ÉLECTRO - MAGNÉTISME

§ IHXJl.—Expériences ç[m conttatem Faction des courants sur les aimants et l'action des courants sur les courants.

L’action mutuelle des courants voltaïques et des aimants donne heu a un grand nombre de phénomènes, dont l’ensemble constitue la théorie physique de rélectro-magnélisme.

Le fait capital de cette théorie consiste en ce qu’un conducteur métallique , qui rcui.it les deux pôles d’une pile en activité, exerce des actions attractives et répulsives sur les pôles dune aiguille aimaütee qui la font dévier du mendieu magnétique

L expéi ience indique que ces actions peuveut être considérées comme se réduisant a deux forces appliquées aux deux pôles de 1 atmant, d intensités dépendant des distances de ces pôles au courant de directions opposées et perpendiculaires aux plans menés

f’aim! '“"f “f f et par chaque pôle, en sorte que si

I aimant était très petit relativement à la distance qui les sépare du courant, ces forces composeraient un couple qui tendrait à pacer laxe de 1 aimant dans une position perpendiculaire au plan, mene par son centre et par le courant rectiligne; dans

tous les cas, les forces dont il s’agit tendraient à placer Taxe de laîmant dans un plan perpendiculaire au conducteur.

Relativement à ia direction du courant ou à la route que suit le Iluide électrique positif dans le conducteur, l’aimant tend toujours à se disposer dans le plan perpendiculaire au conducteur, de telle manière que le pôle austral de l’aimant , celui qui se dirige vers le nord , par l’action du globe , soit à la gauche du courant, c’est-à-dire à la gauche d*un observateur regardant l’aiguille aimentée, et que l’on imaginerait couché sur le courant qui cheminerait de ses pieds à sa tete.

Une multitude d’expériences peuvent servir à vérifier ces lois générales. Si l’on présente le courant rectiligne horizontalement dans ladirectiçu du plan méridien magnétique, au-dessus d’une aiguille aimantée, elle est déviée {et sou pôle austral marche vers la gauche du courant. Si on présente le courant au-dessous de la même aiguille, elle sera déviée en sens contraire, son pôle austral marchant toujours vers la gauche du courant , ces déviations sont d’autant plus considérables que la pile est plus forte ou que le courant est plus énergique, pour un courant très fort l’aiguille se placera à peu près perpendiculairement à sa direction.

Quand on présente le courant à l’aiguille dans le plan horizontal, qui la contient soit à droite , soit à gauche, on remarque qu’un de ses pôles s’abaisse, et que l’autre s’élève toujours, de manière que le pôle austral tend vers la gauche du courant; mais le mode de suspension de l’aiguille s’oppose à ce que ces mouvements soient très prononcés.

Si Ton dispose une aiguille aimantée mobile autour d’un axe, de manière que cet axe soit parallèle à l’aiguille d’inclinaison, elle peut rester indifféremment dans toutes les positions; si alors on lui présente uii courant rectiligne dans une direction quelconque, parallèle au plan dans lequel elle peut se mouvoir, elle se place toujours de manière à être exactement perpendiculaire au courant. On peut encore annuler l’action de la terre sur une petite aiguille aimantée , en plaçant à une certaine distance un gros aimant horizontal dans la direction du méridien magnétique ; si l’on présente un courant horizontal au-dessus ou au-dessous de cette aiguille , elle se place aussi perpendiculairement au conducteur.

Pour étudier l’action réciproque des courants , on se procure un conducteur rectiligne fixe, parcouru par un courant énergique ea enroulant autour d’un cadre rectangulaire une lame dq

cuivre recouverte de soie , de manière à ce qu’elle y fasse dix à douze tours, avant que scs extrémités plongent dans les rigoles Let K d’une table ; par cette disposition on multiplie Ténergie du courant dans le côté supérieur F' O' du rectangle ; au-dessus ou suspend au support des conducteurs mobiles, un double rectangle étatique de manière que le côté horizontal soit très près de E' Ô', et fasse avec celte ligne un angle quelconque; l’ensemble est disposé de telle sorte que la verticale passant par les pointes 'du conducteur mobile soit dans le plan du cadre fixe , et s’il est possible qu’elle contienne un des côtés verticaux du conducteur fixe (fig. 36).

