Aimantation par les aimants. — Cette méthode s'applique

par trois procédés classiques : 1° la simple touche; 2° la touche séparée; 3° la double touche.

1° Procédé de la simple touche. — On fait glisser le pôle d'un fort aimant d'un bout à l'autre du barreau qu'on veut aimanter, et l'on réitère plusieurs fois les frictions, toujours dans le même sens : la dernière extrémité que touche l'aimant mobile présente un pôle de nom contraire au pôle qui sert aux frictions.

Remarque. — Ce procédé fut le premier employé, parce qu'il est, en effet, ie plus simple. Le simple contact d'un pôle d'aimant suffit, à la rigueur, pour aimanter un barreau d'acier. C'est ainsi qu'on fabriquait dès le xue siècle des aiguilles de boussole par simple contact avec des pierres d'aimant. Mais on découvrit bientôt que l'action de l'aimant s'accélère et s'accentue par la friction. L'ébranlement moléculaire qui en résulte favorise évidemment l'orientation des particules magnétiques.

Ce procédé, qui fut longtemps le seul employé, a l'inconvénient de ne donner qu'une aimantation faible et irrégulière, parce que le pôle d'aimant développe un champ magnétique d'intensité faible et variable. Il ne suffit pas pour produire la saturation et ne peut servir que pour de petits barreaux. De plus il a l'inconvénient (comme le procédé par simple contact) de produire des points conséquents, surtout si la lame à aimanter est un peu longue et d'un acier un peu dur.

2° Procédé de la touche séparée. — C'est en réalité le procédé de la simple touche, appliqué simultanément aux deux moitiés du barreau à aimanter. En effet, on place les deux pôles contraires de deux barreaux d'égale force au milieu du barreau à aimanter, et on les fait glisser simultanément chacun vers un des bouts du barreau, en les tenant inclinés, chacun, sous un angle de 25° à 50° (fig. 856). On ramène ensuite chaque aimant vers le milieu du barreau, et l'on recommence de la même manière. Après plusieurs frictions semblables sur les deux faces, le barreau est aimanté.

On accélère et l'on augmente l'aimantation en plaçant les deux bouts du barreau à aimanter sur les pôles contraires h et ar de deux aimants fixes ab et a'b' dont l'influence s'ajoute aux actions des aimants mobiles AB et A'B7. Le barreau frotté acquiert des pôles M et N, de noms contraires aux pôles B, B', A, A' des aimants influents.

Ce procédé donne l'aimantation la plus complète et la plus ré-

gulière ; aussi est-il appliqué de préférence aux aiguilles de boussole et aux lames minces dont l'épaisseur ne dépasse pas 5 millimètres.

Remarque. — Le procédé de la touche séparée fut inventé en 1730 par Savery et employé quelques années plus tard, en 1745, pour fabriquer des aimants d'une puissance inconnue jusqu'à lui. Knight couchait la lame à aimanter sur deux

i^llllIllIllIllIlllllllllllIllHlIllIllllllllIll

Fig. 856.

aimants placés horizontalement, opposés par leurs pôles et séparés par un petit intervalle ; puis il retirait simultanément les deux aimants inducteurs de dessous la lame : celle-ci s'aimantait par suite de l'influence magnétique renforcée par le frottement.

Duhamel étudia ce procédé en 1760 et le perfectionna au point qu'on l'appelle souvent procédé de Duhamel. Il plaça les aimants inducteurs au-dessus de la lame, et non au-dessous, ce qui rend la manœuvre plus commode, et en les inclinant sur l'horizon.

Enfin Coulomb employa le même procédé en 1795, en l'améliorant par l'addition des aimants fixes.

5° Procédé de la double touche. — Le meilleur de ces anciens procédés d'aimantation était celui de la double touche, indiqué pour la première fois, en 1751, par Mittchell i.

Les deux aimants qui servent à opérer les frictions sont encore placés au milieu du barreau à aimanter, leurs pôles contraires en regard; mais, au lieu de glisser en sens contraires vers ses extrémités, ils sont maintenus à une distance fixe au moyen d'une cale non magnétique placée entre eux (fig. 837). On les fait glisser ensemble depuis le milieu jusqu'à une extrémité, puis de celle-ci à l'autre extrémité, et ainsi de suite, de manière que chaque moitié du barreau reçoive le même nombre de frictions. Le champ magnétique d'influence était considérablement renforcé, dans l'intervalle des deux pôles, par leur action simultanée.

1. Ce procédé est signalé dans son Treati.se on artificîal magnets (Cambridge, 1751).

MAGNETISME

.Epinus, en 1758, perfectionna cette méthode en plaçant, comme dans le procédé de la touche séparée, deux forts barreaux sous celui qu'on veut aimanter, et en inclinant les barreaux mo-

'HIIBIIlIllliNI - 1 luii.ll'iilili

Fig. 857.

biles d'un angle de 15 à 20 degrés (fig. 858). Ce procédé est le plus énergique de tous, et peut servir à aimanter de forts barreaux ; mais il donne souvent des points conséquents.

