FT OX

Le champ, dans l’espace avoisinant le centre, est connu aussi. La constante g, pour le centre, est

g! = 0,2167 x a = 0, L’uniformité, calculée pour r — 30 centimètres, est maintenant celle d’un volume un peu plus grand, dans le rapport 31,5 : 30. Par exemple, le champ 96 calculé précédemment à 10 centimètres de 0: sur l’axe deviendra :

' O à I d6' — 46 X Pr à IO X = cm. du centre.

Ed) 3

24. Réglage. — Les 4 bobines étant montées en série, avec inversion de sens pourles 2 extrêmes, sont réunies au galvanomètre ; 1l faut chercher, pour celui-ci, la position la plus convenable (sensibilité mais aussi amortissement) du shunt magnétique.

Une bobine, parcourue par un courant connu, est installée au centre de l'appareil, permettant ainsi de créer ou de supprimer un moment magnétique constant. Les déviations sont observées pour différentes positions du shunt magnétique repérées grâce à une flèche tracée sur la vis de manœuvre de ce shunt. Cet essai a donné :

| déviation 56,5 mm.

Shunt au maximum (faible OC

| oscillations peu amorties.

Shunt poussé de plus en plus: La déviation passe par un maximum 97,5 mm. À ce moment le système est presque apériodique et l’effet du shunt peu sensible; un grand déplacement de la vis dé manœuvre agit peu sur la sensibilité.

| déviation 91,5 mm,

HAUT AU MARITIME à | régime apériodique avec retour lent au zéro.

Le shunt est alors amené définitivement à la position de sensibilité maxima qui donne en même temps l'amortissement voisin de l'amortissement critique. Il suffira d’étalonner l'appareil (25) et il sera prêt pour la détermination des moments magnétiques.

Qualités de l'appareil construit

Dans quelle mesure l'appareil construit a-t-1l les qualités reconnues, à priori, nécessaires (K 17,30) ?

25. Sensibilité. — 1° ÉrALONNAGE. — L’appareil est entièrement calculable, si on a étudié le galvanomètre : période en circuit ouvert, sensibilité en courant continu et amortissement pour la position du shunt magnétique adoptée. Il est beaucoup plus simple — et sûrement plus précis — de l’étalonner. ce

Une bobine, de surface totale connue s, est placée en O, son axe dirigé suivant l'axe des bobines.

Thèse Thellier. À 6

La bobine utilisée (2 couches de 50 spires, longueur 40,2 mm, diamètre 30,28 mm à 32,34 mm) a pour surface : s — 1080 cm?. Parcourue par un courant de 5o mA, son moment magnétique est :

En général, j'utilise des déviations doubles : le courant £ étant établi, on l'inverse ce qui donne la dévianion produite par le renversement du moment si ou, ce qui revient au même, par l'enlèvement de 251.

20 Résurrars. — La proportionnalité des da aux moments est bonne sur toute la règle.

L'appareil est fidèle : des étalonnages, repris au cours d’une même journée ou à plusieurs jours d'intervalle, donnent exactement les mêmes résultats. Cependant l'appareil subit une légère variation de sensibilité d’ailleurs régulière. Il faut donc l’étalonner de temps en temps; mais cette variation étant très faible un étalonnage mensuel est suffisant. La sensibilité actuelle est : 144,7 millimètres (déviation double) pour 5o mA, soit 26,8 mm. par unité de moment magnétique, la règle étant à 1 m. bo environ du miroir.

Le galvanomètre est à miroir plan ; le spot est obtenu avec une fente fine dont l’image est donnée par une lentille (après réflexion du faisceau lumineux sur un prisme à réflexion totale et sur le miroir du galvanomètre). Ce spot est fin ; sa stabilité étant excellente, comme on le verra, les lectures sont sûres à 2/10 de millimètre près pour des déviations moyennes. |

Jointe à cette grande stabilité du spot, la sensibilité est finalement bonne; en effet, on peut utiliser des échantillons occupant le volume sphérique de ro centimètres de rayon, soit 4.000 em° environ ; pour une aimantation J — 1.10 le moment magnétique est 0,4 u. e. m. et la déviation obtenue à l'appareil sera :

26,8 X 0,4 = II mm. environ (1)

39 Saunr ÉLECTRIQUE. — Pour réduire la sensibilité de l’appareil (trop grande pour beaucoup de roches et même pour des terres cuites), 1l ne faut pas songer à introduire une boîte de résistances dans le circuit à cause des forces thermo-électriques,(K 27, 20). J’ai utilisé un shunt électrique aux bornes du galvanomètre ; 1l permet de réduire la sensibilité au 1/12 et au 1/110 ; 1l sert aussi à mettre le galvanomètre en court circuit, ce qui le protège quand des objets aimantés sont déplacés près des bobines. L'appareil est, bien entendu, étalonné pour chacune des sensibilités ainsi obtenues.

