OI
On peut le prouver avec le conducteur mobile (fig. i5), en présentant un aimant horizon-» talement sous , on voit le conducteur mobile se tourner dans une direction perpendiculaire à l’aimant, le pôle austral se trouvant à gauche du conducteur. Ou peut s’assurer que cet effet n’est pas dû à l’action des divers conducteurs les uns sur les autres ; car si l’on renverse les communications avec la pile , sans rien changer au reste du système , le fil £ef se retourne dans une position directement opposée à la précédente.
$ 53. Un aimant attire un fil conducteur lorsque la gauche regarde le pôle austral de l’aimant, et que le pied de la perpendiculaire commune au conducteur et à V aimant tombe entre les deux pôles de ce dernier. Il y a répulsion lorsque tout restant de même , la gauche du courant regarde le pôle boréal.
11 suffit, pour prouver ce fait par expérience, de présenter un aimant à l’un des fils verticaux du conducteur (fig. 21 ) parallèlement au plan mobile.Quelle que soit la direction du courant, si sa gauche regarde le pôle austral, il vient s’appliquer contre l’aimant; dans le cas contraire, il s’en éloigne indéfiniment , et si l’aimant est assez énergique, la partie opposée du conducteur vient s’appliquer sur l’autre face de l’aimant.
§ 54. Un aimant placé parallèlement à* un
conducteur mobile sur un pivot , et dans le prolongement de taxe de rotation de ce conducteur r l&fait tourner toujours dans le même sens.
A la tige St ( fig. i ) , on adapte l’appareil mobile (fig. 19) et on place l’aimant d’abord sous la table, verticalement appuyé contre la tige. Alors si le courant est ascendant dans le conducteur et le pôle austral en haut, l’appareil tourne continuellement de l’est à l’ouest par le midi. On renverse ensuite l’aimant de manière à placer le pôle boréal en haut, le mouvement a lieu de l’est à l’ouest par le nord.
On porte l’aimant toujours vertical au-dessus de la coupe S ; alors si le pôle boréal est en -dessus, le mouvement a beu de l’est à l’ouest par le midi • en renversant l’aimant, le mouvement change de direction.
En changeant l’ordre des communications avec la pile, c’est-à-dire en rendantle courant descendant dans le conducteur vertical, on rend tous les mouvemeus inverses de ceux qui viennent d?ètre décrits.
Si l’on ne considère que le pôle le plus rapproché du conducteur, on peut exprimer le sens des mouvemens dans tous les cas par un seul énoncé.
Le pôle austral d'un aimant, placé sous le conducteur mobile ou le pôle boréal placé audessus , produisent la rotation dans le meme sens que la terre pour nos climats.
Le pôle austral , placé au-dessus du conducteur, où le pôle boréal en-dessous t produisent la rotation en sens inverse. ^
§ 55. Un conducteur mobile autour d’un àxe et soumis à l’action d’un aimant perpendiculaire à son plan et dont les deux pôles sont placés de chaque côté du plan , est amené au milieu de l’aimant lorsque la gauche du courant regarde le pôle austral / dans le cas contraire , le conducteur peut rester en équilibre instable au milieu de l’aimant , mais pour peu qu’il en soit écarté , il continue à s’en éloigner indéfiniment.
On fait cette expérience en présentant un aimant dans la position indiquée à l’un des fils verticaux de la figure 21 : on observe alors les deux effets énoncés.
Dans le premier cas, l’équilibre est fixe, parce que si le conducteur s’écarte du miliêti de 1 aimant, le nombre des particules dont l’attraction tend à le ramener à cette position , est plus grand que celui des particules qui tendent à l’en écarter ; dans le second cas , le nombre des particules qui repoussent le conducteur dans un sens, l’emporte sur celles qui tendent à le repousser en sens contraire, aussitôt que le plan du conducteur ne divise plus l’aimant en deux parties égales.
L’action de» airaans sur les fils conducteurs
doit être accompagnée d’une réaction égale que l’on manifeste en rendant mobile une aiguille de boussole ou un petit barreau dans la sphère d’activité d’un courant électrique.
§ 56. Une aiguille de déclinaison est déviée de sa direction par un courant parallèle Ù0on axe, de manière que le pôle austral de l’aiguille est rejeté d gauche du courant.
Pour faire cette expérience, on prend une portion quelconque du conducteur, et on la présente dans une situation parallèle à l’aiguille, et successivement tout autour de cette aiguille ; si l’électricité va du sud au nord , voici ce que l’on observe. Quand le courant est au-dessus de l’aiguille , le pôle austral est rejeté vers l’ouest; le courant placé à l’est fait relever le pôle austral et baisser le pôle boréal; en dessous de l’aiguille, le courant repousse le pôle austral vers l’est, et placé à l’ouest, il abaisse le pôle austral et élève le pôle boréal. Les effets sont inverses lorsque l’électricité va du nord au sud.
Ce phénomène est celui qui a été découvert par M. Oersted ; il est le premier exemple d’une action à distance exercée par une pile galvanique dans laquelle les communications sont librement établies , et cette action s’étant d’abord présentée à l’observation dans seseffets sur l’aimant, on avait donné au nouvel ordre de phénomènes qui en résul-
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teat le nom à.’ électro-magnétiques y mais cetle dénomination doit être abandonnée, au moins dans sa généralité, depuis que l’on a découvert des effets de l’action à distance des conducteurs galvaniques, sans l’intermédiaire d’aucun aimant; on pourrait seulement la conserver, pour les effets dans lesquels les aimans et les conducteurs agissent les uns sur lesautres, si l’on croyait devoir les considérer comme complètement distincts des phénomènes dus à la seule action de l’électricité. Dans . tous les cas, le nom générique doit être celui à? électro-dynamiques , défini au commencement de cette notice.
§ 57. La manière précédente de faire l’expérience ne donne qu’un . résultat compliqué de l’action de la terre et de celle du fil galvanique. Pour isoler cette dernière, il faut employer un appareil dans lequel l’action de la terre soit neutralisée, ce que l’on appelle une aiguille asiatique; on peut le faire de plusieurs manières, soit en suspendanbfune aiguille sur un pivot parallèle à l’aiguille d’inclinaison, soit en contrariant l’action de la terre par celle d’uil barreau fortement aimanté et convenablement disposé, ou plus simplement en attachant à un même axe deux aiguilles de boussoles égales, AB et A’B' (fig. 43), aimantées de la même manière, tournées en sens directement opposés, et suspendant cet
appareil de manière que son axe soit dÿns le prolongement de la verticale du point de suspension y, quel que soit celui de ces procédés que l’on emploie, on observe constamment que le fil conjontif présenté à une aiguille asiatique dans une direction quelconque , la tourne toujours d angle droit sur sa propre direction , le pôle aus tral à gauche du courant.
Lorsque le courant parallèle à l’axe de suspension de l’aiguille estassez long pour être censé indéfini dans les deux sens , MM. Biot et Savard ont démontré, par expérience, que l’intensité de la force directrice est en raison inverse de la distance. M. Laplace en a déduit, par le calcul, que l’action de chaque partie infiniment petite du courant sur l’aimant, est en raison inverse du carré de la distance.
§ 58. Une aiguille suspendue verticalement est attirée entre ses deux pôles par un courant horizontal , lorsque le pôle austral est d gauche du courant , et repoussée déh s le cas contraire.
Pour, faire cette expérience, on prend une aiguille à coudre aimantée, on la suspend verticalement à un long fil , et on lui présente horizontalement entre ses deux pôles une portion du conducteur ; on observe, au moment où l’on établit les communications avec la pile , un mouvement dans l’aiguille , qui se porte vers le fil, si
le pôle austral est à gauche du courant, et qui s’en éloigne dans le cas contraire. Ce premier mouvement est le seul dont on doive tenir compte, car bientôt , par l’elTet de la pesanteur, l’aiguille est ramenée vers la verticale et la dépasse par un mouvement contraire au précédent.
§ 5g. Une aiguille suspendue sur Veau et soumise à l’action d’un courant , vient s’attacher au conducteur par son milieu, dans le cas de l’attraction : dans le cas contraire, elle s'en éloigne indéfiniment.
Pour faire simultanément ces deux expériences, M. Boisgiraud a suspendu sur l’eau une petite aiguille à f&udre enduite d’une couche d’un corps gras. 11 a recourbé un fil de cuivre a&yc fë» (flg. 43), de manière à partager le niveau de l’eau en trois parties, l’une ix comprise entre les deux portions verticales du fil, il i’appclle intérieure ; les deux autres i9 et xX comprises entre ces même fils et les parois du vase, nous les nommerons extérieures. Le plan du fil a.ÇyJ'in étant placé perpendiculairement au méridien magnétique et le courant entrant par l’extrémité a, que je supposerai à l’orient pour fixer les idées , l’aiguille sera attirée par €y quand elle se trouvera dans la partie extérieure xX, car alors le pôle austral sera à gauche du courant ; de même dans la partie iâ elle sera attiré par cTéj au contraire, dans l'inter-
valle nt, l’aiguille présentera son pôle austral à droite du courant descendant €y et du courant ascendant «Te; elle sera, par conséquent, repoussée par tous les deux. En effet, si l’on place l’aiguille dans la partie intérieure, et qu’on établisse les communications dans l’ordre a.QyJ'ém , l’aiguille s’échappe de l’intervalle /r en glissant dans le sens de sa plus grande section par le plan du conducteur, et rentre dans la partie extérieure qui se trouve être la plus voisine de son pôle à la fin de l’excursion ; alors elle glisse de nouveau en rentrant dans cet intervalle, jusqu’à ce que son milieu se trouve dans le plan du conducteur, dépasse un peu cette position en^ vertu de la vitesse acquise, et s’attache enfin par son milieu au fil conducteur. Si l’on renverse les communications, l’aiguille est chassée des deux parties extérieures , pénètre dans l’intérieur, et vient s’attacher par son milieu à l’un ou à l’autre des fils €y ou Je , celui qui s’en trouve le plus près à la fin de son excursion.
§ 60. Connaissant l’action d’un aimant sur un courant rectiligne, on peut facilement en conclure ce qui arrivera quand on soumettra un conducteur voltaïque, plié d’une manière quelconque, à l’influence d’un barreau. Pour ne pas m’écarter dcsconsidérations’élémenlaires, je supposerai que l’axe du barreau est toujours perpendiculaire au
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plan du conducteur, et j’examinerai d’abord le cas où le plan du conducteur passe par le centre du barreau, ou du moins ne s’en écarte qu’à de petites distances.
Soit d’abord le conducteur circulaire (fig. 25 ), mobile autour d’un de ses diamètres. Quand le barreau est dans son intérieur, le pôle austral à gauche, tous les élémens du cercle sont attirés par le barreau , et il doit y avoir équilibre entre toutes ces attractions si le plan du cercle est exactement perpendiculaire à l’axe du barreau et passe par le centre de cet axe ; mais cet équilibre est instable , car si le cercle se trouve un peu incliné par rapport au barreau, les attractions sur les deux demi - circonférences opposées tendront à diminuer les angles aigus indéfiniment, et les deux parties de l’anneau viendront s’appliquer sur les deux faces opposées de l’aimant. C’est en effet' ce que donne l’expérience.
Mais si le pôle austral était à droite, alors tous les élémens du cercle seraient repoussés et l’équilibre seraitstable; car si le cercle se trouvait incliné, les forces répulsives émanées du barreau tendraient à augmenter les angles aigus, et par conséquent, à rétablir la position à angles droits.
$ 61. Plaçons maintenant le barreau hors du cercle, le pôle austral aura des positions différentes relativement aux deux demi-circonférences
situées de chaque côté de l’axe de révolution. Si la plus voisine du barreau est attirée, la plus éloignée sera repoussée et l’équilibre sera stable ; car, d’aprcs ce que nous avons vu (§ 55), chaque élément attiré est en équilibre stable quand il est perpendiculaire à l’axe de l’aimant sur son milieu, et cet équilibre ne sera pas troublé par la partie repoussée qui, d’après le paragraphe cité, est en équilibre instable dans la même position. Dans le cas de répulsion de la demi-circonférence - voisine du barreau , cette partie serait en équilibre instable , et si elle était écartée légèrement de sa position, la force répulsive tendrait à augmenter l’angle aigu , tandis que la force attractive , exercée par l’autre demi -circonférence, tendrait à diminuer l’angle obtus opposé ; ces deux effets réunis feront tourner le cercle de manière que sa partie attirée devienne plus voisine de l’aimant, et alors l’équilibre sera stable comme nous l’avons expliqué précédemment. Les diverses conséquences que nous venons de tirer de l’action d’un aimant sur un fil conducteur, sont parfaitement conformes aux expériences qui ont été faites par M. de la Rive , sur un conducteur circulaire adapté à un appareil flottant.
§ 6a. Soit maintenant le conducteur (fig. a4) mobile autour d’un axe pris dans son plan, mais extérieur au cercle. Plaçons le barreau dans l’in-
térieur perpendiculairement au plan mobile, et son centre à peu près dans ce plan. Si le pôle austral est à gauche , chaque élément est attiré et tend à faire passer le plan mobile exactement par le centre du barreau : il y a donc équilibre stable dans cette position. Si le pôle austral est à droite, le plan mobile ne divisant jamais bien exactement l’aimant en deux parties égales, chaque élément tend à s’échapper indéfiniment dans le sens du plus petit segment; l’appareil obéit, en effet, à cette tendance, autant que le permet son mode de suspension. Lorsque le barreau est à l’extérieur, dans le plan horizontal qui passe par le centre du cercle, et son milieu peu éloigné du plan mobile, les deux demi-circonférences séparées par un diamètre parallèle à l’axe de rotation , éprouvent des effets différons , et en supposant le barreau plus loin de l’axe de rotation que le conducteur, l’effet produit sur la demi-ciroonférence voisine du barreau, l’emporte sur l’action opposée par la plus grande proximité et par un bras de levier plus considérable; ainsi , lorsque cette partie, que j’appellerai antérieure , sera attirée , le cercle sera en équilibre stable ; dans le cas contraire, il s’échappera dans le sens du moindre segment du barreau.
$ 63. Reprenons le cas où l’aimant perpendiculaire au plan du conducteur»(fig. a3) est passé dans son intérieur, et faisons varier sa position en
conservant l’axe toujours dans le prolongement de la même ligne. Rappelons-nous que pour dé- . terminer la position du pôle relativement au courant, il faut mener, de l’œil de l’observateur, placé dans un élément du courant, comme on l’a expliqué ( § 5 1 ) , une ligne au centre de l’aimant , et examiner si le pôle austral est à droite ou à gauche de cette ligne; il est évident que si le pôle était à gauche dans la situation primitive que je viens de rappeler, il y restera toujours, à quelque distance que l’aimantsoit transporté parallèlement à lui-même.
Par suite de ce mouvement , lorsque l’aimant sera tout entier à gauche du conducteur, il lui présentera son pôle boréal , et quand il sera tout entier à droite du conducteur, il lui présentera le pôle austral. Dans les deux cas, l’effet est le même, le cercle attiré par tous ses élémens est en équilibre instable dans la position perpendiculaire au barreau, mais dans la pratique, une de scs moitiés se trouvant toujours à faire un angle aigu avec l’axe, devient prépondérante et continue à tourner jusqu’à ce que le plan devienne parallèle à l’axe du barreau.
Si au contraire , l’aimant toujours placé à l’extérieur de manière que son axe prolongé passe par le centre du cercle, présente son pôle austral à gauche ou son pôle boréal à droite du courant, le
cercle est repoussé dans tous ses élémens et se met en équilibre stable dans la situation perpendiculaire A l’axe de l’aimant.
