AIMANTATION PAR LES COURANTS, ÉLECTRO-AIMANTS

1071. Aimantation par les courants. — D'après l'influence qilt

les courants exercent sur les aimants, il est naturel de pense

EFFETS PHYSIQUES DES COURANTS

qu'ils agiront aussi sur les substances magnétiques de manière à les aimanter en orientant les courants d'Ampère. Arago découvrit, en effet, qu'en plongeant un fil de fer parcouru par un courant dans de la limaille de fer, celle-ci s'y attache abondamment, et qu'elle retombe aussitôt que le courant cesse, tandis que l'action est nulle sur la limaille de tout autre métal non magnétique.

L'action des courants sur les substances magnétiques est surtout sensible quand on emploie le procédé d'Ampère : on enroule en hélice un fil de cuivre recouvert de soie autour d'un tube de verre, et l'on place dans celui-ci un barreau d'acier non aimanté. On observe qu'il suffit qu'un courant traverse le fil, même instantanément, pour que le barreau soit fortement aimanté.

Si, au lieu d'un courant de pile, on fait passer dans le fil la décharge d'une bouteille de Leyde, on trouve encore que le barreau s'aimante. On peut donc aimanter également par l'électricité voltaïque et par l'électricité des machines.

1072. Procédé d'aimantation. — 1° Cas de Varier. — On place en général le barreau d'acier dans Taxe d'un tube de verre sur lequel on enroule le fil conducteur du courant. L'enroulement du fil peut avoir lieu de gauche à droite en dessus, et alors on a une hélice dextrorsum (fig. 996) ; s'il se fait de gauche à droite en dessous, on a une hélice sinistrorsum (fig. 997). Dans la première, le

Boréal.

Dextrorsum.

Austral.

Fig. 996.

ïl Wïll 11 1 111 1 T¥t*5

Fig. 997,

pôle boréal du barreau est toujours à l'extrémité par laquelle entre le courant; c'est le contraire qui a lieu dans l'hélice sinistrorsum. La nature du tube sur lequel s'enroule l'hélice n'est pas sans influence. Le bois et le verre sont sans effet; mais un cylindre de cuivre épais peut détruire complètement l'effet du courant. Il en est de même avec le fer, l'argent et l'étain. On verra que ce phénomène est dû k des courants dits d'induction, qui sont développés dans le métal sur lequel est enroulée l'hélice.

Du reste, pour aimanter un barreau d'acier à l'aide d'un courant, il n'est pas nécessaire de le placer dans un tube, comme le montrent les figures 996 et 997. Il suffît de l'entourer, dans toute sa longueur, d'un fil de cuivre qu'on a recouvert de soie, afin d'en isoler les différentes spires, puis d'y faire passer le courant.

Un barreau d'acier acquiert ainsi, sous l'influence d'un courant assez puissant, une intensité magnétique très grande, laquelle persiste après le passage du courant, en décroissant toutefois lentement jusqu'à ce que le barreau arrive à un état de saturation stable.

2° Cas du fer doux. — Si dans les hélices ci-dessus on place un barreau de fer doux, dès qu'un courant parcourt le fil, le barreau s'aimante fortement et reste aimanté tout le temps que le courant passe ; mais, la force coercitive du fer doux étant nulle, aussitôt que le courant est interrompu, toute aimantation disparaît. Toutefois, si le fer n'est pas parfaitement pur, il conserve des traces d'aimantation plus ou moins sensibles.

,1075. Électro-aimants. — On nomme électro- aimants des barreaux de fer doux sur lesquels s'enroule un grand nombre de fois, en hélices superposées, un fil de cuivre recouvert de soie. Ces hélices superposées sont alternativement dextrorsum et sinistrorsum; mais, comme le courant s'y propage en sens contraires de deux en deux, leurs effets s'ajoutent pour développer respectivement un pôle austral à une extrémité de la bobine magnétisante et un pôle boréal à l'autre.

Lorsque les électro-aimants sont rectilignes, on enroule le fil soit dans toute la longueur des barreaux, soit aux extrémités seulement, en deux bobines distinctes, le fil allant de l'une à l'autre et s'enroulant dans le même sens. Lorsque les barreaux sont recourbés en fer à cheval (fig. 998), on enroule le fil seulement sur les deux branches, en deux bobines A et B, et l'on passe d'une branche à l'autre, comme l'indique la figure, de manière que chaque bobine soit la continuation de l'autre et que les extrémités possèdent deux pôles de noms contraires.

On construit aussi des électro-aimants de trois pièces : deux bobines, l'une dextrorsum, l'autre sinistrorsum, sont enroulées chacune autour d'un noyau de fer doux, et une armature de même métal relie les deux noyaux à l'aide de fortes vis. Ces électro -aimants sont plus faciles à construire que les électro-aimants d'une seule pièce et ils sont tout aussi puissants.

