CHAPITRE III

Action do la terre tl des aimants sur les courants.

Action de la terre el des aimants sur îles portions de c Puisque les courants finis ou fermés agissent sur les aimants, réciproquement le globe lui-même doit agir sur les courants mobiles pour les diriger ou leur imprimer un mouvement continu, suivant leur direction et les conditions des expériences.

Nous allons parler d'abord des effets produits de la part de la lerre et des aimants sur des portions de courants, puis ensuite il sera question de l'action exercée sur les circuits fermés.

Les propriétés dont jouirent les courants verticaux el les courants horizontaux mobiles on présence des aimants ou de la terre peuvent être étudiées à l'aide de l'appurei! représtnilé iig. 191.

Il est formé de deux vases cylindriques de cuivre, MN, l'(J, placés parallèlement l'un au-dessus de l'autre , le vase inférieur MN étant un peu plus grand que celui d'en haut PQ. Ces deux vases sont percés a leur centre d'une ouverture circulaire, qui donne passage à une (igc

HT ÉLKlirRD-HtC'.NKl'ISMK. 197

T, au haut de laquelle est fixée une petite coupe m; la traverse aa' est formée d'une substance non eonduetrk e, et porte en son milieu une pointe faisant pivot sur laquelle on fixe le ? ysteme de conducteurs mobile sur le fond de la coupe , qui est remplie de mercure. Les branches verticales ab, a'b' de ce système si ml des fils de cuivre fixés à la traverse et qui plongent, par une de leurs extrémités b, II, dans le vase MN, et, par l'autre extrémité d, d', dans le vase PQ. Ces deux vases contiennent de l'eau acidulée; une petite languette l en

métal sert à établir la enuuium'ii'alion entre lY;m acidulée du vase

supérieur et le mercure de la coupe. En mettant en communication la tige T avec le pôle posilif d'une pile, et le vase inférieur avec le pôle négatif, le courant monte dans la tige T, passe dans la languette, arrive en de et A'c', et redescend par les branches verticales, l-'.n pliant ki pointe qui plonge en b' dans l'eau acidulée, rie manière qu'elle n'y plonge plus, le courant ne passe plus que dans un des fils verticaux. Voilà un moyen très-simple pour se procurer un courant tini , vertical et mobile.

Quand on veut opérer avec un courant horizontal , on ne fait usage que du vase supérieur PQ, et l'on substitue au système aba'b' le sysfème g'Jh. Alors on peul avoir ilescoin ants qui vont du centre!" vers les extrémités, et agir sur les courants avec les pôles d'un aimant.

Si l'on agit d'abord avec un seul fil vertical, le fil ab, par exemple , et que l'on examine l'action du globe terrestre sur ce courant vertical, on observe que le plan rnb tourne autour de l'axe de la tige T, jusqu'à ce qu'il se trouve dans un plan perpendiculaire au méridien magnétique; il s'y arrête îi l'est si le courant électrique est descendant dans le fil , et à l'ouest s'il est ascendant.

Si l'on fait passer à la fois le courant dans les deux (ils verticaux ab, a'b', on a un système asiatique qui est en équilibre t\\u\s toutes les positions, puisque les deux portions du courant tendent toutes les deux à la fois a l'est et à l'ouest.

Pour comprendre l'effet produit, il faut se souvenir que l'action du globe terrestre est représentée par un aimant dirigé suivant l'aiguille d'inclinaison, et que par conséquent il réagit sur un fil vertical comme le ferait un aimant ayant cette direction. On peut du reste approcher des fils ab, a'b' parcourus par le courant, un aimant que l'on tient à la main , et l'on trouve que, suivant la position des pôles, il y a action attractive ou répulsive, laquelle est la même que celle qui aurait lieu si , le fil parcouru par l'électricité étant fixe, l'aimant était libre de se mouvoir.

.Nous «vous déjà vu, chapitre i, page 10,1 , quelle était l'action exercée de I» part d'un courant sur un aimant ; ou peut déduire dus lois posées les prohibitions générales suivantes :

1° L'n aimant attire un lil conducteur lorsque lu gauche regarde li pûli? austral du l'aimant et que le pied de la perpendiculaire romouine au conducteur et à l'axe de l'aimant tombe entre les deux pôles de ce dernier. Il y a répulsion lorsque, toutes choses restant les mêmes, la gauche du courant regarde le pôle boréal, lin effel, si l'on présente à l'un des lils verticaux du conducteur (fig. l'Jt) un aimant horizontal parallèle au plan mobile, ce plan lient s'ap-

austral ; dans le cas contraire, il y a répulsion.

