Écrans non magnétiques et écrans magnétiques
— \.:n aimant attire la limaille ou les menus objets de fer ou d'acier aussi bien à travers le bois, le verre ou les métaux non magnétiques qu'à travers l'air. — L'attraction est, au cuntraire, insigni-
D,g,t7cdb/GOOgIC
tianle à travers une lame de lôle (e = o'", i). — Si l'on met contre les pùles d'un aînianl une armature de fer ou même une simple
lame de tôle de fer {e = o'"", i), celle armature s'aimante, crée un champ de sens contraire à celui que produisait l'aimant et les effets magnf^liques sont beaucoup diminués en arrière de l'armature. Muni de sonarmature, l'aimant agit encore sur la boussole, mais il n'agit plus sensiblement sur de la limaille de fer ou sur des petits clous placés derrière l'armature.
— On rend l'effet d'écran magnétique très visible au moyen des spectres magnétiques.
Tout d'abord, on constatera que l'on ne peut, pour ainsi dire, pas trouver le spectre magnétique d'un aimant en fer à cheval quand on le rerouvre d'une feuille de tùle posée à plat.
Si, ensuite, on pose en travers de la ligne des pôles de l'aimant
une plaque de fer (lo*^™; 2""; o'°',4), et si Ton forme le spectre magnétique de l'ensemble, on voit des lignes de force partir de la partie libre de l'aimant et se diriger vers la plaque de fer, où elles arrivent normalement. A l'intérieur du contour de celte lame, la trace des pôles de l'aimant a disparu,
D,g,t7cdb/GOOgIC
3l2 CHAPITRE Vil. — ÉLECTBICITÉ ET MiGSÉTISME.
La figure (p. 3ii) représente le cas oii la pla<]iie de fer esl placée en a\ant des pôles de l'aimant (176).
137. Courbes d'aimantation. Expériences magnétométriques. — Montage. — Préparer un solénoVde iiiagnétisaDl formé (l'une couche de fil de cuivre {d^ o"",o4) isolé à la soie et enroulé en spires conliguës sur presque toute la longueur d'un tube de verre (^^3o'^'"; d= o"",-^). Le fil de cuivre est arrêté aux deux bouts du tube et» liant un groupe de plusieurs spire.'; avec de la (iceile fine fortement serrée sur le verre.
Ce solénoïde ne peut supporter que des courants de deux ou trois ampères. Comme il a environ 20 spires par centimètre, il ne peut donc créerque des champs atteignant 5c ou -5 unitésC.G.S, Mais celte valeur est assez grande pour permettre d'étudier la partie la plus intéressante des courbes d'aimantation.
La résistance du solénoïde est d'environ 3 ohms. Pour l'actionner
il suffit donc de disposer d'une force électromotrtce d'environ 8 volts (quatre accumulateurs ).
On met ce solénoïde dans le circuit de la pile avec un ampèremètre, un rhéostat à liquide et un inverseur de courant.
L'inverseur de courant est un interrupteur à quatre godets do mercure (VZI, €3) dans lequel les communications sont établie.<> au moyen de deux fils de cuivre courbés en forme de ("j. Ces fils peuvent être fixés sur les côtés d'une planchette, comme l'indique la figure et l'on établit alors d'un seul coup toutes les communications, soit dans un sens, soit dans l'autre (103).
On se sert de deux rhéostats à sulfate de cuivre montés en série, l'un est fait avec un tube d'environ 3*" de diamètre et l'autre est formé d'un vase deux ou trois fois plus large.
AIMANTATION. 3l3
L'ampèremètre, de o à a ampères, doit être à gruiluation sensiblement équidistanle dans toute l'échelle et avoir en son zéro récemment reclili(5 poiirque l'on puisse avoir la valeur des courants avec quelque précision à partir de quelques centièmes d'ampère ('). Cet ampèremètre doit être placé aussi loin que possible de ):« boussole pour qu'il ne modifie pas le champ ina(;nétique dans lequel se trouve cet appareil.
Expériences. — Poser le solénoïde sur la table en rorientanl dans la direction Est-Ouest, et le fixer avec de l'arcanson (I, 55). Placer une boussole à quelques centimètres au nord du milieu du tube et la fixer aus^i sur la table.
Placer à l'intérieur du solénoïde un fil de fer { / = ao"" ; d = o"^"', i) que l'on a redressé en l'étirant fortement, et que l'on a ensuite recuit au rouge sombre.