1074. Magnétisme rémanent. — On nomme magnétisme ré-

EFFETS PHYSIQUES DES GOURANTS

marient une aimantation faible que conserve souvent le fer des électro-aimants après l'interruption du courant.

Ce phénomène s'observe ordinairement dans un fer qui n'est pas parfaitement pur ; car alors le métal est doué d'une certaine force coercitive, qui retient l'aimantation après le passage du courant. Toutefois le magnétisme rémanent se manifeste aussi dans le cas d'un fer parfaitement pur, lorsque l'électro- aimant est en contact avec son armature. Dans ce cas, l'armature étant aimantée par influence, ses deux pôles, au moment de la rupture du courant, réagissent sur le fer de l'électro-aimant pour y maintenir deux pôles de noms contraires; de là une aimantation qui persiste ensuite tant que dure le contact, et cesse avec lui.

Dans les appareils où des électro-aimants agis-

Fig. 998.

sent par intermittence sur leur armature, le magnétisme rémanent empêche celle-ci de se détacher. Il en résulte un fonctionnement irrégulier, qu'on évite en interposant une mince feuille de papier ou d'une autre substance inerte entre les électroaimants et leurs armatures.

1075. Puissance des électro-aimants. — La puissance d'un électro-aimant dépend : 1° de l'intensité du courant; 2° du nombre des tours du iil; 3° du diamètre du cylindre de fer sur lequel sont enroulées les bobines.

Lenz et Jacobi ont donné pour les électro-aimants les lois suivantes, qui ne sont qu'empiriques et approchées :

1° ha puissance d'un électro-aimant est proportionnelle à V intensité du courant;

2° Elle est proportionnelle au nombre des tours de Vhélice magnétisante;

3° Elle est proportionnelle à la racine carrée du diamètre du barreau.

L'influence des deux premières causes a une limite; car le barreau, en s'aimantant davantage, approche de plus en plus d'un état de saturation au delà duquel sa force magnétique reste constante, malgré l'accroissement d'intensité du courant et la multiplication des tours de l'hélice. En outre, les spires de l'hélice, en s'enroulant les unes sur les autres, s'écartent progressivement du fer et par suite leur action magnétisante décroit aussi progressivement.

Quant à la troisième loi, on peut démontrer, par le calcul, qu'elle n'est plus applicable quand le courant est très intense, parce qu'alors la puissance de l'électro-aimant croît beaucoup plus vite que la racine carrée du diamètre du fer.

On a aussi cherché l'influence de la longueur du barreau, mais les expériences ont été peu concordantes. Cependant on peut dire que la longueur est sans influence dans les électro-aimants en fer à cheval, mais que dans les électroaimants droits la puissance augmente, jusqu'à une certaine limite, avec la longueur.

Enfin, le calcul et l'expérience montrent que, pour obtenir le maximum d'effet d'un électro-aimant, la résistance de la bobine doit égaler la somme totale des résistances extérieures. Il importe donc de combiner la longueur et et le diamètre du fil de façon que cette condition soit satisfaite. Si le circuit extérieur présente une grande résistance, comme dans les lignes télégraphiques, on fera usage d'un lil fin très long; ce sera l'inverse si la résistance extérieure est faible.

1076. Substances diamagnétiques et substances paramagnétiques. — Nous avons dit précédemment qu'en réalité les aimants agissent sur toutes les substances, par attraction sur les unes, et par répulsion sur les autres. Ces effets, qui furent d'abord attribués à la présence de quantités infiniment petites de fer dans les substances sur lesquelles on expérimentait, ne furent nettement établis que par Faraday, en 1847, à l'aide de ses puissants électroaimants.

Ce savant a appelé diamagnétiques les corps repoussés, et paramagnétiques, ou simplement magnétiques, ceux qui sont attirés; et comme il expérimentait avec des électro-aimants, il a donné le nom de direction axiale à celle qui coïncide avec la droite qui joint les deux pôles de l'électro-aimant, et celui de direction équatoriale à celle qui est perpendiculaire à la même ligne. Il a reconnu que le nombre des substances diamagnétiques est beaucoup plus grand que celui des substances magnétiques.

Les substances diamagnétiques sont le bismuth, le plomb, l'antimoine, le zinc, le cuivre, le cristal de roche, le verre, le sel marin, le plâtre, le charbon, le soufre, et en général les substances organiques, comme les résines, le sucre, le bois, la chair des animaux. Les substances magnétiques sont le fer, le nickel, le cobalt, le chrome et la plupart des métaux. On peut admettre aujourd'hui qu'il n'est pas une seule substance sur laquelle n'agissent, dans un sens ou dans l'autre, les aimants puissants.

MESURE DE L'INTENSITÉ DES GOURANTS. 1265