SUR L'ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE. II

La seconde classe de phénomènes que nous pouvons appliquer à l'évaluation des; différens degrés d'intensité de l'électricité dynamique , est celle qui est relative à l'action du courant électrique sur les aimans. Le moyen le plus simple de se servir de cette propriété , est d'observer les divers angles de déviation opérés sur une aiguille de déclinaison sensible, par des conducteurs placés toujours à la même distance et de la même manière par rapport à cette aiguille. Or, comme la force qui éloigne une aiguille de déclinaison du méridien magnétique , est proportionneile au sinus de l'angle que fait cette aiguille avec le méridien , on aura, en comparant les sinus des angles de déviation

rentielle ci-dessus , aucun coefficient dépendant de la nature de cette action. La loi devient assez compliquée quand , au lieu de supposer un fil conjonctif d'une longueur indéfinie , on le suppose fini entre certaines limites , et le calcul nécessaire pour trouver la loi que suit l'action de deux portions de conducteurs d'une longueur finie , seroit , je crois , assez difficile. Mais sans calcul , il est facile de comprendre pourquoi , ainsi que je l'ai dit , l'intensité de l'action de deux conducteurs parallèles, diminue moins rapidement avec la distance , que l'action d'un conducteur fini et d'un simple élément de courant. En effet, quand les deux conducteurs parallèles sont trèsprès l'un de l'autre, leur action mutuelle ne dépend presque que de l'action de chaque point de l'un sur le point de l'autre situé sur la même perpendiculaire -, les points situés au - dessus et au-dessous , n'exerçant qu'une action presque nulle à cause de la grande obliquité ; quand la distance augmente , il est vrai que l'action exercée suivant les perpendiculaires, doit diminuer assez rapidement; mais il n en est pas de même de l'action exercée suivant les droites obliques, car s'il y a diminution dans l'intensité de l'action à cause de la plus grande dislance , d un autre côté , il doit y avoir une augmentation à cause de la direction moins oblique suivant laquelle s'exerce cette action.

ï 1 8 MÉMOIRE

produits par les différens courans, un rapport exact entre leurs degrés d'intensité.

Mais, lorsque l'on veut examiner les modifications que peuvent faire subir à un même courant des variations dans la forme , dans la nature etc. du conducteur, il est un moyen très-simple de comparer simultanément l'action de deux conducteurs différens placés dans le même courant.

Ce moyen est fondé sur un fait que M. Faraday a le premier fait connoître avec quelques détails (1).

En faisant avancer le long d'une aiguille aimantée de forme rectangulaire, et longue de cinq pouces, un fil vertical de platine traversé par le courant électrique , j'observai, comme l'avoit remarqué M. Faraday, une suite d'attractions et de répulsions exercées par ce fil du même côté de l'aiguille. En partant du centre, faction du courant sur l'aiguille alloit en augmentant jusqu'à un point situé près du pôle ; là atteignant son maximum, elle diminuoit jusqu'au pôle où elle devenoit nulle. Au-delà du pôle toujours du même côté de l'aiguille, elle changeoit de sens, c'est-à-dire qu'étant attractive avant que le fil eût passé le pôle, elle devenoit répulsive au-delà, et vice versa.

L'action étant contraire de chaque côté du pôle, il devoit y avoir pour le conducteur deux positions telles que l'action attractive d'un courant placé à l'une de ces positions, fût égale à l'action répulsive du même courant placé à l'autre. Pour déterminer ces deux positions , je fixai un fil vertical

(1) Ann. de Chim. et de Phjs, T. XVIII p. 3yi.

sur l'électricité dynamique. 119

en dehors du pôle de manière à ce qu'il fût presque en contact avec l'extrémité de la face latérale de l'aiguille dirigée dans le méridien. Un autre fil isolé du premier , vertical comme lui et absolument semblable soit par sa nature, soit par sa forme , soit par sa longueur, pouvoit être promené parallèlement à lui-même le long de l'aiguille entre le centre et le pôle, en restant toujours très-près d'elle et dans le même plan. Les deux fils furent placés dans le même circuit voltaïque , et le courant ayant été dirigé dans le même sens dans tous deux, l'un attiroit, l'autre repoussoit 1 aiguille. Je fis cheminer le fil mobile jusqu'à ce que son action étant égale à l'action exercée par le fil fixe, et lui étant contraire , l'aiguille restât en repos ; soit que le courant fut dirigé dans un sens ou dans un autre, pourvu qu'on changeât à la fois sa direction dans les deux fils , l'aiguille restoit immobile , tandis que si un seul des deux fils étoit dans le circuit , elle étoit aussitôt attirée ou repoussée.