$ C4- Dans ces deux expériences, il est évident que sans la résistance de l’axe de suspension, le conducteur en masse serai t animé d’un mouvcmen t de translation-qui le rapprocherait de l’aimant dans le cas de l’attraction, et l’en éloignerait’ dans le cas de la répulsion. On peut manifester ces mouvemens à l’aide du conducteur (fig. 2 /)
En si on présente le pôle boréal d’un aimant à gauche, ou le pôle austral à droite, il s’avan ce, ers l’aimant; si, au contraire, on lui présente le polo boréal à droite, ou le pôle austral à gaucbe 1 est repoussé. On obtient les mêmes eflets en présentant l’amant au cercle sous une inclinaison quelconque , pourvu que le barreau soit tout entier hors de 1 espace renfermé entre les deux plans verticaux, menés aux extrémités des deux cercles don tse compose l’appareil, perpendiculairement à la ligne qui joint leurs centres. Cette condition est indispensable pour qu^le mode de suspension et influence du cercle opposé ne contrarient pas 1 action principale. L’influence du second cercle tend évidemment à contrarier celle du premierquant au mode de suspension , il pourrait rendre’ prépondérante une action exercée sur la demi-circonférence la plus éloignée de l’axe de suspension,
parce qu’elle se trouve appliquée à un plus grand bras de levier.
$ 65. Nous pouvons maintenant expliquer l’action des aimans sur les conducteurs pliés en hélices. En effet , nous avons vu que ces hélices étaient équivalentes à plusieurs cercles parallèles, dont les centres sont situés sur un même axe , et que le courant galvanique parcourt tous dans le même sens. Que l’on présente parallèlement à l’une de ces hélices , celle delà fig. 4o par exemple , un barreau aimanté situé tout entier hors du cylindre sur lequel l’hélice est enroulée, et de l’espace renfermé entre les plans de ces deux spires extrêmes prolongées, ce que j’appellerai un aimant extérieur à l’hélice ; il existera sur les deux parties opposées de chaque spire des actions contraires , et l’effet résultant dépendra de l’action exercée sur la demi-circonférence la plus voisine ; des effets du même genre se répétant pour chaque cercle , il en résultera des attractions ou des répulsions de l’hélice en masse ; or, si cette hélice est suspendue de manière à tourner autour d’une ligne perpendiculaire sur le milieu de son axe, le sens du mouvement de rotation dépendra du genre d’action exercée sur la moitié de l’hélice la plus rapprochée de l’aimant ; il ne reste qu’à déterminer dans chaque cas le genre de celte action. Supposons l’hélice dirigée par l’action de la terre ;
Digitiaed by Goi
• on sait qu’alors ( $ 4^) le courant est descendant à 1 est et ascendant à l’ouest. Présentons-lui un aimant horizontal extérieurement. Pour fixer les idées, je le supposerai à l’est et au nord du cy-
♦ lindre i aIors si l’aimant est à gauche du courant dans la moitié orientale de chaque spire, il est à droite de la partie occidentale ;.si donc il présente à l’hélice son pôle boréal, il attire la partie orientale et repousse la partie occidentale ; la première de ces actions étant plus forte que la seconde pour toutes les spires, l’hélice tendrait à se porter en masse vers le barreau si elle était libie. Son mode de suspension ne lui permet que de tourner autour d’un axe vertical; alors , la moitié de l’hélice tournée vers l’aimant détermine le sens du mouvement, à cause de sa plus grande proximité, et il en resuite une attraction apparente entre le pôle de l’aimant et l’extrémité de l’hélice qui se dirige au nord par l’action de la terre.En faisant passer l’aimant àl’ouest et au nord de l’hélice, il se trouve à gauche du courant, dans la partie occidentale de l’hélice, et à droite de la partie orientale j il attire donc la première et repousse la seconde; mais l’attraction l’emporte sur la répulsion, parce qu’elle s’exerce à une moindre distance : aussi dans cette nouvelle position , le pôle boréal paraît encore attirer la partie de l’hélice qui se dirige au nord par l’action de la terre.
'En présentait l’aimant au-dessus ou au-dessous 4 de l’hélice, on reconnaît par les mêmes raisonnemens, et on vérifie par expérience, que dans ces deux positions, il y a encore attraction apparente entre le pôle boréal de l’aimant et la partie de l’hélice dirigée au nord par l’action de la terre.
On trouve de même , et l’expérience confirme , que le pôle boréal repousse la partie de l’hélice qui ^se dirige au midi ; que le pôle austral ,. au contraire ? attirp cette partie de l’hélice, et répousse celle qui s^ dirige au nord.
: Toujs ces eilets sont encore les mêmes lorsque l’aim^nl cesse d’être parallèle à l’axe de l’hélice , pourvu qu’il lui reste extérieur. Ils sont tous ac- Jîqrrjjpjjgnés ,(l’une réaction que l’on peut mani- .fester en présentant à une aiguille aimantée I héljçe(fig. 4.1).
r .. ; ;$ 6Ç, Lorsque l’aimant çst situé en tout ou en partie dans l’espace compris entre les plans prolongés des spires extrêmes , les phénomènes se compliquant ; on peut bien alors, par des raisonnemens analogues aux précédons, en prévoir les principales circonstances, mais leur évaluation précise dépend de la forme et de la grandeur de l’aimant,
et de la distribution du magnétisme dans sa sub-
stance. Cependant en restreignant toutes les expériences relatives à l’action mutuelle des aimans et des conducteurs voltaïques, aux circonstances qui
ont clé décrites en parlant de cliacune d’elles, cm peut les renfermer toutes dans l’énoncé suivant : Le conducteur d’un courant électrique agit sur l’aiguille aimantée , comme il agirait sur une aiguille non aimantée , mais d laquelle seraient attachées , dans un plan perpendiculaire à la ligne qui en joint les pôles, une ou plusieurs portions de circuit voltaïque, dont le courant électrique tournerait autour de l’aiguille , relativement à ses pôles , dans le même sens où le soleil parait tourner autour de notre globe, relativement aux pôles de la terre qui portent las mômes noms que ceux de l’aimant.
$ 67. L’analogie entre les annans et les conducteurs voltaïques qui parcourent des courbes fermées, devient encore plus frappante quand on rapproche les observations des $ 49> 5 r, 65 ; il résulte, en effet, de leur ensemble, que l’on peut imiter les attractions et répulsions qui ont lieu entre deux aiguilles aimantées , l'une fixe et l’autre mobile, en substituant à l’une ou à l’autre, ou à toutes deux , des cylindres électro- dynamiques. Celte analogie remarquable, et qui s’étend à un si grand nombre de phénomènes, a conduit M. Ampère à présenter une nouvelle théorie «lu magnétisme, qui consiste à attribuer les propriétés «les annans à des courans électriques, situés dan s des plans perpendiculaires aux axes des barreaux.
Cette théorie des courans électriques est assujettie à quelques conditions qui résultent des propriétés déjà connues des oimans et des courans eux-mêmes. En effet, les expériences de Coulomb ont démontré que les fragmens détachés d’un barreau aimanté étaient eux-mêmes des aimans complets ; donc, les courans imaginés pour rendre compte des effets magnétiques, ne doivent pas être conçus comme entourànt toute la masse de l’aimant, mais comme circulant autour des fragmens qui conservent les propriétés magnétiques après la séparation d’avec le barreau, c’est-à-dire autour de particules moindres que celles que l’on obtient par la division mécanique. On doit donc regarder non pas chaque molécule intégrante, mais chaque particule cristalline du corps , comme une pile qui a la propriété électro-motrice et ses conducteurs, de sorte que le fluide naturel se dércompose à l’une des extrémités de la particule ; le fluide vitré et le fluide résineux résultant de cette décomposition, circulent chacun de leur côté, jusqu’à l’extrémité opposée de la particule où ils se recomposent pour former du fluide na turel. Leur marche est représentée (fig. 44 )> cçjle du fluide positif par la flèche pleine, et celle du fluide négatif par la flèche ponctuée.
Maintenants! l’on remarque que du fluide négatif, circulant dans une direction, produit les.
mêmes effets que du fluide positif circulant en sens contraire , on verra que la route de ces deux fluides équivaut à un courant continu de fluide positif qui ferait le tour de la particule dans le sens aSyJ'.
Ces idées théoriques sur la propriété électromotrice des particules de certains corps, sout autorisées par des faits connus ; ainsi la tourmaline et un grand nombre d’autres minéraux développent de l’électricité dans des circonstances particulières, et on ne peut douter que dans un cristal de grosseur finie , l’effet observé ne soit le résultat de tous les phénomènes du même genre produits dans les petits cristaux, élémentaires que j’ai nommés, pour l’acier, particules cristallines. Il est vrai que dans la tourmaline et les autres mi néraux, l’électricité ne se manifeste que par sa tension , parce que ces minéraux ne sont pas conducteurs de l’électricité j mais si dh pouvoir électro-moteur de la tourmaline on réunit la faculté conductrice, on aura une idée juste de la manière dont on peut concevoir les petites piles élémentaires des aimans.
5 68. L’existence des courans électriques dans le fer et dans l’acier est devenue plus probable depuis que M. Seebeck a prouvé qu’on peut établir un courant électrique dans un circuit exclusivement formé de conducteurs solides. Ce savant
a découvert que si , après avoir soudé deux barreaux de métaux différens , de manière à eu former un circuit fermé, on chauffe une des soudures, il s’établit dans le système un courant électrique que l’on manifeste par son action sur l’aiguille aimantée. Nous sommes ainsi en possession d’un, nouveau genre de circuits électriques qu’on peut appeler circuits thermo-électriques ,pour les distinguer des circuits galvaniques, qu’il serait désormais convenable d’appeler hydro-électriques. Ces deux dénominations renferment dans leur signification tous les courans que l’on sait produire artificiellement dans l’état actuel de la science : cependant elles me paraissent insuflisantes, puisqu’elles ne comprennent pas les courans qui pourraient être produits dans des conducteurs entièrement solides par des agens autres que la chaleur : je proposerais, en conséquence, de diviser les courans électriques en deux genres : les courans produits avec l’intermédiaire des liquides, ou courans hydro-électriques , et les courans produits dans des systèmes entièrement solides, que l’on nommerait par opposition stéréo- électrique s. Les courans thermo-électriques sont, jusqu’à présent, les seuls du second genre dont l’existence soit incontestable ; mais si les courans particulaires des aimans ont une existence réelle , ils forment une seconde espèce du même genre.
$ 6g. Pour bien caractériser l’état de la science, je crois que l’on doit diviser les courans électriques sous un autre point de vue , en continus et discontinus. Les premiers sont ceux qui parcourent des conducteurs parfaits, et dont l’intensité ne varie que par degrés insensibles, entre deux instans consécutifs : tels sont ceux qui s’établissent dans les circuits thermo-électriques, et dans les piles de Yolta à auges, à couronnes de tasses, ou à éléraens plongeans. Les courans discontinus ont lieu dans des conducteurs imparfaits. Cette espèce de corps permet à l’électricité de s’accumuler jusqu’à un certain terme, pour lequel le corps n’isole plus; l’électricité passe alors par explosion; et si la force électro-motrice continue à s’exercer, l’électricité s’accumule de nouveau, produit une seconde explosion , et ainsi de suite. Ces alternatives entre le passage de l'électricité et son état de tension peuvent être assez rapides pour échapper à nos sens, et produire l’apparence d’un courant sans interruption : telle est l’espcce de courant que je nomme discontinu , et dont le caractère distinctif est de ne pas dévier l’aiguille aimantée. Je citerai pour exemple le courant d’une machine électrique à deux électricités, dont on fait communiquer les deux conducteurs par une lige métallique, et les courans d’une pile de Yolta , construite avec des disques alternativement me-
talliques et humides. Tous les courans hydroélectriques doivent devenir discontinus lorsque la pile a réagi pendant quelque temps sur elle-même, ou quand on les transmet par des fils fins. Ainsi, il est probable qu’ils conservent encore la propriété d’aimanter l’acier, lorsqu’ils ne peuvent plus dévier l’aiguille aimantée ; car tel est le caractère des courans discontinus quand ils sont doués d’une assez grande énergie.
Quoiqu’il paraisse d’abord contradictoire qu’un courant aimante l’acier et ne dévie pas la boussolle de sa direction , cependant il est facile de voir qu’un courant discontinu doit jouir à la fois de cette double propriété. En effet, quelle que soit l’opinion que l’on adopte sur le magnétisme, aimanter n’est toujours que déterminer une nouvelle disposition dans un fluide d’une ténuité extrême , ce qui peut être produit par une action d’une très courte durée; mais dévier l’aiguille aimantée, c’est imprimer une vitesse finie à une masse appréciable , ce qui ne peut être produit par aucune force dont l’action est instantanée. Ainsi, une seule explosion d’une bouteille de Leyde , ou d’une batterie , ou même l’étincelle d’une machine électrique , produira l’aimantation d’une aiguille d’acier ; il en sera de même d’une série d’étincelles, ou d’un courantdiscontinu. Mais les mêmes causes ne pourront produire aucune
déviation sensi ble sur l’aiguille aimantée, si l'intervalle qui sé:pare deux impulsions est tel, que Feffet de la pr emière soit détruit par l’inertie de l’aiguille et les obstacles qui s’opposent à son mouvement, avant que l’elTet de la seconde impulsion puisst 3 se faire sentir,
$ 70. D’apr< is l’ensemble de nos connaissances sur l’électricité, on peut prouver sa présence dans un état de tension, meme très faible, avec l’électroscope condensateur , dans l’état de courant continu par la déviation de l’aiguille aimantée, et l’on estm ême parvenu à amplifier cet effet, à l’aide d un ins I. rumen t que l’on nomme multiplicateur electro-n lagnètique , dont on trouvera plus loin la descripti on ; enfin , dans l’état de courant discontinu inb ense, on peut la manifester encore par 1 aimanUation de l’acier; mais si le courant est faible el t discontinu, on n’a, jusqu’à ce jour, aucun lîioyen d’en prouver l’existence. Si cette lacune dans no s moyens d’observations était comblée, il est hors de doute qu’elle ouvrirait un vaste champ de découvertes, et qu’on trouverait l’éleetricité dans ur ie foule de systèmes , soit naturels , soit artificiel s, où il est impossible de la reconnaître mainten ant, et où cependant elle doit influer sur un gran d nombre de phénomènes.
$ 7 1 • l j’étudedes courans thermo-électriques présente pj .usieurs questions qui touchent, d’une part,
à l’électricité dynamique; de l’autre, à la théorie du mouvement de la chaleur dans les corps solides. M. Ocrstcd et M. le baron Fourier se sont réunis pour en examiner une par la voie de l’expcrience. C’est la question de savoir si les effets lhermo- électriques peuvent être agrandis par la répétition alternative des barreaux de diverses matières, et comment il faut procéder pour obtenir de tels effets, lis ont examiné subsidiairement quel était sur ces courans l’effet d’un changement dans les dimensions des barreaux.
L’appareil dont ces deux savans se sont d’abord servis, est composé de trois barreaux de bismuth et de trois autres d’antimoine, soudés alternative- * ment ensemble, en sorte qu’ils forment un circuit tbermo- électrique complexe , renfermant trois élémens. La longueur des barreaux est d’environ 12 centimètres, leur largeur de i5 millimètres, et leur épaisseur de 4 millimètres. On met ce cir * cuit sur deux supports, et dans une position horizontale, en observant de donner à un des côtés de l’hexagone la direction de l’aiguille aimantée : on place ensuite une boussole aussi près que possible au-dessous de ce côté.
