CHAPITRE V. fOl

pentes dans chaque station, attendu que le coefficient d'une même aiguille n^est pas constant, la chaleur agissant aussi bien sur le magnétisme terrestre que sur celui de Taiguille.

Gauss, aidé de MM. Weber et Goldsmith (7), a donné aussi un moyen de corriger les effets dus aux différences de température, lesquelles sont plus marquées avec les barreaux des magnétomètres qu'avec les aiguillés de boussoles. Ces physiciens ont considéré le procédé de Kuppfer comme peu applicable aux barreaux aimantés, en raison de la difficulté de modifier à volonté et de mesurer exactement leur température quand ils oscillent. On ne peut compter effectivement sur des valeurs certaines, qu'autant que la température et ^intensité magnétique du barreau sont stationnaires, conditions bien difficiles à remplir quand ce barreau a de grandes dimensions. Le magnétomètre n'a pas cet inconvénient, comme le démontre le résultat de leurs expériences : ils ont trouvé qu'il vaut mieux se servir, pour le magnétomètre bifilaire, de barreaux très-fortement aimantés, afin de déterminer les influences de la température.

§ n. Métaux magnétiques 'gnroprement dits. — Fer, nickel

et cobalt.

Il résulte des faits que nous avons rapportés dans le chapitre III que, jusqu'en 1820, on avait été conduit à étudier les différents procédés d'aimantation de l'acier et du fer, et la distribution du magnétisme dans les barreaux de différentes formes. On a cherché depuis à évaluer d'une manière comparative les effets résultant de Finfluence d'un aimant placé à distance sur des barreaux semblables d'acier, de fer ou de fonte; M. Barlow (7*), entre autres, a donné une série de résultats d'après lesquels la fonte peut avoir une action au moins moitié de celle de l'acier ou du fer doux.

M. Edmond Becquerel (8) s'est proposé de déterminer ces actions comparatives, en supposant que les substances influencées aient même forme et soient situées à la même distance des aimants ; il a donné le nom de magnétisme spécifique aux effets produits. 11 a trouvé d'abord que l'action exercée sur le fer doux est la même, que le fer soit à l'état de poudre impalpable ou qu'il soit malléable, mais pur et sans être écroui. En faisant des mélanges de fer divisé et de poudres inertes, il a vu que le magnétisme spécifique, à volume égal, est proportionel au carré de la densité magnétique , quand les particules sont très-rapprochées, (ît simplement à la den-

lOa DE L*ÉLÊGTRIGITé ET DU MAGNÉTISME.

site magnétique quand elles sont très-éloignées; entre ces deux li-^ mites la loi serait fort compliquée. Quand le fer est carburè ou écroui^ alors le magnétisme spécifique diminue, et la matière acquiert une force coercitive plus ou moins forte.

Le nickel et le cobalt sont fortement magnétiques, et M. E. Becquerel a démontré que, lorsqu'ils sont à l'état de pureté, leur rnsh gnétisme spécifique est sensiblement le même que celui du fer doux, à la température ordinaire; si ces métaux sont alliés, et surtout le cobalt avec Tarsenic, ils peuvent perdre presque complètement la faculté d'être attirables à Paimant.

L'action de la chaleur sur le fer et ses carbures a été observée depuis longtemps, puisque, du temps même de Gilbert (voir page 6i), on avait reconnu que le fer rouge n'agissait plus sur l'aiguille aimantée. M. Barlow (9), qui a comparé les effets produits avec différents barreaux de fer, d'acier et de fonte , sur une aiguille aimantée, a reconnu que l'action de la fonte de fer augmente à mesure qu'on élève la température; qu'au rouge sombre elle est à son maximum, et qu'au rouge brillant elle est nulle. Il a vu qu'en élevant d'abord les barreaux de fer et de fonte à la température rougeblanc, et les laissant refroidir, en arrivant au point où le fer devient magnétique, Tattraction qui se manifeste atteint quelquefois immédiatement son maximum, d'autres fois elle augmente graduellement.