2" Un conducteur mobile autour d'un axe et soumis à l'action d'un aimant perpendiculaire il son plan, et dont les deux pôles sont placés de chaque coté du plan , est amené au milieu de l'aimant, et s'y arrête après quelques oscillations en équilibre stable, lorsque la jiauHie du courant regarde le pôle austral ; dans le cas contraire, le conducteur pcutiiln vériiéiT&ieroiiéquilihre au milieu de l'aimant , mais cet équilibre est instable, et, pour peu qu'il en soit écarté, il continue a s'en éloigner in lié Uniment.

liolalion des couranit par i'»çlion de la terre et des aimanls. Ou peut, en disposant etunviiahlenieul les appareils, obtenir un mouvoment de rotation continu, déterminé, soit par la terre, soit par les aimants. Ampère s'est servi d'en appareil analogue à celui qui vient d'être décrit figuro 1JI1, en faisant usage du lil boriwintai ef que l'on substitue au fil un' dans l'appareil, et en n employant que la cuvette verticale PQ ; deux petits contre-poids g et h maintiennent ce lil eu équilibre, 1." action de la terre sur les courants, qui v Lent do T vers e et/, donne lieu à la rotation du système suivant le sens du courant.

On peut également, en faisant usage de l'appareil (fig. 11)0), obtenir ce résultat ; on emploie alors seulement lu vase extérieur- et le système suspendu de façon qu'il n'y ait pas de pièces d'ivoire, et que le courant passo parles deux [ils horizontaux et verticaux : on fait communiquer la pile, d'une part avec l'axe, et do l'autre avec le liquide, au moyen de l'anneau de cuivre qui plonge dedans. Soit que le courant monte ou descende par la tige T, le circuit se met aussitôt k tourner dans un sens ou dans un autre, avec une rapidité qui dépend de la force de la pile. Il est facile de se rendre compte de cette action : les doux branches verticales étant indifférentes à

ET ELKCTÏ0-1H0SKTISJ1E, 1UU

l'action du magnétisme terrestre, les doux branches horizontales doivent seules déterminer l;i rotation, un conçoit effectivement que si le courant est ascendant, Ob' se trouvant dans le méridien magnétique, b an midi, V au nord, le pi'ilc boréal do la terre b' tendra à se porter eu 0' ou avant du plan de la ligure, et on b derrière- le même plan , avec une force égale : le pôle austral agira dans lu morne sens; c'est la réunion de tes quatre actions qui détermine le mouvement de rotation.

Ampère a fait encore usage d'un autre appareil pour dilerininer le mouvement de cubaiuu dos courants par l'action, (ic ta

n'en parlerons pas ici i").

En résumé, on peut dune dire que l'inlluenee terrestre est absolument la même que celle que l'on obtient avec 1rs aimants, si l'on considère la terre elle-même connue un aimant dont les pôles, pour (■Inique lien, se trouvent sur la ligue d'inclinaison.

On peut, en se servant des appareils indiqués ri -dessus et de

quant aux courants horizontaux, il sullit d'approcher au-dessous ou au-dessus des deux appareils donnant le muovculc.nl de rotation par l'action do la terre, un des pôles d'un fort aimant et de façon qu'il suit dans l'axe do l'appareil , pour accélérer ou retarder l'action terrestre suivant le polo présenté. Si l'aimant agit même plus oiurgiqucnieiit que l'aimant terrestre, on peut avoir un mouvement de rotation inverse.

On obtient également un mouvement de rotation avec les counuits verticaux, en disposant 1rs barreau v fortement aimantés do façon que l'axe soit parallèle, et dans lu même direction que le montant T do l";qi|);irril l'cpi'ésrnlé ligure 1KI , et qu'un des pôles soit placé très-près au-dessus ou au-dessous de l'instrument. Alors, suit avec tin seul courant, soit avec deux, on obtient un mouvement de rotation continu,

La disposition suivante, due à M. Faraday, permet également d'obtenir le phénomène sans avoir recours à une pile additionnelle, le courant électrique étant engendré dans l'appareil lui-ménie.