En échauffant une des soudures à l’aide de la flamme d’une bougie, on produit déjà un effet bien sensible sur l’aiguille. En échauffant deux soudures, qui ne soient pas voisines on voit
lu déviation' augmenter considérablement. Lorsqu’enfin on élève la température des trois sou dures alternatives , on parvient «à un effet plus grand encore.
Ces messieurs ont aussi fait usage d’un procédé inverse, c’est-à-dire, qu’ils ont réduit à zéro , par de la glace fondante , la température d’une ou de plusieurs soudures de circuit. On conçoit facilement qu’alors les soudures qui ne sont pas refroidies, doivent être considérées comme échauffées par rapport aux autres. Cette manière d’opérer permet d’établir entre les différentes expériences les comparaisons sans lesqiielles on ne pourrait pas découvrir les lois de ce genre de phénomènes.
En combinant l’action de la glace avec celle de la flamme , c’est-à-dire en échauffant les trois soudures qui n’étyieut pas refroidies , ils sont parvenus à un effet très considérable : la déviation de P aiguille est montée alors jusqu’à Go degrés.
Ils ont plus tard continué ces expériences avec un appareil composé de 22 barreaux de bismuth et de 22 d’antimoine, beaucoup plus épftis que ceux de l’hexagone, et se sont ainsi couvaincus que chaque élément contribue à l’effet total.
Ayant ouvert le circuit dans un point, ils ont fait souder aux bancaux séparés de petites coupes de laiton, qui, ensuite, ont été remplies de mercure, afin de pouvoir établir à volonté, entre leurs
( ia6 )
extrémités, une coromunicabîon sûreàl’aide de fils métalliques. Uti fil de cuiv re d’un décimètre de longueur et d’un millimétré d’épaisseur, était presque suffisant pour rétablir la communication entière : avec deux fils semblables placés l’un à côté de l’autre, la communication était parfaite. Un fil de même diamè'tre, mais de plus d’un mètre de longueur, transmettait encore assez bien le courant; tandis qu’un fil de platine d’un demimillimètre de diamètr-e et de 4 décimètres de longueur, établissait si imparfaitement la communication, que la déviation de l’aiguille aimantée n’était pas même d’un degré. Quand le corps interposé était une languette de papier mouillé d’une solution saturée de soude, on n’observait aucun effet appréciable.
11 est digne de remarque qu’nh appareil capable de donner de si grands effets électro magnétiques , ne produisait ni action cl îi mique, ni ignition s sensibles^ On peut encore ajouter que l’effet du circuit éleclro-magnétiqne complexe est beaucoup moindre que la somme des effets isolés que pouvaient produire les mêmes élémens employés à former des circuits simples.
$ 72. Les expériences ont été répétées avec des barreaux dont la section transversale est un carré de i 5 millimètres de côté. Je les exposerai ici en détail, d’après la note que MM. Oersted et
Fourier ont fait insérer dans les Annales de Physique et de Chimie , tome XXII , page 3 o 5 et *■ suivantes.
I” Expérience.
On a composé un circuit rectangulaire abdc (fig. 47). Une moitié achetait d’antimoine, l’autre abd de bismuth . Ces deux moitiés étaient soudées ensemble ; on avait ainsi deux côtés contigus d’antimoine et deux côtés contigus de bismuth. La longueur du plus grand côté était de 1 a centimètres; celle de l’autre, 8 .
Le circuit ayant été posé horizontalement sur des supports, avec deux de ses côtés, dans la direction de l’aiguille aimantée , on a placé la boussole sur l’un d’entre eux; ensuite on n’a plus louché à l’appareil pour lui laisser reprendre un équilibre de température qui avait pu être troublé par la main de l’observateur : ce n’est qu’après un certain temps qu’on a mis de la glace sur une des deux soudures a, ou qui joignent les métaux hétérogènes. La boussole a montré alors une déviation de 22 ou 23 degrés, la température de l’atmosphère étant de 1 4 degrés centigrades. A une température de 20 degrés , on a observé une déviation de 3 o degrés; mais comme on avait, au commencement, négligé de noter la température de l’atmosphère, les comparaisons des résultats
ne peuvent être établies qu’entre des expériences 4 faites, pour ainsi dire, en même temps.
2 e Expérience.
On a formé un autre circuit ( fig. 48) à peu près de la même largeur, mais dans lequel les côtés opposés étaient du même métal ; par exemple , ab et cd de bismuth, ac et bd d’antimoine ; on mit l’appareil en action en plaçant de la glace sur deux angles opposés : ce circuit produisit une déviation de 3o à 3i degrés, dans les mêmes circonstances où le circuit simple ne donnait que
22 à a3 degrés. La température dans ce circuit se met très vite en équilibre, de manière que l’effet thermo- électrique y paraît plus faible qu’il ne l’aurait été sans cette circonstance.
3 e Expérience.
Un circuit ABDC (fig. 49)> dont le contour avait une longueur double de celle du circuit de la première expérience, fut mis en action par de la glace placée sur une de ses soudures. La déviation ne fut que de 1 3 à 1 5 degrés , sous les mêmes circonstances où le circuit (fig. 47 ) donna 22 à
23 degrés.
4' Expérience.
On forma un autre circuit (fig. 5o) de la même fongueur que celui de l’expérience précédente;
mais on lui donna quatre alternatives ou quatre élémens thermo-elec triques cib^ct désigne l’antimoine, b le bismuth. Ce circuit fut mis en action par de la glace placée sur les soudures de deux en deux. La déviation de l’aiguille aimantée fut alors de 3i°|, sous les mêmes circonstances où le circuit simple de longueur égale de la troisième expérience ne produisit qu’une déviation de i 3 à i 5 degrés; mais il faut se rappeler que le circuit de la deuxième expérience (fig. 48 ), qui n’avait que la moitié de longueur en circonférence, et la moitié de nombre d élémens, donna à peu près le même elTet. On voit ainsi, et ce résultat sera confirmé parles expériences ultérieures, que les déviations de l’aiguille produites par le circuit thermo-électrique augmentent avec le nombre des élémens quand la longueur du circuit reste la même, mais qu’elles deviennent plus faibles à mesure que la longueur augmente. On voit de plus, et ceci deviendra encore plus évident dans la suite , que ces deux effets se balancent ; en sorte que l’effet d’un circuit ne change pas lorsque la longueur de la circonférence augmente dans la même proportion que le nombre des élémens, ou, en d’autres termes, que des élémens de longueur égale forment des circuits qui produisent des déviations égales , quel que soit le nombre de ces élémens. Ces résultats ont étc confirmés en comparant les
effets de circuits d’un , de deux , de trois, de quatre, de six, Ile treize et de vingt -deux éiémens.
Pour former des circuits complexes capables de produire un très^rand effet sur l’aiguille aimantée , on sera obligé de se servir d’élémens très courts ; il en résultera , il est vrai , l’inconvénient que l’équilibre de température se rétablira rapidement dans le circuit , à moins qu’on ne mette les soudures alternatives, les unes en communication avec une source continuelle de chaleur, les autres en communication avec une source continuelle de froid. 11 existe un effet du circuit thermo-électrique complexe, qui n’est pas ainsi borné par la longueur de la circonférence; mais, avant d’en parler, voyons quel est le mode d’action des différens élémens de l’appareil complexe.
5 e Expérience.
On a examiné les effets d’un circuit complexe, en refroidissant d’abord une, ensuite deux, puis trois , etc. , des soudures qui devaient être mises en activité; et, par plusieurs expériences, on a trouvé les nombres moyens suivans :
Dans un circuit de deux élémens, la première soudure étant seule refroidie, a donné une
déviation de 2,0 j
Les deux ensemble ' 3a 0 J.
Dans un circuit de trois élémens , le refroidissement d’une seule soudure a
donné une déviation de
Les deux premiers
Les trois ensemble
Dans un circuit de quatre éléiqens, la glace , sur une soudure donna une déviation de.
deux soudures
trois
quatre
Dans un circuit de six élémens, une soudure a donné une déviation de
Les deux premières.
Les trois premières
Les quatre premières . . . •
Les cinq premières
Les six ensemble
Ou voit que la déviation que produit la première soudure refroidie est représentée d’une manière assez approchée par le quotient double obtenu en divisant par le nombre des élémens, plus un, la déviation totale que produit le circuit quand tous ses élémens sont mis en activité. On voit aussi que les au tues nombres s’approchent beaucoup de la valeur du quotieDt simple ; mais cependantilsparaissent former une série décroissante.
11 est toujours question ici des déviations me-, surées par les angles, et non pas de la grandeur réelle des effets. S’il ne fallait pas avoir égard aux différentes distances de tous les points qui agissent l’un sur l’autre dans les différentes positions de l’aiguille, et peut-être même à la situation réciproque plus ou moins oblique des tranches du conducteur et de l’aiguille, on pourrait représenter les effets par les tangentes des déviations. 11 est toutefois remarquable que les expériences donnent un rapport si constant entre les déviations. Si ces expériences étaient susceptibles de plus d’exatitude , on pourrait sans doute parvenir à en tirer des conséquences intéressantes pour la thëôrié.
. Tilli ‘ . e» 1 , f vl • %
. . . . 6 * J Expérience.
On peut rendre sensible l’action thermo-électrique par le moyen d’un multiplicateur électrodynamique. Pour obtenir cet effet, on combine une pièce a (fig. 5i) de l’un des deux métaux avec deux pièces b de l’autre : cet arrangement constitue un circuit rompu dont les deux extré • mités sont du même métal.
Après avoir mis de la glace sur une des soudures , on établit la communication entre les deux pièces &, au m°y en du fil dii multiplicateur. L’effet est appréciable sur l’aiguille de l’instrument, mais
cependant il csl très faible ; plus faible, par exemple, que l’effet d’une pièce de cuivre Ct d’àrgtnl avec de l’eau pour conducteur liquide. On rend l’effet plus sensible en communiquant à l'aiguille une nouvelle impulsion à la fin de chaque oscillation rétrograde, résultante de l’impulsion précédente.
La faiblesse extraordinaire de cette action csl très remarquable. On voit, par ce résultat, que les mêrùes élcmens thermo-électriques, qui produisent un grand efTet sur l’aiguille aimantée de la boussole quand la communication s’établit par un conducteur court et épais, n’agissent que très peu, meme sur une aiguille supportée par un fil, et cohséquemment beaucoup plus sensible quand la communication se fait à l’aide d’un conducteur d’une longueur considérable ct mince. Uh courant hydro-électrique excité par une pièce de zinc et une d’argent, avec de l’eau pour conducteur liquide, produit sur l’aiguille du multiplicateur un effet peut-être cent fois plus grand que le couvant thermo-électrique ; et néanmoins l’effet qu’a le premier sur l’aiguille de la boussole est presque insensible, même quand on établit la communication entre les élémens par les meilleurs conducteurs, tandis que le second imprime à l’aiguille des déviations considérables. Pour suivre les' conséquences, théoriques de cette observation, rap- *
ên
pelons-nous que tous les eflels des appareils électro-moteurs varient avec deux elémens , r°. la quantité d’électricité développée dans un temps donné, qui est proportionnelle à la surface des plaques dans une pile de Volta; 2°. la force avec laquelle l’électricité tend à se répandre dans les différentes parties du système, et ^«surmonter la résistance que lui opposent les conducteurs imparfaits; celle force est proportionnelle au nombre des plaques. Pour étendre cetle distinction à tous les courans électriques de quelque manière qu’ils soient produits , on nomme le prémier élément quantité (les forces électriques , le second intensité des forces électriques. Avec ces conventions on peut énoncer le fait observé de la manière suivante : le circuit thermo-éleclrique contient les forces électriques en quantité beaucoup plus grande qu’aucun circuit hydro-électrique de grandeur égale ; tandis que, au contraire, l’intensité des forces dans ce dernier circuit est beaucoup plus forte que dans l’autre.
Parmi les différens effets que produit une pile galvanique, les uns dépendent de la quantité, les autres dp l’intensité des forces électriques. Depuis les premières expériences électro - magnétiques, on a bien vu que la déviation de l’aiguille produite par le courant électrique se réglait d’après la quantité des forces électriques, et non pas d’après
leur intensité. Ainsi , la déviation considérable que produit le courant therrao - électrique est un indice de la grande quantité de forces qu’il contient. D’autre part, il est bien reconnu qu’un courant électrique pénètre d’autant plus facilement les conducteurs, qu’il est plus intense. Le courant hydro - électrique, qui se transmet plus facilement à travers le fil du multiplicateur que ne le fait le courant thermo-électrique, doit donc aussi être plus intense. La plus gnmde quantité de forces électriques qu’il faut reconnaître dans le courant thermo- électrique, ne portera pas d’atteinte à ce raisonnement ; car il est bien évident que, dans le cas où un courant A d’une intensité égale à celle d’un autre courant B , mais d’une quantité plus grande, est présenté à un conducteur qui suffit seulement pour transmettre la quantité de B, ce conducteur doit être capable de transmettre une partie du courant A égale au courant B; et si nous supposons à A une intensité plus forte que celle de B, la transmission do celui-là sera encore plus copieuse.
' 7 e Expérience.
On a essayé l’effet du circuit complexe sur l’aiguille du multiplicateur , et on a trouvé qu’il augmentait considérablement avec le nombre des élé-
jnens du circuit, même dans les cas ou cette mul-
tiplication des élémens n’ajoutait rien à l’effet sur la boussole. Ce résultat a été déduit d’expériences faites avec six, avec treize et avec vingt-deux éléraens. 11 paraît donc que l’intensité des forces s’accroît dans le circuit avec le nombre de ses élémens , précisément comme cela a lieu dans la pile de Yolta. Le circuit n’a pas eu d’effet sensible sur la boussole lorsque la communication a été établie par le fil multiplicateur.
8" Expérience.
Un fil de platine de ^ de millimètre de diamètre n’a pas été mis en ignition par un circuit thermo-électrique de i3 élémens, assez intense cependant pour faire dévier la boussole de 28 degrés. Un circuit hydro-électrique, capable de produire un effet pareil sur la boussole, suffit parfaitement pour rougir le même fil.
Celte différence est due à la trop faible transmission du courant thermo-électrique par le fil de platine. En établissant la communication à l’aide de ce fil, l’aignille de la boussole ne montra que 2 ou 3 degrés de déviation. Un fil de fer de £ de millimètre ne fut pas non plus mis en ignition. La communication établie p*ar ce fil produisit bien une déviation plus grande que le fil de platine, mais cependant seulement de 5 degrés. On doit présumer qu’un circuit thermo-électrique de phi-
sieurs centaines d’élémens produira un courant assez intense pour mettre en igtlition un til métallique.*
9 e Expérience.
On n’a pu produire aucune action chimique bien sensible par le circuit thermo-électrique. Les liquides qui ont le plus de faculté conductrice ont résisté à son action, par exemple , l’acide nitrique, la solution de soude, plusieurs solutions métalliques. Une seule de ces expériences, dans plusieurs essais, a paru donner quelque effet fchimique.
