égard qu'à la position réelle de l'aiguille , ou nomme paie nord son pôle austral, et pôle sud sou pôle boréal. Du reste, si l'on a bien saisi la loi de l'action mutuelle de deux aimants<. ces dénominations ne peuvent i)as prêter à 1 équivoque.

L'inclinaison et la déclinaison de l'aiguille aimantée sont sujettes, dans les diverses régions du globe, à des variations dont les unes sont périodiques, taudis «pie les autres semblent irrégulières. Quelquefois menu» , l'aiguille éprouve des perturbations brusques, comme si le globe terrestre était le siège de véritables oragrs magnétiijues : alors on apt^reoit, vers les régions polaires , «b^s phénomènes lumineux visibles à de grandes distances, connus sous le nom iVaurorcs borcidcs ntt australes. La planche IX représente une aurore polaire observée dans le nord de la presqu'île Scamliiiave. Nous reviendrons sur la description du phénomène dans le Livre VII cou- «iacré aux Météores atntosphéritpics,

S IL LOI DES .\[THa<.:ti«»n< f.i m.s ïn.pri.sHiN^ M.v:M:iinri>.

Jusqu'ici, nous n'avons parlé «pie «lu se ns des actions «pu» les aimants exercent entre eux ou sur b»s substaui-es magnétiques. On a, en outre, évalué les iutcMisités des lorct'S d'attraction et de répulsion qui résident «lans h's pôhs tb»s aimants. Coulomb a empb>yé dans cr but un appareil «iiiahigue ii la balance de torsion qui lui avait servi à nirsurer b*s forces électriques : c'est la halaner magnrtifpa\ npiésentéi* dans la figure 344.

Un long barreau aimanté est suspendu par un fil métallique, de façon à se placer dans le méridien magnétique sans qu'il y ait aucune torsion du fil. Si Ton fait tourner le fil, de manière à écarter le barreau de cette position initiale , et à lui faire faire avec elle un certain angle, la force de torsion sera équivalente à l'intensité de l'action de l'aimant terrestre qui tendrait à ramener le barreau dans le méridien magnétique. Coulomb a commencé par s'assurer que cette intensité est proportionnelle à l'angle d'écart du barreau.

Fig. 344. — Balance magnétique de Coulomb.

pour de petites déviations. Si Ton place alors verticalement un autre aimant dans le méridien , et qu'on mette eu regard les pôles de même nom, il y a répulsion : le barreau mobile tourne juscju à une certaine position d'équilibre . pour laquelle la force répulsive des deux aimants se mesure par la somme de deux forces : riutcnsité magnétique terrestre d'une part, la force de torsion développée dans le fil d'autre part. Si maintenant, par la rotation d'un micromètre situé à la partie supérieure du tube de l'appareil, on cherche à rapprocher les deux pôles à des distances de plus en plus petites, et si, à chaque

opération, on éraliH' je^ iiil^-ns:it^ àf k iorce i-f^jiulsive. on reconnaît la l(»i qm C •lj.*il:' t ùet\»"CT--n£' , r\ O'^iil tcôcî renoncé :

carrés des diflan^^\^ r.uraiJi'*.*: ^..'.f /V.r^r-'vy.:.

Par un6 autre* ntt^uji^i^. r^i^ iv.'iiSÎK:*' h '--C'Il;''*^? Jt*? Tir>Tr"sr^^ d^'oscillatioDf «jaiiii^ Laru.>-t i^ii^LLir-^e *5r:ru^. jTiîaid on mt-l Ton de ses pMef t-L ]':-é5.^iii'.t îl. :• ■j-e: ôr bvil '.■oLU-iiiT^ à cti autre aimant, à d*îf cîs'iLii'.-fi' i^r^.LV'î-. Oo-^i-n^' b ôêiD-Lti't^ ijoe la même loL '.:**1j*^ ôt ^t ^u'iL*. '«i ri :-l-s>ii in-t-rse du carré des -distaji'.-*^. f ^'Z.-^rb^ auJL vrj-îi'/tiMiS maçuéiiror'*^ comme aux i-êpï^sj-:»!:?'. >:'::f ^*t?-m*'- i--tL:!': -Tii^r t"*sî tu*--] celle qui ré:ri1 le** j »:r.ei' rirrj' /u*^'

Nous avons di:. m: a^iv: i.- ••: '.i^c:---!:-*:. cj*: ô*^ nasses d^acîer sc»l1 siiS'.^T'.i'.fr : i* .u**'-.' j-/^ ij-Mr/T^é»^ ô*.** '-liLtris 3Latarels : pc»ni :C'".^i-j '.> :*-r :,'.i^. :l iii; j.j* c:T-:rf jT-iK^êo*^

lenous aiioiif 2i*tii:'..ii.*j.*. jé.r.!--

Le plus aL''j**ii ot^ viit*' j^* ii-'. c****" c tûiLiUMii-vL ***^ '>-"il it Contact avw . ci»*- 'a**f ^iv*-:!--*?^ i; *. i iiî?7'r^t- r ît. .-tt 'J'*i' i»'

