COS. C H

Lettre à M* Beriliollet sur TEtat magnétique des corps qui transmettent un courant d'e'lec~ tricité.

Par M r J. Berzelius.

Je me suis occupé de quelques expériences pour vérifier la belle découverte de M. OErsted, relative à l'influence exercée sûr l'aiguille aimantée par un fil de métal qui décharge la pile voltaïque. C'est une chose extrêmement intéressante de voir l'électricité , la lumière , le calorique et enfin le magnétisme, se produire en même temps et par une même cause. Serait-il un jour possible de démêler ce que c'est que tous ces phénomènes ?

Il y a quelque chose de mystérieux dans les expositions que Ton a faites des phénomènes magnétiques d'un fil conducteur : cependant ces phénomènes sont très-faciles à concevoir lorsqu'on étudie l'état magnétique du conduej leur ; étude qui a été l'objet de quelques-unes de mes expériences dont je vais vous communiquer le résultat.

11 est connu que les corps qui possèdent la vertu magnétique sont dans un état de polarité qui généralement suit la longueur du corps ; mais comment concevoir cela dans un fil mince, magnétique dans le sens de sa largeur, et qui paraît changer de polarité suivant que l'aiguille aimantée se trouve au-dessus ou au-dessous de lui ?

Dans le voisinage d'un fil conducteur magnétique, l'aiguille aimantée se trouve sous l'influence de deux forces : celle du fil devenu magnétique et celle du magnétisme

de la terre; la direction qu'elle prend devient donc le résultat de Faction commune de ces deux forces. M. OErsted a fait voir que la direction ordinaire de l'aiguille aimantée reste sans altération lorsque le.fil conducteur fait un angle droit avec l'axe de l'aiguille : c est que, dans ce moment, le magnétisme du courant et celui de ' la terre agissent dans le même sens : l'aiguille aimantée prendrait toujours cette position relativement au conducteur si le magnétisme de la terre n'existait pas. U s'ensuit donc que la tension ou la polarité magnétique fait des angles droits avec la direction du courant électrique.

Les expériences suivantes ont été faites avec une seule paire de zinc et de cuivre. La plaque de zinc était un carré de 1 2 pouces de côté , qui plongeait dans une auge de cuivre, large d'un pouce. Pour conducteur humide, je me suis servi d'un mélange de 60 parties d'eau avec 1 p. d'acide sulfurique. Le ûl conducteur fit dévier l'aiguille aimantée de a5 degrés de chaque côté.

J'ai substitué au fil une feuille très-mince d'étain laminé de 8 pouces de longueur sur a p. de largeur , dont j'ai marqué le milieu par un trait longitudinal. J'ai étendu cette feuille dans la direction du méridien et dans un plan vertical à l'horizon. Auprès de cette feuille j'ai placé mon aiguille aimantée, suspendue sur un pivot que je pouvais hausser et baisser à volonté sans donner du mouvement à l'aiguille. J'ai ensuite examiné ce qui se passait dans l'aiguille lorsque je liais le zinc et le cuivre au moyen de cette feuille. Descendue vers le bord inférieur de la feuille d'étain , l'aiguille fut repoussée à ao degrés du méridien magnétique. En la faisant remonter doucement vers le bord supérieur, cette décli-

ttatson diminua jusqu'à ce que l'aiguille eut repris sa première position parallèle au méridien magnétique. Ella était alors daus le même plan horizontal que la ligne du milieu de la feuille : mais l'aiguille panchait , comme cela avait aussi lieu dans les expériences de M. OErsted lorsque l'aiguille aimantée se trouvait dans le même plan horizontal avec lt* fil conducteur. En faisant remonter laiguille vers le bord supérieur de la feuille, elle en fut attirée jusqu'à ce qu'elle déclina 20 0 de l'autre côté du méridien magnétique; au-delà des bords de la feuille la déclinaison diminua assez promptement. Je détachai à moitié un morceau du bord supérieur de la feuille , et je le tournai en haut , de manière à former un point qui s'élevait un demi-pouce au-dessus du bord. Je fis ensuite remonter l'aiguille, ayant l'un de ses pôles près de ce point. La déclinaison que l'aiguille montrait au bord, se conservait aussi long- temps qu'elle se trouvait près du morceau relevé; elle était visiblement moindre à la même distance du bord uni. J'ai ensuite fait passer le courant électrique par un carré d'étain laminé, dans la direction, de deux angles opposés. En examinant, au moyen de l'aiguille, l'état magnétique de ce carré, il se trouvait que les deux autres angles opposés étaient devenus polaires, et que la plus grande déclinaison eut lieu aux deux pointes. Plus on fait le carré grand, plus l'intensité magnétique diminue; mais c'est toujours dans les j oints opposés les plus reculés du conducteur que la déclinaison est à son maximum : circonstance qui prouve iji'c la polarité magnétique du courant cherche les extrémités opposées , tout comme cela a lieu dans la polarité électrique et dans celle des aimans artificiels.

Tous ces phénomènes auraient eu lieu si je me fosse servi , au lieu de la feuille (Tétai n , d'un aimant artiGciel mince et plus large que long. Mais la feuille présentait ^encore un phénomène que l'aimant n'aurait pas produit : c'est que les mêmes effets se passèrent au même «degré de l'autre côté de la feuille : le bord supérieur, qui, du côté de l'est, attira le pôle austral, le repoussa du côté de l'ouest. L'aimant ordinaire aurait attiré le même pôle des deux côtés. Les phénomènes magnétiques de la feuille se passent donc comme si Ton avait appliqué l'un contre l'autre et en sens inverse, deux aimans très-minces et également forts.