L'appareil se compose d'un vase 7.7.' en zinc rempli d'eau acidulée.

(•) voir Becquerel. Trailc tfHwtrkUi, en 7 yolunici, ). III , p. M.

Fi B ISJ - au centre duquel est soudé un cylindre de cui-

— i i f vreP,siirraonli; d'une tige ïerticiile Se, en eu ivre,

| 1 terminée pur une petile coupe c, sur laquelle on

| pose en équilibre, comme à l'ordinaire, le circuit

rectangulaire. Si l'on place le pôle d'un aimant j au-dessous de l'ouverture, on a alors les phéno- | mènes de rotation décrits précédemment ; l'effet

j— ' t ■ ■ est ici produit par l'action de l'aimant sur des

courants verticaux provenant d'un seul couple vollaïque formé par le vase eu ïiiiu et l'extrémité de l'anneau na' du conducteur en cuivre.

On a fait encore usage de plusieurs autres dispositions, mais parmi lesquelles nous ne mentionnerons que les deux suivantes : Un peut dans un môme appareil très-simple, marchant par l'acfir. tu. tion d'un courant de faillie intensité, montrer

en môme temps les effets opposés produits par les deux piïlos d'un aimant. A est un aimant i )lni.lf..|ii.-- i-n i. r u rli. i il Mi|'i-jrt.ï pir un trépied H pour le mettre en équilibre; C et C, des coupes pleines de mercure, pouvant s'élever et s'abaisser le long des aimants ; DD' des conducteurs mobiles, formés de fils de cuivre et portés à pivot sur lYxlréiiiilé des branches de l'aimant. Lu partie inférieure de ces conducteur? plonge dans le mercure des coupes C et C, qui est isolé du fer de l'aimant. Ainsi, en établissant la communication entre les deux coupes et les pilles d'one pile, l'électricité passe du mercure aux conducteurs mobiles et à l'aimant, et les courants sont inverses dans les fils verticaux des deux branches; mais, comme les pôles actifs sont inverses, on voit les circuits mobiles se mettre ù tourner dans le même sens. Lu roue en cuivre C, très-mobile, pouvant se mouvoir dans un Fie. IH. plan vertical (fig. 191), ainsi que

vertical due a l'action d'un aimant.

Les dents de cette roue viennent plonger dans le mercure contenu dans une cavité pratiquée sur le support AU de l'appareil. Un aimant

h fer à cheval est placé ii plat sur le support , et de façon que chaque pôle soit symétriquement situé île chaque côté de la roue. Si l'on fait passer Lin conrant électrique entre la roue C et le mercure placé dans la coupe, les courants verticaux qui sont représentés par les lignes parlant du centre C et aboutissant an mercure contenu dans la cavité, sont soumis à une action permanente do In part des pôles de l'aimant, la roue se met en mouvement ; aussitôt qu'une dent est sortie du mercure, une autre y ventre , le courant change de direction dans le disque, et une action dans le même sens est produite. L'effet se renouvelant à chaque immersion des dents de la roue, le mouvement de rotation est continu.

Action de In terre et des aimants sur les circuits fermés. Lorsque l'on agit sur des courants fermés, il se produit des effets faciles à analyser, d'après ce tpii a été dit précédemment, mais que nous allons indiquer dans les cas les plus simples, propres cependant a, nous conduire à la théorie électro-magnétique d'Ampère, dont nous parlerons à la tin de ce livre.

Supposons que l'on susiiende en y, y', à deux conducteurs isolés

la troisième disposition de la figure Ifl'i, de façon à ce que le courant, comme l'indique la direction tics Mèches, passe dans différents sens. Si l'on emploie les courants circulaires ou rectangles suuniis ii l'action terrestre seule , on trouve qu'ils se dirigent de façon à ce que leur plan soit perpendiculaire au méridien magnétique.; le côté où le courant descend se porte à l'est, l'autre à l'ouest. Si l'on fait usage du troisième circuit, où les deux courants extrêmes sont dirige; dans le même sens, l'action se détruit de chaque côte, et l'équilibre est établi dans toutes les positions; ou a alors un système asiatique.

