Emploi d'un magnétomàtre à aimant court

Montage du magnélométre. — Aimanter plusieurs morceaux de ressort de montre {i^ 1'"') et les coller côte à côte le long d'une tige métallique plate très légère, obtenue en aplatissant au marteau un fil de cuivre ou d'aluminium (cf^o""',!). Coller aussi un miroir jp/an de galvanomètre (1,65) sur la même tige, derrière les aimants.

aya chapitke vu, — électricité et macmétisme.

Pour jiouvoir suspendre ce magnélomclre à l'abri des couraDts d'air, on prend une plaque de hois (i5™; 6™; a*^") el l'on y pratique une entaille (io"°x3"") qui ne laisse plus qu'une sorte de U en bois. La |iarlie supérieure de la cavité est fennée par un parallélipipède de liège (h = 2'"). On

traverse ce bloc de liège suivant l'axe par un fil de cuivre (rf^o*",i; /=:5'") el c'est à ce fil de cuivre que l'on suspend l'équipage mobile par l'intermédiaire d'un/il de cocon ou d'uaejibre de quartz (I, 106) de quelques centimètres de longueur.

Le fil de cocon peut être noué sur les tiges métalliques que l'on termine alors en forme de crochet. Il est plus commode de mettre sur la tige métallique une goutte d'arcanson (I, 55) que l'on refond sur place à l'aide d'une baguette de fer cliauffée et d'incor- ' porer l'extrémilé du fil de cocon dans oe mastic alors qu'il est encore fondu.

Une fois l'équipage mobile mis en place, on ferme la cage avec des glaces qui débordent l'ouverture d'environ o"", j. On mainlien t ces glaces avec des glissières ou bien avec des pointes en laiton

et du mastic de vitrier; on peut même, plus simplement, les faire adhérer avec une couche mince de cire molle que l'on écrase for- -lement entre le verre et le bois.

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CIUMPS MAGNÉTIQUES. 3)^3

Expériences. — Installer le magnélométre sur im support indépendant de la table d'espériences {/t^iSo'""), en l'orientant de manière que le miroir soit a peu près parallèle aux glaces. Disposer un mètre horizontalement en avant et à environ loo"" du miroir; fixer contre le milieu du mèlre un diaphragme pour définir la position de l'œil (5"°x5'^"'xo'"",o5; ouverture rf^o™, 3).

Mettre la règle graduée à la hauteur qui convient pour qu'on voie son image par réflexion sur le miroir quand on place l'œil derrière le diaphragme. Noter à moins de i"" près la position du point de la règle que l'on aperçoit au milieu du champ quand on a éloigné tout aimant et que le magnétomètre est en équilibre-. !*our mieux définir le point visé, on aXira pu tracer à l'encre un trait vertical au milieu du miroir.

Ceci fait, prendre un aimant un peu fort tel qu'un paquet de 5 aiguilles à tricoter qui auront été aimantées individuellemenl. Orienter cet aimant perpendiculairement au méridien magnétique. et le placer à environ 5o"" du magné tomètre, le milieu de l'aimanl aussi exactement que possible sur l'alignement est-ouest de ce magnétomètre. Mesurer alors, à quelques milhmètres près, ta dislance du milieu de l'aimant au magnétomètre. Retournerraimani bout pour bout, et déterminer le déplacement du point que l'on vise sur la règle. Eloigner ensuite l'aimant, et répéter la mesure à différentes distances du magnétomètre.

Mesurer enfin la distance de l'échelle graduée au miroir.

Au degré de précision des mesures, peut-on admettre que la tangente de la rotation du miroir est la moitié de la tangente de la rotation du rayon lumineux?

Construire la courbe ayant pour coordonnées la tangente de l'angle de rotation et l'inverse du cube de la distance. Cette courbe est-elle sensiblement rectiligne?

Relever sur la courbe la vuleur moyenne du rapport des coordonnées. Quel est, d'après ces mesures, le rapport tt de la valeur du moment magnétique du barreau à la valeur de la composante horizontale du champ magnétique terrestre dans le magnétomètre?

— Faire des mesures semblables en plaçant le milieu du barreau aimanté dans l'alignement nord-sud du magnétomètre, mais en laissant encore ce barreau orienté perpendiculairement au méridien magnétique. La loi du carré des distances exige que les tangentes

2^4 CHAPITftE VII. — ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME.

(les rotations qui se produisent danscette position soient eiactement moitié de celles qu'on obtenait tout à l'Iieure aux mêmes distances.

— Les deux lois que nous venons de voir concernant l'action d'un barreau couTi, jointes au principe de l'égalité de l'action et de la réaction, suffisent pour faire connaître tes propriétés du champ magnétique sans que l'on ait besoin de faire appel aux notions de pôles et de masses magnétiques positives et négatives qui présentent, peut-être, un caractère moins expérimental que la notion de moment magnétique.