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précédent — seul connu jusqu'au milieu du siècle dernier — par la dénomination commune de méthode de la double touche, parce qu'on emploie deux aimants au lieu d'un seul. Nous décrirons seulement le procédé d'iEpinus et celui de Duhamel Le barreau à aimanter a h est posé par ses deux extrémités sur les pôles contraires de deux aimants puissants, A' K. On

ScFg

flg. 346. — Aimantalion par la méthode de la double touche séparée. Procédé de Duhamel.

prend alors deux autres aimants A, B, qu'on incline de 25 à 30 degrés sur le milieu du barreau, en mettant en regard leurs deux pôles contraires, et en ayant soin que chacun de ces pôles soit du côté du pôle du même nom, appartenant aux aimants fixes A B'. Si l'on fait alors glisser dans un sens opposé, et à plusieurs reprises, les aimants mobiles^ sans changer leur inclinaison, on développe le magnétisme polaire dans le barreau d'acier, qui acquiert deux pôles a h de noms contraires aux pôles BB', AA des aimants employés. C'est là le procédé de Duhamel : il donne une aimantation énergique, mais peu régulière, et produit quelquefois des points conséquents.

Le procédé d'^Epinus ne diffère de celui de Duhamel qu'en

ce que les deux aimants mobiles sont inclinés de 45 à 50 degrés, et qu'après les avoir mis au contact et liés ensemble au milieu du barreau d'acier, on les fait glisser à la fois d'une extrémité du barreau à l'autre. L'aimantation ainsi obtenue, plus énergique que la précédente, est plus régulière. Aussi emploie-t-on de préférence la double touche se-

Fig. 347. — Aimantation par la méthode d'yEpinus.

PROCÈDE:> D AIMANTATION. m

parrCy quand ou veut aimanter des aifruilles destinées aux boussoles.

On peut aimanter encore les barreaux d'acier ou même ceux de fer doux, sans avoir bisoiii «rainiautî? artificiels ou naturels. On les place dans le plan du nirri.lien magnétique, en li.-ur donnant la direction de l'aiguille d'inclinaison. Hans cette position, une barre d'arit-r s'aimante à la loni^iu*, it consrrve toutes les propriétés d'un aimant ; une baiie d«* frr doux devient un aimant, mais 5eul4-ment un aimant temporaire' : l'action magnétique du globe b*rrestre l'aimante ain^^i par influence. Mais si l'un frappe ab»rs éneririquement lune de ses extrémités avec un martfau. la force mai!né1i.]u»* de la barre, non-seub-ment s** tinuv».' ari rue. mai^ ilevi» nt permanente. Des morceaux de iil tordus furfrnient. i»<'ndant qunn les maintient dans la liirei.ti.in de laiLMjilb- d inrlinaison. ^'u'imantent: et, si on les réunit p;ir !♦ ur- pôl» s de m/'iue nom en un seul faisceau, on obti».'iit i:n ainjant a--ez pui-^ant. Il «^uffit d'ailleurs, pour ainjantor .-.înM jar j'-irtion ']•; i'aim-int terrestre ou du ma^Mjéti-ni».' «iu l'I-dv-. •:•; 1» nir v. iii. /j]»- ;.i fcan«de fer ou d'aci»-r. en ruéme t»'njT'^ ijn'on :i*'ii»;*: un»- d»- extr''— mités à coups d».- rijart».-aîj. •i^tt».- îan»- -*: Irouve toujours dla sorte ilans le plan d'i n.éi i-iien n.'î:.'néiiquv. niais -ans gvi.'i llnclinaison de Y^aV^u:.:*: ainii^jt- •-.

Cette action d».- î-jT-::* -?.;.;■:'*•: :>:n *0TiiU}f'U\ A -•- t-ui que dans les at».-!':». r- ■ i; . ■ :i •:•:'. ....e :"'s' 'i*-i ou '»*- :'• r. i;r; ::: ;:jd nombre d'outil d'-vi. :.... :.* :■ - j:::.:^:.*-. b • j'i!» -. ]• - rjrj* . tt* -. Icsespagnolett-r-d— :-:-• tr- -.-^ *\ •''.-:;:•,- '.* • -. : ^ .:•. .3 • ferquisetrouve:.: ! :.^*- :: : - «i^:.- -> : .!.:;>::••:.;.,.:;:• àThorizon s'a.rijû:/- • . ••.. ■ - '.: •: : •. •:.'. •.:-

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couteaux et de fourchettes d'acier destinés à aller sur mer; le tonnerre entra par l'angle méridional de la chambre justement où étoit la caisse ; plusieurs couteaux et fourchettes furent fondus et brisés ; d'autres, qui demeurèrent entiers, furent très-vigoureusement aimantés, et devinrent capables de lever des gros clous et des anneaux de fer, et cette vertu magnétique leur fut si fortement imprimée, qu'elle ne se dissipa pas en les faisant rougir. »