M. E. Becquerel, dans le travail cité plus haut, a comparé les effets produits par des aimants sur des petits barreaux de diverses matières portées à des températures différentes ; voici les principales conséquences auxquelles il a été conduit :

1° En élevant la température au rouge naissant, toute trace de force coercitive disparaît dans le fer doux, la fonte et l'acier ; au rouge-cerise, ces substances perdent la faculté d'être attii'ées par l'aimant, du moins si l'on n'a égard qu'aux actions énergiques, car il subsiste une légère action analogue à celles dont il sera question dans le paragraphe suivant.

2® Le magnétisme spécifique du fer doux ne varie que très-peu entre la température ordinaire et celle du rouge sombre; seulement au rouge sombre il augmente de -^ à peu près.

3° Le magnétisme spécifique de la fonte de fer augmente avec la température, en sorte qu'au rouge naissant il est à son maximum. Dans la fonte et l'acier, le magnétisme spécifique , qui est plus faible que celui du fer à la température ordinaire, augmente

GHÂPiTRB y. loa

à mesure que celles! s'élève, de telle sorte qu'avant de s'anéantir en partie il est au moins égal à celui du fer doux.

4* Le nickel et ses carbures se comportent comme le fer et ses carbures ; seulement la température k laquelle le nickel cesse d'être fortement magnétique est beaucoup plus basse (400^ environ).

5** Quant au cobalt (cobalt carburé et fondu) , il se comporte de même que la fonte de fer et celle du nickel, et vers le rouge-cerise son magnétisme est le même que celui du fer et du nickel. La température à laquelle il perd son magnétisme est beaucoup plus élevée que pour les deux autres métaux magnétiques, car on ne peut l'atteindre qu'au blanc éblouissant du feu de forge.

IVaprès le mode d'action de la chaleur sur les métaux magnétiques, il était tout naturel de supposer qu'en abaissant convenablement la température de certains métaux qui n'ont pas ces propriétés à la température ordinaire, on parviendrait à la leur donner. Les expériences tentées par plusieurs physiciens n'ont pu confirmer cette conjecture, et le manganèse ni le chrome, à une température même de 80*> au-dessous de zéro, n'ont présenté d'effets comparables à ceux des trois métaux magnétiques; néanmoins ces substances exercent une action sur une aiguille aimantée comme beaucoup d'autres corps, ainsi qu'on va le voir.

§ UL Actions exercées sur tous les corps.

Dans le chapitre' in« , page 68, nous avons rapporté les expériences faites par différents physiciens pour montrer que d'autres corps que les composés de fer, de nickel ou de cobalt, pouvaient être influencés par les aimants. On a vu que Brugman avait signalé le fait de la répulsion exercée de la part d'un aimant sur le bismuth, ou de la part de ce métal sur une aiguille aimantée : ce sujet, à cette époque, avait à peine attiré l'attention ; mais depuis lors, et surtout depuis une dizaine d'années, il a été l'objet de recherches suivies, et a conduit à des découvertes importantes.

M. Becquerel (10), en if^U, a examiné l'action des aimants et des courants très-énergiques sur différents corps. I! a reconnu que des substances telles que le bois, la gomme-laque, sont influencées par les aimants ou les courants : dans ces corps, la distribution du magnétisme ne se fait pas constamment de la même manière, et les aiguilles ne se mettent pas toujours dans la direction delà ligne des pèles. Il se fait une distribution transversale du

iOI DE L*BLBGTRIGIT£ ET DU MAGNÉTISME.

magnétisme^ et la petite aiguille se place perpendiculairement à la ligne des pôles. En variant la distance de cette aiguille aux pôles des aimants, on peut même la faire passer par toutes les positions intermédiaires entre la ligne des pôles et la position perpendiculaire. Ces effets se produisent lorsque la longueur des aiguilles surpasse plusieurs millimètres , et n'ont jamais lieu avec des substances fortement magnétiques, comme le fer et le nickel. Il est probable que ces différents effets tiennent à ce que , le magnétisme étant très-faible dans les premiers corps, on peut négliger la réaction du corps sur lui-même; dès lors l'action directe du barreau aimanté doit l'emporter, et toutes les particules qui le composent tendent à se mettre dans le même état relatif par rapport à lui.

