COURANT INDUIT

Naît.

Persiste.

(1rs se.

S'approche.

Reste en place.

S'éloigne.

Augmente.

Est constant.

Diminue.

Inverse.

Nul.

Direct.

Remarques. — 1° L'induction par les aimants est une confirmation de la théorie d'Ampère sur le magnétisme. En effet, les aimants étant de véritables solénoïdes, toutes les expériences cidessus s'expliquent par l'induction des courants qui parcourent la surface des aimants et l'induction par les aimants devient un cas particulier de l'induction par les courants.

2° La loi de Lenz s'applique également à l'induction magnétique : F induction magnétique par déplacement gêne le mouvement qui la produit.

1105. Magnétisme d'Arago ou Magnétisme de rotation. — 1° Historique. — Arago observa le premier, en 1824, que le nombre d'oscillations que fait une

aiguille aimantée, dans des temps égaux, quand on l'écarté de sa position d'équilibre, est très affaibli par le voisinage de certaines masses métalliques; par exemple, une masse de cuivre rouge convenablement placée peut réduire le nombre des oscillations de 5u0 à 4. Cette observation conduisit le même physicien à découvrir, en 1825, un fait d'influence analogue et non moins inattendu : celui de l'action rotative qu'un disque de cuivre en mouvement exerce sur une aiguille aimantée.

2° Expérience dArago. — On constate ce phénomène au moyen d'un disque de cuivre rouge M, mobile autour d'un axe vertical (fig. 1018). Sur cet axe est une poulie B, autour de laquelle s'enroule un cordon sans fin qui va passer sur une poulie plus grande A. En faisant tourner celle-ci avec la main, on imprime au disque M un mouvement de rotation rapide. Au-dessus du disque est un carreau de verre fixe, auquel est adapté un pivot qui porte une aiguille aimantée ab. Or, si le disque tourne d'un mouvement lent et uniforme, l'aiguille est déviée dans le sens du mouvement, et s'arrête à 20 ou 50° du méridien magnétique, selon la vitesse de rotation du disque. Mais si cette vitesse augmente, l'aiguille finit par dévier de plus de 90°: alors elle est entraînée, effectue une révolution complète et suit le mouvement du disque jusqu'à ce que celui-ci soit arrêté.

5° Circonstances qui influent sur le 'phénomène. — L'effc! décroît à mesure que l'aiguille s'éloigne du disque, et varie beaucoup avec la nature de celui-ci. Le maximum a lieu avec les métaux; avec le bois, le verre, l'eau, il est nul.

L'effet est très affaibli si le disque présente des solutions de continuité, sur-

Fiff. 1018.

tout dans le sens de ses rayons; mais il reprend sensiblement la même intensité si l'on soude les solutions de continuité avec un métal quelconque.

4° Explication du phénomène. — Arago n'indiqua point la cause de ces phénomènes ; c'est Faraday qui, en 1832, a fait voir qu'ils sont dus à des courants d'induction, développés dans les disques par l'influence de l'aiguille aimantée on doit donc les rattacher à Yinduction magnéto-électrique.

1106. Induction tellurique. — Faraday a reconnu le premier que le magnétisme terrestre peut développer des courants induits dans des circuits métalliques en mouvement. La terre agit soit comme un puissant aimant central, dirigé parallèlement à l'aiguille d'inclinaison, soit comme un circuit de courants électriques, dirigés de l'est à l'ouest, parallèlement à l'équateur magnétique.

I' Expérience (T Ampère. — Ampère plaçait une longue hélice de fil de cuivre recouvert de soie dans le plan du méridien magné tique, parallèlement à l'aiguille d'inclinaison; en faisant tourner cette hélice de 180° autour d'un axe qui la traversait en son milieu, il observa qu'à chaque demi-révolution un courant passait dans un galvanomètre en communication avec les deux bouts de l'hélice.

2° Expérience de Delezenne. — Delezenne démontra l'induction tellurique à l'aide de l'appareil suivant, connu sous le nom de cerceau de Delezenne (fig. 1019;. C'est un cerceau de bois RS, de près d'un mètre de diamètre, fixé à mi axe ou. auquel on peul imprimer un mouvement de rotation plus ou moins rapide au moyen d'une manivelle M. L'axe oa est porté par un cadre PQ,

INDUCTION ÉLECTRODYNAMIQUE.

mobile lui-même autour d'un axe horizontal. A l'aide d'aiguilles fixées à ces deux axes, un premier cercle gradué b indique l'obliquité du cadre PQ, et par suite l'inclinaison de l'axe on sur l'horizon, et un deuxième cercle gradué c marque le déplacement angulaire imprimé au cerceau. Autour de celui-ci s'enroule un fil de cuivre recouvert de soie, dont les deux bouts arrivent aux

Fiff. 1019.

deux anneaux métalliques d'une pièce a, appelée commutateur, et dont l'usage est de ramener le courant à être toujours de même sens, quoique sa direction change à chaque demi-révolution du cerceau. Enfin, sur les anneaux du commutateur s'appuient deux lames de laiton qui transmettent le courant à deux fils en communication avec un galvanomètre.