Quand le courant voltaïque est introduit, on remarque que le conducteur mobile vient se placer dans le plan du conducteur fixe, de telle manière que le courant en FO soit parallèle à celui en E^ , et dirigé dans le même sens ; en renversant successivement la direction du courant dans le conducteur fixe, ou dans le conducteur mobile, le double rectangle mobile se déplace toujours de manière à remplir la double condition qui vient d être «noncée. Les résultats de ces expériences sont compris dans cette loi générale. Quand deux courants rectilignes forment entre eux un certain angle, qu’ils soient ou non situés dans le même plan, ils s’attirent s’ils vont tous deux en s’approchant ou tous deux en S'éloignant du sommet de l’angle ; ils se repoussent, au contraire, si l’un d’eux va en s’approchant et l’autre en s’éloignant du même sommet.

Si l’on dispose près d’un conducteur fixe rectiligne et vertical F' O' un conducteur mobile FO faisant partie d’un double rectangle asiatique; lorsque le courant sera ascendant ou descendant dans ces deux conducteurs, la position d’équilibre stable du double rectangle mobile sera celle du plan passant par E' O' et par 1 axe de rotation. On peut donc dire qu’il y a attraction entre deux courants rectilignes parallèles et dirigés dans le même sens; si, au contraire, le courant est ascendant suivant EO ou E'O', et descendant suivant E' O' ou EO. On remarque que le rectangle mobile tend à se placer dans une position perpendiculaire au plan passant par E' O' et par l’axe de rotation. On doit conclure de là que deux courants rectilignes parallèles, mais dirigés en sens contraires, sc repoussent (fig. 37).

§ XXVII. — Construction et usage du multiplicateur^'

L’effet du multiplicateur est fondé sur l’action égale qu’exercent sur l’aiguilie aimantée toutes les parties d’un fil conducteur. Si, par exemple, fig. 3 8,une aigu '.lie aimantée est placée entre deux portions ah q\. b c d’un fil semblable et que les fils et Taiguille soient dans un même plan vertical , on conçoit que raiguille doit recevoir une impulsi on double de celle qu’un seul fil lui imprimerait. Eu effet, les deux impulsions données à l’aiguille par les deux portions horizontales du fil s’ajoutent entre elles , parce qu’elles sont parcourues par le courant électrique en deux sens différents. On augmentera donc l’effet en faisant faire au fil conducteur plusieurs circonvolutions. C’est là ce qui constitue le multiplicateur.

La figure 89 représente un multiplicateur; AA est le pied de l’instrument; CC, CC sont deux montants que porte un châssis;

B B dans les bords duquel existe une rainure, où se logent les tours successifs du fil multiplicateur; DD est un montant destiné à porter le fil auquel l’aimant doit être suspendu ; toutes ces parties sont en bois; EE est un fil de métal qui passe à frottement par un trou pratiqué dans la partie supérieure du montant DD. A ce fil métallique s’attache par un peu de cire le fil de cocon EF; celui-ci porte à son extrémité un petit triangle double de papier sur lequel repose la petite aiguille aimantée; eu G est un cylindre creux dans lequel passe librement le fil de suspension et qui empêche le multiplicateur de le toucher.

On voit encore au-dessous de l’aiguille aimantée un cercle di- ’ visé pour mesurer les dévialions.Le fil multiplicateur est de cuivre^ son épaisseur d’un quart de millimètre. Il est enveloppé de soie dans toute sa longueur, par là on empêche toute communication électrique entre les différentes parties de ce fil , qui sont superposés dans la rainure du châssis BB; H et J représentent les deux extrémités du fil.

L’usage de cet appareil se conçoit presque sans explication. Pour multiplier l’action qu’a sur l’aiguille un courant galvanique, on n’a qu’à établir les communications de manière que le fil muiliplicaîeur devienne une partie du circuit. L’eiectiicité développée par le contact des deux disques, l’un de zinc et l’autre de cuivre, quand même on n’emploie que de l’eau pure pour conducteur liquide, est déjà très appréciable avec cet appareil. On peut de la même manière rendre sensibles des actions gaiva- !

niquesqui seraient tropfaibles pour être appréciées directement.

Quand on veut se servir du multiplicateur pour des actions éleciro motrices un peu considérables, il faut employer des fils conducteurs plus épais.

Le gaUanomèlre que nous avons représenté est celui de Schweiger qui l’a imaginé ; depuis, cet insirument a éié modifié de bien de^» manières, et on est parvenu à le rendre tellement sensible que Ton a pu avec cet appareil couslater la présence de courants, là où l’on ne soupçonnait pas même leur existence.