Lorsqu'il a été question du magnétisme par rotation, nous avons dit, page 82, qu^Arago avait observé que des substances telles que verre, le soufre, avaient une action sur Taiguille aimantée ; mais, ces matières ne conduisant pas Télectricité, les effets d'induction seuls ne peuvent expliquer Faction produite, et l'effet magnétique dû à l'action particulière de ces corps peut avoir une influence. .

Lebaillif (li) a aussi examiné l'influence des corps sur les aimants; mais, au lieu de soumettre les substances à l'action des aimants, il a suspendu une aiguille aimantée de façon qu'elle fût très-sensible à l'action des corps magnétiques, et il en a approché les substances qu'il voulait soumettre à l'expérience, afin d'observer la déviation de l'aiguille. Il a vu, comme Brugman, que le bismuth' produit une répulsion, quels que soient le côté par lequel on présente ce métal à l'aiguille, et le pôle de celle-ci.

Depuis cette époque. M» Dove (12) a cherché à étudier l'action magnétique exercée sur différents métaux, à Taide des phénomènes d'induction ; mais, les résultats obtenus pouvant être compliqués d'effets de courants induits, on ne peut en tirer aucune conclusion touchant le sujet qui nous occupe.

Les effets d'attraction et de répulsion avaient attiré également l'attention de physiciens, parmi lesquels nous citerons notamment M. Saigey et M. de Haldat ; mais, en 1845, M. Faraday, ayant découvert l'action exercée par les aimants sur les substances transparentes pour modifier leurs propriétés optiques, étudia (13) l'action que les aimants exercent pour attirer et repousser les corps, et surtout les effets de répulsions observés par Brugman et Lebaillif. 11 reconnut, à Faide d'un puissant électro-aimant, que non-seulement le bismuth et d'autres métaux, mais encore les substances telles que le phos-

ClfAPlTBB V. 105

phote, le soufre, et les liquides, comme Peau, Talcool et Téther, sont repoussés par les pôles d'un aimant ; si une aiguille aimantée a une sensibilité suffisante^ elle est également repoussée par tous les points de ces substances.

M. Faraday a pensé qu'il fallait admettre dans la matière une nouvelle propriété, mais inverse de celle que possède le fer, et que Ton devait diviser les corps en corps magnétigues ou attirables à Faimant , et corps diamagnétiques ou repoussés par Taimant : parmi les premiers, indépendamment du fer, du nickel et du cobalt , peuvent se placer, mais à un degré plus faible, le platine, le titane, le palladium , le chrome, le manganèse, etc. ; parmi les seconds, toutes les autres substances, et an plus haut degré le bismuth.

M. Plucker(i^) s'occupa alors de la détermination numérique des pouvoirs magnétiques des corps solides et liquides ; mais la méthode dont il a fait usage, et qui consiste à mesurer Teffet produit au contact des corps ou d'une capsule qui les renferme avec un électro-aimant, n'est pas à l'abri d'oSjections : on doit donc élever des doutes sur l'exactitude de ses déterminations.

M . Edmond Becquerel (\ 5), en \ 849, à peu près à la même époque, a publié sur ce sujet un premier travail , dans lequel il donna un procédé d'expérimentation susceptible d^une très-grande précision pour mesurer les effets d'attraction et de répulsion exercés sur tous les corps solides, liquides ou gazeux, et pour comparer leur^wagnétisme spécifique à des intensités magnétiques différentes.

Dans ce travail, ainsi que dans deux autres qui suivirent (i6), il montra d'abord que la répulsion exercée sur les substances repoussées , ainsi que l'attraction produite sur le fer doux , varie comme le carré de l'intensité magnétique de Paimant actif. La découverte de cette loi est importante, car elle montre que la matière soumise à rinfluence de l'aimant ne joue pas un rôle purement passif dans l'action qui se manifeste.