L'axe oa étant dans le méridien magnétique, et le cerceau RS perpendiculaire à la direction XY de l'aiguille d'inclinaison, si on lui imprime un mouvement de rotation lent, l'aiguille du galvanomètre dévie, et l'angle de déviation indique le passage d'un courant induit dans le fil qui entoure le cerceau : la déviation augmente jusqu'à ce qu'on ait tourné de 90° ; puis elle décroit et devient nulle quand le cerceau a fait une demi-révolution. Si le mouvement continue, le courant reparait, mais en sens contraire : il atteint un second maximum à 270°, et devient nul de nouveau après un tour complet. Si l'axe oa est parallèle à l'aiguille d'inclinaison, il ne se produit pas de courant.

1107. Induction leyde-électrique. — L'électricité statique développe aussi des phénomènes d'induction. On appelle cette induction leyde-électrique, parce qu'on la constate par la décharge d'une bouteille de Leyde. L'expérience se fait à l'aide de l'appareil de Malteucci.

Appareil de Matteucci. — Il se compose de deux plateaux de verre, do 33 centimètres de diamètre, fixés dans deux cadres de laiton ou d'ébonite A et B (fig. 1020), portés sur des pieds mobiles qu'on rapproche à volonté. Sur la l'ace antérieure du plateau A est enroulé, en spirale, un fil de cuivre C, de 1 millimètre de diamètre et de 30 mètres de longueur. Les deux bouts de ce hl passent au travers du plateau, l'un au centre, l'autre à la partie supérieure,

et se terminent à deux pinces, semblables à celles qui sont représentées en m et en n sur le plateau B. Dans ces pinces s'engagent deux fils de cuivre c et cl recouverts de soie et destinés à recevoir le courant inducteur.

Sur la l'ace du plateau B, en regard de A, s'enroule en spirale un fil de cuivre, plus fin que le fil C. Ses extrémités aboutissent aux pinces m et », qui reçoivent deux iils h et i destinés à transmettre le courant induit. Les fils enroulés sur

Fig. 1020.

b;s plateaux A et B sont recouverts de soie, et chaque circuit est isolé du suivant par une couche épaisse de vernis à la gomme laque, à cause de la grande tension de la décharge qui doit les traverser.

On fait communiquer l'un des bouts du fil C avec l'armature extérieure de la bouteille, et l'autre avec le crochet; «à l'instant où l'étincelle part, l'électricité qui passe dans le fil C agissant par influence sur l'électricité neutre du fil enroulé sur le plateau B, un courant instantané prend naissance dans ce fil. En effet, une personne qui tient dans les mains deux cylindres de cuivre en communication avec les fils i et h, reçoit une commotion dont l'intensité est d'autant plus forte que les plateaux sont plus rapprochés.

1108. Induction d'un courant sur lui-même : extra-courants. —

Lorsqu'on ouvre un circuit parcouru par un courant, on obtient en général une étincelle, mais qui est à peine sensible si le fil qui réunit les deux pôles est court. Si l'expérimentateur se met dans le circuit en tenant dans chaque main une électrode, il ne ressent aucune commotion, à moins que le courant ne soit très intense. Mais si le fil est long, et surtout s'il est enroulé un grand nombre de fois sur lui-même, de manière à former une bobine îi spires serrées, l'étincelle d'ouverture acquiert une grande intensité, et l'on reçoit alors une commotion d'autant plus forte que )e nombre des spires est plus grand.

Faraday a expliqué ce renforcement du courant, au monunt de la rupture, par une action inductrice que le courant, dans chaque

INDUCTION ÉLECTRODYNAMIQUE.

spire, exerce sur les spires voisines : il en résulte un courant induit direct qui se superpose au courant finissant. La fermeture du circuit produit également un courant induit, mais inverse. Ces courants induits par le courant principal sur son propre circuit (self-induction) ont été appelés extra-courants.

1109. Expériences de Faraday. — 1° Extra-courants d'ouverture. — Les rhéophores d'une pile EE' se rendent à deux bornes D et F (fig. 1021) où aboutissent les extrémités d'une bobine à fil fin B. Sur le parcours des fils, des points A et G partent deux autres fils qui se rendent à un galvanomètre G

]>ar suite, le courant, parti du pôle E se bifurque on A en deux courants, l'un qui traverse le galvanomètre, l'autre la bobine, pour revenir tous les deux au pôle négatif E'.

