CHAPITRE XXXVII

Des Propriétés générales de V aimant*

J x. Parmi les differentes espèces de mines de fer que Ton trouve dans la nature, il en est une qui possède particulièrement la propriété surprenante d’attirer le fer par une force invisible. A la vérité, tous les morceaux de cette espèce de mine ne jouissent pas de cette faculté au meme degré ; mais elle se trouve dans le plus grand nombre et même dans des masses considérables. G est ce qu’on nomme des aimans naturels . On peut communiquer cette propriété au fer et à l’acier, et produire ainsi des aimans artificiels. On croyait autrefois que la force magnétique appartenait exclusivement au fer; mais on sait maintenant qu’elle est commune encore à deux autres métaux, le nickel et le cobalt; et elle y est d’autant plus énergique, que ces substances sont plus pures. Cependant, comme il est difficile devoir des masses considérables de ces deux métaux, à un grand état de pureté, toutes nos connaissances sur leurs propriétés magnétiques, se bornent à savoir qu’ils sont attirés par un aimant. IM ais il serait intéressant d’examiner s’ils sont, ainsique le fer, susceptibles de recevoir intérieurement et de communiquer le magnétisme (i).

(i) C’est ce que j’ai fait sur des morceaux de nickel qui avaient été préparés è Berlin, et que M. Berthollet m’a donnés : je les ai façonnés en aiguilles en lis passant au laminoir, car le nickel pur se lamine très- aisément , et j’ai pu aloi s essayer leur force magnétique par les oscillations, suivant la méthode qui sera exposée plus bas. J’ai vu ainsi que la force magnétique du nickel, est environ

Rapports de V aimant avec le fer non-magnétique *

J 1, Le fer à l’état métallique et à celui d’oxide noir, s’attache a l’aimant avec une force considérable ; dans le dernier cas, il faut pourtant qu’il ne soit pas trop fortement oxide : cette force se mesure par le poids du fer que l’aimant peut enlever ; elle ne dépend pas de la grosseur de celui-ci ; car il y a de gros aimans qui n’ont que peu de force, et de petits qui en ont une beaucoup plus grande; quelquefois même, ils peuvent porter des poids dix fois plus considérables que le leur propre. Au reste, l’expérience apprend que la force d’un même aimant est variable, suivant les positions dans lesquelles il agit.

§ 3. La force magnétique ne se manifeste pas avec une égale intensité dans tous les points de la surface d’un aimant : ordinairement il y a deux portions de cette surface dans lesquelles l’attraction est plus forte; quelquefois, mais rarement, il y en a davantage : cesplaces se nomment les pôles de V aimant. On peut reconnaître les pôles d’un aimant, en le plaçant dans de la limaille de fer : aux environs des pôles, elle s’attache beaucoup plus fortement à l’aimant que dans tous les autres points. On peut aussi les découvrir au moyen d’un brin de fil de fer très-mince : aux endroits ou sont les pôles, il s’attache à l’aimant par une de ses extrémités , s’en tient éloigné par l’autre, et reste ainsi comme fixé perpendiculairement à la surface ; partout ailleurs il s’attache en prenant une position oblique dirigée vers le pôle le plus voisin : aux points à-peu-près également éloignés des deux pôles, il s’applique sur la surface dans le sens de la longueur.

Ç f\. Lorsque les deux pôles peuvent agir en même-temps sur les extrémités opposées d’un morceau de fer , l’attraction magnétique en est augmentée. Par cette raison ,011 donne souvent aux aimans artificiels la forme d’un fer à cheval, dont les deux extrémités sont les deux pôles : on applique sur ces deux extrémités un morceau de fer doux qu’on appelle Y ancre , et qu’on charge d’autant de fer que l’aimant en peut porter.

le quart de celle de l’acier, à poids égal : il a, comme le fer, la propriété de la conserver et de la communiquer. Mais ces résultats ne sont points absolus? parce qu’ils doivent varier avec la force coercitive que l’on peut donner au nickel , en Vecrouissant par le marteau.

