DK L*ÉLECTHICITÉ ET DU 31AG-\ÉT1S3IE

§ IL Procédés d'aimantation.

La plupart des travaux sur le magnétjsme qui furent exécutés jusqu'aux découvertes de Coulomb, c'est-à-dire jusque vers 4780, ont eu principalement pour but de modifier et de perfectionner les différents procédés d'aimantation, afin de donner une plus grande force et une plus grande persistance aux aimants. Lorsqu'on eut reconnu qu'un aimant ou un morceau de fer abandonné pendant longtemps aux influences atmosphériques était capable de transmettre le magnétisme à des barreaux d'acier par le frottement d'un de ses pôles, on dut rechercher les moyens les plus efficaces pour donner à ces barreaux le maximum d'effet, appelé l'état de saturation.

Jusqu'au milieu du siècle dernier on se bornait à passer l'un des pôles d'un aimant sur toute la longueur des barreaux, au lieu d'approcher celui-ci du premier par simple contact. Cette méthode, qui est celle du contact, successif, ne présente aucun inconvénierït quand le barreau est court et que l'aimant est puissant ; mais il n'en est plus de même lorsqu'il est très-long et fortement trempé : il peut arriver, dans ce cas, que l'aimantation ne s'étende pas régulièrement jusqu'à l'extrémité opposée ; il en résulte alors des points conséquents dont on doit se garantir dans la construction des aiguilles aimantées.

Différentes mélhodes furent successivement imaginées pour donner une grande puissance aux barreaux (13), par Knight, médecin de Londres; Mitchell, Canton, de la Société royale de Londres; Duhamel, Antheaume et Coulomb.

Knight, en 1745, fit connaître un perfectionnement dans le modo d'aimantation par simple contact. Ayant placé bout à bout, par les pôles de nom contraire, deux barreaux fortement aimantés, il posait dessus, dans le sens de leur longueur, un petit barreau d'à cier trempé cerise clair, de manière que son milieu correspondait aux points de jonction des deux barreaux; puis il séparait ceux-ci en les faisant glisser dans un sens opposé jusqu'aux extrémités du petit barreau, qui se trouvait avoir acquis un magnétisme plus fort que celui qu'op lui aurait communiqué par les moyens alors en usage. Cette méthode sert encore à aimanter à saturation seulement des barreaux courts et peu épais.

Peu de temps après cette découverte, Duhamel et Antheaume indiquèrent une autre méthode^ qui est excellente pour aiman-

CHAl'lTBE 111. 63

1er les aiguilles de boussoles et les lames minces : ayant placé parallèlement Tun à l'autre deux barreaux joints à leurs deux extrémités par deux parallélipipèdes de fer doux, ils prirent deux barreaux aimantés qu'ils inclinèrent de 25 à dO"" sur la direction dés barreaux à aimanter, et les posèrent d'abord au milieu de Pun d'eux y les pôles inverses en regard ; puis ils les firent glisser un certain nombre de fois en sens contraire, jusqu'à l'extrémité de Pun d'eux; ite firent la môme opération sur l'autre barreau. Œpinus, en substituant deux aimants aux parallélipipèdes de fer doux, accrut le développement du magnétisme.

Mitchell et Canton, en Angleterre, s'occupèrent de l'aimantation à la même époque que Duhamel. Le premier imagina la double touche, qui consiste à prendre deux barreaux fortement aimantés, liés parallèlement entre eux, à les tenir dans une position verticale, les pôles inverses en regard et à une distance de 7 à 8 millimètres l'un de l'autre; après avoir placé en contact plusieurs barreaux égaux, à la suite les uns des autres , sur une même ligne droite, on fait glisser le double barreau, à angles droits, par une de ses extrémités , tout le long de cette ligne ; en l'appliquant au centre de celui que Ton veut aimanter, et faisant sur chacune dos deux moitiés un nombre égal de frictions, les barreaux intermédiaires acquièrent alors une grande force magnétique, mais non un maximum.

Les barreaux intermédiaires devaient acquérir le plus fort ma gnétisme, par cela même qu'ils étaient soumis à l'action par influence des barreaux extrêmes. Sous ce rapport , les barreaux de fer doux présentent plus d'avantage que les barreaux d'acier; le procédé de Mitchell l'emporte sur celui de Duhamel.