§ XXVIII. — Moyens de produire les courants thermo-électri-qiies. Description du thermo^miiitiplicateur.

Une simple différence de température, entre les parties d’un circuit composé de substances métalliques, suffit pour faire naître des courants électriques dans ce circuit. Le galvanomètre , que nous avons décrit, offre un moyen facile d’étudier ce genre de phénomènes, auxquels on donne le nom de phénomènes thermo-éledriques. L’appareil qui a servi à découvrir ce nouvel effet de chaleur consiste dans un cylindre de bismuth ou d’antimoine B, soudé vers ses deux bases, à une lame de cuivre S MS'; la partie M est entourée d’une étoffe isolante, ahu que la main puisse saisir l’appareil sans donner une issue dans le sol aux fluides électriques développés (fig. 40).

(^uaiid tout le circuit est à la même température, il n’exerce aucune action sur l’aiguille aimantée. Mais si l’on échauffe l’une des .'Oiidiires S , par exemple, l’aiguille aimantée est déviée dans le voisinage du circuit, et indique un courant dans un sens; le courant est inverse quand on chauffe la soudure S; si les deux soudures sont également échauffées, il n’y a plus de courant; mais si Ton refroidit ensuite l’une d’elles plus que l’autre, le courant renaît ; c’est donc à une simple d.fférence de temjiéralure, entre les soudures S etS' , que l’on doit altritnier l’existence du courant.

On fait voir que les phénomènes thermo-éiectriques dépendent d’une inégalité dans le mouvement de la chaleur, à travers les differentes parties du circuit, quand on soude i’ime à l’autre les deux extr émités d’un fil de platine, de manière à former un circuit forméd’un seul métal;carsi ou l’échauffe en un quelconque de ses points, il n’cii résu.te aucun courant; mais si l’on fait un nœud en quelque endroit, et qu’oo échauffe nue partie voisine du circuit,

un courant se manifeste; or il ne peut être attribué qu’à une différence dans la propagation de la chaleur des deux côtés du foyer, dans le sens du nœud où une plus grande masse de métal se trouve réunie au môme point et dans le sens opposé, ou le métal a partout les mêmes dimensions transversale?.

L’argent et l’or, soudés ensemble comme dans la ligure précédente, n’ont pas des effets lliermo -électriques aussi puissants que le cuivre et le bismuth. L’expérience prouve que les métaux qui produisent le plus d’effet sont le bismuth et l’antimoine.

M. Nobili a imaginé un thermomètre thermo-électrique; il est composé d'un grand nombre d’éléments, de deux métaux différents aUernativement soudés les uns aux aulrer; le polygone qu’ils lorment est replié, de manière que toutes les soudures d’ordre impair soient d’un côté, et toutes celles d’ordre pair de l’autre côté de la masse totale qui a la forme d’un cylindre; tous les éléments sont recouverts latéralement d’iiue substance isolante. Les soudures seules apparaissent libi’es sur les bases du cylindre; le lout est enveloppé d’un Inbe de cuivre , terminé d’un côté par une sorte de miroir parabolique du même métal , et de l’autre par une plaque de cuivre. î*

Enfin, le polygone est interrompu pour qu’on puisse fermer le circuit par le fi! d’uii galvanomètre; quand on tourne l’axe du miroir parabolique du côté d’une source de chaleur rayonnante, même très faible, l’aiguille du galvanomètre est déviée. L’enveloppe en cuivre qui recouvre tout l’appareil, moins les souchjres de l’ordre impair, a pour objet de préserver le reste du polygone de l’action de la chaleur rayonnante.

Cet appareil c»t fondé sur celte propriété, que quand on chauffe de deux eu deux les soudures d’un polygone fermé, composé d’éléments de métaux différents, alternativement soudés les uns aux autres, en maintenant les soudures intermédiaires à une température constante, le courant multiple qui s’ensuit augmente d’énergie avec le nombre des éléments , quoique dans un rapport plus faible que ce nombre. Pour constater les courants développés avec cet appareil, on ne peut pas employer le galvanomètre ordinaire; il faut en employer iin à gros fils. L’expérience fait voir que quand les fils sont très fins , le courant ne passe que très difficilement. Du reste, la conslruction de ces nouveaux galvanomètres, ou- ihermo-multiplicateuvs ne diffère pas des galvanomètres ordinaires.

PltYSIQliE.