J'ai répété l'expérience avec la feuille d'étain en rendant sa largeur parallèle à l'horizon, et en gardant toujours la direction parallèle au méridien magnétique. Dans cette position, elle agissait sur l'aiguille absolument comme un fil. La décliuaison de l'aiguille était à son maximum lorsque son centre de rotation se trouvait au milieu de la feuille. Il est évident qu'une aiguille qui se meut dans un plan horizontal ne saura marquer aucune ligne de culmmation magnétique sur une surface horizontale ; mais en mettant en équilibre une aiguille qui se meut dans un plan vertical , et en la faisant passer dessous la surface magnétique d'un côté à l'autre , on trouve que l'aiguille aimantée reste en équilibre au milieu de la surlace, et que les bords attirent et repoussent chacun son pôle.

Par ces expériences, nous concevons quel doit être Tétat magnétique d'un parallélépipède métallique, par lequel passe le courant électrique. Chacune de ses arêtes est un pôle magnétique dont la largeur eU égale à la

longueur do parallclipipède, ou plus exactement à la dimension du parallélépipède que le courant parcourt j les arêtes diamétralement opposés contiennent la même espèce de polarité, tandis que celles qui terminent la même face contiennent une polarité opposée. On peut donc représenter l'état magnétique ink'rieur sur la coupe transversale du conducteur, par celui de deux aimans appliqués par leurs pôles opposés l'un contre l'autre, i-peu-près comme la figure ci-après le représente.

Il parait que chacune des deux électricités doit être représentée par son aimant , et qu<* chacune a son pôle magnétique analogue tourné vers le même côté par rapport à sa direction.

Si au parallélépipède on substitue un cylindre, l'état magnétique de celui-ci sera le même v mais les phénomènes magnétiques seront plus difficiles à examiner sous cçtte forme : c'est cependant celle avec laquelle on les a jusqu'ici étudiés*

Il me parut probable qu'un cube par lequel passe tu* courant électrique pouvait présenter quelque distribution magnétique particulière ; mais en rendant une des arêtes d'un cube métallique parallèle au méridien magnétique , et en faisant passer un courant électrique dan» cette direction par le cube , j'ai trouvé qu'une aiguille aimantée placée au-dessous de la surface inférieure a décliné comme à l'ordinaire : preuve que le cuba

n'est sous ce rapport qu'un parallélépipède trèscourt.

L'exposition que je viens de donner explique tous les phénomènes magnétiques du courant électrique observés jusqu'à piésent, et laisse prévoir tous ceux dont le corps conducteur pendant cet état est susceptible. Il e st évi- Vient que les phénomènes du magnétisme ordinaire diffèrent de ceux du courant en ce que , dans ces derniers , il y a une polarité double et inverse, tandis que, dans les aimans ordinaires, il n'y a que polarité simple; et bien que l'on puisse imiter artificiellement la polarité magnétique double , nous ne connaissons point encore un moyen d'imiter par l'électricité la polarité magnétique simple. Il y a donc une différence bien établie entre ces deux états de polarisation magnétique, de manière qu'on ne peut pas attribuer les phénomènes magnétiques des aimans ordinaires, c'est-à-dire, d'une polarité simple, à un courant électrique qui les traverserait continuellement dans un sens perpendiculaire à leur axe de polarisation, comme M. Ampère vient de le conjecturer. Quelques savans prétendent que notre globe a quatre pôles magnétiques ; mais si cela est ainsi, les pôles homologues sont tournés du même côté, de manière que Ton peut les considérer comme un seul interrompu par une substance non magnétique.

M. QErsted a eu recours à une hypothèse ingénieuse à la vérité, mais fort improbable, savoir, que les phénomènes magnétiques du courant doivent leur origine à un mouvement en hélices des deux électricités, dont Tune détermine la position de l'aiguille audessus , et l'autre au-dessous du fil conducteur. La po-

larité magnétique double du conducteur me paraît être une explication bien plus simple et plus vraisemblable.

Lettre de M. Ampère à M. Arago. /

« Monsieur et cuer ami ,

» Je pense que vous vous proposes de publier, dans les Annales de Chimie et de Physique, la lettre de M. Bcrzelius à M. Bertbollet, qui a été communiquée h l'Académie, dans la séancedu 8 janvier 1821. Le nom seul de l'auteur de cette lettre suffirait pour faire désirer à tous ceux qui s'intéressent aux progrès des sciences , de connaître ce que pense cet illustre cbimiste de l'action entre les conducteurs vol laïques et les aimans découverte par M. OErsted. M. Berzelius l'a écrite avant qu'il pût avoir aucune connaissance de celle dont j'ai reconnu l'existence, au mois de septembre dernier, entre deux conducteurs voltaïques, et des conséquences que j'en ai tirées relativement à l'identité des fluides électriques et magnétiques; les expériences qu'il y décrit sont une suite immédiate de la tbéorie fondée sur cette identité,

et je crois utile aux progrès de cette brandie de la pbysique de vous faire part des réflexions que m'a suggérées la lecture qui en a été faite à l'Académie , pour que vous puissiez aussi les insérer dans les Annales, si vous jugez, qu'elles soient dignes d'y paraître.