Ayant donc ainsi déterminé les deux points de l'aiguille qui correspondent aux positions telles que l'action sur cette aiguille de deux conducteurs absolument semblables et traversés par le même courant est nulle , on pourra à l'un des conducteurs, en substituer d'autres de différentes espèces ; si f aiguille est déviée, cela ne pourra avoir lieu qu'en vertu d'une modification du courant, dépendante de l'espèce de conducteur qu'il est appelé à traverser, et le sens de même que le degré de cette déviation nous permettront de comparer les variations que produisent dans l'intensité du courant des différences entre les conducteurs.

Remarquons encore que ce dernier procédé présente l'avantage de permettre de pouvoir comparer au même instant les effets qui proviennent des conducteurs, sans qu'on puisse rien attribuer à une variation d'intensité dans le courant lui-même, puisque si cette variation avoit lieu, elle auroit lieu à la fois dans les deux, conducteurs dont on compare les effets, et son influence seroit par conséquent nulle.

La troisième classe d'effets qui peut nous servir à acquérir quelques notions sur le mode de distribution de l'électricité dynamique, comprend , avons-nous dit plus haut, les phénomènes qui résultent de l'action du courant électrique sur les différens corps et en particulier sur le fer et l'acier. En effet, la plus ou moins grande quantité de limaille de fer que pourroit attirer un conducteur mis dans le circuit, le mode même de distribution de cette limaille sur le conducteur, l'excitation par influence de courans électriques dans différens corps , voilà autant de séries de phénomènes qui peuvent servir au but proposé.

§. û. Distribution de l'électricité dynamique dans un conducteur métallique.

Pour connoîtrele mode de distribution de lélectricité dynamique dans un conducteur métallique, je me servis d'une lame de cuivre longue de près d'un pied , large de deux pouces, et terminée par deux pointes situées sur le prolongement de la ligue qui partageoit sa largeur en deux por^ tions égales 7 et destinées à mettre la lame dans le circuit

sur l'électricité dynamique. 121

voltaïque. Cette lame fut placée dans la balance de torsion comme conducteur fixe, parallèlement à la branche du conducteur mobile sur laquelle elle devoit agir. Le courant étant établi,, je présentai successivement au conducteur mobile les différentes parties de la lame de cuivre , depuis son milieu jusqu'à son extrémité, et je trouvai, en prenant la moyenne de plusieurs expériences, que dans le cas de la répulsion, les angles de torsion nécessaires pour ramener le conducteur mobile presque en contact avec le conducteur fixe , étoient sensiblement les mêmes, quelleque fût la portion de ce conducteur vis-à-vis de laquelle il étoit situé. Je trouvai aussi dans le cas de l'attraction , que les angles de torsion nécessaires pour détacher le conducteur mobile du conducteur fixe étoient les mêmes, quelleque fut la partie de ce dernier conducteur, que l'on fît agir sur l'autre.

En plaçant, pour mesurer leur force d'attraction et de répulsion mutuelle, les deux conducteurs à une distance presque imperceptible l'un de l'autre , on a l'avantage d'être sur que l'action n'est due qu'à la tranche même du conducteur fixe qui est située vis-à-vis du conducteur mobile, l'action des autres tranches s exerçant trop obliquement pour produire un effet appréciable.

Il résulte donc de lexpérience précédente, que l'électricité dynamique paroit se disséminer également dans toute l'étendue d'une lame qui lui sert de conducteur, et donner lieu à autant de courans parallèles et d'une égale intensité, que l'on peut supposer de tranches infiniment minces dans la lame rectangulaire.