Œpinds a fait une modification heureuse au procédé de la double touche : au lieu de maintenir les deux barreaux glissant toujours parallèlement l'un à l'autre, il les a inclinés en sens contraire, comme Duhamel l'avait fait, afin que les résultantes longitudinal0S fussent plus considérables, les actions agissant plus obliquement sur la surface du barreau (44).

Cette innovation affaiblissait, àMa vérité, l'action propre de chaque barreau glissant, (jui n'a plus qu'une ligne de contact avec le barreau; mais rexpérience a prouvé que jusqu'à une certaine limite, 15 à 20° , les barreaux inclinés présentent de l'avantage.

Cette méthode, qui a l'inconvénient de faire naître plus facilement des points conséquents dans dés barreaux d'une certaine longueur

64 Di: l'ÉLIXTRICITÉ BT DU MAGNÉTISME.

que l;i niélhode de Duhamel, nest employée ordinairement que pour donner à de gros barreaux un fort degré de magnétisme, sans qu'il soit nécessaire d'avoir une égale distribution.

Coulomb (ib), mettant à profit les avantages que présentent les méthodes que nous venons d^exposer, adopta les dispositions suivantes, qui jusqu'ici n'ont éprouvé aucun changement : les barreaux fixes dont il a fait usage étaient des faisceaux composés de dix barreaux d^acier trempé cerise clair, de 5 à 6 décimètres de longueur, 15 millimètres de largeur et 5 d'épaisseur. Après les avoir aimantés autant que possible, iV les réunissait par leurs pôles de même nom, en formant deux couches de cinq barreaux chacune , séparées par de petits parallélipipèdes rectangles de fer très-doux, faisant un peu saillie au delà de leurs extrémités.

M. Biot (16) a trouvé qu^il valait mieux substituer à ces parallélipipèdes des lames de fer doux se réunissant à l'extrémité des aimants, de manière à former une pyramide tronquée. Les barreaux glissants sont formés comme les barreaux fixes ; mais, au lieu de dix barreaux partiels, il en prend quatre, ayant chacun 400 millimètres de longueur, 5 d'épaisseur et 15 de largeur. On les réunit ensuite, deux sur la largeur et deux sur l'épaisseur, en les séparant, comme ci-dessus, par des bandes de fer doux.

Cette méthode est fondée sur la distribution du magnétisme dans les aimants, qui est telle que, le plus grand développement de magnétisme ayant lieu vers les extrémités, chaque étage tend à maintenir dans l'étage inférieur la séparation du magnétisme.

L'action seule de la terre suffit pour aimanter des barres de fer et leur faire conserver la faculté magnétique; il faut pour cela les placer dans le méridien magnétique, suivant la direction de l'aiguille d'inchnaison, et les frapper à coups de marteau* pour les écrouir; du reste, d'après ce que Ton a vu, on connaissait déjà ce fait du temps de Gilbert. Actuellement on a des moyens plus directs de donner aux barreaux d'acier le maximum d'aimantation qu'ils peuvent recevoir : il suffit, ainsi qu'on le verra dans le chapitre suivant, d'avoir recours aux effets d'induction électro-magnétique; mais ^ avec ce moyen comme avec les autres, la nature do l'acier, sa température, son état physique et sa trempe, influent seuls sur l'intensité de la puissance magnétique qu'ils peuvent acquérir et sur la durée de la conservation de celle-ci.

On a reconnu encore que l'on obtenait de grands avantages lorsqu'on aimante un barreau en le maintenant pendant cette opé-

ratioii à la lemperirtuie ruuge , et en lui faisant epiouver ensuite un refroidissement brusque pendant qu'il se trouve sous Tintluence des forcés magnétiques.

Armures ou armatures. Les aimures ou armatures ont été imaginées vers le milieu du siècle dernier pour augmenter la force des aimants naturels et artificiels. Musschenbroek (16*) a concouru avec plusieursphysicienscontemporains à leur donner la forme qu'elles ont aujourd'hui. En voici le principe : Si Ton applique à chacun des pôles un morceau de fer doux d'une certaine épaisseur, au bout de quelf|ue temps chaque pôle aura acquis un excès d'énergie , et par suite l'aimant entier sera capable de soutenir un poids plus considérable qu'auparavant. Ces appendices en ter doux constituent lesarmatures ou armures de l'aimant, dont les parties extrêmes forment les pieds.