Si l'on approche un aimant des différents côtés de ces circuits, on reconnaît des actions attractives et répulsives analogues a celles produites précédemment; mais si le pôle actif est un peu éloigné, alors les circuits, à l'exception du troisième, se dirigent de façon à

[■ommuniquaiit a une pile, et analogues à ceux qui seront représentés ci-après (fig. 196), des fils conducteurs courbés en cercle, en rectangle, ou bien doublement rc-

l'indique

ÉIBCIBO-DÏIUHKIIIH

nu <iiio leur plan soit perpendiculaire if la direction de l'axo (te l'aim» ni.

Los faits précédents- nous ini tient à même de eomprendji! quelle est l'action des aimants sur dus conducteurs disposés en hélices ou cylindres électro-dynamiques, semblables à ceux dont on a entouré le fer doux pour les aimanter, et qui sunt librement suspendus dans l'appareil représenté ligure 11)6. Si l'on suspend une hélice AU parcourue pHr un courant élccfi b . .os. trique, et qu'on l'aban-

donne ii l'action delà terre, elle se place dans le méridien magnétique, commele ferait un barreau aimanté :

en effet, chaque spire agis-

eirculairo, se place perpendiculairement au méridien magnétique, et elinque courant étant dirigé de la môme manière, l'hélice elle-même suit lu direction que prendrait une aiguille aimantée.

Cette hélice porte aussi le nom de solcnoïde, que lui adonné Ampère. Si nu en approche un barreau aimanté à nue certaine distance, et hors du plan compris entre les deux spires extrêmes, ou trouve que les deux pairies npirnsécs manifestent des actions contraires, r est-il dire des attraciinns ou des répulsions, selon le sens du courant et la nature du pèjle le plus voisin. Ces effets sont absolument analogues à ceux que l'on observe quand on prosente un aimant à un autre aimant.

Pour montrer du reste quo les effets produits par les hélices électro-dynamiques, ou par les solénoides, sont analogues h ceux que manifestent les aimants, on peut, comme l'indique la figure 196, approcher de l'hélice suspendue les deux extrémités d'un autre soléuoïrto que l'on lient à la main et qui est également parcouru par un courant électrique. On rccuunail alors qu'entre ces deux hélices, il se produit aux exlrëniilés les mêmes cl'IVis i fat I met ion cl do répulsion qu'entre les pôles do deux barreaux aimantés, dont l'un serait suspendu el l'autre tenu à la main. Nous reviendrons du reste, à la lin de ce livre, sur les effets produits entre des portions de courants, en parlant do la théorie des phénomènes magnétiques donnée par Ampère.

M. Dclui-ivc père a imaginé uiuï disposition d'appareils très-simples, servant h étudier également l'action du globe terrestre ut des aimants sur les courants fermes.

On place sur des lièges Huilant sur l'eau un conducteur plojè P* en cercle ni ou en hélice «h;

-■\M — - hB ? -— iut-'i;a ii iu uarue iiuci leiim ou

. - ■ - liégc et faisant lest. Le liege

Hotte sur l'eau acidulée, et le couple uiliiiiqui' l'uriné pur lu réunion des lames du cuivre et do zinc est suffisant pour donner un courent électrique circulant dans le cercle ou dans l'hélice. Le cercla se comporte comme une des spires de l'hélice, et se place sous l'action

et

l'hélice, on observe les effets d'altnu:lk>t]s a de ivpuWuns indiqué:! |)lus haut.

Hutatton du mercure parcouru par des courants éktlriques tOX* lad ion- des courants. Lorsque l'un emploie le mercure comme conducteur, on observe des effets qui sont rendus sensibles par la mobilité du métal.

Davy ayant placé dans un bain de mercure, perpendiculuiremcni îi sa surface, deux fils du métal en communication chacun avec un couple ordinaire dont les plaques avaient de l m à i m ,B carré, il approcha, le pûle d'un fort a in mi il au-dessus ou au-dessous de l'un de ces fiis : le mercure se mit aussitôt à tourner autour d'eux connue axes. La vitesse de rotation augmenta quand il lit agir simultanément les p6les opposés de deux aimants, l'un au-dessus, l'autre audessous de la surface.