Une particularité que présente la distribution de l'élec- Mém. de la Soc, de Phys. et d'Hist, nat. T. III. i.re Part. 16

tricité dans une lame, consiste dans l'augmentation d'intensité que manifeste l'action du courant électrique, quand on fait agir la lame conductrice sur le conducteur mobile par son tranchant , au lieu delà faire agir, comme je l'avois fait dans les expériences précédentes, par sa surface plane. J'ai vu plusieurs fois l'action, soit attractive , soit répulsive, augmenter quand je tournai cette lame sur son axe , de manière que le conducteur mobile , placé d'abord vis-à-vis du milieu de sa surface plane, se trouvât ensuite en face de l'arête qui la termine.

J'ai constaté, au moyen des angles de déviation, opérés sur une aiguille de déclinaison, l'existence d'une distribution çle l'électricité dynamique dans les conducteurs , semblable à celle dont l'action des conducteurs les uns sur les autres m'avoit déjà fourni la preuve.

Ainsi, une lame de cuivre large de quatre pouces, une surface de mercure large de neuf pouces, ont exercé sur l'aiguille aimantée une action qui étoit de même intensité que l'aiguille fût située sur la ligne même du milieu , ou qu'elle fûtplus près du bord, pourvu qu'elle restât toujours sur la surface métallique qu'on avoit eu soin de placer dans la direction du méridien magnétique. Il faut seulement remarquer que l'aiguille étant nécessairement élevée de quelques lignes au-dessus du conducteur , l'action étoit plus intense quand elle étoit placée au-dessus de la tranche du milieu de la lame, parce qu'alors l'action des tranches situées de chaque côté s'exerçoit moins obliquement; mais en tenant compte de cette circonstance , il étoit facile de s'assurer que l'action de chaque tranche parallèle de

sur l'électricité dynamique. rsS

ïa surface étoit sensiblement la même. Il n'est pas nécessaire de faire remarquer que la surface métallique étoit toujours mise dans le circuit voltaïque au moyen de deux pointes placées à ses deux extrémités et au milieu de sa largeur.

Si donc , comme le prouvent les expériences précédentes, le courant électrique en entrant dans un" conducteur métallique s'y répartit, pour ainsi dire , par petits filets parallèles tous d'une égale intensité, moins le conducteur aura de volume, plus l'intensité de 1 électricité dans chaque tranche de ce conducteur sera grande, puisque la même quantité d'électricité dynamique sera condensée dans un volume moindre. C'est ce qu'il est facile de prouver au moyen d'une lame d'une égale épaisseur dans toutes ses portions , mais inégalement large 5 l'action dé cette lame conductrice est d'autant plus intense que la portion', sur laquelle on place l'aiguille est plus étroite.

De même encore le courant électrique qui en traversant un fil d'un diamètre peu considérable , sera capable d'attirer autour de ce fil une masse assez grande de limaille de fer, n'en attirera plus une parcelle dans son passage à travers une lame rectangulaire large de six lignes, ce qui provient de ce que le courant, pour exercer ce genre d'action, doit être très-condensé dans le conducteur par lequel il est transmis.

Enfin , si l'on diminue toujours plus le volume du conducteur , on parvient à condenser le courant à un point tel que se manifestent les phénomènes calorifiques, qui peutêtre ne sont dus qu'à la condensation très-forte qu'éprouve le fluide électrique semblable en cela aux fluides gazeux

qui donnent lieu à une grande chaleur, par une forte diminution de volume. rt\Q

Mais avant d'entrer dans le champ des hypothèses , il faut davantage étudier les faits; ce n'est qu'après avoir, dans le §. 3. de ce mémoire , examiné les changemens qui résultent dans le mode de distribution de ï électricité dynamique, des modifications que l'ont fait subir aux conducteurs sous différens rapports, que je pourrai hasarder quelques conjectures à ce sujet. Pour le moment la seule conséquence qu'il me semble permis de déduire des faits qui précèdent, et dans le détail desquels je viens d'entrer, est que toutes les portio?is d'un courant électrique tendent à se repousser mutuellement 5 c'est donc en vertu de cette répulsion que toutes les différentes tranches d'une lame conductrice paraissent posséder une action d'une égaie intensité, et que cette action est seulement plus énergique sur les bords mêmes de la lame. Cette répulsion mutuelle des différentes portions d'un courant électrique est un résultat auquel nous avions déjà été conduits , M. Ampère et moi, d'après une expérience d'un tout autre genre (i)„ Avant de terminer ce paragraphe et la première partie de ce Mémoire , je m'arrêterai un instant sur un phénomène que présente l'action des aimans sur le mercure placé dans le circuit voîtaïque, phénomène qui se lie avec le mode de distribution de l'électricité dynamique dans les métaux. On connoît l'expérience par laquelle Davy obtint un