Ces armures ont eucore l'avantage de cunceulrer en quelques points toute t'artion de Vextrémité d^ui ban-eau qui a une certaine longueur.

Dans un aimant artificiel, lien n'est plus facile que de placer l'armature, puisque Ton sait où sont les pôles; mais il n'en est pas de même dans un aimant naturel, où leur position est inconnue; il faut commencer par la déterminer à Taide de l'expérience.

§ III. Propriétés des aimants et distribution du magnétisme.

Travaux de Coulomb.

Le physicien dont les recherches sur le magnétisme ont été les plus, importantes vers la fin du siècle dernier et au commencement de celui-ci, est, sans contredit. Coulomb; aussi le résumé de ses travaux peut-il représenter l'état de la science du magnétisme jusqu'à la découverte de l'électro-magnétisme.

On lui doit la détermination des lois qui régissent les attractions et répulsions magnétiques (17). H a fait usage de deux méthodes, de même que pour déterminer les lois des attractions et répuisions électriques : la première consiste à suspendre une aiguille aimantée à un fil de cocon, et à lui présenter dans le méridien magnétique, à diverses distances, une autre aiguille aimantée, puis à déterminer par les oscillations de la première, et à Taide d'une formule analogue à celle qui régit les mouvements du pendule, la force en vei tu de laquelle les deux aiguilles agissent Fune sur l'autre.

Ç6 DE l'Électricité £T og magnétisme.

l^ aecondQ méthode exigjç remploi de la halunoç de toreioft, qui ^t un dea instrumeaU de physique les plu$ précis dont oi) pui$^ faire usage.

Remploi de ces mélhodesi lui ^ jnçtlitré que les ^ractiqus e\ répulsiipnsj magnétiques s'eiçerceut en raison directe des quantités de magnétisme possédées p^r les élémentsi des barreaux s^imantés^ et en raison inverse du carré de I9, distance de ce? éléments,

Jusqu'à Coulomb on ne possédait aucun moyen précis de déterminer la distribution du m^gi^étismç d^ns les aimants ; on se bornait k faire usage de limaille ou de petits poids en fer que l^QP faisait adhérer f|ux différents |[)oints d'un ^barreau : Coulomb fit nsage pour cette détermination de la balance de torsion ()8)* Il Qxa à l'extrémité du fil de suspension une aiguille d'acier aimantée à saturation^ et de telle sorte que le fil fût sans torsion qu^nd l'aiguille aimantée se trouvait dans le méridien magnétique; puis il plaça dans le même plan une règle verticale de bois de trois ou quatre millimètres d'épaisseur, de manière que Tune des extrémités de Taiguille venait s^y appliquer lorsque le fil était sans torsion ; de l'autre côté de la règle, on faisait descendre verticale* ment, dans une rjiinure faite sur la surface, un second fîl dVief , semblable au premier et aimanté de même, de sorte que les pflles de même nom se correspondaient. L'aiguille mobile était d'abord chassée j mais on la ramenait au contact avec la surface de la règle en tordant convenablement le fil de.suspension ; on opérait successivement sur différents points^ puis on comparait les forces de torsion. Coulomb est parvenu à reconnaître par ce moyen que le magnétisme libre est réuni pfesqUe en entier sur les huit premier^ nii)liniètres du fil, à partir des extrémités. En représentant géqmétri-r quement les quantités de magnétisme libre d'une aiguille par les ordonnées d'ui^e courbe dont les distances de chaque point ^ l'une des extrémités sont les abscisses, cett^ courbe représente la distributiqn du magqétisme.

CJpuIomb a employé aussi la méthode des oscillati0ns pout* t^^ouver la di^tribu l'ion du magnétisme libère sur une aiguille; à cet effet, il a remplacé le fil de torsiq]^ par un (il ^e cocon, et le fil d'acjer mce bile pa{* une petite aiguilla 4^ boussole. En ^érangeapt ce]lp-çi de sa ppsitjpf} n^turellp d'équilibre, elle y revient par les actions pqm" biffées d^ la terre et dij fil yerticfil : l^ première ét^qt prqpqrtjqnq^lle ^\] carré du nombre d'oscillations qu^elle exécute dans un temps donnée d^ns une minute, par exemple, lorsqu'elle est spur

CllAPlTfiE III. 67

mise à Faction seule de la terre, si Toq cherche ensuit^ Iç i^ç^b^e d'oscillations qu'elle fait dans le même temps lorsqu'elle est en présence de l'aiguille, ojn a 1^ mesure de l'action exercée par ce fil,, en retranchant le premier résultat obtenu, du carré du non[ibredW dilations trouvé en dernier lieu ; la différence sert de mesure à la quantité de niagnétisiQe libre du point du fil qui se trouve à la hauteur de Taiguille mobile.