» Les observations de M. Berzelius sur la cause pour laquelle M. OErsted n'avait obtenu dans ses expériences qu'une déviation toujours moindre qu'un angle droit, ne peuvent laisser aucun doute su* ce que cette cause ne

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soit dans l'action du globe terrestre, qui se combinait; dans ces expériences, avec celle du conducteur voltaïque , et je n'en parlerai ici que pour vous rappeler que , dans la séance de l'Académie du *5 septembre 1820, j'ai montré la même chose , par une expérience directe, à l'aide de l'instrument représenté dans la planc he 4 du tome XV des Annales de Chimie : l'aiguille aimantée de cet instrument ne pouvant se mouvoir qu'en tournant dans un plan perpendiculaire à l'aiguille d'inclinaison, l'action du globe terrestre ne tendait plus à lui donner aucune direction déterminée, et il fut constaté, dans cette séance, que quand le conducteur voltaïque agissait sur elle , elle se plaçait constamment dans une direction perpendiculaire à la sienne.

» M. Berzelius a examiné les effets que produit sur l'aiguille aimantée une feuille très-mince d'étain laminée, située dans le plan du méridien magnétique, et dont la largeur était, dans ses expériences, de deux pouces. Quand cette feuille communique avec les deux extrémités de la pile, il doit s'y former , dans le sens de sa longueur et suivant des lignes horizontales , une série de cou ra ns électriques; ceux de ces courans qui se trouvent au-dessus du plan horizontal menés par le point de suspension de l'aiguille aimantée soumise à l'action de la feuille d'étain , doivent, d'après la théorie, faire tourner l'aiguille dans un sens , tandis que ceux qui se trouvent au-dessous du même plan doivent la faire tourner en sens contraire ^ d'où il suit , comme l'a observé M. Berzelius , que le maximum d'action a lieu dans le premier cas quand l'aiguille est de niveau avec le bord inférieur de la feuille d'étain , et dans le second quand elle l'est avec son bord supérieur, puisque ce n'est qu'alors que tous les courans agissent

dans îe même sens sur l'aiguille à la moindre dislance possible. Lorsque l'aiguille est plus haut que le bord supéiieur de la feuille d'étain, ou plus bas que son bord inférieur , tous les courans agissent encore dans le même sens , mais l'augmentation de la distance diminue l'intensité de leur action sur l'aiguille ; quand celle-ci est à une hauteur plus grande que celle du bord inférieur, et plus petite que celle du bord supérieur, une

partiedi's courans agit dans un sens, et l'autre dans lesens contraire: l'effet n'est produit que par la différence de leurs actions j il est donc nécessairement moindre que dans les cas où ils agissent tous dans le même sens : quand l'aiguille répond au milieu de la largeur de la feuille d'é- , tain , cette différence devient nulle , et l'action des courans électriques pour faire tourner l'aiguille dans le plan horizontal qui passe par son centre de gravité l'étant par conséquent aussi , cette aiguille revient par Faction terrestre dans un plan parallèle au méridien magnétique ; mais si ces extrémités peuvent alors s'élever ou s'abaisser dans ce plan, elle s'incline en s'approcha nt de la situation verticale où elle aurait son pôle austral «à gauche des courans électriques de la feuille d'étain ; elle se placerait même dans cette situation verticale sans l'action de la pesanteur qui l'en empêche , lorsque l'aiguille est suspendue comme elle l'est ordinairement , parce que son centre de gravité se trouvant au-dessous du point de suspension , la pesanteur tend à ramener l'aiguille dans le sens horizontal. Cette sorte d'inclinaison , produite par un conducteur voltaïque dans une aiguille aimantée qui lui est parallèle, et situé dans un même plan horizontal , observée par M. OErsted , est le même fait que la déviation de cette aiguille , quand elle

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est placée au-dessus ou au-dessous d'un conducteur horizontal parallèle au méridien magnétique , ainsi que je l'ai fait voir dans mon premier Mémoire sur ces phénomènes, lorsque, dès le 1 8 septembre dernier, j'ai réuni ces deux cas sous cet énoncé général :

« Lorsqu'un aimant et un conducteur agissent l'un sur » l'autre , et que l'un d'eux étant fixe , l'autre ne peut que » tourner dans un plan perpendiculaire a la plus courte » distance du conducteur et de l'axe de l'aimant , celui » qui est mobile tend à se mouvoir, de manière que les » directions du conducteur et de l'axe de l'aimant for- » ment un angle droit, et que le pôle de l'aimant qui » regarde actuellement le nord (le pôle austral) soit à » gauche du courant électrique (i). » Il est aisé devoir en effet , que quand l'aiguille aimantée est au-dessus ou au-dessous du conducteur, la ligne qui mesure leur plus courte distance est verticale , en sorte que l'aiguille tend , d'après cette règle générale, à tourner dans un plan horizontal, tandis que quand l'aiguille est à côté du conducteur et de niveau avec lui , la ligne qui mesure la plus courte dislance est horizontale , et que l'aiguille tend , d'après la même règle , à tourner dans un plan vertical.

» Les deux expériences que M. Berzelius rapporte ensuite dans sa lettre rentrent dans celle dont je viens de parler ; mais elles n'en sont pas moins intéressantes pour les physiciens, en prouvant que quelle que soit la formedtt contour d'une feuille métallique qui fait partie d'un circuit voltaïque, il s'établit dans tous les points de celte feuille des courans électriques dirigés de l'extrémité positive de la pile à son extrémité négative. Les courans

(i) Annales de Chimie et de Physique, t. XV, p. 197»

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doivent, d'après la théorie , être disposés dans la première de ces deux expériences , comme on le voit fig. 12, et dans la seconde, comme on le voit fig. i3 5 il est aisé d'en conclure l'action qu'ils doivent exercer sur l'aiguille aimantée, et celte action se trouve être précisément celle que M. Berzelius a observée.

