PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES DES AIMANTS

^ l". Des attractions et répulsions magnétiques^ et (les lois qui les régissent.

Un morceau de fer qu'on laisse longtemps exposé aux influences atmosphériques, ou qui est limé, martelé ou passé à la filière , acquiert la propriété d'attirer la limaille de fer, et même de soulever quelquefois des morceaux assez pesants de ce métal. Cette propriété appartient également à un minerai de fer, appelé en raison de cela pierre d'aimant. On a nomme magnétisme l'ensemble des propriétés des aimants.

Pour étudier les effets de l'attraction magnétique, OD roule dans de la limaille de fer un barreau de fer aimanté; toutes les parcelles de cette limaille s'attachent inégalement à sa surface, et forment des filaments qui se dressent perpendiculairement à cette surface ; l'effet est le plus sensible près des extrémités ; ces filaments deviennent plus courts en s'en éloignant, et s'inclinent comme s'ils les fuyaient. J)ans la partie moyenne il n'y a point de filaments. Les régions de l'aimant où 1 attraction est la plus forte, ont reçu le nom de pôles ,

Il PROPRIÉTÉS GÉNÉRALES DES AIMANTS.

mais on réserve ordinairement celte dénomination aux points par lesquels passent les résultantes des forces magnétiques. Nous en indiquerons plus loin la position.

Un barreau aimanté agit de même par attraction à Fiégard d'une aiguille de fer doux, librement suspendue à un fil de soie. Ce phénomène a encore lieu en interposant entre le barreau et l'aiguille un corps quelconque. En remplaçant Taiguille de fer doux par une aiguille aimantée, on reconnaît que chacun des bouts est attiré par Tune des extrémités du barreau et repoussé par l'autre, et que chacune des moitiés d'un barreau ou d'une aiguille aimantée ne possède pas le même pouvoir magnétique.

Ce phénomène des limailles qui se tiennent unies les unes aux autres, met en évidence cette propriété remarquable du fer doux, de devenir lui-nïême un aimant, quand il est mis en contact avec un autre aimant, ou qu'il est placé dans la sphère d'activité de ce dernier.

Tant que dure l'aimantation par influence ^ Taimant ne perd rien de sa force, et son magnétisme, du moins la cause qui le met en action, ne passe pas d'une molécule à une autre, comme cela a lieu à l'égard de Télectricité dégagée par influence. A l'appui de ce principe, nous citerons ce fait, qu'une aiguille d'acier trempé aimantée, ou en général un barreau aimanté, possède celte singulière propriété, qu'étant brisé en <leuxy chacune des parties séparées est elle-même un aimant possédant la polarité. D'un autre côté , comme le fer doux rentre dans l'état naturel aussitôt qu'il n'est plus sous l'influence d'un aimant, il faut en conclure qu'il possède en lui-même les deux principes propres à lui faire acqué^ rir la propriété magnétique.

Un aimant, quand il agit sur un barreau de fer, nonseulement ne perd pas de sa force , mais son énergie augmente encore en raison de la réaction exercée sur lui par le barreau devenu lui-même un ainiant. Cet a croissement du magnétisme réagit à son tour sur magnétisme du barreau, et ainsi de suite , jusqu'à

Gif AP. I. III

qu^ii y ait équilibre entre toutes les foi'ces attractives et répulsives développées par influence.

Pour interpréter avec facilité les phénomènes magnétiques, on les a rapportés à l'action de deux, fluides doués de propriétés contraires , résidant autour des molécules du fer, ne pouvant passer d'une molécule à une autre, et dont la réunion forme le fluide magnétique naturel. On admet donc que le fluide magnétiqnc naturel se compose, comme le fluide électrique naturel, de deux fluides dont les molécules de chacun d'eux se repoussent, tandis qu'elles attirent celles de l'autre fluide. M. Ampère a envisagé sous un autre point de vue les phénomènes magnétiques :il les a fait dépendre de courants électriques circulant autour des molécules , dans des plans perpendiculaires h la ligne des pôles. Nous exposerons cette théorie, ainsi que la précédente, dans le troisième chapitre.

Chacune des moitiés d'un barreau aimanté possède ordinairement un magnétisme contraire; de telle sorte que If^s parties ayant le même magnétisme se repoussent , tandis que celles qui ont un magnétisme cootraire s'attirent. Néanmoins il arrive quelquefois que de diaque côté il y a des alternatives de magnétisme contraire , et par suite plus de deux pôles. On nomme points conséquents les pôles intermédiaires , contre la production desquels il faut toujours se mettre en garde dans l'aimantation des barreaux. On découvre ces derniers en présentant successivement le même pôle d'une aiguille aimautée, librement suspendue,à tous les points du barreau placé dans une position verticale ( flg. 90, planche I ).