Il a observé que les matières repoussées, comme le bismuth, le soufre, le plomb, ne conser\'ent pas trace de polarité après l'action magnétique. Mais certaines substances attirables par l'aimant, telles que le platine et plusieurs composés ferrugineux, donnent des effets différents. Il a trouvé alors que le rapport de la force d'attraction au carré de l'intensité de Paimant change avec cette intensité , mais que ce rapport tend vers une limite constante , à mesure que l'intensité augmente ; ces corps se comportent comme ayant une force

106 OE l'électricité et pu magnétisme.

coercif ive sensible , et sont attirés à la manière de Tader et de la fonte.

Il a reconnu également que plusieurs composés , tels- que le charbon, le verre, peuvent être attirés lorsque Pélectro-aimant a une faible intensité magnétique, et repoussés quand il est plus énergique; mais, si l'on examine avec attention ces composés après que ^aimantation a cessée on trouve qu'ils ont acquis la propriété polaire : on peut se convaincre par là qu'ils se comportent comme doués d'une force coercitive assez grande. On doit considérer ces matières comme des mélanges de substances attirées et de substances repoussées par les aimants, et la loi d'attraction est fort compliquée. En plaçant les substances à différentes distances d'un centre magnétique, on a les mêmes effets qu'en faisant varier Tintensité d'aimantation.

Ces recherches ont donc montré que Ton ne pouvait pas représenter le magnétisme spécifique de chaque corps par une quantité constante, et que cette quantité peut dépendre de Tintensité magnétique, ou bien, à intensité' magnétique égale, qu'elle peut être fonction de la distance au centre d'action. Ces résultats expliquent également plusieurs effets qui avaient été observés par M. Pludier et par (Ersted (17) dans la comparaison des actions exercées sur différents corps par les aimants.

M. Ë. Becquerel, dans le même travail, s'est occupé de l'action exercée sur les liquides et sur les corps solides lorsqu'ils sont plongés dans différents liquides. Il a prouvé que l'action du magnétisme sur un corps, plongé au milieu d'un liquide ou d'un gaz, est la différence des actions exercées sur ce corps et sur la masse du milieu ambiant déplacé ; dès lors, ce corps est attiré ou repoussé par l'aimant, suivant que l'action exercée'sur lui est moins forte ou plus forte que l'action produite'sur le milieu déplacé, de même qu'un ballon plein de gaz tombe à la surface de la terre, ou s'élève dans l'mr, suivant que le gaz est plus dense ou moins dense que l'air. Ce principe est donc analogue au principe d'Archimède pour la pesanteur.

Depuis la publication de ce travail, M. Faraday (18) s'est occupé de nouveau de ce sujet, et a mesuré les actions exercées sur les corps par les aimants, à l'aide d'une méthode analogue à celle dont M. E. Becquerel avait fait usage.

L'action magnétique exercée par les liquides explique différents effets observés, qui sont dus aux attractions et répulsions exercées de la part des pôles des aimants: c'est ainsi que la surface extérieure

CHÀPlTfiS Y. 107

d'une dissolution magnétique ^ placée dans un verre de montre mis sur le pôle d^m très-fort électro-aimant, ne reste pas horizontale, et prend une forme dépendante de la nature de l'action exercée; suivant M. Plucker, la surface se creuse si on emploie un liquide magnétique ; elle se soulève au milieu , si c'est un liquide diamagnétique. M. Matteucci (19) a vu également qu'un liquide placé entre les pôles d'un électro-aimant dans une cuve rectangulaire de 8 à 9 millimètres de largeur, et le plus près possible de Taxe magnétique, se transporte vers la ligne des pôles, où il reste soulevé de plusieurs millimètres, si c'est un liquide magnétique, en donnant à la surface une courbure facile à déterminer; si c'est un liquide diamagnétique , on trouve au contraire une dépression. Nous devons citer encore le fait annoncé par M. Quet (i9*)que l'élévation des liquides dans les tubes capillaires est tout autre en présence des électro-aimants que dans des conditions ordinaires.