» L'auteur insiste sur ce que , dans cette dernière expérience où la feuille d'étain a la forme d'un carré ACBD (fig* 1 3) qui communique avec la pile par les angles ué, B, le maximum de déviation de l'aiguille aimantée a lieu quand elle est dans un des deux plans horizontaux qui passent par les angles C , D ; mais il est évident que cela ne peut être autrement, quelle que soit la cause du phénomène, puisque ce n'est qu'alors que les couraus électriques se trouvent , à la plus petite distance possible, tous au-dessus ou tous au-dessous de l'aiguille.

» M. Berzelius remarque ensuite avec raison que tous ©es phénomènes auraient eu lieu s'il se fut servi , au lieu de la feuille d'étain , d'un aimant artificiel mince et plus large que long ; mais que la feuille présente encore un phénomène que l'aimant n'aurait pas produit , c'est que le bord supérieur de la feuille fait toujours tourner l'aiguille du même côté , soit qu'on la place à l'est ou à l'ouest de ce bord dans le plan horizontal où il se trouve, tandis qu'un aimant mince et plus large que long, tel que celui qui est représenté dans la fig. 14, en en supposant les pôles en C et D , fait , dans les mêmes circonstances , tourner dans un sens l'aiguille aimantée lorsqu'elle est à l'est de cet aimant , et dans le sens opposé lorsqu'elle est à l'ouest.

» Rien ne peut mieux que cette observation confirmer ce que j'ai dit fur la disposition descourans électriques

des aimans auxquels sont dues toutes leurs propriétés.

» En effet , la feuille d'étain A B (fig. i5 ) , communiquant en^ et cnB avec les deux extrémités de la pile, est un système de courans horizontaux qui se trouvant tous, dans celte expérience, plus bas que l'aiguille aimantée , la font mouvoir toujours dans le même sens , et comme le ferait un conducteur unique placé au-dessous d'elle 5 mais l'aimant AB ( Gg. i4) que M. Berzelius suppose qu'on substitue à cette feuille , est un assemblage de deux systèmes de courans , l'un formé des courans qui se trouvent du côté de l'aimant qu'on voit en avant dans la figure , et qui vont , par exemple , de A en B , l'autre des courans qui reviennent de B en A de l'autre côté de l'aimant, c'est-à-dire derrière lui lorsqu'on le regarde comme il est représenté dans la figure. Lorsqu'on place l'aiguille aimantée dans un plan horizontal passant par le bord supérieur EF de cet aimant, tantôt à l'est, tantôt à l'ouest, elle prend la direction que tend à lui donner celui de ces deux systèmes de courans qui en est à une moindre distance , et comme leurs directions sont opposées, ils tendent à la faire tourner dans des sens qui sont aussi opposés l'un à l'autre; quand l'aiguille est à 1 est de l'aimant c'est celui de ces systèmes de courans dont elle est le plus près qui détermine le sens de son mouvement 5 quand elle est à l'ouest elle est plus près de 1 autre, et se meut par conséquent eu sens contraire.

» Il ne faut pas perdre de vue que j'ai établi sur nu grand nombre de faits que ce n'est point sur les pôles des aimans , mais sur les courans électriques qui ont lien dans des plans perpendiculaires à leurs axes, que

sNîxerce l'action des courans électriques , soit d'un conducteur voltaïque , soit d'un autre aimant , et que cette action tend uniquement à amener les premiers dans des situations parallèles aux seconds , de manière qu'ils soient dirigés dans le même sens que ces derniers ; on voit par là qu'un seul système de courans , comme celui de la feuille d'étain, par exemple, doit toujours faire tourner du même côté l'aiguille aimantée qu'on place auprès de lui dans le plan horizontal passant par son bord supérieur , soit qu'elle soit à l'est ou à l'ouest de ce bord , et qu'il faut deux systèmes de courans dirigés en sens contraire sur les deux côtés opposés de l'aimant dont parle M. Bentelius, pour que cet aimant fasse mouvoir l'aiguille endeuxsens contraires , suivant qu'elle.en est à l'est ou à l'ouest , comme il la fait mouvoir en effet dans l'expérience décrite par ce grand physicien.

» Il suppose cependant que c'est dans la feuille d'étain que se trouve ce qu'il appelle une double polarisation , et que la polarisation est simple dans un aimant ; il s'appuie sur cette donnée de l'expérience : si Ton place contre l'aimant , qu'il compare à la lame d'étain , un autre aimant pareil au premier , de manière qu'ils se touchent par toute l'étendue de l'une de leurs plus grandes faces , telle qu'est la face GHIK (fig. i4), et que les pôles d'espèces opposées se trouvent du même côté dans les deux aimans, de manière que l'un ait en bas , par exemple , son pôle austral et l'autre son pôle boréal, l'assemblage de ces deux aimans agira sur l'aiguille comme la feuille d'étain; mais cela est aussi une suite nécessaire de la théorie que j'ai exposée dans le tome XV des Annales de Chimie et de Physique j car il v a alors quatre systèmes de courans , deux dans chaque

aimant. Ceux de ces systèmes qui se trouvent dans chaque aimant du côté de la face par laquelle ils se touchent sont alors dans le même sens , et ceux qui se trouvent du côté opposé ont lieu dans l'autre sens , l'un de ceux-ci se trouvant toujours plus près de l'aiguille que ne le sont les premiers , c'est leur action qui est toujours prépondérante ; et par conséquent , soit qu'on place à l'est ou à l'ouest de ces deux nimans l'aiguille qu'on suppose toujours dans le plan horizontal passant par leur bord supérieur, elle prendra daus les deux cas la même direction comme lorsqu'elle est mue par le système unique des courans électriques de la feuille d'étain.