Cette méthode ne peut s'appliquer aux points extrêmes ou qui en sont à peu de distance , attendu qu!il n'existe pas au delà de Textrémité des points dont Vaction devrait concourir à Peffet général; cela fait que l'action éprouvée par l'aiguille n'est pj^s la même que si le fil était prolongé. Pour parer à cet inconvénient, lorsque l'on fait osciller l'aiguille à rextrén)ité du fil, il faut doubler le nombre qui représente le carré des oscillations, pour que le résultat soit comparable à ceux que l'aiguille donne quand elle oscille devant les autres points. Le doublement doit donner un résultat un peu plus faible que le véritable; c'est ce que M. Biot (19) a fait voir ^ussi par le calcul; le doublement ne doit avoir lieu que pour le ppint extrême, car, pour les autres. Terreur est d'autant plus grande que le point qqe l'on considère est plus éloigné.

Lu courbe des intensités est exactement la même , à diamètre égal, quelle; que soit la longueur des fils , pourvu qu'ils aient plus de 0"»,9ll à 0**»,24 de longueur; elle ne fait donc que se transporter Vers les extrémités quand les fils s'allongenti Coulomb a reconnu qUe, flans des aimailts très-cout'tg, les pôles, qui nç sont autres que lès centres d'action de l'aiguille, étaient à peu près au tiers dçi la den^i-lo^igueur, et qtie cette valeur était une limite dont les pôles ç'approcjjaient à mesure que Ta longueur de l'aimant diminuau.

^i. Biqt, en cherchant la relation qui existe entre les abstîisse.? et \eè ordonnées de la courbe des intensités, a montré qu'elle pouvait ê^re représentée par une équatiop logarithmique;

M. Becquerel (^0) ^ trouvé que la distribution du magnétisme dans des fils très-fins d'acier de  de millimètre de diamètre était la même que dans les Q|s ordinaires^ ce qui montre que la distribution du magnétisme est semblable dans une série de molécules de matières placées Sur une ligue droite comme dans un barreau ordinaire.

Coulomb, voulant contiailre la distribution du magnétisme cjaps l'intéf ieur des aimants, prit un certain nombre d'aiguilles par^jH^logiraniniatiques rectangles dans la même tôle d'acier; il les fit

chauffera blanc sans les tremper , pour être assuré de les avoir toujours dans le même état; les ayant aimantées à saturation, il en forma des faisceaux , les pôles semblables étant du même côté; les aiguilles furent liées ensemble avec un fil de soie assez fort pour les serrer : il a trouvé que la force magnétique de chaque faisceau croissait dans un rapport beaucoup moindre que le nombre des lames.

Coulomb a observé encore qu^un faisceau de lames prend à peu près le même degré de uiagnétisme qu'une seule Imnc de même forme et de même poids, ce qui tendrait à faire croire que, dans les aimants d'une seule pièce, le magnétisme va en diminuant de la surface au centre, comme dans les aimants composés de plusieurs lames.

5^ IV. Action des aimffnts sur différents corps.

Les physiciens du siècle dernier ont recherché si les aimants pouvaient exercer une action sur d'autres métaux que le fer ou bien sur quelques-unes de ses combihaisons et de ses alliages, c'est-àdire si d'autres métaux ne se présentaient pas comme magnétiques. Dans les anciens Traités de physique on trouve, en effet, des tables indiquant le nom de substances ayant une action plus ou moins vive sur Paiguille aimantée, ou même n'en exerçant aucune; on peut ci-' ter entre autres V Essai de physique de Musschenbroek, publié en^ 1751. Depuis cette époque, parmi les physiciens qui se sont occupés de ces effets, on remarque Brugn»nn (21), qui, en 1778, chercha à imprimer une direction à des substances très-mobiles par l'influence de forts aimants : il reconnut que le cobalt manifeste une très-forte action magnétique; que le cuivre et le mercure sont faiblement attirés par l'aimant et le zinc un peu plus. Il a vu que le bismuth, de couleur foncée est repoussé par les pôles de Paimant.

