Règle du flux maximum et rè^e de l'aimant

équivalent. — La loi élémentaire que nous venons de vérifier peut

selradiiîreendisanlqiielaforcequi s'exerce surle courant tend à le

déplacer de façon qu'il soit traversé par le plus grand flux possible.

On peut dire aussi que le champ exerce sur le courant les

mêmes forces

que

celles

il exercerait sur l'aimant équivalent.

Voici quelques expériences qui sont assez frappantes et qui s'interprètent très simplement, soit avec l'une, soit avec l'autre de ces deux règles.

— Prendre une bobine plate {D= là'"} d'une quarantaine de tours de fil (û( = o"",o5) et la relier au circuit par des fils fins et longs (/^loo""; rf^o'^joS). Poser la bobine à plat sur la table et mettre debout sur celte table un fort aimant en fer à cbe\al (section ^'''X^"")} en plaçant l'un de ses pôles dans la bobine^

Si l'on envoie dans la bobine un courant de quelques ampères de sens convenable, on la voit brusquement grimper le long de l'aimant pour aller embrasser le flux maximum qui est au milieu.

— En laissant pendre la bobine au bout des fils qui la relient au circuit, on réussit celte expérience d'attraction avec des courants

plus faibles et un aimant bien moins puissant. Si l'on change le sens du courant alors que la bobine a été aspirée par l'aimant, cette bobine est vivement repoussée; on la voit partir, se retour^ ner, et revenir s'embrocher sur l'aimant ( 17, 103).

'.m CHAPITRK VII. — ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME.

— On oblienl un appareil qui s'oriente sous l'action du cliam|> terrestre en suspendant cette même bobine à un iil de soie tiis lin et en faisant tes prises de courant dans des godets de mercure comme nous allons l'indiquer.

L'appareil serait encore plus sensible si l'on utilisaîl la même quantité de fil pour faire une bobine plate de plus grand rayon ^D=3o™).

L'expérience est des plus frappantes quand on la fait avec un 4olénoïde. Le solênoïde se conduit comme une aiguille aimantée; et un courant de quelques ampères est suffisant pour obtenir l'orientation dans le champ terrestre, avec un soténoïde formé il'une ou deux couches de fil de cuivre {d^o"",!) enroulé sur un verre de lampe (D:= 5"").

Les prises de courant se font dans des vases concentriques placés en dessous et contenant du mercure (/î^. p. 343). Ces vases peuvent être un couvercle de boîte (D = ^"■') et un pot en faïence (V^i5'"'). On peut aussi creuser une cavité cylindrique et une cavité annulaire concentriques dans une même plaque de chêne, el établir les connexions au moyen de fils de fer passant dans l'épaisseur du bois (5, 77, 83, 103, 175).

— Prendre un fil de cuivre assez fin (f ^ aoo"^"; d^ o'",03),

le poser sur la table sans le tendre, et y faire passer un courant de quelques ampères, aussi fort que le fil pourra le supporter.

Si l'on approche un fort aimant, on voit le fil s'enrouler autour de l'aimant comme pour embrasser le plus de flui possible. L'enroulement se fait indifféremmeni autour de l'un ou l'autre pôle, mais dans des sens différents.

Le fil s'enroule plus facilement si on le tient à la main en le laissant pendre verticalement, et si l'on descend la main à mesure que le fil s'enroule (87).

159. Pile flottante. — Préparer une lame de cuivre et une lame de zinc amalgamé (ao'^"'; j'""'; o'^'", i) et leur souder des fils <le cuivre ( / = ao'^" ; d ^ o*^'", i ), Clouer ces lames vis-à-vis l'une de l'autre contre un bloc de bois (à™; 5™; 5'^'") et les ramener, en dessous, à une distance d'environ i*^™.

Fai

ACTION d'uh champ maghétique soh vu courant. 345 flotter cet appareil dans un vase (d >■ 8"") contenant de

l'eau additionnée du tiers de son poids d'acide sulfurique, et fermer le circuit de la pile flottante en formant un cadre avec les deux fils de cuivre. Comme la résistance totale du circuit n'est que

d'une fraction d'ohm, le courant qui passe dans le cadre peut atteindre plusieurs ampères, et l'appareil est assez sensible pour .s'orienter sous l'aciton d'un aimant assez faible (126)-

L'appareil s'oriente tout juste dans le champ terrestre si l'on prend pour circuit extérieur de la pile flottante une circonférence d'assez grandes dimensions (D ==35'''°; d^ o™,i).

160. Rotation continue. — Verser une solution saturée de sulfate de cuivre (A = a"") dans un cristaUisoir (D = 20'"). Amener !e courant au centre du vase au moyen d'une plaque de cuivre (D ^ 3"") et le reprendre sur toute la périphérie au moyen d'une électrode circulaire (lame de cuivre 65""; 2""; o"",o3).