» M. Berzelius ajoute que, quoiqu'on puisse imiter avec la pilevoltaïque ce qu'il appelle la polarité double, on ne peut imiter ce qui a lieu dans les aimans , et qu'il nomme polarité simple ,* c'est là l'unique objection qu'il oppose à la manière dont j'ai expliqué l'action mutuelle d un aimant et d'un conducteur, découverte par M. OErsted , et celle de deux conducteurs que j'ai observée le premier. Mais cette imitation parfaite de tous les phénomènes que présente un aimant est précisément ce que j'ai obtenu à l'aide de l'instrument décrit dans le tome XV des Annales de Chimie et de Physique , et représenté dans les planches qui y sont jointes (pl. 2, fig. 3)^ au moyen d'un fil métallique qu'on met en communication avec les deux pôles de la pile , et dont une partie est renfermée dans un tube de verre et l'autre est pliée en hélice autour de ce tube. D'après les lois mathématiques de l'action qu'exercent les conducteurs voltaïques , celle de la partie pliée en* hélice se compose de deux autres, dont l'une est égale à celle que produirait un conducteur recliligne placé dans l'axe de Uic-

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lice et de même longueur que cet axe, et l'autre à celle qui résulterait d'autant de courans électriques circulaires dans des plans perpendiculaires à cet axe que Thélice a de spires. La première action est détruite par l'action égale et opposée de la partie du conducteur enfermée dans le tube , en sorte qu'il ne reste que celle des courans circulaires parfaitement identique , comme le prouve l'expérience , h celle d'un aimant qu'on substituerait simplement à ce tube-, identité qui se vérifie, soit en suspendant le tube comme l'aiguille d'une boussole , et le soumettant à l'action d'un aimant ou d'un fil conducteur , soit en se servant , au contraire , de ce tube comme d'un barreau aimanté /pour étudier son action sur l'aiguille.

» C'est cette expérience qui montre d'une manière plus directe l'identité des fluides électriques et magnétiques 5 elle répond en même temps à toutes les objections qui m'ont été faites sur ce qu'en supposant l'aimant composé , comme je l'ai dit, de courans électriques , il n'en résulterait pas tous les phénomènes que présentent les aimans; mais ce n'est pas seulement sur elle que j'établis celle identité ; tous les faits que j'ai observés depuis six mois , et vos découvertes sur l'aimantation de l'acier par l'électricité produite , soit par une pile voltaïque , soit par une machine électrique ordinaire, s'accordent à prouver la vérité de la théorie qui range tous les phénomènes de l'aimant parmi les phénomènes purement électriques, et je ne doute pas que cette théorie ne fût bientôt généralement adoptée si , au lieu de se borner à examiner l'action mutuelle des conducteurs voltaïques sur les aimans , on s'occupait avec le même soin de l'action que deux fils conducteurs exercent Tua

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sur l'autre , et de celle du globe terrestre sur un conducteur. En multipliant et variant les expériences sur ce sujet, on observe, à chaque instant, des effets dont on ne peut se rendre raison qu'en partant de la théorie que j'ai donnée de ces phénomènes , et qui en découlent si immédiatement qu'elle aurait pu servir à les prévoir d'avance. Ces expériences n'exigent , au reste , qu'un appareil voltaïque d'une force moyenne ; j'ai fait toutes les miennes avec une pile formée de douze plaques de zinc d'un pied carré , plongeant dans le liquide acide indiqué par M. OErsted , de manière que la surface totale de ces plaques en contact avec l'eau acidulée renfermée dans des vases de cuivre d'un pied de hauteur et d'un pied de longueur sur une largeur de huit ou dix lignes , était de plus de vingt pieds carrés.

» Les observations que vous venez de lire, M. et cher ami , ne m'ont été inspirées que par le désir d'indiquer aux savans qui mettraient à la question de l'identité des fluides électriques et magnétiques l'importance dont je crois que cette question est pour les progrès de la physique , quelques-uns des motifs qui me portent à regarder cette identité comme démontrée. Bien loin d'avoir eu l'idée de combattre l'illustre auteur de tant de découvertes dans les diverses branches des sciences

chimiques et physiques, c'est à M. Berzelius lui-même que je soumets les remarques que m'a suggérées la lecture de la lettre qu'il a écrite à M. le comte Berlhollet. Je serais trop heureux si elles ne lui paraissaient pas indignes d« . son' suffrage. »

Notice sur les Expériences électro-magnétiques de MM. Ampère et Arago, lue h Séance publique de l'Académie royale des sciences de Paris , le 2 avril 1821. 0J

Par M. Ampère.