([) Voyez Recueil cCObserv. électro-dynam. p. a85 , et Ann.de Ch. et de Phjs. T. XXI. p. 24.

sur l'électricité dynamique. is5

mouvement de rotation dans une surface de mercure traversée par le courant électrique , en approchant de cette surface le pôle d'un aimant (i). En étudiant ce phénomène , je sais arrivé à quelques résultats dont les uns me paraissent facilement , les autres plus difficilement rentrer dans la théorie de M. Ampère.

Je suppose que l'on place verticalement un aimant cylindrique vide intérieurement et dont l'ouverture inférieure soit fermée par un cylindre métallique (de laiton) , qui entre à frottement juste dans le cylindre creux, de manière que l'on puisse laisser un espace" vertical vide d'une dimension plus ou moins grande. Si l'on remplit de mercure cet espace vide, et que l'on mette ce mercure dans le circuit électrique, d'une part au moyen du conducteur de laiton qui sort intérieurement au-dessous du cylindre aimanté , de l'autre part au moyen d'une pointe de platine qui plonge verticalement dans la surface supérieure du mercure, on voit aussitôt ce métal prendre un mouvement de rotation ; mais , toutes les autres circonstances restant les mêmes, le sens de ce mouvement dépend de la place où l'on plonge la pointe de platine; si on la place sur la direction de l'axe du cylindre aimanté, ou en un autre point de la surface du mercure près de cet axe , le sens du mouvement est précisément opposé à celui que l'on observe quand la pointe est placée à la circonférence même du métal en un de ses points de contact avec le cylindre creux qui le contient, îl laut remarquer que le mouvement est toujours plus

Ci) Recueil d'Observations èleclio-dyn. , p. a5o , et Ann. de Chimie et de Phjs. T. XX. p. 74.

prompt et plus énergique dans le premier cas que dans le second , et que le sens de la rotation change avec celui du courant et avec la nature de celui des pôles de l'aimant qui est placé dans la partie supérieure où a lieu l'action. Il m'a paru aussi que le mouvement a lieu avec d'autant plus de facilité que l'espace intérieur de l'aimant creux occupé par le mercure est plus considérable.

Il esfe> inutile de faire remarquer que, ^pour m 'assurer que le mouvement de rotation étoit du uniquement à l'action de l'aimant sur les courans électriques répandus dans le mercure, j'ai substitué à 1 aimant creux un tube de verre de même diamètre , et que je n'ai , dans ce cas , observé aucune espèce de mouvement.

D'après ce que nous avons vu plus haut sur le mode de distribution de l'électricité dynamique dans les métaux , et en particulier clans le mercure , le courant électrique en arrivant dans ce métal par la pointe de platine, s y répand immédiatement de toutes parts , et donne lieu à un rayonnement de courans horizontaux sur la surface supérieure, et à un faisceau de courans parallèles et verticaux dans lintérieur du cylindre. Si c'est uniquement aux courans horizontaux qu'est dû le phénomène de rotation, le sens de ce mouvement est tel que , pour l'expliquer dans la théorie de M. Ampère, il faut admettre que les courans électriques q u'on suppose exister dans les aimans dans des plans perpendiculaires à leur axe, sont dirigés clans l'intérieur du cylindre creux , dans un sens précisément opposé à celui qu'ils doivent avoir extérieurement ; ce qui s'accorderoit avec l'hypothèse du physicien que je viens de nommer, savoir

sur l'électricité dynamique. 127

que les courans électriques des aimans sont -situés autour de chaque particule. On peut aussi expliquer , cl après la théorie du même savant sur l'action des courans qui forment un angle, comment il se fait que le sens du mouvement de rotation soit différent quand-la pointe de platine au lieu de plonger dans le milieu de la surface supérieure du mercure , est placée sur le bord.