Lehmann (22) a cherché à prouver que les actions de ce genre étaient dues à un mélange de fer. Cavallo (23) fut d'une opinion contraire.

Coulomb (24) fit des expériences du même genre, mais en déterminant le rapport des forces exercées de la part d'un aimant sur <les aiguilles d'or, d'argent, de plomb, de cuivre et d'étain, eu égard à lu force de torsion d^un fil de cocon ; puis il chercha, en faisant des mélanges de cire et de fer, ([uelle était la faible proportion de fer ou

CHAPÎTBE HT. C9

de particules magnétiques nécessaires pour produire les mômes résultats, et il trouva que la présence de nn^nî) de fer dans les métaux supposés actifs suffisait pour leur donner une force directrice sensible entre les pôles d^m aimant. Ce physicien ne trouva pas dès lors de motifs suffisants pour se prononcer sur la cause des phénomènes et décider si tous les corps étaient magnétiques, à des degrés différents , ou bien s'ils ne devaient pas cette propriété à un mélange de fer. Cette opinion fut partagée par M. Hiot, qui ne pensa pas que Ton pouvait décider ralternaiive.

On voit donc que dans la période du magnétisme dont nous retraçons ^histoire, bien que des tentatives aient été faites pour montrer que d'autres corps que le fer obéissaient à l'action des aimants, on avait seulement constaté que le nickel et le cobalt étaient magnétiques comme le fer, mais qu'à Tégard des autres substances, les actions n'étaient pas assez manifestes pour décider à quelle cause elles devaient leur faculté dVître influencées par les aimants. Ce n'est que depuis cette époque, comme on le verra dans le cinquième chapitre, que cette question a pu être résolue à l'aide d'autres méthodes d'expérimentation; mais il n'en est pas moins vrai que Brugmann avait observé un fait qui paraissait isolé et auquel on fit peu d'attention, celui de la répulsion du bismuth par les deux pôles de l'aimant, fait qui devait se rattacher plus tard à des effets manifestés par un grand nombre do corps.

LISTE DES HÉMOIRES ET OUVRAGES CITÉS DANS l.E CHAPITRE III.

(I) Lettre à M. le baron de Jliimboldty sur l'invention de la boussole ^ par J. Klaprotti, p. 6(1834).

(9.) Idem, p. 34. — (3) Idem, p. 4o. — (4) Idem, p. 7 — (r>) Idenu p. 12.

(6) Dulialde, Description de V Empire de la Chine,

(7) La grande Collection des fabliaux et contes des douzième et treizième siècles. Klaproth, ouvrage déjà cité p. 41.

(8) Histoire hyérosoly mitaine, Vilry.

(9) Lettre à M. de Humbold, parKIaproth.

(10) Brisjon, Dictionnaire de pliijsique.

(II) De Magnetey elc, de G. Gilbert, Londres, 1600.

(12) Philosophica magnetica, de Nicolas Cabeo Ferrariensi ( 629). (12') Jdem,p.\2o. — (12') Idem, p. 160. -- (12^) Jdem, p. 214.

(13) Dictionnaire de physique, de Brissoii, p. 44.

(14) Œpiniis, Tentamen théorix electricitatis et magnetismi, Pf'trrsbeiirg, 1769.

70 DE l'Électricité et bu magnétisme.

(15) ^161. Traité de physique mathématique,

(16) idem.

<1«*) Miôsschenbro^, Essai de physique, p. 27, 17ôt.

(17) Mémoires de V Académie des sciences { de V Institut de France, t.VI> p. 399 (1789).

jii) Idem^ p. 578.

(id) Bïot. Traité de physique mathématique.

(20) 'Annales de Chimie et dé Physique^ 2* «érie, t. kxîî, p. 113.

(21) Magnetismy seu de affinitatitus rHiOgneticis obserifationes Academix, 1778, 4*».

(22) De cuproet orichalco vriagnetico^ nov. com., petr. 12 p., 368.

(23) iyeàii^e 0% maqri'etistn, 1787, p. 2^3.

(24) JàitrnalàePhysique,\.Xiy,p. 367 è* 454 (l«ô2).