Un nouveau genre de phénomènes , aussi remarquables par leur singularité que par les nombreuses applications qu'ils font espérer, s'est offert récemment aux regards des physiciens. Plusieurs d'entre eux, tant en France que dans le reste de l'Europe, en ont fait avec plus ou moins de bonheur l'objet de leurs recherches. Tandis que le mouvement imprimé â l'esprit humain par cette brillante découverte promet a l'une des branches les plus intéressantes de la physique des progrès comparables, peut-être, à ceux que dut la théorie de la lumière au travail, sur la polarisation, d'un collègue (1) dont tous les membres de l'académie pleureront long-tems la perte, j'ai pensé qu'il me serait permis de rappeler, dans cette séance solennelle, que des Français entrèrent les premiers dans la carrière qui venait de s'ouvrir , et qu'ils y rencontrèrent aussi quelques faits nouveaux. Je m'étais d'abord proposé de présenter, dans cette notice, l'ensemble de leurs recherches; mais comme on en trouve une exposition complète dans Panalyse, publiée aujourd'hui même, des travaux de ^académie pendant Vannée 1820, j'ai cru devoir me borner à une courte indication des faits qui paraissent les plus dignes d'attention.

Les aimans naturels et artificiels, le fer, le nickel et le cobalt, étaient les seuls corps dans lesquels on eût reconnu la propriété d'agir sur l'aiguille aimantée , lorsque M. Oebsted , secrétaire de l'académie royale des sciences

(1) M. Malvs, mort en iSia.

de Copenhague , découvrit que, dans certaines circonstances, tous les métaux sans exception, et en général tous les corps susceptibles de conduire l'électricité, exercent sur cette aiguille des actions très-intenses. II suffit pour cela que, mis en communication avec les deux extrémités d'une pile de volta , ils servent de conducteurs au courant électrique qu'elle produit.

En m 'occupant , dans le mois de septembre dernier , d'expériences relatives à cette importante découverte , j'ai reconnu ce fait, plus général et non moins inattendu, que deux fils métalliques, de quelque nature qu'ils soient, agissent l'un sur l'autre , lorsqu'ils transmettent tous deux un courant électrique ; et , ce qui ajoute à la singularité de ce résultat, c'est que l'action est attractive quand les courans sont dirigés dans le même sens, et répulsive quand ils se meuvent en sens contraire.

Dans le même tems, M. Arago annonçait à l'académie que le courant voltaïque qui, d'après les expériences de M. Oersted , donne à tous les métaux la propriété d'agir sur les aimans, est lui-même un puissant moyen d'aimantation. En disposant convenablement le fil conducteur autour du barreau d'acier, même à une distance considérable, on parvient par ce moyen à produire dans le barreau autant de pôles que l'on veut, et aux places que l'on a choisies d'avance. Le même physicien montra bientôt après que ces effets s'obtiennent également, lorsqu'on se sert de l'électricité ordinaire , au lieu de celle qui est produite par la pile de volta.

L'action directrice du globe terrestre sur les aimans n'est pas seulement un des faits les plus remarquables de la physique; on sait à quelle hauteur elle a élevé l'art de la navigation. J'ose me flatter que les marins n'auront pas appris sans intérêt que je suis parvenu, par la seule combinaison des conducteurs électriques, à produire un appareil, dans lequel il n'entre que des fils de laiton, et qui est sus-

ceptible, comme la boussole ordinaire, d'indiquer la direction du méridien.

J'ai obtenu , par une combinaison analogue de fils métalliques, les mouvemenscorrespondans à ceux de l'aiguille d'inclinaison ; et il m'a été facile de reconnaître que le» aimans et les conducteurs voltaiques prennent, par l'action de la terre, précisément les positions que tendraient à leur donner des courans électriques, dirigés dans le sens du mouvement apparent du soleil, perpendiculairement aux méridiens magnétiques, et d'autant plus intenses qu'ils seraient plus près de l'équatcur. Il suffit pour cela d'attribuer à ces courans le même mode d'action que l'on déduit, relativement aux aimans, des expériences de M. Oersted,et, relativement aux conducteurs , de celles que j'ai faites sur leur action mutuelle.

Telle est, en effet, suivant moi , la cause de la direction constante qu'offrent les aimans et les fils conducteurs de nos appareils; mais, si la force directrice du globe terrestre est produite par de tels courans , n'est-il pas naturel d'admettre que l'action qu'exerce un aimant, soit sur un conducteur voltaïque , soit sur un autre aimant , est aussi due à des courans électriques situés dans des plans perpendiculaires à son axe, et dirigés , relativement à ses pôles , comme le mouvement apparent du soleil l'est à l'égard des pôles de la terre correspondans à ceux de l'aimant ?

On parvient ainsi à représenter par une force unique , toujours dirigée suivant la ligne droite qui joint les deux points entre lesquels elle s'exerce, non seulement les phénomènes magnétiques anciennement connus , mais encore toutes les circonstances de l'action d'un conducteur voltaïque sur un aimant, découverte par M. Oersted, et de celle que j'ai reconnue entre deux conducteurs. C'est ce qui me semble appuyer fortement l'opinion que j'ai émise, à l'époque de mes premiers travaux sur ce sujet, relativement à l'identité de l'électricité et du magnétisme, les ré-

sukats des expériences que j'ai faites depuis , m'ont paru la rendre de plus en plus probable.