On a mis entre deux pièces de 5 francs parfaitement neuves et. de la même année , une lame de papier joseph, imbibée d’une solution de sulfite de cuivre ; on a eu la précaution de mettre les deux pièces de monnaie en contact avec le papier parles côtés qui portent la même empreinte, et on a fait passer le courant thermo-électrique par les deux pièces de métal et le papier mouillé. Après un quart d’heure, il y a eu quelques points de l’argent qui avaient une teinte très faible de cuivre ' mais, comme cette trace de précipitation métallique ne résistait pas à un lavage accompagné d un frottement faible, les auteurs de l’expérience sont disposés à la considérer comme trop douteuse. Dans le temps que les deux pièces d’argent avec le papier faisaient partie du circuit, il ne montra pas le moindre effet sur la boussole^
en sorte que celle inince feuille de -papier mouillé interrompit , pour ainsi dire, entièrement le courant thermo-électrique. Dans un état de ai parfait isolement, on ne devait non plus espérer d’efTet chimique sensible. D’après l’intensité fuihle indiquée par le multiplicateur, on a 1 ieu de penser qu’il faut un circuit thermo- électrique de plusieurs centaines d’éléinens, pour pénétrer aussi bien un liquide que le fait l’électricité d’une pile de Voltaà quatre ou cinq élémens ; mais il est vraisemblable qu’ftn tel appareil produira des effets semblables à ceux qu’on pourrait attendre de piles hydro-électriques dont les élémens métalliques auraient une largeur énorme.
« o' Expérience.
L’action sur le corps animal est une des plus remarquables de celles qu’exercent les courans électriques. Le circuit thermo-électrique n’a pas donné de saveur sensible lorsqu’on l’a fait agir sur la langue ; mais sur une grenouille préparée , il a produit l’efTet de deux métaux fort peu différons. Ce résultat nous fait voir combien les nerfs d’une grenouille sont des excellens conducteurs.
« i ' Expérience.
Un circuit t hermo -électrique de treize élémens
n’a fait voir aucun effet sur les éleclromètrcs les plus sensibles. Le condensateur de Voila n’a pas donné non plus de signes d’électricité assez indubitables de ce circuit j mais celte expérience n’a pas été répétée autant qu’elle le mérite.
12 e Expérience.
Les expériences que nous avons indiquées font déjà assez voir combien la faculté conductrice des corps est faible par rapport au courant thermoélectrique. L’expérience suivante reproduit sous d’autres formes le même résultat.
On a placé le grand circuit, qui est un rectangle presque quatre fois plus long que large, d’une telle manière, que les deux côtés les plus courts fussent parallèles à l’aiguille de la boussole. On a placé sur l’un de ces <ÿtés la boussole , et on a mis en activité les élémens adjacens. Après avoir observé la déviation de l’aiguille, on a établi, au moyen d’un fil de cuivre , Ja communication entre les parties actives les plus éloignées de la boussole, en sorte (pie toutes les parties actives formassent un circuit à part. Après cette diminution de la ciroonférence du circuit , l’aiguille a indiqué une action plus forte. Cet eflèt n’aurait pas pu cependant ctre bien sensible, si la transmission du courant thermo-électrique n’eût été tellement difficile dans le métal même, qu’une
différence de chemin de deux ou trois pieds y devait introduire un changement d’effet bien considérable. 11 faut remarquer q ne le tnetne (il de cuivre employé pour établir la communication , lorsqu’on avait ouvert le circuit entier quelque part, faisait à peine le même effet que la fonction immédiate des parties séparées.
Lorsqu’on mit en activité la partie du circuit ' la plus éloignée de la boussole, et qu’on établit une communication semblable, la déviation de l’aiguille diminua. D’ailleurs celte difficulté delà transmission n’a rien qui doive nous surprendre 5 car l’électricité excitée dans un circuit de conducteurs, par suite de leur contact, doit s’écouler a mesure qu’elle parvient à l’intensité nécessaire pour rompre l’obstacle que ces conducteurs lui opposent. Ainsi, cette électricité n’arrivera jamais à une intensité suffisante pour pénétrer avec une grande facilité le conducteur ; mais elle constituera un courant aussitôt que le circuit 11e lui opposera plus l’obstacle d’une isolation très considérable. Il est facile aussi de voir que la quantité de l’électricité développée par celle excitation continuelle qui a lieu dans les circuits, doit être d’autant plus grande que le circuil est plus parfait conducteur. Ainsi, le circuit thermo -électrique donnera une quantité d'électricité incomparablement plus grande que celle qu’on pouvait
tuer (l’aucuu autre appareil inventé jusqu’à notre temps. Si , à l’aicle des anciens , circuits on a décomposé successivement l’eau, les acides et les alcalis, il n’est pas hors des limites de la vraisemblance qu’on parviendra, par le nouveau, à décomposer les métaux eux-mêmes , et à compléter ainsi le grand changement qu’a commencé dans
la Chimie la pile de Yolta-
$ 73. Nous avons vu que l’intensité du courant
thermo-électrique augmente avec le nombre des élémens quand la longueur du circuit reste la meme , mais qu’elle devient plus faible à mesure que la longueur augmente; de plus, ces deux effets se balancent, et on peut regarder comme une loi , au moins approchée , que l’intensité d’un circuit est proportionnelle au nombre de ses élémens et en raison inverse de la longueur du circuit. Ce résultat est favorable à la théorie électrique des aimans, car il explique comment des courans très petits, comme doivent l’être les courans particulaires , exercent cependant des forces très énergiques , puisqu’il y a des aimans qui supportent des poids considérables.
§ 74. Après cette digression sur les courans thermo-électriques, revenons aux aimans. Dans la théorie électrique on doit considérer une fde de particules parallèles à l’axe de l’aimant comme formant, parla réunion dé leurs courans circulaires,
un appareil absolument semblable à l’hélice (fig- 27), ou plus exactement un cylindre droit entouré par un grand nombre de courans circulaires qui vont tous dans le même seus.
Pour déterminer le sens des courans, rappelonsnous que, dans une courbe dirigée par l’action de la terre, le courant est ascendant à l’ouest, va de l’ouest à l'est dans la partie supérieure, descend par la branche orientale et retourne de l’ouest à l’est dans la partie inférieure. Telle sera donc la direction des courans dans chaque particule d’un barreau aimanté soumis à l’influence du globe. Pour juger des effets qui en doivent résulter, concevons un aimant cylindrique à base circulaire divisé en couches concentriques à partir de l’axe.
Soit a.Çy (fig. 45), une section du cylindre, par un plan parallèle aux courans et par conséquent perpendiculaire à l’axe, représentons par de petits cercles les courans des particules qui forment la couche que l’on considère ( les flèches marquent la direction de ces courans ). Dans quelque position que l’on présente un aimant à cette couche, il exercera le même genre d’action sur toutes les particules qui la composent, et toujours le sens de la résultante sera déterminé par la position relative de l’aimant et des parties de courans qui en sont les plus voisines. La couche entière se dirigera donc toujours comme le ferait un
cercle unique dans lequel le courant aurait lieu dans le meme sens ; en d’autres termes , on peut remplacer l’ensemble des particules par le cercle a.Çy. Les mêmes raisonnemens s’appliquent à toutes les couches. Il en résulte qu’une section faite dans" un aimant perpendiculairement à son axe, peut être remplacée par des conducteurs voltaïques qui parcourent des courbes fermées parallèles et concentriques. C’est en fai ■ sant cette substitution que l’on peut dire d’un aimant dirigé par l’action de la terre , que ses courans vont de l’ouest à l’est dans la partie supérieure , de l’est à l’ouest sur la face inférieure.
Celle disposition est représentée ( fig. /JC), les flèches pleines désignent les courans de la partie supérieure, les flèches ponctuées ceux de la face inférieure.
$ 75. Pour les expériences, on peut remplacer les courbes concentriques dont je viens de parler par des spirales ; nous reviendrons sur ce sujet quand nous aurons besoin d’imiter les effets du pôle d’un /
aimant ; mais elle peut déjà servir à expliquer la rotation continue d’un conducteur vertical soumis à l’action d’uu aimant vertical. En effet, soit PA (fig. 57) le fil conjonctif supposé vertical, bb'd la section d’une des couches de l’aimant; si l’on prend deux points b et b' symétriquement placés de part et d’autre du plan vertical projeté ^
en CA , un point quelconque du conducteur AP éprouvera de b et b' des actiohs égales; mais en sens contraires, les composantes de ces actions dirigées dans le plan vertical se détruiront donc, et les composantes horizontales s’ajouteront; le fil PA devra donc se mouvoir dans un cercle autour du centre C. Chaque couche de l’aimant produisant un effet du même genre, la vésidtante de toutes les actions sera à chaque instant une force perpendiculaire à la direction de la ligne CA , et produira la révolution du conducteur autour d’un aimant parallèle à ce conducteur.
$ 76 . Si l’on dispose des aimans (fig. 35) sous le conducteur mobile (fig. 19 ), comme les rais d’une roue, les pôles de même nom tournés vers l’axe de l’appareil , les courans à leur surface supérieure seront tous dirigés dans le même sens et devront produire alors le mouvement circulaire continu que l’on a obtenu avec un conducteur plié en spirale. En effet, l’expérience démontre le fait suivant :
On obtient le mouvement circulaire continu dans un conducteur vertical , avec des aimans horizontaux dont les pôles de même nom sont tournés vers taxe de rotation. Si cette substitution des spirales aux sections perpendiculaires à l’axe d’un aimant est fondée, un aimant doit tourner autour de son axe dans les . circonstances
où l’on a obtenu le même mouvement d’une spirale galvanique ( § i5). En effet , un aimant vertical soumis à l’action de courans horizontaux qui convergent vers son centre , ou qui en divergent , tourne sur son axe toujours dans le même sens.
Pour observer le mouvement d’un aimant soumis à l’action des conducteurs voltaïques , on se sert d’un aimant cylindrique AB (fig. 53), terminé par deux vis creuses c , c' , à chacune desquelles peut s’adapter alternativement un contrepoids en platine Q , assez long pour maintenir l’aimant vertical quand on le plonge dans le mercure. Celui-ci est contenu dans une éprouvette à pied MXY (fig. 54) dans laquelle plonge un anneau en cuivre HI soudé à l’extrémité d’une tige de cuivre recourbée GFE , qui porte à son extrémité une coupe métallique O pleine de mercure : une seconde tige métallique A'B'P glissant à frottement dans un bouchon de liège U, et portant à son extrémité inférieure une coupe A', se termine à son autre extrémité par une pointe P située dans le prolongement de l’axe du vase. En faisant glisser la tige métallique dans le bouchon U , on peut à volonté élever ou abaisser la pointe P. Un tasseau de bois R sert à soulever l’éprouvette : 011 met du mercure dans la vis creuse qui est à l’extrémité A de l’aimant, et on établit les com-
munications en plongeant le rhéophore positif dans A' et le rhéophore négatif dans O. Alors le courant descend dans l’axe de l’aimant, rayonne sur la surface du mercure vers l’anneau de cuivre et sort par le fil GE. Tous les courans rectilignes vont donc en s’éloignant des courans circulaires qui ont lieu dans chaque particule de la surface de l’aimant , et d’après ce qui a été prouvé ( § i5), ils tendent à faire marcher la particule dans le sens de son courant, et par conséquent à faire tourner" l’aimant dans le sens des courans qui ont lieu à sa superficie. L’analogie de cette expérience avec celle du (§ i5 ) devient plus frappante si l’on applique à toutes les couches concentriques de l’aimant le% raisonnemen s que je viens défaire pour la couche superficielle. Soient MmP (fig. 55), un des courans rayonnans de l’axe de l’aimant à la circonférence M/* de l’anneau , Terne ' , la section d’une des couches de l’aimant par le plan de niveau du mercure , le courant Mm attirera toutes les molécules situées dans la partie me' , et repoussera toutes les molécules de l’aimant situées du côté me, l’ensemble de ces deux forces donnera , à cause de la symétrie de la figure , une résultante perpendiculaire à Mm et dirigée dans le sense'e, et fera, par conséquent, tourneiT’aimant en sens contraire des courans particulaires. Le sens du mouvement change quand on renverse
les pôles de l’aimant ou l’ordre des communications avec la pile.
§ 77 . On peut se servir du même appareil pour faire tourner un aimant autour d’une ligne parallèle à son axe et extérieure au barreau : pour cela on plonge le fil conducteur- qui part du pôle positif dans la coupe A', et la pointe P dans le mercure de l’éprouvette ; il s’établit à la surface du mercure un grand nombre de courans qui partent du centre pour aller à la circonférence. On peut les diviser en trois espèces relativement à l’aimant sur lequel ils agissent. Les uns sont tangens à sa circonférence , d’autres le traversent, les troisièmes ne le rencontrent pas. Examinons maintenant l’action de chaque espèce de courans dans le plan de niveau du mercure. Soit efe ( fig. 58) , la section de l’anneau HI ( fig. 54), P le point d’où partent tous les courans, et PT, PT' les deux courans tangens à l’aimant dont la section est représentée par tmm't'n'n, et dont je supposerai que le pôle austral est tourné vers le fond de l’éprouvette ; le courant PT' attire la partie de chacun des courans appartenant aux particules de l’aimant qui tourne sa convexité vers ce courant, puisque le mouvement de l’électricité y a lieu dans le même sens. Le même courant PT' repousse l’autre partie de chacun des courans de l’aimant, mais avec une intensité moindre à cause de la
plus grande distance. Au contraire, le courant PT repousse la partie la plus voisine de chaque courant de l’aimant, et attire la plus éloignéç. 11 résulte donc de ces diverses actions deux forces égales, l’une attractive, dirigée suivant Ai', l’autre répulsive dans le sens iA, et ces deux forces se combinent en une seule perpendiculaire à PA , dans le sens Av. Les mêmes raisonnemens sont exactement applicables aux courans extérieurs Pc, Pe'. Ces courans, pris deux à deux symétriquement, donnent naissance à une force résultante dirigée suivant Av. Quant aux courans qui traversent l’aimant, on peut les partager chacun en trois portions : l’une du point P à l’aimant, la seconde dans l’intérieur de l’aimant, la troisième depuis l’aimant jusqu’à l’anneau efe' . La seconde portion sera sans effet parce qu’elle ne produira que des attractions ou des répulsions réciproques entre les particules de l’aimant, et que de pareilles forces ne peuvent lui imprimer aucun mouvement. Quant à la première portion P n et à la troisième mM,- en examinant l’action qu’elles exercent sur les courans des particules de l'aimant, on voit aisément qu’il en résulte, encore dans la même direction , une force unique perpendiculaire à PM 5 un courant PM' placé symétriquement de l’autre côté de PN produira mie force égale qui sera de même perpendiculaire à sa di-
Digitizetflfc
rec t ion, et ces deux forces se combineront en une seule dirigée suivant Av; l’ensemble de tous les courans horizontaux fera donc mouvoir l’aimant suivant Av. Des effets semblables se reproduisant dans chaque position successive de l’aimant, celui-ci tournera autour du point P , parce que la vitesse acquise sera à chaque instant détruite par la résistance du mercure.
Le courant vertical descendant DP ( fig. 54) exerce un autre genre d’action beaucoup plus faible à la vérité et le plus souvent détruit par le frottement du mercure , mais dont on obtient parfois quelques indices dans les expériences. Ce courant attire la partie de chacun des courans de l’aimant, dont la direction , dans le sens tn( fig. 9 ), converge avec le courant descendant DP, et en repousse la partie opposée ; il en résulte dans l’aimant une tendance à tourner dans le sens tn n't! , et une nouvelle force qui s’ajoute à celle des courans horizontaux émanés du point P.
D’aprcs ce qui précède, le mouvement de translation de l’aimant aura toujours lieu tant que cet aimant ne sera traversé que par des courans qui entrent d’un côté et sortent de l’autre ; mais si on les rendait tous aüluens dans l’aimant, ou qu’ils en sortissent tous, il n’en résulterait plus qu’un mouvement de rotation de l’aimant sur lui-même, comme nous l’ayons observé précédemment.