Mais deux autres phénomènes me paroissent invalider un peu l'hypothèse qui attribue les mouvemens de rotation à l'action des courans que l'on suppose exister dans l'aimant perpendiculairement à son axe, sur les courans horizontaux établis dans le mercure.

Le premier de ces phénomènes se présente quand on place sur la base supérieure d'un aimant cylindrique plein et situé verticalement, une bulle de mercure retenue par' un petit tube de verre qu'on adapte à la suite de l'aimant. Le sens du mouvement de rotation que prend cette bulle quand elle est mise dans le circuit voltaïque, est le même que celui du mercure placé dans l'intérieur de l'aimant creux lorsque le même pôle est situé dans la partie supérieure 3 et il est contraire à celui que prend le mercure autour du même pôle , quand ce métal est situé extérieurement à l'aimant cylindrique.

Le second phénomène est relatif à cette dernière espèce de mouvement de rotation 3 on peut l'obtenir facilement en plongeant verticalement un cylindre aimanté qui communique avec l'un des pôles , dans une masse de mercure où l'on fait aboutir l'autre pôle. Le mercure est'contenu dans un tube de verre fermé dans sa partie inférieure,, et ter-

miné dans sa partie supérieure par un anneau de cuivre qui sert à établir ia communiéiTt-ion entre les deux pôles. Quand on plonge l'aimant dans le mercure, ce métal prend aussitôt un mouvement de rotation dont le sens dépend soit de celui du courant, soit de la nature du pôle que l'on plonge. En expliquant ce mouvement , comme M. Ampère, par Faction des courans de l'aimant sur les courans électriques qui rayonnent en tous sens de cet aimant vers l'anneau de cuivre qui enveloppe le mercure , on est conduit à conclure que le mouvement aura toujours lieu dans le même sens quand on plongera , depuis lune de ses extrémités jusqu'à l'autre , le cylindre aimanté. En effet , les courans étant toujours dirigés dans le même sens entre les deux pôles de l'aimant, et d'un autre côté le sens du courant électrique ne changeant point, la direction relative des courans qui sont répandus sur la surface du mercure et deè courans de l'aimant que l'on présente successivement aux premiers , restera toujours la même 5 seulement si l'on renverse l'aimant et qu'au lieu de le plonger par l'un de ses pôles, le pôle N. par exemple, on le plonge en commençant par introduire dans le mercure le pôle S., le sens du mouvement de rotation changera, parce que la direction des courans de l'aimant a changé.

Or l'expérience prouve que ce n'est point ainsi que se passe le phénomène; il est bien vrai que le sens de la rotation dépend de celui des pôles que l'on plonge dans le mercure, mais cela ne tient point au sens des courans que l'on suppose exister dans l'aimant, mais bien à la nature différente des deux pôles. En effet, si l'on continue de plonger

sur l'électricité dynamique, 12^

verticalement l'aimant dans le mercure, on voit le mouvement de rotation s'affoiblir et devenir nul quand le milieu de l'aimant se trouve correspondre à la surface du mercure sur laquelle sont disséminés les courans électriques; puis en enfonçant davantage l'aimant, le mouvement recommence , mais dans un sens opposé, et en augmentant d'énergie jusqu'à ce que le pôle supérieur soit arrivé sur la surface du mercure.

L'on conçoit facilement, il me semble, quesic'étoit à l'action des courans disposés dans les aimans comme les admet M. Ampère, qu'étoit du le mouvement de rotation, il devroit être le plas énergique, au lieu d'être nul, quand c'est le milieu de l'aimant qui agit , et qu'il devroit conserver le même sens quelle que fût la portion de l'aimant qui fût en contact avec la surface du mercure , pendant toute la durée de renfoncement d une extrémité à l'autre.

Au reste, avant de pouvoir rien conclure sur ces mouvemens de rotation, il faut encore les étudier beaucoup j ils présentent une série de phénomènes qu'il est , et qu'il sera peut-être encore long-temps très-difficile de faire rentrer d'une manière complètement satisfaisante dans une théorie quelconque, quelque ingénieuse d'aijieurs qu elle puisse être.