Je n'entrerai point ici dans les détails de ces expériences; j'ajouterai seulement que, conformément à la manière dont je conçois que l'électricité produit tous les phénomènes magnétiques, un fil de laiton, renfermé en partie dans un tube de Terre et se repliant extérieurement en hélice autour de ce tube, est attiré et repoussé par un aimant, et agit sur lui en toutes circonstances, comme le ferait un autre aimant, dès qu'on établit autour de ce tube des coorans électriques , en mettant les deux extrémités du fil en communication avec celles d'une pile Toltaïque.

Les effets qu'on ob serre à l'aide de cet instrument, offrent des preuves directes et multipliées de l'identité de l'électricité et du magnétisme. Une des principales conséquences de la théorie fondée sur cette identité, est que Faction directrice de la terre n'émane ni des régions polaires ni dn centre du globe , comme on l'a supposé successivement, et qu'elle prorient surtout de la zone équatoriale, où la chaleur et la lumière agissent avec le plus d'intensité. Je pense que cette détermination des régions de In terre où réside la caose de l'action directrice, intéressera les physiciens qui cherchent à représenter pur des formules générales les valeurs des déclinaisons et des inclinaisons de l'aiguille aimantée, depuis les pôles jusqu'à l'équateur.

Ainsi, tandis que, d'après les expériences de M. Arago , l'électrophore et la bouteille de Lcyde pourront désormais servir aux navigateurs comme un moyen infaillible de réaimanter à saturation les aiguilles de leurs boussoles , lorsque le tems ou d'autres circonstances les auront affaiblies , j'aurai peut-être contribué, par mes recherches, au perfectionnement des formules magnétiques, destinées A rendre plus sûr, et ù étendre, par de nouvelles applications, l'usage d'un instrument, sans lequel la plus grande partie de la terre nous serait encore inconnue.

Lettre de Mu. Ampère a Mr. Erman , secrétaire de l'Académie Royale de Berlin.

Paris , 20 Avril 1821, Mr. le Secrétaire perpétuel ,

Depuis que vous avez eu l'extrême bonté de me faire remettre un exemplaire de votre ouvrage sur l'action électromagnétique découverte par Mr. Oersted r vous avez du être surpris de mon silence ; je vous devois tant de remercîmens de l'envoi d'un travail aussi précieux , que rien ne pourroit m'excuser de ne vous en avoir pas plutôt témoigné ma reconnoissance , si, d'une part une indisposition très-grave , jointe à une multitude d'occupations indispensables , ne m'avoit empêché de vous écrire dans le temps , et si d'autre part, mon ignorance de la langue allemande, en m'obligeant à faire traduire votre ouvrage pour pouvoir en prendre connoissànce , ne m'en avoit long-temps privé ; il y a bien peu de temps que j'en ai la traduction en français, et je n'ai point encore eu le temps d'en faire une étude aussi approfondie que je l'aurois désiré. J'ai eu l'honneur, Monsieur de vous offrir , par l'entremise de votre illustre compatriote , Mr. le baron de Humboldt, un exemplaire du Mémoire qui contient une partie de mes recherches sur ce sujet et . des conséquences que j'en ai tirées , des le mois de septembre de l'année dernière.

J'ignore si les faits nouveaux contenus dans ce Mémoire ont été vérifiés en Allemagne , mais ils l'ont été tant de fois en France , qu'il ne peut rester aucun doute sur leur exac-

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titude. Un habile physicien Mr. Tillaye , Conservateur du cabinet de physique de l'Ecole de médecine de Paris , vient de les obtenir avec une pile voltaïque de dix paires seulement, dont les plaques , disposées suivant la méthode de Mr. Wollaston , n'avoient que quatre pouces de hauteur sur trois de largeur. C'est avec ce simple appareil qu'il a obtenu f comme je Pavois fait avec une pile beaucoup plus forte , les attractions et répulsions de deux fils conjonctifs , sans l'action d'aucun aimant ; et la direction de l'est à l'ouest du plan d'un cercle en fi] de laiton , où Ton fait passer un courant électrique , et qui prend , par l'action de la terre , cette situation, de manière, que le courant aille de l'est à l'ouest dans sa partie inférieure , et revienne de l'ouest à Test dans sa partie supérieure ; ces deux faits principaux n'ont pu être produits par l'instrument avec lequel vous les aviez tentés , uniquement parce que l'appareil voltaïque , faisant corps avec le fil conjonctif, devoit se mouvoir avec lui; au lieu que je rends mobile une portion seulement de ce fil, en la faisant porter sur une pointe d'acier plongeant dans line petite coupe pleine de mercure en communication avec une des extrémités de la pile, ensorte que cette pointe tourae librement sur le fonds de la coupe , tandis qu'à l'extrémité opposée de la portion mobile du fil conjonctif, une pointe pareille plonge dans une seconde coupe pleine de mercure, communiquant à l'autre extrémité de la pile, mais sans toucher le fond de cette seconde coupe , pour qu'elle ne gène en rien le mouvement de rotation autour de la première pointe; ce mode de suspension est représenté dans les planches qui accompagnent mon • Mémoire pl. III. fig. 6 et y. C'est avec ces appareils que je crois qu'il convient dans un travail régulier sur les phénomènes dont nous nous occupons , de commencer par étudier; i.° l'action d'une portion fixe du conducteur voltaïque sur celte portion mobile , tant pour

l'attirer ou la repousser , que pour l'amener dans une direction parallèle à celle de la portion fixe du conducteur , quand la portion mobile ne peut que tourner autour de Taxe ver- - tical passant par son point de suspension et que la portion fixe est horizontale ; a. 0 l'action du globe terrestre sur cette même portion mobile , qu'on reconnoit aussitôt être précisément la même que celle qu'exerceroient , d'après les lois de l'action entre la portion fixe et la portion mobile , des courans électriques qui auroient lieu dans notre globe de l'est à l'ouest , avec d'autant plus d'intensité qu'ils sont plus près de l'équateur.