§ 78. On peut aussi obtenir le mouvement de rotation d’un conducteur voltaïque sur son axe. Pour le produire avec le même appareil , il faut que le pied EF (Gg.54) de la potence EFG se continue par une colonne en verre FL qui porte une tige horizontale de cuivre KL , à laquelle est attachée la boîte K, destinée à recevoir l’aimant cylindrique cc' de la figure 53, de manière que le centre de cette boîte se trouve dans la verticale passant par le point P; on y fixe l’aimant cc par la vis de pression Y. Avant de placer l’aimant dans cette boîte , on remplace le contre-poids de platine Q par un cône d’acier RT (fig. 53) qui porte en T une vis semblable à celle du contre-poids, et qui s’adapte à la même cavité c' de l’aimant : comme la vis du cône n’atteint pas le fond de cette cavité, il y reste la place de quelques gouttes de mercure qu’on a soin d’y introduire avant que d’y adapter le cône, pour que la communication soit plus complète entre ce cône et l’aimant que le courant électrique doit parcourir successivement. L’extrémité c' de l’aimant qui porte le cône étant ensuite tournée en bas, on met un peu de mercure dans la cavité c de l’autre extrémité , et on y fait plonger la pointe P du conducteur ABDP, comme on le voit dans la fig. 60. On place alors sous l’aimant un conducteur de cuivre NN'(fig. 60), dont l’extrémité inférieure porte un contre-poids de platine Q >
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et la partie supérieure une petite coupe UV, dans laquelle on met un peu de mercure où vient plonger la pointe R du cône. Ce conducteur flotte sur le mercure de l’éprouvette XMY, comme l’aimant dans l’expcrience précédente; et lorsqu’on met les coupes O et A' (fig. 54) en communication avec les deux extrémités d’une forte pile, on le voit tourner sur lui -même par l’action de l’aimant ce', surtout si l’on a soin de diminuer le frottement du mercure de l’éprouvette contre la surface extérieure du conducteur par de petites secousses données à l’appareil.
On rend ce mouvement de rotation plus rapide et plus aisé à obtenir sans employer une pile aussi forte, en remplaçant le conducteur par un tube de cuivre ; sa niasse étant alors réduite à peu de chose , celle du contre-poids de platine doit être diminuée dans la même proportion. La cause de ce mouvement de rotation queM. Ampère a obtenu le premier, est évidente quand on fiiit attention que le conducteur N 1 N' (fig. 60 ) ne doit pas être considéré comme conduisant seulement l’électricité suivant une droite sans épaisseur , mais comme un faisceau d’autant de courans électriques qu’il contient de séries de particules parallèles à son axe : on voit alors que cette expérience rentre dans celle où l’aimant imprime au conducteur le mouvement de révolution continu, landis
que, quand c’est l’aimant qui est mobile, le mouvement de révolution et celui de rotation ne peuvent être assimilés, mais doivent être expliqués séparément, comme je l’ai fait plus haut.
En ajoutant à cet appareil un bout de tuyau de cuivre ABCD (lîg. 5g), qui s’adapte à frottement dans le cercle de cuivre HI (fig. 54), et qui porte près de son ouverture supérieure un diaphragme en verre EF (fig. 5g), on a une disposition très commode pour répéter l’expérience de sir H.
Davy sur la rotation du mercure. On place d’abord ce tuyau dans l’anneau HI ( fig. 54 ) de manière qu’ils communiquent entre eux , soit par simple contact, soit en plongeant tous deux dans le mercure de l’éprouvette XMY ; on met ensuite , dans la partie du tuyau ABCD ( fig. 5g) qui est audessus du diaphragme EF, une couche de mercure de peu d’épaisseur; on y fait plonger la pointe du cône TR* (fig. 53) qui a été adaptée à l’extrémité inférieure de -l’aimant ce’; et les communications étant établies comme lorsqu’il s’agissait de faire tourner le conducteur NN' (fig. 6o), on voit le mercure tourner de même autour de la pointe du cône par l’action de l’aimant.
Dans toutes ces expériences, on change le sens des mouvemens en renversant les pôles soit de l’aimant , soit de la pile, et par conséquent le
mouvement reprendrait sa direction primitive si l’on faisait à la fois ces deux changemens.
§ 79. L’expérience de sir Ilumpliry Davy peut s’énoncer de la manière suivante : Un courant ou une masse de courans qui rayonnent d’un môme point tournent autour de ce piïint par l’action d’un aimant.
Pour faire cette expérience avec des courans galvaniques moins intenses, on fait plonger les deux fils de la pile dans une soucoupe XY (fig. 55 ) dont le fond est couvert de mercure , et on présente verticalement entre les deux fils et au-dessus du mercure un aimant ou un faisceau d’aimans. Alors si l’aimant est au-dessus d’un des points de communication , les courans rectilignes qui partent de ce point et les courans dans l’aimant exercent l’un sur l’autre la même action que dans la rotation de l’aimant ( $76 ) ; mais dans celle-ci l’aimant étant mobile, il a tourné sur son axe, le mercure a bien dû prendre un mouvement en sens contraire, puisque la réaction est toujours égale à l’action , mais ce mouvement était très lent et difficile à observer à cause de la faiblesse de l’aimant qui le produisait. Ici , au contraire , l’aimant est fort et immobile , et l’action mutuelle de cet aimant et des courans ne peut se manifester que par le mouvement du mercure 5 celui-ci doit donc se mouvoir autour du point de diver-
gence des courons. On rend ce genre de mouvemens plus facile à observer en versant sur le metcure un peu d’eau acidulée. L’action de l’acide développe des bulles' de gaz qui altèrent l’homogénéité de la surface du mercure. Le mouvement des courans chaîige de direction quand on renverse les communications avec la pile, il en résulte que , si l’on rapproche les deux points d’immersion des fils dans le mercure assez près pour pouvoir les soumettre à l’action d’un même aimant, par exemple, à un ou deux pouces , les bulles situées vers le milieu de la ligne qui joint ces deux points sont portées dans une direction rectiligne perpendiculaire à cette ligne, comme les métaux qui passent entre les deux cylindres d’un laminoir. Cette manière est la plus commode pour juger la direction des mouvemens circulaires autour de chaque point d’immersion. La direction change quand on renverse les pôles du faisceau ou les communications avec la pile; elle change encore quand on présente le meme pôle an mercure d’abord en-dessus et ensuite en-dessous.
$ 80. M. Faraday, qui , le premier, a fait connaître le mouvement de rotation continu d’un fil vertical soumis à l’action d’un aimant aussi vertical, .-! répété l’expérience de la rotation d’un aimant sur son axe avec un appareil qui semble, aii premier coup-d’œil , la mettre en opposition avec
les résultats du calcul. Un fil conductem LUM (fig. 56 ), plié eu fer à cheval et mobile autour de la verticale KO , communique, par son milieu O, avec une des extrémités delà pile que je supposerai l’extrémité positive pour fixer les idées ; il plonge en L, M, dans le mercure que contient le vase CDEF ; dans la meme verticale KO se trouve l’axe d’un aimant flottant AB, chargé en B d’un poids de platine BT destiné à maintenir cet aimant dans une situation verticale.
Les choses ainsi disposées, voyons d’abord ce qui doit arriver d’après la théorie : un des faits généraux les plus importans sur lesquels elle repose, et qui a suggéré à M. Ampère l’expérience et les calculs d’après lesquels il a déterminé , dans un Mémoire qu’il a lu à l’Académie des Sciences, le lo juin 1823, ce qui restait d’indéterminé dans la formule par laquelle il a représenté l’action qu’exercent l’une sur l’autre deux portions infiniment petites de courans électriques, fait déjà annoncé dans sa Note, lue à la séance publique du. 8 avril de la même année , consiste en ce que l’action mutuelle de deux circuits fermés ne peut imprimer à l’un de ces circuits un mouvement de rotation continue, toujours dans le même sens, et qu’ainsi celle de deux assemblages de circuits fermés de quelque manière qu’ils soient disposés, ne peut jamais produire cette sorte de mouvement.
U ne peut en résulter, dans l’un d’eux, qu’une tendance à prendre une position fixe lorsqu'on le suppose mobile, d’où il suit que si un tel assemblage ne peut que tourner autour d’un axe et que les circuits dont il se compose soient situés symétriquement des deux côtés de cet axe, il n’éprouvera absolument aucune action de la part d’un circuit fermé ou d’un assemblage de circuits fermés. C’est le cas d’un aimant assujetti à ne pouvoir que tourner autour de son axe, lorsqu’on le considère comme devant ses propriétés à des courans électriques , et c’est pourquoi on ne peut d’aucune manière lui imprimer un mouvement autour de son axe par l’action d’autres ♦
aimans.
Il semble même, au premier coup -d’œil,- à cause de la disposition symétrique de tous les courans d’un aimant relativement à son axe , qu’il est également impossible de le faire tourner autour de cet axe par l’action d’un conducteur voltaïque, puisque les courans de la pile agissent comme ceux des fils conducteurs, et que la pile, réunie à tout le reste du courant électrique qu’elle produit, compose toujours un circuit complètement fermé. C’est en effet ce qui a lieu tant qu’aucune partie de ce dernier circuit ne traverse l’aimant ou n’est liée invariablement avec lui ; nous verrons tout à l’heure pourquoi le mouvement de rotation
continue, autour de l’axe même de l’aimant, devient possible dans cette dernière circonstance ; il faut auparavant examiner toutes les actions qui s’exercent dans l’appareil représenté figure 56 lorsque l’aimant AB n’est lié à aucune partie du circuit voltaïque composé du conducteur mobile LOM , du mercure contenu dans le vase CDE , des deux rhéophores RP, SN, et de la pile PN.
Puisque le courant voltaïque va en s’approchant de ceux de l’aimant dans les branches OL , OM, elles tendent à tourner autour de lui dans le sens opposé à la direction de ces derniers, et il en résulte une réaction sur l’aimant .tendant à le faire tourner avec une force égale en sens contraire, c’est-à-dire dans le sens de ses propres courans; les courans qui des points L , M passent dans le mercure , vont au contraire en s’éloignant de ceux de l’aimant, leur action tend donc à faire tourner le mercure autour de lui dans le sens de ses courans , conformément à l’expérience de sir H. Davy relative à la rotation du mercure , et il en résulte une réaction sur l’aimant qui tend à le faire tourner en sens contraire ; enfin, le reste du courant électrique contenu dans les rhéophores et la pile agit pour faire tourner l’aimant avec une force égale à la différence des deux actions du fer à cheval LOM et du mercure , puisque l’action
totale de tout le circuit voltaïque doit être nulle.
H suit de là que quand rien ne s’oppose à la rotation du fer à cheval LOM, il tourne en sens contraire des courans de l’aimant AB , que si l’action est assez forte pour vaincre l’inertie du mercure et les frottemens , le mercure tourne aussi , mais dans le sens de ses courans, tandis qu’il ne peut y avoir aucune action pour faire tourner l’aimant , tant qu’on ne le lie à aucune partie du circuit.
Mais si l’on vient à lier l’aimant à la partie mobile LOM, ou qu’on y fasse passer une portion du courant, comme dans l’expérience ($76), alors toute action mutuelle entre les élémens d’un système de forme invariable ne pouvant lui imprimer aucun mouvement, ce sera comme si l’on avait supprimé du circuit total la portion de ce circuit qui fait corps avec l’aimant; et comme c’était l’action de cette portion qui faisait équilibre à l’action égale et opposée du reste du circuit, celle-ci aura tout son effet et l’aimant tournera en vertu de cette dernière action. Quant au mercure contenu dans le vase CDEF, sa tendance à tourner sera la même dans les deux cas, et elle aura ou n’aura pas son effet, suivant que cette force sera ou ne sera pas suffisante pour vaincre les résistances qui s’opposent à la rotation du mer-
cure. Il est aisé de voir que tout, dans celte expérience, se passe comme dans celle de M. Savary ( § 1 5), le mercure y est seulement remplacé par de l’eau acid idée, et l’aimant par une spirale électrodynamique, qui <fbit, d’après la théorie, agir préci- /
sèment comme lui. 11 est à remarquer que l’actiou du reste du circuit, qui produit alors la rotation de l’aimant, étant égale et opposée à celle que LOM exerçait sur lui avant qu ? on les liât, et t *.
celle-ci étant aussi égale et opposée à l’action • qu’exerçait en même temps l’aimant pour faire tourner LOM , la force qui tend à faire tourner , dans le premier cas, l’aimant et le fer à cheval réunis est de même intensité et de même signe que celle qui tend à faire tourner, dans le second, le fer à cheval seulement ; mais le mouvement de rotation doit parvenir plus lentement à l’état uniforme lorsque l’aimant et le fer à cheval sont liés ensemble , parce que la masse à mouvoir est augmentée de toute celle de l’aimant, et la vitesse doit même rester toujours un peu moindre à cause du frottement entre le mercure et la surface de l’aimant. 11 est aisé de voir que cette sorte de mouvement n’aurait pas lieu dans le cas où la portion mobile du circuit voltaïque qu’on lie avec l’aimant , ou la portion du courant de ce circuit qui passe par l’aimant dans l’appareil (fig. 54 ), aurait ses deux extrémités dans l’axe, puisqu’il n’y a
point d’action entre un aimant et un courant électrique terminé de part et d’autre à l’axe de cet aimant. On voit aisément, à l’aide du calcul, que la force qui produit ce mouvement est à son maximum quand la distance d^i points L et M diffère peu du diamètre de l’aimant.
§ 81 . Dans tout ce qui précède , je me suis attaché à montrer que l’on peut imiter les effets des aiinans par des courans électriques qui suivent différens systèmes de courbes fermées. Ainsi, on a imité la direction d’un aimant par la terre avec des hélices ou des spirales électriques, les attractions et répulsions des aimans entre eux par les * attractions et répulsions des hélices, etc: On peut de même imiter le fait de la direction de l’aiguille asiatique (fig. 4 2 )> en se servant d’un conducteur (fig. 64 ) composé de deux parties verticales y' a. ely ju et de deux courbes aëyXfjt, et £ 0 » parcourues en sens contraire ; chacune de ces courbes .représente une section faite dans les deux aiguilles AB et A'B' ( fig. 42 ), par un plan vertical passant par l’axe de suspension et perpendiculaire aux axes des aiguilles. Si l’on présente une portion rectiligne quelconque du circuit voltaïque entre les deux courbes, le système se tourne parallèlement au conducteur rectiligne de manière que ëh et 0 s soient parcourus par l’électricité dans le même sens que le conducteur fixe.
§ 82. On peut soumettre la théorie des'courans particulaires à une épreuve plus décisive que ces imitations toujours grossières. 11 suffit de se rappeler ce que le calcul a fait connaître sur l’action mutuelle desdifférens systèmes de courans électriques, et de comparer chaque résultat avec des expériences faites directement sur les diverses formes d aimans dont les courans électriques représentent la constitution. Les résultats déduits de la formule qui représente 1 action mutuelle de deux élémens de courans électriques, sont consignés dans la seconde partie de cet Ouvrage , § 3a et suivansl J’examinerai ici successivement tous ceux qui peuvent se vérifier par expérience.
L’action d’un conducteur rectiligne indéfini ou d’un courant circulaire sur un élément de courant situé d’une manière quelconque dans l’espace , est perpendiculaire d ce petit courant ($ 3a).