26. Uniformité du champ. — Le calcul a montré que l’uniformité du champ 4 — g’ Ni du système des 4 bobines était excellente dans un grand volume autour du centre (K 23). J’ai étudié ce champ expérimentalement pour vérifier qu'il est effectivement bien constant sur l’appareil réalisé (et, aussi, pour déterminer sa composante transversale non calculée), puis, pour le connaître dans un espace beaucoup plus grand que celui sur lequel ont porté les calculs : il a été étudié jusqu’à 45 centimètres du centre suivant l’axc et jusqu’à 55 centimètres perpendiculairement à l’axe.

19 ÉTUDE EXPÉRIMENTALE DU CHAMP. — Remarquons d’abord que, l'appareil étant de révolu- . tion, il suffit d'étudier le champ dans un plan passant par l'axe Ox et, à cause de la symétrie, dans 1/4 de ce plan seulement (fig. 10 bis). Le champ en un point P', a été exploré par induction. La bobine

(} Cette sensibilité est cependant beaucoup plus faible que celle du magnétomètre décrit précédemment ($ 6).

’étalonnage était placée en P’ dans 2 positions successives: son axe suivant Ox puis suivant Oy ('). Un courant constant étant inversé dans cette bobine on notait chaque fois la déviation au balistique. Or, pour une position quelconque de la bobine d'essais, le flux envoyé à travers le circuit C des 4 grandes bobines est, à une constante près, égal au champ créé par C suivant l’axe de la bobine d’essais (propriété du coefficient d’induction mutuelle, la bobine étant supposée de petites dimensions). On mesurait ainsi, en unités arbitraires, les deux composantes 4€. et 96, du champ 96 en P'. Mais, par raison de symétrie, le champ en P' est dans le plan æ0y ; il est donc entièrement connu.

20 Résurrars. — Le tableau III donne les valeurs expérimentalement trouvées pour des points espacés de 5 en 5 centimètres, en x (lignes) et en y (colonnes) ; la valeur 108,1 en bas et à gauche correspondant au centre O. Pour chaque point, le nombre supérieur est l’effet de la bobine disposée

suivant Oz et le nombre inférieur celui de la même bobine disposée perpendiculairement (suivant Oy) ; les valeurs « zéro » n’ont pas été marquées.

TaBzeau III

L’éxpérience indique bien un champ transversal nul (36, — o) le long de l’axe y — 0 et dans le plan de symétrie perpendiculaire à l’axe x — o.

30 Conczusrons. — La région utilisable pour les mesures est celle pour laquelle 36, est constant et 46, très petit. En effet, si un fragment du corps se trouve au point P’ et si y, et u, sont les composantes de son moment magnétique suivant les directions Ox et Oy, le flux qu’il envoie à travers le circuit C est : |

16 5 LxdUz + UydOy.

(2). La bobine était placée sur un plancher établi à hauteur telle que son axe était dans le plan horizontal de l'axe du système C ;

le plancher portait un quadrillage de traits distants de 5 centimètres, permettant des déplacements faciles, du centre de la bobine, de 5 en 5 centimètres en x et en y.

Pour que la variation de flux produite par l’enlèvement du corps mesure M: — Zu, il faut que 6, soit constant et 2u,d6, nul, c’est-à-dire, dans le cas général, 36, nul. Cependant, on peut rémarquer que, pour un corps régulièrement aimanté et disposé régulièrement autour de O, l'effet total Eud6, est nul par raison de symétrie ; 1l est recommandé de centrer le mieux possible les corps étudiés pour profiter de cette compensation. La qualité importante est donc: 46, constant dans tout le volume de l'échantillon, qualité sur laquelle avait seulement porté le calcul de appareil.

Pour le volume de rayon 10 centimètres autour de O, on voit que l’expérience vérifie la constance de 96: à mois de 2°/,; elle montre, de plus, que 96, est petit. La condition d’uniformité de champ

demandée est donc remplie.