L'existence des courans terrestres est confirmée par ce fait, que l'aiguille d'une boussole se dirige précisément comme la doivent diriger ces courans d'après la manière dont elle l'est par un courant vol laïque, dans les expériences de Mr. Oersted. Ce travail préparatoire achevé , et les deux actions que j'ai découvertes , l'une entre deux conducteurs voltaïques ; l'autre entre un conducteur et le globe de la terre , étant bien connues , on a tout ce qu'il faut pour passer à l'explication des phénomènes que présentent les aimans dans les expériences électro-magnétiques , expériences , qui n'qffriroient sans ces préliminaires qu'un dédale inextricable.

Il suffit en effet , d'après les résultats fournis par le travail préparatoire dont je viens de parler , relativement à la manière dont deux conducteurs voltaïques agissent l'un sur l'autre , de chercher, ce qui doit arriver à un assemblage de courans électriques circulaires tournant tous dans le même sens et dans des plans perpendiculaires à une droite que l'on considère comme l'axe de cet assemblage , et alors en annonçant d'avance tout ce qui doit lui arriver , soit par l'action de la terre , soit par celle d'un courant voltaïque , sort enfin par celle d'un autre assemblage de courans électriques circulaires formé comme le premier, l'on verra qu'on a dé-

terminé d'avance ce qui arrive en effet à un aimant ; i. # par l'action du globe terrestre ; 2. c par celle d'un conducteur voltaïque dans les expériences de Mr. Oersted ; 3. # par celle d'un autre courant , lorsque Ton observe les phénomènes connus de l'action mutuelle de deux aimans.

Voilà ce qui me semble établir aussi solidement que le peut une théorie physique , que les aimans ne sont réellement que de tels assemblages de courans électriques , ainsi que je l'ai annoncé à l'Académie des sciences de Paris le a5 septembre 1820 , dans les conclusions du Mémoire dont j'achevai la lecture dans la séance de ce jour, et que j'avois commencé dans la séance précédente. Cette conclusion est d'ailleurs indépendante de l'idée qu'on peut se faire de la manière dont l'électricité est disposée et agit dans le fil conjonctif, c'est aussi celle dont elle est disposée et agit dans les plans perpendiculaires à l'axe d'un aimant suivant des courbes tracées , soit autour de cet axe , soit autour de chacune des particules de l'aimant ; puisqu'en ne l'admettant d'abord que comme une hypothèse, elle sert à prévoir et à annoncer d'avance tous les phénomènes magnétiques anciennement connus , ceux que Mr. Oersted a découverts , et les propriétés nouvelles dont j'ai reconnu l'existence dans les conducteurs voltaïques. Cette disposition de l'électricité a lieu aussi dans la pile elle-même, d'après une des premières expériences que j'ai faites sur ce sujet , expérience qui a été publiée dans le temps. Quand on trouve un pareil accord entre les faits et l'hypothèse d'oùi Ton est parti , peut-on ne la reconnoître que comme une simple hypodièse ? n'est-ce pas au contraire une vérité fondée sur des preuves incontestables ? mais pour rendre ces preuves plus complètes et les mettre en quelque sorte sous nos sens , j'ai construit l'instrument représenté dans les planches de mon Mémoire, PI. II, fig. 3 : un Hl de cuivre dont

les deux extrémités communiquent avéc celle de la pile $ est roulé en hélice autour d'un tube de verre , et revient par Tintérieur du tube, de manière que l'action de la partie rectiligne de ce fil renfermée dans le tube détruit la portion de l'action de l'hélice qui est représentée par la somme des projections de ses spires sur l'axe de cette hélice , et qu'il ne reste que l'action représentée par la somme des projections sur des plans perpendiculaires à l'axe , ce qui donne autant de oourans circulaires semblables, à ceux dont je regarde les aimans comme composés, que l'hélice a de spires.

Cet instrument suspendu comme une anguille aimantée se conduit en toute circonstance comme elle , et met ainsi dans tout son jour l'identité du magnétisme de l'électricité.

Il faut seulement observer qu'on n'obtient le phénomène de la direction par l'action du globe terrestre , que quand on donne à l'hélice un assez grand diamètre , et que la pile est très -forte; cette expérience est plus facile à faire avec un seul conducteur circulaire tel que celui qui est représenté Pl. III fig. 7.

H suffit d'observer avec attention les divers mpuvemens qu'imprime un barreau aimanté à l'hélice disposée comme je viens de le dire , pour qu'il ne reste aucun doute sur l'assimilation que j'ai faite de cette hélice et d'un aimant. Je dois à l'obligeance de Mr. De La Rive , Prof, à l'Académie de Genève , un appareil propre à faire cette expérience avec une extrême facilité (1) : il consiste dans un fil de laiton disposé comme dans |a fig. 3 Pl. II de mon Mémoire , à l'exception qu'il n'est point adapté à un tube de verre , mais enveloppé de soie , afin d'empêcher les spires de l'hélice de communiquer avec les parties du fil qui reviennent par l'intérieur de cette hélice , de ses extrémités

(1) Voy. Jiïbl. Vniv, Se et Ai ls. Vol. XVI, page 191 *