La force des aimants peut s'altérer à la longue ; les chocs, les changements de température et enfin l'action de la Terre sont les causes de cette altération. Cette force dépend du volume de l'aimant, de sa forme, de la trempe de l'acier. Ainsi, dans deux barreaux aimantés semblables, l'intensité magnétique est proportionnelle aux volumes, ou ce qui revient au même, aux cubes des dimensions homologues; et, cependant, on a remarqué que les petits aimants sont proportionnellement plus puissants que les gros : on en a vu qui supportaient des morceaux de fer, dont le poids valait cent fois leur propre poids. C'est ce qui a donné l'idée de former des aimants en réunissant par leurs pôles de même nom une série de barreaux aimantés, ce qu'on nomme des faisceaux magnétiques. La figure 348 montre comment on dispose alors ces faisceaux. On voit à l'Institut royal de Londres un faisceau magnétique formé de 450 lames dont chacune a 40 centimètres de longueur. Il est assez puissant pour porter 50 kilogrammes.

La forme influe aussi sur la force magnétique: ainsi, à poids égal, une aiguille aimantée en forme de losange est plus puissante qu'un barreau rectangulaire.

La trempe de l'acier a une grande influence sur la vertu magnétique du barreau aimanté : l'acier trempé s'aimante

Fig. 348. — Faisceau magnétique formé de 12 barreaux aimantés.

LES AIMANTS

plus énerçiquement que Tacîer non trempé, et si on le recuit à des températures croissantes, la force magnétique s'affaiblit de plus en plus. Coulomb a constaté que le résultat est tout difi*érent, si, au lieu d'opérer sur des barreaux rectangulaires, on emploie des aiguilles minces et très-allongées : le recuit augmente leur force magnétique.

Enfin la température a aussi une grande influence sur la force des aimants. Chauffe au rouge, un barreau aimanté perd toute sa vertu magnétique, dont Tintensité va d'ailleurs en diminuant à mesure que la température s'élève, ainsi que Ta constaté Coulomb. Mais si les variations de chaleur ont lieu dans des limites resserrées, l'intensité magnétique ne varie que passagèrement: l'aimant reprend en se refroidissant la force que la chaleur lui avait fait perdre. Il s'agit ici du magnétisme' polaire, c'est-à-dire de celui que possèdent les aimants; mais il en est de même des substances simplement majrnétiques, comme le fer doux, le nickel, etc., qui perdent aussi leur propriété , quand on porte leur température à certains degrés. Le fer n'est plus magnéti({ue, si on le chauffe au rouge cerise. Il en est de même de la fonte chauffée au rouge blanc. Audessus de SofJ*. le nickel n'est plus magnétique, et le manganèse m* le devient qu'au-dessous de zéro , vers — 2(f. Ces derniers résultats sont dus à M. Pouillet.

Il nous reste à dire quels moyiMJs on emploie, pour conserver aux aimants naturels ou artiGciels leur force magnétique. L'expérience a prouvé que les barreaux aimantés y réunis parallèb'Uient deux par deux dans une boît«% de manière que les pôles opposés soi#*nt tournés du niêm** côlr. conservent leur aimantation, si l'on a soin di' joindre les pôles

Vïii. 3'«''- — Am.irjî #-n h-r i ■A c:.av-.

contraires par des baiTcaiix en fer doux, qu'on nomme aldrsl

armatures, armnresj on contacts.

On emploie les armatures pour augmenter la puissance d'un aimant. On le courbe alors en forme de fer à cheval, de sorte que rarmatnre réunit les deux pôles. Un aimant armé de cette façon (lig. 3Î9) porte un poids supérieur, nou-fl seulement à celui que pourrait porter un seul pôle, mais au double de ce dernier poids. Eu réuuissaiit deux aimants rectangulaires ou faisceaux magnétiques^

Fig, 3&0. *- Aimant formé de . r j c i ^ i

deux faisceaux magnétiques. toUrUCS de fa^OU qUC IcurS polcS Oppo—

ses A^ B, soient joints par une mêmeM armature (fîg, 350), on obtient un aimant plus énergique — L*expérience prouve aussi que les aimants ainsi disposé^^

Fig, aoL — Aimant naturel muni de ses armatures.

conservent mieux leur force magnétique, si on les laisse arnnt^i de leurs contacts, ou si on y suspend la cbarge de fer qu'ils

LES AIMANTS. 579

sont susceptibles de porter, pourvu toutefois qu'on ait soin de ne pas dépasser cette limite ; car alors, le portant venant à se détacher brusquement , la force magnétique de Taimant se trouverait affaiblie.

Les masses d osyde de fer magnétique, qui constituent les aimants naturels, n'ont le plus souvent qu'une aimantation peu énei^ique; mais on parvient à accroître leur vertu magnétique en les garnissant de pièces de fer doux convenablement disposées. La figure 3o i montre comment on dispose ces armatures : m m', sont des plaques de fer doux qu'on applique contre les pôles naturels, et qui sont terminées par des masses p p plus épaisses, formant alors les véritables pôles de Taimant ; C est le contact ou le portant. Enfin d'autres plaques eu cuivre réunissent et maintiennent les plaques de fer doux autour de la masse d'oxyde magnétique.