Quand le courant passe, l'aiguille est déviée de G en a' d'une manière continue; on commence parla ramener au zéro, où on la maintient par un arrêt qui l'empêche de tourner dans le sens Ga', mais qui la laisse libre dans le sens opposé. Or, si l'on rompt le circuit en E, on voit l'aiguille instantanément lancée dans le sens G<z. Cela prouve qu'il est passé dans le galvanomètre un courant direct. En effet, le courant de la pile ayant cessé, le seul circuit fermé qui persiste est le circuit AFBDGA, et puisque dans la partie CA un courant va de C en A, il faut qu'il parcoure tout le circuit dans le sens AFBDC, c'-est-àdire dans le même sens que le courant principal. Le courant qui apparaît ains en dehors du circuit principal a donc été justement appelé extra-courant.

2° Extra-courant de fermeture. — Faraday a démontré avec le même appareil l'existence de l'extra-courant de fermeture. Ce courant est inverse par rapport au courant principal.

o° Propriétés des extra-courants. — Les deux extra-courants sont de véritables courants induits et ils en ont les propriétés. L'extra-courant d'ouverture, de même sens que le courant principal, s'ajoute à lui et augmente l'étincelle de rupture; au contraire l'extra-courant de fermeture, inverse du courant principal, en diminue l'intensité et annule l'étincelle au moment de la fermeture.

ganot. 82

1110. Courants induits de divers ordres. —Malgré leur instantanéité, les courants induits peuvent eux-mêmes, par leur influence sur les circuits fermés voisins, donner naissance à de nouveaux courants induits, puis ceux-ci à d'autres, et ainsi de suite, de manière à produire des courants induits de différents ordres.

Ces courants, découverts par Henry (de New-Jersey), se constatent en faisant réagir les unes sur les autres, soit une suite de bobines cylindriques à deux fils (fig. 1015), de manière que le courant induit de la première se rende dans le til inducteur de la seconde, et ainsi de suite, soit des bobines en spirale à un seul fil (fig. 1020), disposées de manière que le courant de la première induise la seconde, puis que le courant de celle-ci, se rendant à la troisième, induise la suivante, et ainsi successivement. Les courants qui se produisent alors sont alternativement de sens contraires, et leur intensité décroit à mesure qu'ils sont d'un ordre plus élevé.

1111. Propriétés et comparaison des courants induits. — Les courants induits possèdent toutes les propriétés des courants voltaïques. Comme ceux-ci, ils produisent des effets physiologiques, lumineux, calorifiques, chimiques, et donnent eux-mêmes naissance à de nouveaux courants induits. Enfin, il font dévier l'aiguille des galvanomètres et aimantent les barreaux d'acier quand on les fait passer dans un fil de cuivre enroulé autour de ces barreaux.

Toutefois le courant direct et le courant inverse ne sont pas identiques. Ils présentent, au point de vue de leurs effets, des différences qui sont résumées dans la loi suivante :

Les deux courants induits successifs, inverse et direct, sont égaux en quantité et inégaux en tension.

Cela veut dire que leurs effets de quantité, c'est-à-dire ceux qui dépendent de la quantité d'électricité qui circule dans un temps donné, sont identiques, tandis que leurs effets de tension, c'est-à-dire ceux qui dépendent de la tension, ou de la différence des potentiels aux deux extrémités du circuit induit, sont plus ou moins différents.

Les appareils mesureurs de la quantité sont le galvanomètre et le voltamètre. Or, toutes les fois qu'on met dans un circuit un galvanomètre qui reçoit successivement les deux courants d'une manière continue, il n'y a pas de déviation. Si on les fait passer dans un voltamètre, on trouve que si les électrodes ont une surface notable, il n'y a pas de décomposition, et que si les électrodes sont petites, il se dégage, sur chacune d'elles, de l'hydrogène et de l'oxygène, dans la proportion du mélange détonant.

Mais ces courants se montrent très différents dans les cas où il y des résistances à vaincre. Ainsi, en général, un courant n'est capable de donner une commotion qu'autant qu'il peut vaincre une résistance de 90 kilogrammes de fil de cuivre de 1 millimètre de diamètre. Or les courants induits inverses ne donnent pas de commotion, tandis que les courants directs en donnent de plus ou moins fortes.

De même, lorsqu'on fait passer autour d'une aiguille d'acier une série de courants induits, inverses et directs, on remarque que l'aimantation produite est due au courant direct et non au courant inverse.

Dans le cas de l'étincelle, c'est la même chose (bobine de Ruhmkorff) : les courants directs donnent des étincelles dans les mêmes circonstances où les couianfs inverses n'en produisent pas.