J 5. La force magnétique n’exerce pas seulement son influence par le contact ; un aimant un peu fort enlève de la limaille de ferré distance : cette force de'croît avec féloigncment ; mais dans un morceau d’aimant de forme irrégulière, la loi de ce décroissement paraît fort compliquée; et, quoiqu’il soit facile de déterminer l’intensité de la force attractive pour chaque éloignement, au moyen d’une balance dans laquelle on place et l’on met en équilibre l’aimant et le fer qu’il doit attirer; cependant les expériences ont appris que la loi du décroissement, est tellement modifiée par la forme, la grandeur et la position des deux corps, qu’il est très-difficile de déterminer avec exactitude la loi propre et l’influence des circonstances modifiantes»

§ 6. Si Fon met un aimant sous un plateau uni de verre , de bois p de carton ou de quelque autre matière, pouvu que ce ne soit pas du fer , et qu’on répande ensuite de la limaille de fer sur la surface de ce plateau, les particules viennent se ranger dans une espèce d’ordre „ et forment des lignes courbes qui paraissent aller d’un pôle vers l’autre, de manière qu^on peut ainsi distinguer facilement la position de ces points.

Cette expérience indique en meme-temps que la force magnétique s’exerce également à travers tous les corps, si l’on en excepte le fer qui, selon la manière dont il est placé, favorise ou affaiblit FefFet magnétique. Nous nous assurerons encore mieux, comme on le verra bientôt, que cette force n’est nullement diminuée par l'interposition des corps matériels. D’après cette singulière propriété, il est facile de cacher un aimant ou le fer qu’il doit attirer, et c’est ainsi que sont disposées les nombreuses machines magnétiques qu’on emploie pour faire des tours d’adresse.

§ 7. On conserve à un aimant toute sa force, on Faugmente meme quelquefois, en ayant soin de le charger autant qu’il peut l’être. II est aussi très-utile de donner aux pôles leur situation naturelle (§ 8)* Si on laisse l’aimant sans être chargé, sa force diminue peu-à-peu* Quant aux très-petits aimans, on peut les garder dans de la limaille de fer. La rouille affaiblit les effets magnétiques. Les aimans chauffés fortement, perdent tout-à-fait leur propriété» On a aussi observé qu’une chute ou le choc d’une pierre, ou aussi la décharge électnque, peuvent nuire quelquefois au pouvoir magnétique.

2n/j SEPTIEME SECTION.

Propriété de V aimant considéré isolément.

§ 8. Si, par un moyen quelconque, on place un aimant de ma^ nière à ce qu’il puisse se mouvoir librement en direction horizontale, il prend toujours de lui-même une position telle qu’un de ses pôle3 est dirigé vers le nord, et l’autre vers le sud. Par cette raison, on donne à ces points de l’aimant, les noms de pôle austral et de pôle boréal ; cette propriété elle-même s’appelle la polarité de l’aimant.

C’est d’après l’observation de cette propriété, qu’on a imaginé la boussole qui n’est qu’une aiguille d’acier aimantée , placée sur une pointe aigue et qui peut se mouvoir librement en direction horizontale. On sait assez de quelle inappréciable utilité ce simple instrument est devenu pour la navigation, et par conséquent aussi pour tous les hommes : on ignore le nom de l’inventeur (*), et l’on place seulement d’une manière incertaine le temps de sa découverte entre le douzième et le quatorzième siècle. Les anciens ne connaissaient pas la boussole, quoiqu’ils connussent la propriété attractive de l’aimant.

Quelque peu de liaison qui paraisse exister , au premier coup-d’œil, entre la propriété attractive et la polarité de l’aimant, nous verrons cependant par la suite, que la polarité elle-même n’est que l’effet d’une attraction magnétique delà terre entière.

De Vaction réciproque des aimans •

§ g. Deux aimans s’attirent mutuellement par des points déterminés, et cette attraction est plus forte encore que celle qui existe entre l’aimant et le fer ; en d’autres points ils se repoussent, et au moyen de deux aiguilles aimantées , ou d’un aimant et d’une aiguille aimantée, on reconnaît facilement, à ces phénomènes, la loi suivante :

Les pôles de noms dijfèrens > boréal et austral, s’attirent ; les pôles de mêmes noms y se repoussent.