Enrouler, d'autre part, une quarantaine de tours de fd (rf>-o"", o5)

Si l'on envoie un courant de quelques aj Irolyte que dans la bobine magnétisante, le liquide se met à tourner autour de l'axe du crislallisoir. La vitesse de rotation croît avec l'intensité des courants et change de sens en même temps que chacun de ces courants.

Si l'on supprime le courant magnétisant, cl si l'on place le cris-

nigiUrrlb/GOOglC

' du cristaltisoir.

mpèrcs, tant dans l'élec-

346 CHAPITRE Vît. — ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME.

lallisoir au-dessus de l'un des pôles d'un aimant, la rotalion se produit encore, dans un sens ou dans un autre, suivant )e ^ens du courant et suivant le pôle que Pon utilise.

161. Galvanomètre à cadre mobile. ~- Montage. — Enrouler une centaine de tours de fil isolé ù la soie (rf^ o''"',025) sur une planchette rectangulaire (^*"'; 4""; i""). I-icr fortement les spires de fil de façon à eonstitueiun cadre rigide. Dégager ensuite le eadre de la carcasse (jui le porte. Cette carcasse aura pu être faite en deui ou trois pièces pour faciliter le démoulage; on peut aussi la briser d'un coup de marteau.

Préparer, d'autre part, un support en bois analogue à celui que représente la figure et clouer deux lames métalliques (6"^; i'''",5; o"",i) aux extrémités de la baguette verticale {70""; 3""; 2"°).

Souder sur le bord de ces lames les extrémités des fils libres du cadre mobile, en ayant soin de fixer solidement ces fils au milieu des petits côtés du cadre par un nœud bien serré. Souder aussi sur ces lames des fils de cuivre aboutissant à deux bornes fixées sur la partie horizontale du support ( 1 5"" X 1 5'™ x 2"').

L'appareil est posé sur un fort aimant en fer à cheval, le cadre mobile parallèle aux lignes de force du champ magnétique.

Pour faire les mesures, on munit le galvanomètre d'un miroir, et l'on opère par réflexion. — On peut aussi fixer à l'équipage mobile un long index, brin de paille ou fil d'aluminium (f^5o""; d=: o'",-), dont on suit les déplacements sur une règle graduée ou sur un rapporteur placé sur la table,

— Construit comme nous venons de le dire, l'appareil a une résistance de quelques ohms et il est sensible au dix-millième d'ampère.

Expériences. — Mettre ce galvanomètre et une boussole des tangentes dans le même circuit et vérifier la proportionnalité des indications des deux appareils.

La boussole des tangentes que nous avons décrite (VII, 181)0"

,,.Googlc

ACTION d'un champ magnétique sur un courant. 3^7

sérail pas assez sensiltle pour être associée avec ce galvanomètre.

On pourra rendre les sensibilités comparables, soit en réduisant

k ao""" le diamètre de la boussole des tangentes et en lui faisant

porter un enroulement d'une centaine de tours de (il, soit en construisant le galvanomètre avec du fil plus gros (rf= o'",oâ), le cadre mobile n'ayant qu'une dizaine de tours(').

162. Électrodynamomètre. — Montage. — Comme dans les expériences précédentes, l'organe mobile est encore un cadre porté par un iil de torsion ( ' ) muni d'un long index ou d'un miroir.

Comme le cadre mobile ne doit plus entrer dans le champ d'un aimant, on peut luî donner des dimensions plus grandes (i2""x5''"). Il sera, par exemple, formé d'une quarantaine de tours de fil (rf = o"", o5).

Le champ est créé par un cadre rectangulaire ([ô'^x^™)

(■) La senaibilité de l'appareil Tarie ca raison inverw de la quatrième puissance du diauiètre du fil de suspension.

D,g,t7cdb/GOOgIC

'S4S CHAPITKE VII. — iLECTBICITlt ET MACMÉTISMC.

forint aussi de 4o tours du même fil qu'on lie solidement contre le support du cadre mobile. On le déforme un peu pour lui permettre de contourner le Cl de torsion.

L'appareil est monté comme l'indique la figure; il se place facilement sur le bord d'une table ou sur un support horizontal quelconque.

Expériences . — Placer u d rhéostat {*) et un ampèremètre de o à 5 ampères dans le circuit de chacun des deux cadres.

Ces ampèremètres pourront être des boussoles des tangentes (VU, 131 ) ou des galvanomètres à cadre mobile à gros fil (VII, 161).

Envoyer dans le cadre mobile un courant de 5 ampères et constater que le champ terrestre ne produit qu'une action insignifiante. Si l'on jugeait nécessaire d'atténuer encore cette action, il suffirait de placer le cadre mobile perpendiculairement au méridien.

S'assurer encore, par retournement de ces appareils, que les ampèremètres et les rhéostats sont sans action sur le cadre mobile ' quand les courants passent.

Envoyer alors dans l'un des cadres, le cadre fixe par exemple, un courant invariable (3 ampères) et faire croître de o à 5 ampères le courant qui passe dans l'autre circuit.