Si ce recuit a été fait quan<l le fd de fer était perpendiculaire au méridien magnétique, et si le fil de fer a été placé immédiatement dans le solénoïde, il est trt-s peu aimanté et n'agit presque pas sur l'aiguille de la boussole. Il faut cependant le désaimanter. On envoie donc dans le solénoïde un courant très faible d'un sens tel que l'effet sur la boussole diminue et même commence à changer de signe. On augmente ce courant jusqu'à ce qu'il soit juste assez fort pour qu'en le supprimant l'aiguille de la boussole revienne au zéro : le fil de fer est alors désaimanté.
Courbe de première aimantation. — Le fil de fer étant en place et désaimanté, envoyer dans le solénoïde un courant de l'ordre des centièmes d'ampère et noter la déviation de la boussole en même temps que l'intensité du courant.
Faire croître ensuite le courant jusqu'à i ou 2 ampères, en l'augmentant progressivement par l'action des rhéostats, mais sans jamais couper )e circuit.
Construire la courbe représentant tes tangentes des déviations de la boussole en fonction de l'intensité du courant. On notera te
(' ) On pourra se servir d'un ampéremèlre i cadre mobile (VII. 161). — (icui aussi mesurer l'intcnsilé du courant an moyen d'un galvanomètre. Le c< rant principal passe dans un fil de manganine (d s ii",ah; i = ij'") et l'on 1 CD dériTalion sur ce fil le galvanomètre et une bollc de résistance. En fais varier cette résistance, on change à volonté la sensibilité et l'on mesure ai bien des courants de l'ordre du centième d'amptre que des courants de l'or de l'ampère.
■ it^ CHAPITRE VII. — .ÉLECTRICITÉ ET MAGKÉTISME.
ilébul presque rectiligne de la courbe, sa montée brusque et son deuxième coude suivi d'une montée très lente,
Magnétisme résiduel. — Diminuer progressivement le couranl et le supprimer complètement. Le lil de fer esl resté aimanté et la courbe représentative n'est presque pas descendue.
Force coercitive. — Changer maintenant le sens du courant et employer des courants croissants, jusqu'à ce que Taction sur l'aiguille aimantée ait disparu. Le champ négatif qu'il a fallu créer mesure ia force coercilive du fil de fer.
Cycles d'hystérésis. — Continuer l'action du dernier couranl employé, en augmentant son intensité jusqu'au maximuna. Faire ensuite décroître le courant jusqu'à zéro, changer encore son sens €t le faire croître de nouveau Jusqu'au maximum.
On construira la courbe cyclique et l'on déterminera l'aire
embrassée par cetie courbe (II, 16). Celle surface mesure l'énergie dissipée dans le fer pendant le cycle d'hystérésis.
Répéter ces expériences pour des courants inaxima de moins en iiioins intenses. Les courbes cycliques auront des formes semblables et seront renfermées les unes dans les antres.
— Tracer aussi les courbes cycliques correspondant à des variations d'intensité du couranl sans changements de sens.
Correction pour l'action du soténoïde. — Enlever le (il de fer et faire passer un courant de t ou :i ampères dans le soléaotde magnétisant. Le solénoïde agit très faiblement sur la boussole et produit une déviation proportionnelle au couranl.
La correction qu'il pourrait y avoir lieu de faire consisterait à <liminuer la tangente de chacune des déviations observées dans les expériences précédentes de la tangente de la déviation que «loniie le courant correspondant quand il passe dans le solénoïde
D,g,t7cdb/GOOgIC
AIMAUTATION. 3l5
sans fer. La précision des expériences nécessite-t-elle que l'on fasse celle correction?
Valeurs absolues. — Pour chacune des eipériences, on connaît la valeur du champ magnétisant, car si le solénoïde contient N tours de fil par cenlîmèlre el si l'inlensité du courant est de \ ampères, le champ magnétisant vaut 0,4. kNA
Pour ])ouvoir déduire des mesures la valeur du moment magnétique de la tige de fer ou d'acier, il suffira de connaître la composante horizontale du champ terrestre (VII, 128) et de mesurer la dislance du centre de la houssole au milieu de la tige aimantée ainsi que la longueur de cette lige.