Par cette raison, on appelle les pôles de noms différons, pôles amis, et ceux de noms semblables , pôles ennemis .

Cette loi fournit un moyen commode pour trouver les pôles d’un aimant et pour déterminer la dénomination de chacun d’eux.

( * ) On peut consulter sur l’Origine de la Boussole , une Dissertation de W Vorn. Alb. Aluni imprimée à Paris, en i8o5, opuscule de 1 3 3 pages.

tu MA GNETIS>1£ » 1-5

§ io. Comme un aimant d'une force convenable agit déjà à une distance assez grande sur une bonne aiguille aimantée, on peut se convaincre aisément par l’expérience, que les corps interposés ne diminuent point le pouvoir magnétique.

Communication du Magnétisme »

$ ii. On peut communiquer une force magnétique sensible à un petit morceau de fer, en passant dessus, à plusieurs reprises ,1e pôle d’un aimant : il faut seulement observer de passer toujours dans la même direction; car si Ton revient en sens contraire, on diminue le magnétisme déjà communiqué. Une des meilleures manières de faire cette opération, est la suivante : Soient ns , (< fig . 58) un barreau de fer non aimanté, et 1 \'S un aimant dont JV est le pôle boréal, et conséquemment S le pôle austral ; on place l'aimant sur le fer , ainsi que la figure l’indique, de sorte que le pôle boréal touche au milieu du fer; alors on presse l'aimant un peu fortement, et on le glisse dans la direction de JVversS, jusqu’à l’extrémité dufer; puis on rapporte l’aimant à sa première place, et l’on répète plusieurs fois la même opération. On applique ensuite l’aimant sur l’autre moitié de la barre de fer , de sorte que le pôle austral touche au milieu , et l’on suit dans la direction de S à JV, justement le même procédé que nous venons de décrire , en le répétant précisément autant de fois pour une moitié que pour l’autre. Le fer acquiert ainsi une propriété magnétique considérable (i).

Cette propriété se communique promptement au fer doux, mais elle y est peu durable .* il est plus difficile de la donner à l’acier trempé, mais il la conserve beaucoup mieux.

Lorsqu’on communique le magnétisme avec un seul aimant, on nomme cette opération , la méthode du simple contact. Pour connaître la méthode du double contact qui se fait avec deux aimans, on doit consulter des ouvrages plus étendus. (Voyez la Physique d' Haüy et celle de Biot. )

§ 12. C’est une loi générale pour toutes les espèces de communications, que les points qui sont touchés les derniers par une des

(i) Il vaut mieux incliner le bareau ns à io* ou ! l'appliquer entièrement sur sa surface.

12° sur l’autre, que d»

extrémités de l’aimant , 'prennent des pôles de nom contraire à cette extrémité. Ainsi , dans l’opération ci-dessus décrite }n devient un pôle toréai, et s un pôle austral.

§ i3. L’aimant ne perd que peu ou point de sa force par ce procédé, lorsqu’il est exécuté de point en point, comme nous Tenons de l’expliquer, sans ramener jamais l’aimant sur lui-même en sens contraire. On peut donc , avec un seul aimant, communiquer le pouvoir magnétique à un grand nombre de barreaux de fer ; et en réunissant ceux-ci , on compose un aimant très-fort qu’on appelle un magasin magnétique.

Partage du Magnétisme , et Sphère d’activité magnétique .

J i4» Tant qu\m morceau de fer doux touche à un aimant, ou même tant qu’il en est proche, il est lui-même magnétique; mais dès qu’on l’en éloigne, le magnétisme qu’il avait acquis, disparaît à l'instant presque en totalité, et il n’en reste qu’une très-faible trace.

Dans ce cas, on dit que le fer n’est pas aimanté par la communication, mais par le partage du magnétisme; et l’espace au-dedans duquel cet effet a lieu, s’appelle la sphère d’ activité magnétique. On peut reconnaître une certaine ressemblance entre ces phénomènes et ceux du partage de l’électricité, de la sphère d’activité électrique, etc.