Nous avons vu en effet (ÿ 43 ), que l’action de la terre sur un courant rectiligne est perpendiculaire à ce courant ; résultat qui confirme ce que nous avons énoncé, que la terre agissait comme un courant circulaire situé dans le plan de son équateur, magnétique. Mais ce courant à cause de la grandeur de son rayon , peut aussi être considéré comme n’agissant que par sa partie la plus voisine du conducteur soumis à son action , et il
est aisé de voir que cette partie la plus rapprochée, n’est autre chose qu’un courant rectiligne indéfini, perpendiculaire au méridien magnétique du lieu de l’observation ; on doit donc lui trouver les propriétés des courans indéfinis.
Lorsqu’un courant qui suit une courbe plane quelconque , est soumis à V action d’un courartt indéfini dans les deux sens , et se meut autour d’un axe perpendiculaire au plan de la courbe et à la direction du courant indéfini , le moment des forces qui sollicitent le conducteur est le même dans toutes les positions ( $ 32).
Ce théorème explique pourquoi dans l’expérience (§3 7 ) deux conducteurs horizontaux parcourus en sens contraires par l’électricité, et assujettis à tourner autour d’un axe commun vertical, restent en équilibre sous l’influence terrestre, quelque soit l’angle formé par leurs directions. En effet, la verticale étant en même temps perpendiculaire au courant indéfini et aux plans dans lesquels se meuvent les conducteurs mobiles, tout le système est dans les circonstances que suppose le calcul
Plusieurs des théorèmes auxquels on est parvenu, sont relatifs aux cylindres électro-dynamiques qui imitent les aimans cylindriques j si cette imitation est exacte , les aimans doivent jouir de toutes les propriétés que le calcul a fait dé-
( lf >3 )
couvrir dans les cylindres ; or, l’action d’un sylindre électro-dynamique sur un conducteur indéfini perpendiculaire d son axe , se réduit à deux forces dirigées dans un même plan perpendiculairement aux lignes qui mesurent les distances du courant indéfini aux deux extrémités du cylindre , et en raison inverse de ces distances (§ 3 a). Dès l’année 1820, M. Biot avait déduit des nombres d’oscillations faites par une aiguille aimantée soumise à l’influence d’un fil indéfini perpendiculaire à son axe, que l’action mutuelle de ces deux corps était représentée par deux forces perpendiculaires aux lignes qui mesurent les distances des deux pôles de l’aimant au fil, e J en raison in verse de ces distances. M.Pouillet, par une nombreuse suite d’expériences consignées dans un Mémoire lu à l’Institut le 26 août 1812, a confirmé la même loi en prouvant qu’on pouvait la déduire également des oscillations d’une aiguille horizontale ou des positions d’équilibre qu’elle prend sous l’influence d’un fil vertical. Il a suivi cette loi dans ses conséquences , et a montré que non-seulement elle satisfaisait aux phénomènes déjà connus, mais encore qu’elle pouvait servir à en prévoir de nouveaux. Les principales conséquences qu’on en peut déduire sont le mouvement de révolution continue d’un courant vertical sollicité par un aimant horizontal, comme
M. Faraday l’a découvert le premier, et l’existence d’une courbe limite qui jouit de la propriété que si une aiguille aimantée est attirée'par un fil conducteur, quand elle est à l’intérieur de cette courbe, elle en est repoussée quand elle passe à l extérieur; or, on’peutvoir dans la seconde partie (§35) comment toutes ces circonstances dérivent de la loi trouvée expérimentalement sur les aimans, et par le calcul sur les cylindres électro-dynamiques. On y verra de plus un nouveau théorème qui pourra servir encore à confirmer cette loi ; il consiste en ce que le mouvement de rotation continue du conducteur , se change en une position d’équilibre fixe lorsque les pôles de l’aimant sont tous deux en dedans ou tous deux en dehors du cercle décrit par le courant mobile. L’expérience n’a pas encore été faite et présente des difficultés, parce que l’affaiblissement graduel du moment de rotation , lorsque lés deux pôles s approchent de la position J qui doit le rendre nul, joint aux résistances qu’il est impossible d’éviter, fera toujours cesser le mouvement de révolution avant 1 instant indiqué par le calcul , et d’autant plus tôt que le courant électrique sera plus faible.
L’action d’un cylindre électro- dynamique d’un très petit diamètre sur un élément de courant , se réduit à deux forces perpendiculaires
à deux plans qui passent tous deux par cet éle- *»■
ment et chacun par l’une des extrémités de l’axe du cylindre. Chaque force est en raison inverse du carré de la distance de l’élément à l’une des extrémités de l’axe du cylindre, et proportionnelle au sinus de T angle que la droite qui joint l’élément et cette extrémité fait avec la direction du même élément. D’où il suit que , si l’on suppose le cylindre électro- dynamique d’une longueur infinie , son action sur un élément de courant électrique ne dépend que de la position respective de l’élément et de V extrémité du cylindre que l’on considère , mais nullement de la direction de l’axe du cylindre dans l espace. Il en est de même de l’action du même çy lindre sur un conducteur d’une forme et et une grandeur quelconques. Cette action ne dépend que de la position de l’ extrémité que Ion considère, relativement au conducteur j et reste la même , quelle que soit la direction de l’axe du cylindre (§ 32 ).
Les mêmes propriétés doivent appartenir à un aimant; or, un aimant horizontal fait tourner un conducteur vertical d’un mouvement continu lorsqu’un des pôles est à l’intérieur, ou mieux au centre, du cercle que peut décrire le conducteur mobile; si l’aimant était assez long pour qu’on pût négliger le rayon du cercle par rapport a la distance des deux pôles, l’effet devrait rester le même lorsque l’axe de cet aimant tournant au-
tour de son pôle comme centre, se dirigerait d’une manière quelconque dans l’espace. Dans la pratique on ne peut pas avoir d’aimant aussi long que le suppose ce calcul ; mais comme l’effet n’est pas susceptible de mesure , un aimant d’une grandeur beaucoup moindre pourra servir à faire l’expérfonce, parce que le mouvement de révolution subsiste encore , mais avec un moment de rotation variable, lors même que l’aimant est réduit à trois ou quatre fois la longueur du cercle, et le mouvement étant promptement ramené à l’uniformité par la résistance des liquides, l’effet apparent est toujours le même. L’expérience confirme cette loi; soit un conducteur LOM (fig. 62)^ mobile sur un axe vertical OK. passant par son centre et mis en communication avec la pile, de manière que le rliéophore positif, par exemple, plonge dans la coupe R et le rbéopbore négatif dans la coupe S, soudée au vase métallique COEF; ce conducteur tournera d’un mouvement continu par l’action d’un aimant, non-seulement dans la position horizontale AB, mais encore lorsque l’aimant deviendra vertical AB', ou sera incliné d’une manière quelconque AB". Cette expérience présentée par M. Barlow comme une objection contre la théorie électrique , en est au contraire une conséquence nécessaire, mais qu’il était impossible de démontrer sans le secours du calcul.. -
Si dans l’équateur d’une sphère on conçoit un cercle d’un petit rayon dont le centre se confonde avec celui de la sphère , et qu’un cylindre électro-dynamique très court soit transporté successivement sur tous les points de la surface de cette sphère , l’axe du cylindre étant toujours dans le méridien , la tangente de l’angle formé par l’axe du cylindre et le plan tangent à la sphère est double de la latitude du point que Von considère ( $ 3a ).
Il est facile de voir que ce théorème donne la loi de l’inclinaison magnétique sous la forme découverte par M. Bowdilcli ; que la tangente de l’inclinaison est double de la latitude magnétique; il suffit pour cela de supposer que lescourans terrestres forment un cercle dont le centre se confond avec celui du globe, et dont le rayon est très petit par rapport à celui de l’équateur; ce qui n’empêcbe pas qu’il ne puisse encore être très grand par rapport à tous nos appareils. Cette hypothèse est parfaitement analogue à celle par laquelle on représente l’action de la terre dans la théorie des deux fluides magnétiques. MM. Biot et de Humboldt ont fait voir que dans cette théorie il fallait admettre deux centres d’action , l’un boréal , l’autre austral , très près du centre de la terre.
L’action exercée sur un conducteur indéfini par une surface annulaire dont l'axe est une
courbe plane quelconque , symétrique par rapport à un diamètre , est dirigée dans ce diamètre toutes les fois que le courant indéfini passe par un point de cette ligne et est perpendiculaire au plan de l’axe de la surface ( $ 32 ).
Ce théorème s’applique aux aiinans en fer à cheval que l’on trouve dans tous les cabinets de Physique ; je l’ai vérifié avec M. Ampère en présentant horizontalement un fer à cheval vers le milieu d’une des branches verticales des conducteurs ( fig. 19 et 2 1 ); expérience qui nous a conduits aux résultats suivans, entièrement conformes au théorème donné par le calcul pour les surfaces annulaires.
Un conducteur vertical mobile autour d’un axe vertical et soumis à l’action d’un aimant en fer à cheval dontle diamètre rencontre l’axe de rotation, est constamment amené dans une des positions où il coupe ce diamètre. Des deux positions qui satisfont à cette condition , l’une est toujours d’équilibre stable, et l’autre d’équilibre instantané, en sorte que dans le cas d'attraction le conducteur vient le plus près possible de l’aimant, et dans le cas de répulsion, il s’en éloigne autant que le permet son mode de suspension. On fait passer le conducteur d’une position à l’autre en changeant le sens du courant ou en retournant l’aimant de manière que sa partie inférieure de-
vienne supérieure , soit enfin en présAtant à l’axe de rotation d’abord la concavité, et ensuite la convexité du fer à cheval.
Un anneau de petits courans électriques circulaires est sans action à toute distance sur un conducteur voltaïque de forme quelconque (§ 3a).
MM. Welter et Gay-Lussac avaient reconnu depuis long-temps que si l’on aimantait un anneau d’acier par un procédé que nous ferons bientôt connaître, les propriétés magnétiques restaient dissimulées tant que l’anneau était dans son entier ; mais que si on venait à le rompre en un point quelconque, chaque fragment avait deux pôles, et jouissait de toutes les propriétés des aimans ordinaires. Cette expérience curieuse suggéra l’idée de soumettre au calcul le système d’un grand nombre de petits courans circulaires situés dans des plans perpendiculaires à celui d’un autre cercle qui passe par les centres de tous les petits courans; car il est évident qu’un pareil système, auquel on a donné le nom d’anneau électro-dynamique, doit dans la théorie électrique jouir de toutes les propriétés de l’anneau magnétique de MM. Gay-Lussac et Welter. Le calcul a parfaitement confirmé cette opinion comme on le voit par le théorème cité. Le même théorème a servi à déterminer les constantes qui entrent dans la formule par laquelle M. Ampère a représenté l’ac-
tion mutuelle de deux élémens de couraus électriques, et aies déterminer par des expériences entièrement indépendantes des propriétés des aimans (§ 33 ).
M. Biot avait imaginé de plier le courant indéfini à l’action duquel il soumettait une petite aiguille aimantée ; et en observant le nombre d’oscillations de l’aiguille , il avait donné comme une approximation cette loi, que l’action exercée sur une aiguille aimantée par un fil conducteur plié dans un plan vertical, passant par le centre de l’aiguille, est proportionnelle à l’angle formé par les deux parties du fil. M. Savary , en soumettant cette action au calcul! , a trouvé que la force est t proportionnelle à la tangente du quart de l’angle formé par les deux fils , loi qui diffère peu de la précédente.
Enfin, V action mutuelle de deux cylindres èleçtro-dynamiques peut toujours être représentée par quatre forces agissant en raison inverse du carré de la distance, et dirigées suivant les lignes qui joignent deux à deux les extrémités, dgs cylindres , du moins quand les, distances ne sont pas. très petites ( $ 3a ).
En substituai des aimans aux cyliqdres électro-dynamiques et les. pôles des aimans. aux extrémités des cylindres , on voit que ce théorème exprime exactement la loi à laquelle Mayer, LamberL
et Coulomb sont parvenus par des procédés diftërens, pour représenter l’action mutuelle des aimans.
$ 83. L’action des courans électriques ne s’exerce pas seulement sur les aimans naturels ou artificiels ; elle a encore lieu sur le fer doux et l’acier non aimanté, auxquels M. Arago a découvert qu’elle communique les propriétés magnétiques. Nous exposerons dans les articles suivans les principaux résultats de ses recherches sur ce sujet. Il observa d’abord', qu’un fil conducteur parcouru par l’électricité attire la limaille de fer; il perd cette propriété aussitôt que ses communications avec la pile sont interrompues.
Si le fil est simple, l’expérience ne peut réussir qu’avec une pile très énergique; mais on augmente considérablement cette attraction en donnant au conducteur la forme d’une spirale (fig. 63). En faisant communiquer les deux extrémités r et r 1 de ce conducteur avec les deux rhéophores d’une pile galvanique, et appliquant le plan de la spirale sur une feuille de papier couverte de limaille de fer, on voit celle-ci s’attacher au conducteur, et y former des aigrettes comme au pôle d’un aimant. Si l’on rompt la communication , la limaille retombe et s’attache de nouveau à la courbe lorsque les communications sont rétablies. La formation des aigrettes prouve que les petites parcelles de limaille qui sont immédiatement suspendues à la spirale acquièrent la propriété d’attirer
les autres parcelles du même métal ; et puisque cette expérience ne peut pas réussir avec la limaille du cuivre ou de tout autre métal, on ne peut attribuer le phénomène qu’à l’aimantation des petites parcelles de Fer ; d’où il faut conclure que les conducteurs d’une pile galvanique ont la propriété d’aimanter la limaille de fer.
$ 84 On peut expliquer l’aimantation des parcelles de fer de deux manières ; i* en admettant que les courans électriques existent dans toutes les particules du fer dans son état naturel , mais que s’y trouvant dirigés en toutes sortes de sens, il n’en peut résulter aucune action au dehors, les uns tandant à attirer ce que les autres repoussent ; comme il arrive à de la lumière dont les divers rayons étant polarisés en tous sens, ne prennent aucun signe de polarisation. S’il en est ainsi, l’aimantation doit s’opérer toutes les fois que l’action d’un aimant ou celle d’un fil conducteur vient à donner à tous ces courans une direction commune en vertu de laquelle leurs actions sur un point situé à l’extérieur du corps s’ajoutent au lieu de s’entre-détruire: cette action produit alors le même effet sur ces courans qu’on lui voit produire sur une portion mobile du conducteur, quand cette portion mobile tourne pour prendre une direction fixe
La seconde manière de concevoir l’aimantation est de supposer que les courans électriques ne pérexistent pas dans le fer, mais sont produits
par l’influence d’un autre courant ou d’un aimant. Alors le fer s’aimanterait parce qu’en présence d’un aimant ou d’un conducteur voltaïque il s’établirait des courans autour de toutes ses particules. Avant de discuter les motifs de préférence entre ces deux modes d’explication , il faut nous assurer si un courant galvanique , établi dans un conducteur, peut, par son influence, produire un courant dans un autre fil conducteur soumis à son action et qui ne communique pas avec la pile. Pour faire cette expérience, on suspend à un cordon de soie un cercle de cuivre ( fig. 65 ) ; on l’entoure d’une spirale qui ne diffère de celle de la figure 18 , que par les deux appendices petwqui sont tournés de manière que l’on peut donner à la courbe une position verticale sans interrompre les communications. On présente un aimant au cercle mobile, et l’on voit aumomentoù les communications sont établies, le cercle mobile tourner pour prendre une position d’équilibre comme le ferait un conducteur dans lequel le courant irait dans le même sens que la spirale. Cette expérience ayant d’abord été faite avec un courant galvanique trop faible, M. Ampère avait annoncé *qu’il est impossible de produire un courant par l’influence d’un autre courant ; mais l’ayant répétée avec une pile plus énergique et un aimant puissant, il a reconnu l’erreur de sa première détermination. Il
est donc constaté maintenant qu’un courant électrique tend à mettre en mouvement dans le même sens V électricité des conducteurs près desquels il passe. Cela posé , notre ignorance complète sur la constitution des courans dans les particules du Fer , ne nous permet pas de décider si l’aimantation des métaux est due à une véritable production de courans électriques ou à un simple changement de direction dans des courans pré- > existans. Cependant il est necessaire d’observer que l’on n’a jamais pu produire un courant dans un conducteur d’une grandeur finie par l’influence d’un aimant ou d’un système d’aimans. Peut-être l’aimahtation "R’est-elle pas due uniquement à l’une ou l’autre des causes que j’ai indiquées, mais à toutes les deux ; de manière que l’action d’un aimant ou d’une spirale électrique sur le fer, dirigerait tous les courans des particules et augmenterait en même temps leur intensité. Sans donner sur cette question une solution qui serait prématurée , j’exposerai ici les effets de l’aimantation par les courans électriques, je les comparerai avec ce que l’expérience a fait connaître depuis long-temps sur les méthodes propres à donner une grande énergie au magnétisme, et je ferai voir que tous les résultats connus sur ce sujet peuvent se déduire facilement de la théorie des courans particulaires, et en sont autant de conséquences nécessaires.