Les gaz, comme les solides et les liquides, sont influencés par les aimants; la première expérience faite dans cette direction date de i846: M. Bancalari trouva que la flamme d'une lampe est repoussée par les pôles d'un aimant. M. Zantédeschi, en répétant cette expérience, montra que chacun des deux pôles repousse la flamme, et que cet effet est accompagné d'une dépression dans cette flamme.

M. Faraday (20) étudia ensuite l'action d'un électro-aimant sur des courants gazeux mélangés de fumée , qu'il faisait monter ou descendre près des pôles; il observa des effets différents, suivant la température et la nature des courants gazeux, mais indiquant seulement si un gaz avait une action plus ou moins énergique que l'air environnant, sans rien décider si ce gaz était magnétique ou diamagnétique par lui-même.

Ce n'est qu'en 1849 (21), en mesurjgit par la torsion les attractions des diverses substances plongées successivement dans le vide et dans différents gaz, et en partant de ce principe démontré plus haut, que l'effet produit est la différence des actions exercées sur un corps et sur le milieu déplacé, que M. E. Becquerel put déterminer l'action produite par un aimant sur une masse gazeuse. Ce sont les expériences faites à l'aide de cette méthode qui l'ont conduit à la découverte du magnétisme de l'oxygène.

Il a trouvé par expérience que, dans l'air, un petit tul)e de verre est moins attiré par les aimants que dans le vide; de petits barreaux de soufre, de cire, sont, au contraire, repoussés plus énergi-

108 DE L'ÉLFCTBlCTTé BT OU MAGNETISME.

quementque lorsqu'ils sont environnés de cegâz; ainsi l'air se comporte comme un milieu magnétique. L*hydrogène, Tazote, Tacide carbonique , soumis au même mode d'investigation , ne donnent un effet appréciable que lorsqu^on peut les condenser à l'aide de substances absorbantes; ils se conduisent alors comme repoussés par les aimants. L^oxygène, au contraire, manifeste les mêmes propriétés queTair, et cela avec une intensité cinq fois plus considérable, ce qui prouve que c'est sa présence qui donne à Fair sa puissance magnétique.

M. E. Becquerel a pu également démontrer la puissance magnétique de Toxygène en se servant de petits cylindres de charbon bien recuit, cette substance pouvant condenser un certain nombre de fois son volume de gaz : dansFoxygène, un cylindre de charbon est attiré par les pôles magnétiques d'un électro-aimant, et oscille entre eux comme une petite aiguille aimantée; mais vient-on à faire le vide autour de lui, alors cet effet cesse, et le petit cylindre est en général repoussé, mais est toujours moins attiré que lorsqu'il renferme de l'oxygène . Cette expérience curieuse réussit également bien dans Tair, mais avec une intensité moindre que dans l'oxygène. :

Deux autres gaz partagent avec l'oxygène la propriété d'être attirables aux aimants ; ce sont : le deutoxyde d'azote et l'acide azoteux; les autres gaz tels que le chlore, l'ammoniaque, l'acide carbonique, le gaz oléfiant, etc., sont repoussés par les aimants.

D'après M. E. Becquerel , la puissance magnétique de l'oxygène est telle que 1 mètre cube de ce gaz, pris à 76 centimètres de pression, et supposé condensé de manière à avoir la même densité que le fer, agirait sur une aiguille aimantée comme un petit cube de fer du poids de S"*^"'* ,6. Un mètre cube d'air, d'après cela, a une action représentée par H centigrammes de fer, l'azote n'ayant qu'une action à peine appréciable. Si l'on réfléchit que la terre est environnée d'une masse d'air équivalente au poids d'une couche de mercure de 76 centimètres d'épaisseur, et qui couvre tout le globe, il est aisé de comprendre qu'une pareille masse, soumise à des variations continuelles de température et de pression, doit intervenir dans quelques-uns des phénomènes dépendant du magnétisme terrestre. En effet, l'influence de cette couche d'air serait équivalente à une immense lame de fer, d'une épaisseur d'un peu plus de -j^ de millimètre, et qui couvrirait toute la terre.

Depuis cette époque, l'action du magnétisme sur tous les corps rfa pas cessé d'occuper les physiciens, M. Faraday (22) est revenu