874. Aimantation par l'action de la terre. — L'action de la terre sur les substances magnétiques étant comparable à celle des aimants, le magnétisme terrestre tend constamment à orienter les molécules magnétiques et, par suite, à produire l'aimantation dans le fer et dans l'acier. Mais l'action tellurique étant relativement faible, à cause de la distance, ne peut opérer d'effets que sur bs substances douées d'une force coercitive peu intense. Ainsi une barre de fer doux, ou même d'acier non trempé, s'aimante lorsqu'on la place dans le méridien magnétique, parallèlement à l'aiguille d'inclinaison, tandis qu'une barre d'acier trempé n'est nullement influencée. Toutefois on n'a ainsi qu'une aimantation instable; car si l'on retourne la barre, les pôles sont aussitôt intervertis et, si on l'écarté du méridien magnétique, le magnétisme disparaît complètement.

Cependant on parvient a donner au fer doux une force coercitive sensible, si, tandis qu'il est sous l'influence de la terre, on le soumet à une action mécanique brusque et intense, telle qu'une forte torsion, ou un martelage à froid

sur une enclume. Mais la force coercitive ainsi développée est faible et se perd bientôt complètement : ce qui n'a pas lieu pour l'acier.

Remarque. — C'est par l'influence prolongée du magnétisme terrestre qu'on explique la formation des aimants naturels, ainsi que l'aimantation spontanée qu'on observe fréquemment dans les vieux outils et autres objets d'acier ou de ter, tels que les clous, les pelles, les pinces, etc. La fonte a une grande force coercitive et s'aimante très bien.

875. Aimants composés OU Faisceaux magnétiques. — On appelle aimant composé ou faisceau magnétique un ensemble de barreaux aimantés réunis parallèlement

par leurs pôles de même nom.

La force d'un pareil aimant est de beaucoup plus intense que celle d'un aimant d'une seule pièce qui aurait les mêmes dimensions.

Tantôt on leur donne la forme de fer à cheval (fîg. 851) et 845), tantôt une forme rectiligne (fig. 840 et 842). Le faisceau représenté dans la figure 840 est formé de 5 lames d'acier juxtaposées. Celui de la figure 859 se compose de 12 lames disposées en trois couches de 4 lames chacune.

La forme de fer à cheval est préférable pour faire porter un poids à l'aimant, car les deux pôles sont utilisés en même temps. Dans les deux espèces de faisceaux, les lames sont

trempées et aimantées séparément, puis superposées et réunies par des vis de fer, ou par des viroles de laiton.

876. Armures des aimants. — On nomme armures des pièces de fer doux, telles que A et B (fîg. 840), qu'on met perpétuellement

Fig. 859.

Fig. 840.

en contact avec les pôles des aimants, et .qui ont pour effet d'en conserver le magnétisme, et même de l'augmenter.

MAGNÉTISME

La figure 841 représente une pierre d'aimant munie de ses armures sur les faces qui correspondent aux pôles. Ce sont deux lames de fer doux, terminées chacune par un talon massif. Ces lames s'aimantent sous l'influence de l'aimant naturel : les pôles A et B de l'aimant naturel font naître dans l'armure des pôles des noms contraires b et a. Or ces armures, une fois aimantées, réagissent à leur tour sur le magnétisme de l'aimant naturel, et accroissent ainsi sa puissance.

Sans armure, les aimants naturels sont très faibles; mais, armés, ils deviennent capables de porter des poids qui augmentent progressivement jusqu'à une certaine limite qu'ils ne peuvent dépasser. On vérifie ce fait en accrochant à l'armure soit un plateau de balance, soit un seau (fig. 839) où l'on peut ajouter progressivement des poids, jusqu'à une limite où il se produit un brusque arrachement.

Pour armer les aimants artificiels, on les dispose par paire, comme le représente la ligure -34c2, en plaçant les pôles contraires en regard, puis on ferme le circuit avec deux petits barreaux de fer doux AB; ceuxci s'aimantant par influence, leurs pôles réagissent sur les bar-

Fig. 812.

reaux aimantés pour leur conserver leur force magnétique. Quant aux aiguilles mobiles, comme elles sont soumises d'une manière permanente à l'action directrice du magnétisme terrestre, cela leur tient lieu d'armure.

Remarque. — Portants ou contacts. — Les aimants n'agissent même pas directement par leurs armures, mais par l'intermédiaire d'une autre pièce de fer doux, appelée portant ou contact (fig. 839, 841 et 843). Le portant a'b' (fig. 843), qui est en fer doux, fait lui-même l'office d'une deuxième armure; car il s'aimante par influence et ses pôles a! et b' réagissent sur les pôles a et b de la première.

877. Force portative des aimants. — On apprécie la force magnétique d'un aimant par sa force portative, c'est-à-dire par le poids qu'il peut porter.

La force portative d'un aimant, de substance et de poids donnés, est augmentée par l'adjonction d'un contact. L'accroissement grandit pendant un certain temps jusqu'à une certaine limite, puis il s'annule brusquement dès qu'on arrache le contact. Il se produit, dans ce cas, une sorte de condensation de magnétisme analogue à celle que nous étudierons ci-dessous pour les charges électriques. La force portative est diminuée après ce premier arrachement et se maintient à une valeur minimum constante. Ainsi le grand aimant Jamin ', qui portait jusqu'à 800 kilogrammes avant le premier arrachement, n'en porte normalement que 500 depuis le premier arrachement.

