DISTRIBUTION DU MAGNÉTISME

869. Expériences de Coulomb. — Nous avons démontré que l'action tellurique sur un aimant se réduit à un couple dont les forces opposées sont appliquées en deux points distincts appelés pôles de l'aimant. Mais un aimant ne possède pas la propriété magnétique en ces deux points seulement : elle existe dans les différentes tranches du barreau, mais à des degrés inégaux.

Pour déterminer la distribution du magnétisme dans un aimant, Coulomb a étudié l'action exercée isolément par les différentes tranches du barreau sur un même pôle d'aimant qu'il plaçait successivement à une même distance de chacune d'elles. Il a employé deux méthodes : la méthode de la balance et la méthode des oscillations. Nous n'indiquerons que la deuxième.

Méthode des oscillations. — Il prenait une aiguille aimantée courte et follement trempée, et il la suspendait à un fil de cocon sans torsion. Il la faisait, osciller horizontalement : 1° sous l'action de la terre seule; 2° sous la double influence de la terre et du barreau placé devant l'aiguille, dans le plan du méridien magnétique. Il comptait les nombres n et n' des oscillations exécutées en une seconde dans les deux cas. On avait successivement

1 l^iir*-

et

1 4 / Kmr%

;'-UïV2W + î'); »' représente l'action des diverses tranches du barreau sur l'unité du magné-

DISTRIBUTION DU M AGN ÉTfSME.

Usine du pôle de la petite aiguille. Il admettait que V action résultante de toutes les tranches qui, dans une position donnée du pôle agissent au-dessus et au-dessous de la tranche étudiée, est proportionnelle à V action de cette tranche isolée.

On déduisait des formules précédentes

Pour une autre tranche on avait

d'où —

De là 01 pouvait déduire le rapport ~ des actions de deux tranches différentes du barreau, descendues uccessivement dans le plan horizontal de la petite aiguille.

870. Résultats. — 1° Courbe du magnétisme. — Coulomb a étudié des fils cylindriques, de 4 millimètres de diamètre, faits du même acier et fortement trempés. 11 les aimantait tous à saturation. Ayant déterminé les actions •', ?",...

Fig. 833.

des diverses tranches m, m', il les représentait graphiquement. Pour cela on élève en chaque point du barreau une ordonnée proportionnelle à l'action e correspondante, et par suite à la quantité de magnétisme qu'on suppose concentrée dans cette tranche. On a ainsi la courbe de la figure 835. On voit que l'ordonnée, et par suite la quantité de magnétisme, va en croissant depuis un point N, voisin du milieu, où elle est nulle, jusqu'à l'extrémité A du barreau, où elle est maximum. A l'autre moitié du barreau correspond une autre courbe, identique à celle-ci, figurative du magnétisme boréal. On la distingue «le la précédente en élevant des ordonnées négatives. La courbe complète du

MAGNETISME

magnétisme a donc deux branches symétriques par rapport au milieu du barreau (fig. 834).

Biot a calculé l'équation de cette courbe. Il a trouvé

21 est la longueur du barreau, j* est une constante spéciale au barreau, A est une autre constante qui caractérise le degré d'aimantation (c'est l'action exercée à l'extrémité), x est la distance, comptée à partir de l'extrémité, de la tranche où l'action est y.

La constante \x augmente avec la trempe de l'acier : la courbe est alors moins allongée; \k diminue par le recuit. Lorsque la longueur du barreau varie, la courbe magnétique reste la même, pourvu que la longueur totale soit supérieure à 16 centimètres : cela n'entraîne donc qu'une variation de longueur de la région neutre. Si le barreau devient plus court, les deux portions de courbe se rejoignent (fig. 854). Il peut même arriver que les

Yf

Fig. 854.

deux portions empiètent l'une sur l'autre de manière que les ordonnées se retranchent : cela indique une diminution de magnétisme dans un barreau trop court.

Détermination des pôles. — Elle peut se déduire de la courbe du magnétisme du barreau considéré.

En effet, nous savons que les pôles sont les points d'application des forces magnétiques parallèles, provenant de l'action du couple terrestre, sur les diverses tranches du barreau. Or on démontre aisément que, étant donnée à chaque extrémité la courbe des intensités, le pôle est la projection sur le barreau du centre de gravité de la surface de chaque courbe.

Pour un barreau court, les surfaces limitées par les courbes magnétiques se réduisent à des triangles, et les pôles coïncident avec les projections des centres de gravité de ces triangles.

871. Expériences de Jamin. — Jamin étudia la distribution du magnétisme dans les barreaux aimantés par une méthode nouvelle, qui le conduisit aux résultats suivants.

I. Vérification de ta formule empirique. — 11 a d'abord justifié l'emploi de la formule empirique du magnétisme pour des barreaux d'acier de formes variées et de provenances différentes.

Il a reconnu que la hauteur A de la courbe magnétique à l'extrémité du barreau est invariable pour un même acier de même composition chimique, quelle que soit sa trempe ou quel que soit son recuit.

IF. Constitution des aimants. — Jamin admet que les aimants sont constitués

Fig. 835.

par des filets magnétiques composés d'aimants moléculaires, lesquels se suivent et se rejoignent par leurs pôles de noms contraires.

Sur toute la longueur du barreau, les pôles contraires placés en regard entre deux molécules contiguës se dissimulent de telle sorte que les filets magnétiques n'agissent que par leurs extrémités, où ils ont chacun un pôle de même intensité.

Ils sont disposés parallèlement jusqu'à leurs extrémités ; mais, comme ces extrémités sont constituées par ries pôles libres et de même nom qui se repoussent, elles s'épanouissent à la surface de l'acier en diver- -, géant, de sorte que les filets magnétiques, au lieu de se terminer tous aux deux extrémités du barreau, aboutissent aux divers points de la surface depuis la ligne moyenne jusqu'aux deux bouts (fig. 835).

Les attractions et les répulsions sont produites par ces pôles extrêmes.

Sur chaque élément superficiel, la quantité de magnétisme libre est proportionnelle au nombre des pôles qui s'y trouvent.

Si l'aimant est long, tous les filets qui passent par la section moyenne s'épanouissent librement aux extrémités : leur effet est maximum.

Si l'aimant est court, les filets s'enchevêtrent à leurs extrémités, et il en résulte une diminution du magnétisme.

Des aimants de même section moyenne, aimantés à saturation, contiennent le même nombre de filets. Jamin a démontré expérimentalement que des aimants de même acier présentant la même section moyenne, et aimantés à saturation, offrent la même quantité totale de magnétisme; la distribution seule change d'un barreau à l'autre.

La surface des pôles n'a d'autre effet que de servir à l'épanouissement des tilets. Il est indifférent que cette surlace soit en acier ou en fer.

Ainsi, l'on prend deux portions d'un même ruban d'acier, l'une très longue, dont le magnétisme total =40, l'autre très courte, dont le magnétisme total = 12. Aux deux extrémités on adapte deux armatures de tôle de 60 centimètres de longueur chacune : rien n'est changé pour la quantité totale du magnétisme : la distribution seule varie.