Comparaison de divers moments magnétiques. — Les dispositifs qui précèdent fournissent le mojen le plus simple de faire cette comparaison. Les moments magnétiques sont proportionnels aux déviations que les deux aimants à comparer produisent sur le magnétoniètrc quand on les met l'un après l'autre à la même place.

— La comparaison des moments magnétiques peut encore se faire en cherchant à quelle distance on doit placer le second aimant pour que son action compense celle du premier (175)-

— On détermine la valeur absolue de ces moments magnétiques en remplaçant les aimants étudiés par un circuit de dimensions mesurées où l'on envoie un courant d'intensité connue (VII, 154).

Amortissement électromagnétique. — Dans toutes les expériences où l'on veut, comme ici, prendre la position d'équilibre d'un aimant qui oscille librement, il est utile de pouvoir amortir les oscillations. On y arrive en plaçant près de l'aimant mobile un circuit dans lequel on envoie au moment voulu des courants dont le champ magnétique tende à s'opposer au mouvement du

' le magnétomètre une planchette (5""; 5"^""; i"°) sur laquelle on enroule en double quelques tours de fil isolé (fig. p. 392).

Pour amortir les oscillations, il suffit de faire passer alternativement, dans ces deux enroulements, des courants de sens contraires qui pourront être de moins de 1 ampère.

A cet efl"et, l'une des extrémités de chacun des deux enroulements est reliée en permanence à l'un des pôles d'une pile en croisant les connexions. Les deux extrémités libres des enroulements

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CHAMPS MACKÉTIQUES. 29a

doivent pouvoir être reliées alternativement à l'autre paie de la pile. Cette commutation se fait au moyen d'un interrupteur à deux touches que Ton construit aisément avec une planchette {lO*"; 5"°; i™,5), quatre vis en laiton et deux lames de laiton battu (H'"; o''"',8; o'"",o5). On peut aussi prendre un seul circuit amortisseur et y envoyer le courant dans un sens ou dans l'autre âu moyen d'un commutateur à bascule {VII, 168).

CHAMP MAUNÉTIQUE TERRESTBE.

125. L'action du champ terrestre sur un aimant court se réduit sensiblement à un couple. — Eu ce qui concerne la composante horizontale du champ, celte proposition résulte immédiatement de ce que, dans toutes les expériences que nous décrirons phis loin, les fils de suspension qui portent des aiguilles aimantées restent exactement verticaux. On s'assure qu'il en est

1)îen ainsi en suspendant un fd à plomb à côté de l'aiguille aimantée : les deux fils de suspension se projettent exactement l'un sur l'autre.

— On constate, de même, qu'une aiguille aimantée qui flotte

sur l'eau, s'oriente mais ne prend aucun mouvement de Lransla

poîd«

— On complète la démonslralion en vérifianl que I d'une tige d'acier ne change pas quand on l'aiinanle.

La pesée doit se faire, naturellement, sur une balance dont le fléau ne soit pas en acier.

136. Systèmes astatiques. — Fixer dans un bouchon (A ^2"", d=i*"')deui aiguilles d'acier

ni également aimantées dont on inverse

1 les pùles. Ce sont par exemple les deux

S moitiés d'une aiguille à tricoter qu'on

* a fortement aimantée puis cassée en

son milieu (VII, 119). Le système, suspendu à un ftl de soie, oscille très lentement sous l'action du champ terrestre, puisque les couples exercés par la terre sur les deux aiguilles sont de sens contraires et sensiblement égaux.

On s'assurera qu'en retournant l'une des aiguilles aimantées, les oscillations deviennent beaucoup plus rapides.

— On pourra encore constater qu'un aimant ne s'oriente pa» dans le champ terrestre quand il est suspendu verticalement au bout d'un levier horizontal attaché an fil de suspension.

127. Déclinaison. — Méridien magnétique. — Aimanter une aiguille à tricoter et la suspendre à nn fil de soie fm {soie à dentelle dédoublée, I^do""').

On attache d'abord le fil de soie à un fd de cuivre recourbé en forme de crochet et passé dans nn bouchon de liège et on laisse pendre le tout verticalement pour permettre au fil de soie de se détordre s'il y a lieu. On enfile ensuite l'aiguille à tricoter dans le bouchon et l'on règle la suspension de manière que t'aiguille se tienne à peu près horizontalement.

L'axe de l'aiguille et le fil de suspension définissent le méridien magnétique. On matérialise la trace de ce plan en plaçant l'œil de manière que ces deux lignes se projettent l'une sur l'autre et en marquant à la craie sur le sol ou sur les parois de la salle deux traits assez éloignés situés dans le plan de visée. L'incertitude de cette détermination est seulement de quelques minutes d'angle.

Avant d'aller plus loin on s'assurera que la torsion du fil de soie n'intervient pas. 11 n'y a pour cela qu'à faire faire à l'aiguille