Pour calculer ensuite Vintensité i^' aimantation comme quotient du moment magnétique par le volume, on peut assimiler )a tige de fer à un cj'lindre et mesurer son diamètre avec le patmer ou le calibre à coulisse (II, 13).
On évaluera aussi V induction magnétique {B = H + ^til) pour dilîérenls points de la courbe de première aimantation et les valeurs correspondantes de la perméabilité magnétique ( (* ^ r>) •
Comparaison des propriétés da fer et de Vacier, — Les expériences précédentes seront faites successivement avec du fer doux (lil de fer recuit) et avec de l'acier trempé (aiguille à tricoter).
On constatera que \efer garde plus de magnétisme résiduel ijuc facier, mais que ce magnétisme résiduel disparaît, dans le fer, pour un clianip négatif plus faible que celui qui est nécessaire pour désaimanter lacier trempé.
138. Disparition de l'hystérésis. — Action des chocs et Jiimantation par le champ terrestre. — Prendre une lige de/er (/^ 100'^"'; d^ o'"",^), la tenir à la main en l'inclinant dans le méridien magnétique suivant la direction même du champ terrestre fl frapper fortement avec un marteau sur l'extrémité de la tige.
Étudier ensuite le magnétisme de cette lige de fer en l'appro- <^hant de la boussole. Un pùle nord s'est développé à rcxtrémilé <|iii était tournée vers le nord.
Si l'on retourne la tige de fer bout à bout et si l'on répète l'expérience, on obtient des pôles qui sont inversés par rapport à la tige de for, mais qui restent semblablement placés |iar rapport au champ terrestre,
D,g,t7cdb/GOOgIC
3i6 chapithe vu. — électiiicité et mac.nétisme.
Conlinuer les expériences en frappanl swr la lige de fer plaréc exaclenient dans la direction perpendiculaire au méridien magné-
tique. En l'approcliant de la boussole sans changer son orientation, on constate que i'aiinanlalion a presque complètement disparu.
— Construire une courbe d'aiiuanlalion cjciique (VII, 137) avec cette tige de fer en a^ant soin de frapper sur la lige de fer chaque fois que Ton change le champ magnétisant. On constate que la courbe de retour se superpose i peu près à la courbe d'aller. Action d'urm aimantation transversale alternative. — Prendre une aiguille à tricoter (rf = o'"',i5) fortement aimantée et la placer dans une direction perpendiculaire au champ terrestre. Envoyer dans l'aiguille un courant alternatif d'une dizaine d'ampères, puis essajer les propriétés magnétiques de l'aiguille. Son aimantation a beaucoup diminué; elle agil encore légèremeni sur la boussole, mais elle n'attire plus sensiblement la limaille de fer.
139. Transformation réversible du fer au rouge. — Prendre une aiguille à iricotor aimantée et la chauffer au rouge.
L'aimantation disparait à peu pris complètement.
— Lorsqu'une tige de fer ou
d'acier est chauffée au rouge, elle
n'est plus sensiblemeni attirée par
l'aimant. En se refroidissant, le fer
■opriétés magnétiques à la tempéralure même où le
'ait disparu.
Un clou suspendu à un Hl métallique et chauffé au rouge n'est pas attiré par un fort aimant; si on laisse le clou se refroidir, il se
MESUnE DES CHAMPS MAGHÉTIQUES INTENSES. ZlJ
précipite sur raimanl au moment où il atteint la température de transformation (38, 77).
140. Aciers au nickel- — Avec les aciers au nickel conienanl plus de 25 pour loo de nickel, on a encore une Iransformalien réversible. La température d'inversion, qui est toujours au-dessous du rouge, dépend de la teneur en nickel. Pour une teneur de a5 à 3o pour loo l'inversion a lieu au-dessous de ioo°.
Avec un acier au nickel contenant moins de 25 pour loo de nickel, ta disparition du magnétisme a lieu à une température d'autant plus basse que la teneur en nickel est plus grande. Mais la transformation est irréversible. Si l'on refroidît l'acier, il reste lion magnétique, jusqu'à une température qui peut être voisine de la température ambiante pour un alliage à environ 20 ])our 100 de nickel, mais qui descend bien au-dessous de 0° pour les alliages contenant près de a5 pour 100 de nickel. L'écart entre les deux températures de transformation diminue, naturellement, jusqu'à zéro, en même temps que la teneur en nickel, puisque le fer sans nickel est réi-ersible (68).