Les déviations mesurées doivent être sensiblement proportionnelles aux intensilés de courant correspondantes et changer de sens sans changer de grandeur truand on change le sens du courant. On s'approche davantage de la proportionnalité en partant d'une

( ' ) On peut se dispenser d'employer des rhéostats et graduer les courants en mettant succeMirement dans cbaque circuit un élément de pile, puis deux, puis trois, etc. Comme la résistance des cadres est de l'ordre <le firandeur de l'ohm, on n'a pas i craindre de court-circuit. Mail, avec ce procéda, les courants ne pourront pas être maintenus bien coostants, leur intensité diminue progressifement, non seulement par suite <le la polarisation des piles, mais aussi par suite de l'augmentation de résistance des fils qui est la conséquence de leur écbanffeinent par le courant.

ACTION dVn CHAHP MAGNÉTIQUE SVH U?l COURAIT, 34*1

posilion dissymétrique, de façon que le passage du couraot ramène d'abord le cadre dans le plan de symétrie pour (c faire dévier ensuite de l'autre côté.

La proportionnalité est d'autant plus approchée que les déviations sont plus petites. On obtiendra donc une meilleure vérification si l'on emploie des courants plus faibles et si l'on fait les obsen-ations par un procédé de réflexion. Mais il faut alors garantir l'appareil contre les courants d'air.

— Envoyer ensuite lemème courant invariable de 3 ampères dans le cadre mobile et faire croître de o à 5 ampères le courant qui passe dans le cadre fixe. Les déviations devront encore être sensiblement proportionnelles aux intensités.

— Gontrùler encore ces mesures en envoyant le même courant dans les deux cadres. Les déviations sont maintenant sensiblement proportionnelles aux carrés des intensités et ne changent plus de sens quand on change le sens du courant commun. L'instrument peut donc servir pour la mesure des courants alternatifs.

En comparant les trois séries de mesures, on constatera qu'elles sont exactement représentées par une même courbe quand on prend pour coordonnées d'une part la déviation et d'autre part le produit des intensités des courants qui parcourent les deux cadres.

163. Wattmâtre. — Montage. — L'appareil est un électrodynamomètre (VII, 162). Le cadre fixe est traversé par le courant principal, tandis que le cadre mobile est parcouru par un courant pris en dérivation aux bornes de l'appareil d'utilisation et qui traverse en outre une résistance non inductive.

Le cadre mobile est à fil fin {4o tours; d= o''"',o.)). Le cadrefixe est à gros fil (ao tours; d= o'^js). La résistance non inductive est formée par du fil de manganine (/ = ao mètres, d = Q"',02) cloué en zigzags sur une planche (ioo'°; aa'"; 1*"",^) et dont on utilise la longueur nécessaire {fig. p. 3do).

— En éublissant les connexions comme nous l'avons indiqué, le courant que l'on envoie dans le cadre fixe n'est pas seulement le courant qui traverse l'appareil d'utilisation, il comprend encore l'intensité du courant dérivé; et il peut en résulter une erreur sensible.

On aura, le plus souvent, une erreur beaucoup plus faible en prenant la dérivation à la fois sur l'appareil étudié et sur le gros fil

CBAPITSE ^

- ÉLECTBICITË ET UAOÉTISME.

du watlmètre. puisque la résislaoce du gros fil n'est que d'uDe petite fraction d'ohm. Nous donnons ci-dessous les diagrammes de-f deux dispositions.

A^ec ce dernier montage, on peut augmenter beaucoup l'imen-

silé du courant dérivé dans le cadre mobile et Ton étend ainsi dans do grandes proportions le champ des mesures auxquelles >e prête l'appareit. Cesl ainsi qu'un appareil construit suivant les données numérique» que uous avons indiquées peut mesurer des

kilowatt.

Expériences, — Étalonner le waltmèlre en courants continus. On mesurera pour cela avec cet appareil la puissance dépensée sur un fd de manganiiie {/^aoo'"; rf^o'^.oj) parcouru par un courant de plusieurs ampères dont on déterminera en mènie temps Tinlensitc et la force éleclromotrice avec des instruments étalonnés.

— Mesurer avec le ivatlmètre l'énergie dépensée dans un fil fin plongé dans l'eau d'un calorimètre et déterminer en même temps la quantité de chaleur dégagée.

INDUCTION. 35c

Faire varier l'intensiié du courant el vérifier que les deux nombres obtenus restent exactement proportionnels. Répéter encore ces mesures avec des courants alternatifs et \érifier que la concordance subsiste.

— Mesurer avec le watlmètre l'énergie dt-pensëe dans une lampe à incandescence ou dans ,nn rhéostat, dans une lampe à arc, dans un moteur — et dans un électro-aimant (VII, 143).

Répéter cette dernière mesure avec des courants alternatifs el vériiier que l'énergie est alors mesurée par un nombre beaucoup plus faible que le produit du nombre de volts par le nombre d'ampères.