Magasins magnétiques de Knight. — Formule de Bernoulli. — Les plus puissants aimants qu'on ait jamais obtenus par les anciens procédés d'aimantation, sont deux faisceaux magnétiques, construits par Knight, et présentés par lui à l'Institut royal britannique, sous le nom de magasins magnétiques. Ils étaient formés chacun de 240 lames de 15 pouces et pesaient chacun 500 livres. En 1830, ils furent essayés par Faraday, et il fallait encore une force de cent livres pour arracher un cylindre de fer doux, d'environ un pied de long, placé entre les deux pôles.

La force portative de ces anciens aimants était déterminée d'une manière très approchée par une formule empirique due à Bernoulli. En appelant P le poids de l'aimant, et a une constante, caractéristique de la substance, on a

878. Aimants Jamin. — M. Jamin a été conduit, par ses recherches sur la distribution du magnétisme dans les barreaux aimantés, à d'importants résultats relativement à leur limite de saturation, à l'influence de leurs armures et de leurs contacts, et à leur force portative.

!• Il a véritié d'abord que la limite de saturation d'un faisceau magnétique était notablement reculée p&r l'influence des armures qu'on leur applique.

Ainsi, un faisceau magnétique de 5 lames ne portait que 4 kilogrammes environ quand il était dépourvu d'armures, et portait jusqu'à 140 kilogrammes lorsqu'il était muni de deux armures de 350 centimètres carrés.

Il faut remarquer d'ailleurs que l'influence des armures ne se produit que si l'on procède à l'aimantation sur l'ensemble de l'aimant et de ses armures réunis.

2° Les contacts d'un aimant doivent avoir un grand périmètre et une faible longueur et la surface d'adhérence ne doit pas dépasser une certaine limite.

3# La limite de l'aimantation normale dépend de la qualité des aciers, ainsi que de la longueur des barreaux.

4° La force portative d'une lame augmente avec l'épaisseur, mais moins ra-

1. Cet aimant, qui a figuré à l'Exposition universelle de 1867, est conservé au Laboratoire des recherches physiques de la Sorbonnc.

MAGNÉTISME

pidement que la proportionnalité. Il a donc substitué aux lames d'acier épaisses dont on faisait usage pour construire les faisceaux magnétiques, des lames très minces, aimantées à saturation et superposées en nombre suffisant.

Les aciers récents et courts prennent seulement une aimantation superficielle, tandis que les aciers trempés et longs s'aimantent à peu près uniformément dans toute leur épaisseur.

Les aciers trempés très carbures sont difficiles à aimanter, mais très perméables à l'aimantation, tandis que les aciers récents et peu carbures prennent aisément une aimantation superficielle, qui ne pénètre pas dans l'épaisseur des barreaux.

879. Force portative des nouveaux aimants. — La ligure 845 représente un aimant en fer à cheval construit d'après les indicationsde Jamin. C'est

h'ig. 843.

Fig. 844.

un faisceau de laines d'acier fortement recourbées, et munies d'armures en fer doux : celles-ci sont séparées par une pièce en laiton et solidement vissées entre elles et avec les lames. La ligure 844 représente un autre aimant Jamin. C'est un faisceau de lames rectangulaires s'appuyant par leurs pôles sur d/sux armures épaisses en fer doux. Le contact est une barre prismatique en ter doux.

Ces aimants sont d'ailleurs formés, non point à l'aide des anciens procédés magnétiques, mais à l'aide du procédé électrique, découvert par Arago (1071), procédé inliniment supérieur au point de vue de la rapidité, de la régularité et de l'intensité d'aimantation.

La force portative qui en résulte dépasse de beaucoup celle qu'on pourrait déduire de l'application de la formule de Bernoulli. Ainsi, pour le grand aimant Jamin, on n'obtiendrait que F = 260 kilogrammes (tandis que la force mesurée était de 800), même en prenant pour la constante a la valeur 19,5 (caractéristique des aciers d'Harlem), que les aciers employés par Bernoulli étaient très éloignés d'atteindre.

La différence est encore plus sensible pour les aimants de faible poids. Ainsi un aimant laminaire Jamin, du poids de 500 grammes, qui, d'après la formule de Bernoulli n'aurait qu'une force portative de 1200 grammes, a acquis entre les mains de Jamin (par les nouveaux procédés) une force portative de 25 kilogrammes (environ 21 fois son poids) 4.

1. On a pu voir à l'Exposition internationale d'électricité (janvier 1885) une série de petits aimants en fer à cheval, en acier Clémandot, dont la force portative était non moins remarquable. L'un d'eux, du poids de 820 grammes, portait 17 kilogrammes (c'est-à-dire 21 fois son poids) ; un autre, du poids de 1007 grammes, portait 25 kilogrammes (environ 23 fois son poids).