ÉLECTRO-MAGNÉTISME ET INDUCTION

S I. ACTION d'un courant SUR l'aIGUILLE AIMANTEE. — LOIS d'aMPÈRL.

Vingt ans après la découverte de la pile par Volta, un fait nouveau d'une importance capitale fut mis au jour par Œrstedt, physicien suédois, professeur à l'université de Copenhague : ce savant reconnut que le courant électrique agit sur Taiguille aimantée. Depuis longtemps, on soupçonnait Texistence d'une relation entre les phénomènes magnétiques et ceux de l'électricité; on avait remarqué les perturbations éprouvées par la boussole sur les navires que frappe la foudre ou dont les mâts présentent le phénomène électrique connu sous le nom de feu Saint-Elme ; on savait que les décharges des batteries agitent les aiguilles aimantées placées dans le voisinage des appareils. Mais ces faits ne donnaient que de vagues idées sur la corrélation dont il s'agit.

En 1820, l'année même où Œrstedt fit sa découverte, Ampère étudia et formula les lois de cette action, et montra en outre que les courants agissent eux-mêmes sur les courants. EnBn, Arago découvrit l'aimantation du fer doux et celle de l'acier sous l'influence du courant de la pile. Les expériences de ces trois savants furent autant de points de départ d'une multitude d'expériences nouvelles, qui changèrent eu peu de temps la face de cette partie de la science, en démontrant que le magnétisme et Télectricité sont des manifestations diverses d'une même cause. Nous verrons plus tard que

les mêmes découvertes qui ont révélé la véritable nature du magnétisme et fait faire à la théorie tant de progrès, n'ont pas été moins fécondes en applications ingénieuses et utiles.

Revenons à Texpérience d'Œrstedt,

Considérons une aiguille aimantée suspendue sur un pivot, et mobile dans un plan horizontal. Nous savons qu'elle se place alors d'elle-même dans le méridien magnétique, faisant un angle constant avec la ligne méridienne géographique nordsud. Plaçons parallèlement à l'aiguille, et à une petite distance au-dessus, un fil métallique dont les extrémités sont reliées aux réophores d'une pile. Aussitôt que le courant passe, l'aiguille est déviée de sa position; elle quitte le méridien

Fig. 41 !• — Action d'un courant électrique sur Taiguille aimantée.

magnétique et se met en croix avec le courant. Au lieu de placer le fil au-dessus de l'aiguille aimantée, supposons qu'on le place à la même distance au-dessous: l'aiguille se retourne bout a bout, se plaçant de nouveau en croix avec le courant. Répétons les deux mêmes expériences en changeant le sens du courant voltaïque : s'il allait d'abord du sud au nord, faisonsle marcher du nord au sud. L'aiguille dévie encore et, comme précédemment, se place en croix avec le courant,. mais dans des directions précisément opposées à celles qu'elle avait prises sous l'influence du courant direct.

Enfin si, au lieu de disposer le fil parallèlement à l'aiguille^ on le place perpendiculairement au plan horizontal, en face de l'un ou de l'autre pôle, on verra l'aiguille subir encore les

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mêmes déviations, correspondant aux quatre dispositions nouvelles que Ton peut donner au courant voltaïque : de haut en bas, de bas en haut, et en face soit du pôle austral, soit du pôle boréal de Taiguille.

Telles sont les expériences d'Œrstedt. Voici maintenant comment Ampère est parvenu à formuler en un énoncé unique la loi de ces déviations. Il conçut l'idée ingénieuse de personnifier le courant, de le figurer par un personnage couché le long du courant, et dont la face est, dans toutes les positions possibles, toujours tournée vers le centre de Taiguille. Le courant qui marche, comme on sait, du pôle positif de la pile au pôle négatif à travers le fil, est supposé entrer par les pieds du

"ig. 413. Déviation à gauche du courant Courant inférieur.

Fig. 412. Dcyiation du pôle austral vers la gauche, sous l'influence d'un courant supérieur.

personnage et sortir par sa tête. Cela posé, le courant se trouve avoir une droite et une gauche, qui sont celles du personnage lui-même; alors, voici Ténoncé simple par lequel Ampère a réuni tous les cas différents que fournit l'expérience d'Œrstedt :

Quand un courant électrique agit sur t aiguille aimantée^ le pôle austral de l^ aiguille — qui est toujours celui qui se dirige vers le nord — est dévié vers la gauche du courant.

Ainsi le courant marche-t-il parallèlement à l'aiguille et du sud au nord? C'est le cas des deux figures 412 et 413. Dans le cas du courant, supérieur, le pôle austral A est dévié en A' à gauche du courant, c'est-à-dire vers l'ouest; si le courant passe au-dessous de l'aiguille, c'est toujours en A' à la gauche du courant que dévie le pôle austral A, mais alors ce pôle

marche vers l'est. Change-t-on la direction du courant, sans qu'il cesse d'être parallèle à Faiguille, c'esl-à-dire, le fait-on marcher du nord au sud, c'est à l'est que déviera le pôle austral, dans le cas du courant supérieur, à l'ouest dans le cas du courant placé au-dessous de l'aiguille. Enfin, quand le courant est vertical, il peut être ascendant ou descendant, et disposé soit vis-à-vis le pôle boréal de l'aiguille, soit vis-àvis son pôle austral. Dans le cas que représente la figure 414, on voit \e pôle austral dévier à Test, c'est-à-dire à la gauche du courant. Nous laissons au lecteur le soin de trouver le sens de la déviation de l'aiguille dans les autres cas : c'est chose facile, grâce Fig. 414. Déviation à gauche du ^ l'énoucé d' Ampère.

courant. — Courant vertical. ^

Les lois qui régissent ces déviations ont été étudiées par Biot et Savart, et par Laplaçe : retenons seulement ce fait, que Tinfluencc du courant dépend de son intensité, et, par suite, de la surface des couples de la pile employée; il diminue à mesure que la distance à l'aiguille augmente. Il ne faut pas oublier qu'en présence d'un courant voltaïque, l'aiguille se trouve soumise à la fois à deux influences, celle du courant lui-même, et celle de la Terre, qui agit sur l'aiguille comme un aimant. Les déviations observées sont donc un eff'et résultant de ces deux actions simultanées. Si, par un moyen quelconque, on parvient à rendre la direction d'une aiguille aimantée indépendante de l'action de la Terre — c'est alors ce qu'on nomme une aiguille as ta tique — le courant dévie toujours Taiguille à angle droit, quelle que soit son intensité. La déviation indique alors seulement la présence du courant, sans prouver rien sur son énergie.

Nous allons voir maintenant comment on a utilisé l'action des courants électriques sur l'aiguille aimantée, pour construire des appareils qui servent à la fois et à constater la présence des courants les plus faibles, et à mesurer leur intensité.

MULTIPLICATEUR DE SCnWEÏCiGER.