Pour abréger les explications, je ne tiendrai compte que de la direction des courans, leur augmentation d’énergie si elle a lieu, ne faisant qu’amplifier les effets sans en changer la nature.
$ 85. Un conducteur galvanique place perpendiculairement à une petite aiguille d'acier faiblement trempée , lui donne une légère aimantation. Le pôle austral sê forme d gauche du courant, et le pôle boréal à droite.
Cet effet est dû à ce que les courans particulaires de l’acier sont amenés dans une situation parallèle au courant du conducteur , et tournés dans le même sens pour la partie la plus voisine du conducteur; or, si l’on se reporte à la direction des courans d’un aimant ( fig. 46 ), il est fadile dé voir que pour un observateur dont la tête sérait tournée vers la pointe de la flèche et les pieds du côté opposé, et qui regarderait l’axe de l’aimant, le pôle austral serait constamment à gauche. L’expérience ne réussit avec un fil droit que sur une petite aiguille peu trempée, mais on peut l’appliquer h des aiguilles de boussole ou à de petits ban-eaux, en remplaçant le fil droit par un courant plié en cercle et mieux encore en hélice. Dans ce dernier cas, chaque tour de l’hélice agit sur les courans particulaires du barreau placé dans son intérieur comme un couraiït circulaire agit sur un autre courant fermé; ils soti't doil’c
amenés tous dans des plans parallèles et dirigés dans le même sens; le même effet se répète sur toute la longueur du barreau.
$ 8G. Pour prévoir la position des pôles dans un barreau aimanté par ce procédé, il faut connaître la différence qui existe entre deux espèces d’hélices. Pour les définir, je supposerai que l’on ait devant soi un cylindre horizontal, et qu’on veuille parvenir de l’extrémité la plus près du corps à la plus éloignée, en faisant tourner la main du point le plus haut de la base du cylindre pour aller d’abord à droite, passer en-dessous du cylindre, revenir à gauche et ensuite en-dessus à une certaine distance tle la base, et continuant le même mouvement toujours dans le même sens; on construit l’espèce d’hélice que les botanistes nomment dextrorsùm. C’est la seule employée dans les arts. Au contraire, en faisant aller la main d’abord à gauche, puis en-dessous à droite, et revenir en-dessus, on trace une autre espèce d’hélice qui ne peut jamais coïncider avec la précédente et que les botanistes nomment sinistrorsùm. Le pôle austral se forme toujours à gauche du courant; ainsi, avec une hélice dextrorsùm il se trouve vers la sortie du courant, et avec une hélice sinistrorsùrn , il est constamment placé du côté par où le courant entre dans le conducteur.
( l ll )
Si l’on place à la suite l’une fie l’autre deux hélices d’espèces différentes, il se forme dans l’intervalle un point conséquent.
$ 87. On peut encore aimanter un barreau en se servant d’une spirale (lig. 66), située dans un plan parallèle à l’axe du barreau. Cette expérience est importante parce quelle représente avec des courans l’aimantation par les extrémités des barreaux aimantes.
Dans les barreaux aimantés, l’extrémité est la section de toutes les couches concentriques par un même plan; or, quelle que soit la distribution dans chaque couche, elle diffère très peu d’une couche à l’autre; les effets produits doivent donc être ceux que l’on obtiendrait avec des courans continus qui traceraient sur la surface du barreau un système de courbes fermées, semblables entre elles et dont chacune représente toute la section d’une des couches par le plan qui termine le barreau. Le seul moyen d’imiter un pareil système ovec un courant continu , est de le plier en spirale dont chaque spire imite l’intersection d’une des couches de l’aimant, comme on l’a expliqué en détail $ 74-
Cela posé, si l’on met cette spirale sur un barreau, et que par le centre de la spirale on conçoive un plan perpendiculaire à l’axe du barreau» ce plan divisera la spirale en deux parties symé»
triques dans lesquelles le courant aura des directions opposées ; Jes particules d’acier placées des deux côtés de ce plan s'aimanteront de manière que leurs courans se trouvent dirigés comme ceux, des spires qui leur correspondent, c’est-à-dire en sens opposés des deux côtés du plan : il se formera , dans le point de l’axe qui correspond au centre de la spirale, un point conséquent. Substituons maintenant à la spirale le pôle d’un aimant où les courans tournent dans le même sens que dans cette spirale, de manière que son axe soit comme celui de la spirale perpendiculaire au barreau; celui-ci sera aimanté précisément de la même manière; il se formera de même un point conséquent au milieu de la partie du barreau touchée par le pôle de l’aimant, et ses deux«x trémilésprésen teront , comme dans le cas de la spirale , un pôle de même nom que celui de l’aimant qui aura été mis en contact avec le barreau.
En faisant glisser, soit la spirale, soit l’aimant, d’une extrémité à l’autre du bai’reau, toujours dans le même sens , la partie de ce barreau , qui se trouvera à chaque instant du côté par où commence le mouvement, conservera ses courans dans la direction qui leur aura été donnée , mais les courans de l’autre partie du barreau seront changés en courans dans la direction opposée , à mesure que le mouvement de la spirale ou de
DigitizAi b/ Coook
l’aimant les fera trouver de l’autre côté de celte spirale ou de cet aimant , en sorte cpie l’extrémité du barreau par laquelle aura commencé le mouvement devra présenter un pôle de meme nom que celui de l’aimant, et l’extrémité par laquelle il aura fini offrira un pôle de nom contraire, ce qui est conforme à l’expérience.
Mais si le barreau est d’un acier très dur, une partie des courans qui auront d’abord reçu une direction contraire entre le point de contact et l’extrémité de ce barreau vers laquelle on porte l’aimant, pourront la conserver malgré l’aimantation en sens opposé que tendent à recevoir ensxiile les points du barreau où ils existent; et alors ce barreau offrira des points conséquens, comme il arrive en effet souvent quand on emploie ce procédé d’aimantation.
Si l’on suppose qu’on incline l’aimant dont on se sert pour aimanter le barreau , on rendra l’aimantation plus facile, et on tendra à diminuer le nombre des points conséquens, pourvu que l’inclinaison ne soit pas trop grande. Pour bien concevoir celte circonstance, il faut faire attention que si d’une part on diminue l’action d’une partie des courans de l’aimant, parce qu’on les éloigne par là du barreau , cette action est augmentée pour ceux des courans rpii doivent conserver leur direction dans le barreau après l’aimantation ,
parce que l’angle que forment leurs plans avec ceux des courans de l’aimant , devient aigu , ce qui ne peut manquer de favoriser l’action de ces derniers; c’est précisément le contraire pour les courans en sens opposé, qui doivent changer de direction à mesure que l’aimant les dépasse en continuant son mouvement le long du barreau ; ils ne peuvent que perdre de leur intensité à mesure que l’axe de l’aimant s’incline sur celui du barreau : il ne faut pourtant pas que l’angle devienne trop petit , parce qu’ alors le changement de distance prenant une plus grande influence, l’action de l’aimant pour produire ou diriger les premiers courans, irait à son tour en diminuant , et le barreau s’aimanterait moins bien que quand l’aimant est médiocrement incliné sur le barreau. Il est inutile de rappeler que ces divers résultats sont tous conformes à l’expérience.
Si au lieu de promener le long du barreau un seul aimant dont l’axe fasse un angle droit avec le sien , on en emploie deux, à une petite distance l’un de l’autre, qui le touchent par des pôles de noms contraires, il est évident que d’après la manière dont les courans électriques tendent à se diriger mutuellement, les actions des courans des deux aimans se contrarieront pour tous les points du barreau situés hors de l’intervalle de ces aimans, tandis qu’elles se réuniront pour diriger
. «rf*
dans le meme sens les courans de tous les points du même barreau situé dans cet intervalle. Les derniers courans acquérant ainsi, dans ce sens, une énergie bien supérieure à celle des premiers, conserveront seuls leur direction lorsque les aimans ayant parcouru toute la longueur du barreau, l’intervalle qui les sépare aura occupé successivement toutes les parties de cette longueur* C’est ce moyen d’aimantation qui est connu sous le nom de double touche ; et il est aisé de voir que toutes les circonstances qu’il présente sont une suite nécessaire de la théorie des courans particulaires et de l’aimantation d’un barreau d’acier par un conducteur voltaïque. L’analogie de l’explication déduite de cette théorie et de celle qu’on donne de la double touche dans l’hypothèse de deux fluides magnétiques agissant d’après les mêmes lois qui les deux fluides électriques , me dispense d’entrer à ce sujet dans de plus grands détails.
$ 88. M. Arago a montré par une expérience .
très simple que quand un barreau est aimanté sur une partie de sa longueur, cette partie tend, par son action sur le reste du barreau , à en continuer l’aimantation dans le même sens, pourvu qu’il ne soit pas d’une trempe trop dure; ce qui pourrait empêcher cet ellet d’avoir lieu à cause de la difliculté d’aimanter un acier très fortement trempé;
et même dans ce cas l’aimantation est encore produite dans le même sens dans les parties voisines de la partie déjà aimantée. On s’en assure aisément en enveloppant d’un conducteur plié en hélice une partie seulement d’un fil d’acier pendant quelque temps, et en examinant ensuite l’action qu’exerce ce fil d’acier sur une petite aiguille; on trouve qu’il est aimanté dans le même sens sur une étendue qui est ordinairement à peu près double de celle qui était enveloppée par le conducteur ; seulement l’intensité va en diminuant graduellement à mesure qu’on s’éloigne de la partie enveloppée. Ce fait, qui est une conséquence nécessaire et immédia te de la théorie où l’on considère les phénomènes magnétiques, comme produits par des courons électriques , s’explique également dans la théorie ordinaire de l’aimant , puisque dans un barreau aimanté eif partie, chaque particule de la portion aimantée tend à décomposer le fluide de la particule suivante , de manière à lui donner des pôles situés dans le même sens que les siens, afin que les pôles voisins dans ces deux particules soient d’espèces opposées, comme cela doit être dès qu’on admet que les deux fluides magnétiques s’attirent mutuellement , et que chacun d’eux repousse les molécules magnétiques de même espèce que les siennes.
$ 89. Lorsqu’à l’extrémité d’un barreau d’acier
ou cle fer, on applique le centre d’une spirale perpendiculaire à son axe , ou le pôle d’un aimant en ligne droite avec le barreau, celui-ci s’aimante dans la partie qui est voisine du point de contact, danslemème sensquel’est cetaimant,ce qui s’explique également bien dans les deux hypothèses, puisque si. l’on admet dans l’aimant des courans électriques, ils doivent, d’après l’expérience du M. Arago , que nous venons de citer, diriger ceux du barreau, de manière qu’ils tournent autour de ses particules dans la même direction , et en faire par conséquent un nouvel aimant dont les pôles soient situés, l’un par rapport à l’autre, dans le même sens que ceux du premier aimant : et que si l’on attribue au contraire les phénomènes magnétiques à la séparation , dans chacune de ces particules, des deux fluides qui s’y neutralisaient auparavant par leur réunion, l’eflet de l’aimant, quand il touche par exemple le barreau par son pôle austral, est d’attirer le fluide boréal de chaque particule et d’en repousser le fluide austral , en sorte que toutes le^ particules deviennent des aimans dont le pôle boréal est du côté de l’aimant et le pôle austral du côté opposé, de manière qu’elles se trouvent toutes aimantées dans le meme sens que lui. Quelle que soit donc celle de ces deux hypothèses qu’on adopte , on en doit conclure également que la partie déjà aimantée ne
peut agir sur celle qui ne l’est pas encore que comme le fait l’aimant lui-même, puisque les pôles de celle partie sont situés dans le même sens que ceux de l’aimant $ elle ne peut donc que tendre à propager successivement l’aimantation toujours dans le même sens jusqu’à l’autre extrémité du lmrreau ; c’est ce qui arrive en eüet quand il est de fer doux, et la propagation des propriétés magnétiques le long du barreau est en général très rapide dans ce cas, parce que cette substances' n’oppose qu’une très faible résistance, soit dans l’une des hypothèses à la direction des courans électriques, soit dans l’autre à la séparation des deux fluides magnétiques. '
Mais lorsque le barreau est d’acier, surtout quand il est trempé de manière à ce qu’il n’ac quière qu’avec difficulté les propriétésde l’aimant,, on observe un phénomène très remarquable dont l’explication mérite une attention particulière. Gephénomène consiste en ce qu’alors il se forme un point conséquent sur le barreau, et que ce barreau présente, au-delà dfc ce point, des «pôles, situés en sens opposé à celui des pôles de la partie qui est en contact par son extrémité avec l’aimant, et en a reçu une aimantation semblable à celle
de cet aimant. •
11 est bien démontré par l’espèce des pôles qui se développent aux extrémités des deux fragment
d’un aimant que l’on casse , pai' lesquelles ces fragmens adhéraient avant là rupture, que l’hypothèse des deux fluides magnétiques ne peut subsister qu’en admettant , comme l’a établi le célèbre Coulomb, que ces deux fluides ne passent jamais, ainsi que le fait l’électricité, d’une particule à l’autre, et que tous les phénomènes magnétiques sont dus à leur séparation dans une même particule, en sorte qu’un aimant n’est qu’un assemblage d’autant de petits aimans qu’il contient de particules, dont chacun a un pôle austral et un pôle boréal. 11 est évident alors que, quand un barreau a été aimanté sur une partie de sa longueur par le contact d’une de ses extrémités avec un aimant, la partie aimantée l’étant dans le même sens que cet aimant, elle ne peut agir que comme lui, et qu’elle joint nécessairement son action à la précédente pour propager l’aimantation le long du barreau, toujours dans le même sens; à quoi peut-on donc attribuer, dans cette supposition, la production d’un point conséquent et l’aimantation en sens contraire de la partie du barreau située au-delà de ce point ?