Au moyen d’une aiguille aimantée, on peut rendre sensible la loi suivante qui a toujours lieu lors du partage de la force magnétique. 'he fer prend du côté qui est proche de V aimant, un pôle de nom différent, et attirable par le pôle de V aimant le plus voisin, et par conséquent à Vautre extrémité du fer , il se forme un pôle de môme nom que ce pôle de V aimant , et susceptible d’être repoussé par lui.

§ i5. Cette ressemblance avec l’électricité a donné naissance à des

hypothèses sur les causes du magnétisme, qui ont quelque rapport avec celles de Franklin et de Symmer sur l'électricité,

JEpinus reconnaît une seule matière magnétique dont les parties se repoussent entre elles et sont attirées par le fer et l’acier; elle est partout uniformément répandue ; elle se trouve accumulée dans le fer, mais toujours uniformément. Dans l’aimant, elle est en excès d’un côté, ce qui donne un magnétisme positif, et elle manque de I autre, ce qui produit un magnétisme négatif.

JVilke et Brugmann admettent deux matières magnétiques qui s’attirent entre elles, tandis que les particules de chacune d’elles se repoussent mutuellement : ces deux matières se trouvent combinées dans le fer ; dans l’aimant elles sont séparées, et chacune d’elles est accumulée vers un des côtés.

Il est difficile de croire que Tune ou l’autre de ces hypothèses exprime une chose réelle (i) ; mais la dernière est un moyen commode de réunir tous les principes du magnétisme, et d’en expliquer suffisamment les phénomènes.

Les hypothèses plus anciennes de Descartes, cT Euler , de Bernoulli , etc., qui supposaient une matière se mouvant en tourbillons dans l’aimant, sont plus forcées et beaucoup moins satisfaisantes (2).

$ 16. D’après la loi que suit le partage du magnétisme, on peut expliquer facilement comment, par l’attraction magnétique, la limaille de fer forme des lignes courbes (pag. 2^3, § 6).

$ 17. C’est en se fondant sur la même loi qu’011 a imaginé ce qu’ou appelle Y armure d’un aimant naturel : voici comment elle se construit. Soit Asn ( fig . 69) un aimant naturel dont s est le pôle austral, et n le pôle boréal : un morceau de fer doux BC, est limé de manière qu’il

(1) Ceci ne doit plus paraître aujourd’hui si invraisemblable que le supposait alors l’auteur. Voyez l’addition placée à la fin de cette section.

(2) C’est encore M. Coulomb qui a donné à ces idées de deux fluides magnétiques, l’exactitude nécessaire pour qu’elles pussent former un corps de doctrine: il a fait osciller une très-petite aiguille aimantée à diverses distances d’un des pôles d’une barre très-longue, aussi aimantée, mais dans un degré beaucoup plus considérable : l’effet de la force magnétique pour produire ces oscillations, est analogue à celui de la pesanteur pour produire les oscillations du pendule , et elles peuvent également servir à mesurer l’intensité du magnétisme. Or , en comparant entre elles les forces de ces oscillations , M. Coulomb a remarqué qu’elles deviennent de plus en plus lentes, à mesure que la petite aiguille s’éloigne du centre de la force attractive • ce qui prouve que l’effet de cette force diminue à mesure que la distance augmente ; et d’après la loi de ce ralentissement, il a prouvé, par le calcul, que l’attraction magnétique est constamment réciproque au carré de la distance, ainsi que Fattr action électrique et la pesanteur terrestre. Le célèbre astronome Tobie Mayer , de Gottingue, était parvenu aux mêmes résultats , comme je l’ai vu par des extraits de ses manuscrits que son fils a bien voulu me communiquer.

s'y applique exactement, et qu il touche les deux pôles ; au-dessous justement de ces deux pôles, le fer doit avoir deux proéminences S et N; on recouvre le reste de l’aimant avec une enveloppe de cuivre DFE, et on y joint un anneau en F, pour pouvoir la suspendre : on applique alors une ancre (pag. 272 , § 4) aux deux proéminences S et N, ahn de charger plus commodément l’appareil.

Au moyen de cette disposition, le fer doux devient lui-môme , par le partage du magnétisme, un aimant dont le pôle austral se trouve en S, et le pôle boréal en N.

L’expérience a montré qu’un aimant armé a une force plus active et plus durable qu’un aimant ordinaire.