Un barreau de fer doux aimanté par influence rentre dans l'état naturel , avons-nous dit , aussitôt qu'il est hors de la sphère d'activité de l'aimant; mais il n'en est pas de même d'un barreau de fer écroui ou d'acier trempé ; dans ce cas , l'action par influence est lente à se manifester ; mais aussi , une fois qu'elle y est développée, elle persévère pendant plus ou moins de temps,

IV PROPRIÉTKS GÉ.Nh^RALFS DES AIMANTS.

suivant le degré de Técrouissage on de la Irenipe; lors même que Taimant est enlevé, le barreau reste aimanté. Il existe donc dans le fer écroui ainsi que dans l'acier trempé, une cause qui s'oppose à la décomposition du magnétisme naturel, ainsi qu'à sa recomposition. Cette cause est rapportée à l'action d'une force coercitive, résultant soit de l'arrangement des molécules, soit de l'interposition entre elles de molécules étrangères.

L'aimantation par influence est très-lente, à la vérité, à s'opcrer dans un barreau d'acier trempé; mais elle a lieu presque aussitôt en passant avec frottement sur ce barreau, toujours dans le même sens et sur toute la longueur, l'un des pôles d'un aimant. Dans ce cas, quelques frictions produisent l'aimantation.

Le fer doux acquiert la polarité sous Tinfluence de la terre, qui est elle-même un aimant, en cbangeant la position d'équilibi*e de ses molécules, par la pression, le choc ou la torsion. C'est ainsi que les outils de fer ne lardent pas à s'aimanter quand on s'en sert ; de même, si l'on frappe légèrement avec un marteau, par un de ses bouts, un barreau tenu verticalement, on le rend magnétique; en le retournant, pour frapper l'extrémité opposée, on change la polarité.

Outre le fer, il existe encore deux autres métaux , le nickel et le cobalt, qui possèdent , dans leur plus grand état de pureté , la propriété d'être attirés par un aimant. Usera question du magnétisme de ces deux métaux, et même de celui de tous les corps, dans le se^ cond chapitre.

Les attractions et répulsions magnétiques étant bien constatées^ il s'agit de déterminer les lois qui les régissent. Coulomb a donné deux méthodes pour les observer : la première consiste h suspendre une aiguille aimantée à un fil de cocon, et à lui présenter, dans ! méridien magnétique , à diverses distances , une auti aiguille aimantée , puis a déterminer par l'observatir et le calcul, la force en vertu de laquelle les deux aigui'

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agissent Tune sur Tautre. La seconde mëdiode exige remploi de la balance magnétique (Pi. I, fig. 77 et 78). Avant d^exposer ces méthodes, nous devons dire quelques mots de l'action du globe sur les aiguilles aimantées. Une aiguille aimantée, librement suspendue et abandonnée à elle-même, ne tourne pas indilTcremment dans toutes les directions; elle se place, après un certain nombre d'oscillations plus ou moins rapides, dans une direction déterminée, à laquelle elle revient toujours quand on l'en écarte. Cette direction, en Europe, est à peu prèsN. N. O. et S. S. £. Le plan vertical qui passe par cette direction est le méridien magnétique du lieu oii l'on observe: on le croyait jadis peu diiTérent du méridien astronomique; mais on sait parfaitement aujourd'hui que l'angle compris entre ces deux plans varie, non-seulement d'un lieu a un autre, mais encore dans le même lieu , avec le temps et d'une manière régulière, toutes les vingt-quatre heures. Cet angle est la déclinaison de l'aiguille aimantée. Nous parlerons de tous les phénomènes qui s'y rapportent , en traitant du magnétisme terrestre dans un livre spécial.

Cherchons maintenant les lois des attractions et répulsions magnétiques en employant successivement les deux méthodes d'expérimentation que nous venons d'indiquer, et commençons par la premièi'e.

Coulomb suspendit un fil d'acier de 27 millimètres de longueur, pesant 3''';7a, aimanté à saturation, à un fil de soie de 6""*,7 de longueur, et plaça verticalement dans le méridien magnétique, à diverses distances, un fil aimanté de o'",676 de longueur, de manière que son extrémité australe fût toujours de aa""*, 55 au-dessous de l'extrémité boréale de l'aiguille suspendue. Il changea la distance à plusieurs reprises, et. lit osciller chaque fois l'aiguille en comptant le nombre d'oscillations exécutées dans le même nomhre de secondes ^ Go par exemple; il obtint les résultats suivants :