11 paraît d’aboitl qu’on tombe dans le même inconvénient lorsqu’on attribue les phénomènes magnétiques aux courans électriques qui s’établissent dans le barreau; car lorsqu’il n’y a encore qu’une partie du barreau où les courans soient
diriges dans le même sens, ces courans doivent tendre à donner, de proche en proche , la même direction aux courans du reste du barreau. Pour voir comment il peut arriver, par la difficulté que ceux-ci éprouvent à changer de direction dans l’acier fortement trempé, qu’il se forme un point conséquent, et qu’au-delà de ce point les courans tournent dans le sens opposé, considérons les trois barreaux AB, A' B', A"B" ( fig. G7), et supposons que le premier seul soit aimanté , et qu’en les laissant dans les directions où ils sont représentés dans cette figure , on les rapproche les uns des autres, de manière que l’angle rZ du premier louche l’angle a du second , et l’angle d! de celui-ci ' l’angle a" du troisième; il est clair qu’en regardant A comme le pôle austral de l’aimant AB, ses courans dans sa face antérieure suivront la direction arZ, puisque c’est en plaçant l’observateur dans cette direction, le dos tourné à l’axe de l’aimant, que l’extrémité A se trouve a sa droite; Jes courans du barreau A^’ devront donc , d après tout ce que nous avons dit , avoir alors la meme direction au point où l’angle d est supposé en contact avec l’angle a ; ils passeront donc par la face postérieure de ce barreau de a' en d! , et reviendront par la face antérieure dans la direction et a ' , d’où il suit que A'B' s’aimantera de manière que son pôle boréal sera en A à gaucho
de l’observateur placé dans ce courant et tournant le dos à l’axe du barreau A'B' ; ainsi aimanté, ce barreau communiquera les propriétés magnétiques à A"B", de manière que leurs courans aient la même direction aux angles a " et d', par lesquels ils se touchent, les courans du barreau A"B" iront donc sur sa face antérieure dans la direction a"d " , et comme l’extrémité A" est à la droite de l’observateur placé dans ces courans toujours de la même manière , A" sera le pôle austral de A"B".
L’aimant AB qui aurait aimanté A"B" de manière que le pôle boréal de celui-ci fût en A" , s’il l’avait touché immédiatement par son pôle austral A, l’aimantera donc au contraire de manière que A" soit un pôle austral du même nom que A , quand ils ne communiqueront que par. l’intermède du barreau A'B' dont l’axe est perpendiculaire aux leurs : or , c’est précisément ce qui arrive quand il se forme un point conséquent dans un barreau fortement trempé qui touche le pôle austral d’un aimant par une de ses extrémités. La partie voisine du barreau s’aimante d’abord de manière que cette extrémité est un pôle boréal, comme l’extrémité B de l’aimant AB que nous prendrons pour représenter cette partie du barreau , en représentant l’autre partie du même barreau par A"B''j tant que l’électricité de celle der-
nière partie pourra obéir librement à l’action des courans de AB , on aura le cas où AB étant déjà aimanté, et A'B" ne l’étant point encore, ils se touchent immédiatement, c’est-à-dire que l’aimantation se propagera toujours dans le même sens ; mais si la dureté de la trempe s’oppose à cet efl'et , il arrivera dans le barreau , quoique continu , ce qui arrive à AB et à A"B", quand ils ne communiquent qu’à l’aide du barreau A 'B', dont l’axe est perpendiculaire à la direction des leurs; en sorte que les courans de quelques-unes de ses particules tourneront autour d’une normale à sa surface, dans le sens où nous venons de voir que tournent les courans de A'IV. Ces courans tendront donc à aimanter le reste du barreau dont nous parlons en sens contraire, comme ceux de A'B' aimantent A*B* , de manière que ses pôles soient situés en sens inverse de ceux AB, et il se produira ainsi un point conséquent , conformément à l’expérience que nous nous étions proposé d’expliquer.
§ 90. La théorie se trouve encore confirmée par la manière dont s’aimante un fil d’acier plié en hélice , et soumis à l’action d’un fil parallèle à son axe. Si l’on considère sur chacune des spires du fil d’acier, les deux points P et Q, fig. 70, où la surface cylindrique qu’elles forment est touchée par deux plans passant par CD et tangens à cette
IsurfaCe , la moitié PMR «l’une spire comprise entre ces deux points du côté du conducteur, s’aimantera, comme on le voit dans la figure, de manière que son pôle austral sera en P, et son pôle boréal en Q, tandis que la moitié AMP' de la meme spire , qui est comprise entre les parties Q et P' du côté opposé au conducteur CD, s’aimantera de manière que son pôle boréal sera en Q , et son pôle austral en P'; en sorte que le long des deux côtés du cylindre où sa surface est touchée par les deux plans dont j’ai parlé loulà-l’heure, il y aura en P, P', P*, une suite de points conséquens, ayant les propriétés du pôle austral d’un aimant, et en Q, Q', Q", etc., une suite de points conséquens ayant les propriétés d’un pôle boréal , tandis que si le conducteur passait dans l’intérieur de l’hélice de fil d’acier, tous les poins de ce fil devraient être aimantés dans le même sens, sans points conséquens, et avec un pôle austral en A et un pôle boréal en B. En développant des fils d’acier aimantés par les deux procédés , on a trouvé , comme l’indique la théorie, dans le premier cas, une suite de points conséquens , et dans le second , une aimantation toujours dans le même sens.
§ 91. Depuis l’époque des premières découvertes sur les phénomènes électro-dynamiques , on a imaginé plusieurs théories pour rendre compte
des faits à mesure qu’ils étaient connus. Ainsi ôh î»
d’abord attribué l’action des cohducteurS voltaïques sur les aimans à une espèce d’aimantation transversale acquise par ces conducteurs; niais la decouverte du mouvement de rotation continue toujours dans le même sens a forcé de renoncer à cette hypothèse.
11 semble d’ahord singulier que les mêmes faits , qui s’opposent absolument à ce épi’on attribue à l’aiman^jp&i trafirsVêrsàle tcmtfeiiëÿl^priét^'dês con d uc teurs voltaïques, ne s’op posent pas à ce qu’on explique toutes déliés des aimans en les regardant comme des assemblages dë dourans électriques ; mais il existe deux causes de cette différence \ la première, tirée de la nature même du mouvement. En effet, un mouvement qui se continue toujours dans le même Sens, malgré les frottemens et la insistance des milieux, et ce mouvement produit par l’action mutuelle de deux Corps qin deméu rent Constamment dans le meme état, est un fait saris exemple dans tout ce que nous savions des propriétés de la matière inorganique; il prouve que l’action qui émane des conducteurs voltaïques ne peut êj^re due à une distribution particulière de certains fluides, en repos dans ces conducteurs , comme le sont les attractions et les répulsions électriques ordinaires. On ne peut attribuer celle action qu’à des fluides en mouvement dans
les conducteurs, qu’ils parcourent en se portant rapidement d’une des extrémités de la pile à 1 autre extrémité. En second lieu , si les propriétés des conducteurs voltaïques étaient dues à une aimantation transversale, on devrait nécessairement pouvoir imiter, en employant des aimans convenablement disposes , tous les phénomènes produits par l’action mutuelle de deux conducteurs, ce qui n a pas lieu à l’égard du mouvement continu toujours dans le même sens, qu’on ne peut obtenir qu avec deux conducteurs ou avec un conducteur et un aimant} tandis que dans la théorie électrique, les courans qui entourent chaque particule d’un aimant formant des circuits fermés, on ne doit pouvoir remplacer un conducteur voltaïque par un ou plusieurs aimans qu’à l’égard des phénomènes que le conducteur produit également , soit qu’il forme ou non un circuit fermé. Or, quand on obtient le mouvement continu par 1 action mutuelle de deux conducteurs, il faut nécessairement que l’un des deux ne forme pas un circuit fermé; d’où il suit qu’on peut encore obtenir, comme M. Faraday l’a fait le premier, ce singulier mouvement, en employant un aimant à la place de l’autre conducteur , mais jamais en remplaçant les deux conducteurs par des aimans. Enfin l’action mutuelle des aimans ne donne naissance qu’à des forces dirigées vers des
centres fixes, et on sait qu’il est impossible d’obtenir le mouvement perpétuel avec un nombre quelconque de forces dirigées vers des centres, et dont les intensités sont des fonctions quelconques de la seule distance.
D’autres physiciens, en considérant toujours la cause des phénomènes magnétiques comme entièrement distincte de l’électricité , ont expliqué l’action mutuelle des conducteurs et des airaans , en admettant que chaque pôle , soit austral , soit boréal , d’un aimant ou d’une particule aimantée , exerce sur un courant électrique une force constamment perpendiculaire au rayon vecteur, et que les attractions ou répulsions apparentes résultent de la combinaison des forces révolutives des deux pôles, comme le mouvement rectiligne d’une lame métallique résulte des mouvemens circulaires des deux cylindres d’un laminoir. Plusieurs motifs me paraissent s’opposer à l’admission de cette ingénieuse théorie: i°. elle isole complètement les trois parties distinctes des phénomènes électrodynamiques, et les fait dépendre de forces soumises à des lois différentes. Ainsi, les actions mutuelles de deux hélices électro-dynamiques seront les résultantes de forces qui s’exercent suivant la ligne qui joint deux points des corps soumis à l’expérience, et qui sont fonction de la distance et des angles; les attractions et répulsions des
armons dépendront de forces dirigées encore suivant la ligne qui joint les points entre lesquels elles s’exercent, mais qui ne sont plus que des fonctions de la distance; enfin , l’action mutuelle des hélices et des aimons, qui présentent exactement les mêmes phénomènes;, sera le résultat de forces révolutives. a\ L’existence d’une force élémentaire perpendiculaire à la ligne qui joint les deux points avec lesquels elle s’exerce, n’est appuyée sur aucune analogie, et ne pourrait être admise qu’autant que les phénomènes y conduiraient d’une manière nécessaire. Or, tel n’est pas l’état des choses, puisque la théorie des courans particulaires donne le moyen de représenter les phénomènes connus jusqu’à ce jour, comme autant de résultats d’une force unique , dirigée comme toutes les forces accélératrices que l’on a observées dans La ligne qui joint les deux points entre lesquels elle s’exerce; 3°. quoique ces théories conduisent aux mêmes résultats quand on ne Considère que l’action d’un aimant sur un courant Teelilighe d’une longueur un peu considérable, celle des forces révolutives est beaucoup moins avancée sous le rapport mathématique , que la théorie des courans particulaire» ; en effet , celle dernière donne la mesure exacte des actions d’un aimant Sur un autre aimant, sur un couvant et sur un cylindre électro-dynamique; elle rend égale -
meut couii>le de la nullité d’action entre un conducteur ou un aiuiant de forme quelconque et 1 anneau magnétique de MM- (jay-fjussac et W citer, tandis qu’il est encore douteux que par des forces révolutivos, on puisse représenter numériquement les mêmes résultats ;4*. si la cause des phénomènes magnétiques est entièrement distincte des courans électriques, il me semble dilficdc dexpliquei toutes les circonstances de l’aimantation de l’acier, et surtout la formation fréquente des points conséquens dans un lil d’acier perpendiculaire a une spirale électrique , phénomène dont j ai rendu compte dans le § 88-
$ 93. 11 existe entre la manière d’agir d’un aimant et d’un cylindre électro-dynamique une différence ; elle consiste eu ce que les pôles du , premier sont situés plus près du milieu dp l’aimant que ses extrémités, tandis que les points qui présentent les mêmes propriétés dans l’hélice sont exactement placés à ses extrémités.
On peut expliquer cette position des pôles d’un aimant , en supposant que l’intensité des courans va en diminuant depuis le milieu jusqu’aux extrémités. Le même phénomène s’observera encore si les courans ne sont pas tous situés dans des plans perpendiculaires à l’axe de l’aimant, mais inclinés diversement, selon leur position dans le barreau. Pour nous faire une idée nette de la po-
sillon des courans , supposons qu’une cause énergique les ait rendus tous parallèles , et qu’ensuite ou les abandonne à eux-mêmes; alors l’action mutuelle de deux courans voisins tettdra à les amener dans une position telle, que leur direction soit la même dans les parties les plus rapprochées, La fig. ^8 représente la position d’équilibre de quatre de ces courans; il est évident que si un élément quelconque , situé à l’extérieur, est attiré par A, il sera repoussé par B; attiré par G, repoussé par D , et ainsi de suite dans toute l’étendue du barreau , qui par conséquent ne conservera aucuue action à l’extérieur. C’est ce qui arrive à un barreau de fer doux , parce qu’il n’oppose qu’une très faible résistance au déplacement des courans; mais dans l’acier, l’aimantation se conserve après que l’agent extérieur est enlevé; d’où il résulte que l’acier oppose une résistance au changement de direction des par ticules ; cette résistance a été nommée force coercitive dans l’ancienne théorie; on peut lui conserver le même nom dans la nouvelle. Alors les conditions d’équilibre ne sont plus les mêmes ; elles n’exigeut plus que chaque courant soit tourné de manière à présenter aux courans voisins des directions parallèles, mais seulement que la force qui tend à déplacer chaque courant soit moindre que la force coercitive de l’acier. Cela posé , représentons
par abcd (fig. 69 ) la section faite dans un aimant,’ par un plan qui passe par son axe. Soit A l’extrémité de cet aimant qui se dirige vers le nord , et B celle qui se dirige vers le sud ; les courans des particules de l’aimant qui se trouvent dans l ? axe ne pourront, à cause de la symétrie de la figure, qu’être situés dans des plans perpendiculaires à cet axe, et leurs directions d’après la situation que nous supposons aux pôles de cet aimant, seront dans la partie supérieure de chacune de ces particules, celles qif indiquent les flèches marquées sur l’axe de A m B. Considérons maintenant les courans électriques des autres par- 1 ticules formant des séries parallèles à AB; il résulte de ce qui précède , que les parties de ces courans lés plus éloignées de l’axe tendront, par t l’action de ceux de la série AB, et successivement de toutes les séries comprises entre l’axe et celle que l’on considère, à se porter vers le milieu de l’aimant, tandis que les parties des mêmes courans qui se trouvent du côté de l'axe, tendront à être repoussées vers l’extrémité de l’aimant la plus voisine. Les courans électriques des particules des séries latérales devront donc, en vertu de cette action, se disposer dans des plans d’autant plus inclinés à l’axe de l’aimant , qu’elles seront plus éloignées de cet axe et s’écarteront davantage de son milieu; ensorte que ces courans , dans la partie
supérieure de chaque particule, devront prendre* la direction marquée par les flèches de la figure dans toutes la masse de l’aimant. Alors les pôles devront se rapprocher du milieu de l’aimant d’une partie de sa longueur, d’autant plus grandè, que les plans d’un plus grand nombre de courans seront ainsi inclinés, et qu’ils le seront davantage , c’est-à-dire d’autant plus que l’aimant sera plus épais relativement à sa longueur, ce qui est conforme à l’expérience. Si la largeur de l’aimant devenait très grande, il arriverait un point où les forces qui lendcn' à produire l’inclinaison des courans l’emporteraient sur la force coercitive , et alors l’aimantation ne pourrait pins subsister. On sait en effet qu’il est très difficile d’aimanter un , barreau de manière que ses pôles soient dans le sens de sa plus petite dimension, et que si on parvient à lui donner cette aimantation par quelque agent très énergique, il la perd presque aussitôt que l’on fait cesser l’influence de l’agent. Si les courans électriques de toutes les particules sont constamment situés dans des plans parallèles, et que l’aimantation ne soit autre chose que la production et l’accroissement d’énergie des courans, alors les courans du milieu de l’aimant seront maintenus par l’influence des couraus voisins des deux côtés ; il en sera de même sur la plus grande parjie de la longueur du barreau ; mais
vers les deux extrémités, chaque courant particulaire ne sera plus influencé que par des courans situés d’un seul côté, d’où il résulte que les particules extrêmes devront conserver une intensité moindre et qui ira en décroissant rapidement vers les deux bouts. Telle serait dans ce cas la cause qui rapprocherait les pôles des aimans de leur centre.