27. Stabilité du zéro. — J’ai signalé déjà qu’un tel appareil, établi sans précautions particulières, présente une double instabilité de zéro très grave ($ 17, 3°). D’une part, le spot est agité continuellement (instabilité instantanée), d’autre part, sa position moyenne change constamment ; l'appareil n’a pas de zéro. | |

L'instabilité, avec un bon galvanomètre à cadre mobile, installé sur un support stable, est due seulement :

— aux courants induits dans les bobines par les variations continuelles du champ terrestre (courants industriels, passages de véhicules, démarrages d’autos, déplacements d'objets magnétiques dans les laboratoires voisins, ascenseurs, etc.) ;

— aux forces électromotrices thermo-électriques dans le circuit total dues aux légères et inévitables variations de température provoquées, en particulier, par la présence de l'observateur.

19 PERTURBATIONS MAGNÉTIQUES : PROTECTION. — Si on travaille en ville, on ne peut pas les éliminer mais on peut rendre leur effet constamment nul. Pour obtenir ce résultat, j'ai dû ajouter, aux 2 bobines principales À et A’, les 2 bobines auxiliaires B et B',identiques aux premières, symétriquement placées par rapport à elles et montées en opposition sur le circuit total.

Cet ensemble des 4 bobines a une surface totale nulle. C’est un circuit astatique et toute pertur-

bation magnétique, à champ uniforme, est sans effet sur lui (compensation ordinaire). Mais, grâce à la disposition symétrique des bobines, la compensation a encore lieu pour des perturbations à champ non umforme, pourvu que leur cause ne soit pas à très petite distance par rapport aux dimensions des

bobines, On peut expliquer simplement cette propriété : soit une perturbation magnétique considérée

à un instant donné, et soit D, le flux qu’elle enverrait à travers une bobine (égale aux autres et parallèle à elles) placée en O, (x — 0) ; pour la bobine en x, ce flux ®, est une fonction de x que l’on peut développer en série : ®, — ®, + kx +... Les flux envoyés à travers les 4 bobines situées aux distances — 3d, —d, d et 3d de O, donnent par addition, aux termes du 2€ ordre en x près :

(Po 3d-k) + (D, — dk) + (D, + d-k) — (D, + 34.4) = 0.

On retrouve une compensation rappelant celle utilisée pour le magnétomètre astatique symétrique. Un circuit de surface nulle élimine la partie principale (partie uniforme) d’un champ non uniforme ; ce cireuit symétrique élimine, en plus, le 1€T terme de la variation dans l’espace.

L'expérience montre la valeur de cette compensation. Les 4 bobines étant montées en série sur le galvanomètre, l'agitation du spot est très grande et d’ailleurs dangereuse pour ce galvanomètre

sensible. Deux des bobines étant montées en opposition (B et À’ par exemple), c’est-à-dire constituant

un circuit de surface nulle mais sans centre de symétrie (circuit astatique non symétrique), l'agitation est grande encore. J'ai noté, vers 11130, les positions extrêmes successives du spot que voici :

(e] + 5,5 + 2 + 2 en mm.

— I] —I — 15 —2 Enfin les 4 bobines étant montées normalement, les 2 extrêmes en opposition, l'agitation du spot est très faible, 0,2 mm de part et d’autre du zéro.

L'’agitation magnétique peut donc être considérée comme parfaitement corrigée.

29 PERTURBATIONS THERMIQUES : SUPPRESSION. — Contre ces perturbations, il suffit de constituer tout le circuit : bobines, bornes de ces bobines, shunt et bobines du shunt, fils de connexion et bornes du galvanomètre, en cuivre rouge. Avec cette précaution, l'opérateur peut se déplacer autour de l’appareil sans qu'il y ait variation du zéro. Si, au contraire, on introduit volontairement dans le cirouit, un autre métal que le cuivre, même un fil de laiton, l'approche de l'observateur de l’une des «soudures » provoque un déplacement important et capricieux du zéro.

Grâce à la double compensation magnétique et thermique ainsi réalisée, le zéro de l appareil est bien défini, l'agitation étant réduite à la valeur faible 2/10 de millimètre; ceci en plein jour, le laboratoire se trouvant près d’un carrefour de rues très fréquentées et l’appareil, situé à 20 mètres d’un ascenseur, étant entouré, à quelques mètres, de masses de fer importantes (radiateurs, machines à calculer, etc.), enfin un opérateur (lui soigneusement débarrassé de fer) se tenant près des bobines.

Remarquons que la compensation magnétique a provoqué une diminution notable de sensibilité ;

; les bobines B et B' ont, en effet, une double action sur la charge g — à induite par un moment magnétique donné : |

— elles diminuent +, leur champ s’opposant à celui des bobines principales,

— elles augmentent R, et, ceci, sans tenir compte de la masse de cuivre employée pour elles qui aurait pu être ajoutée aux bobines principales. Mais la stabilité de zéro rachète et très largement, la perte de sensibilité.