Il est parvenu ainsi à mettre en mouvement des masses de mercure tle o a G centimètres cubes. Lu mouvement île rotation cessa dès l 'instant que le pôle de l'aimant fut placé au-dessus de la surface du mercure, entre les deux fils; dans ce cas il selalilit , dans le liquide, deux courants opposés, l'un à droite, L'autre à gauche de l'aimant.

Si l'on fuit passer les deux fils conducteurs a travers deux trous pratiqués a 8 centimètres de distance dans le fond d'un vase, cl

iLKOÏKO-DYKAlNQUB

qu'on les ontonre de cire a cacheter, do manière à no laisser passer que les doux extrémités qui sont polies , quoiqu'un ne mette que le mercure nécessaire pour qu'il s'élève de 2 à 3 millimétrés audessus des fils, à i'inslant où la communication électrique est établie, le mercure est agité; sa surface au-dessus du conducteur s'élève en forme de cûne, d'où s 'échappent di s ondes métalliques dans toutes les directions : le point intermédiaire entre les deux lils est le seul qui soit en repos. En présentant le polo d'un fort aimant à une distance de plus de ri centimètres an-dessus de l'un de ces eiines, son sommet s'abaisse, s;. hase s'étend , et les ondes deviennent moindres à mesure que Ton approche l'aimant ; enfin la surface devient plane, et un mouvement de rotation finit par s'établir lentement autour du conducteur. En continuant à approcher l'aimant, ie mouvement s'accélère, et quand il se trouve à 13 millimètres environ de la surface du mercure, il se fait une grande dépression audessus du fil , puis il s'établit un tourbillon conique , qui s'étend presque jusqu'aux extrémités.

En remplaçant le mercure par un bain d'étain en fusion, les phénomènes .sont les mêmes.

Ces effets, qui se compliquent souvent en raison de plusieurs circonstances dont il ne peut être question ici , résultent de l'action des courants qui parcourent 11; mercure, soit sur les fils qui servent à établir la communication rleelriqnr. soit suc les aimants que l'on présente il peu de distance. Leur explication repose enfin sur le principe qui a été établi dans le paragraphe précédent , savoir, qu'une masse de courants qui rayonnent d'un mémo point tourne autour de ce point par l'action d'un aimant.

Influence îles aimants sur l'arc voitaïque cl sur les rayons électrique*. Davy a observé qu'un fort aimant agit sur l'arc voitaïque , comme sur un conducteur mobile traversé parmi courant électrique : il le repousse ou l'attire. Celle répulsion et cette attraction se manifeslent par un changement dans la forme de l'are; l'action de l'aimant peut même rompre l'are, en faisant cesser, par une trop forlc attraction ou répulsion exercée sur lui , la eoimnimication établie cuire les électrodes par les particules transportées sous l'influence du courant.

Cette action n'est pas la seule qu'exerce le magnétisme sur l'arc voitaïque : M. Dclarive a l'ait connaître- ce fait curieux que, si l'on place deux pointes de fer doux servant d'élcclrodes, chacune dans l'intérieur d'une hélice formée d'un gras Ml do cuivre faisant plu-

sieurs circonvolutions , l'arc voltaïque qui s'échappe entre les deux pointes cesse immédiatement ;in moment oii l'un fait passer un fort courant à travers le fil des hélices, et recommence si on fait cesser !c passage de ce courant avant que les pointes de fer se soient refroidies. L'arc ne peut s'établir entre les deux pointes de fer, quand elles sont aimantées par l'action des hélices ou par celle d'un fort aimant, qu'autant qu'elles sont beaucoup plus rapprochées, et l'apparence du phénomène est toute différente : les particules transportées semblent .se délarlicr avec peine de l'électrode positif, des étiwvlh's pilli.-aoul avec bruit dans toutes les directions, tandis qu'auparavant la lumière était très-vive sans étincelle et sans bruit, accompagnée du transport d'une masse liquide qui semblait s'opérer avec la plus grande facilité.

L'électrode positif de fer, quand il est fortement aimanté, produit, au moment où l'arc vol laïque est établi entre lui et un électrode négatif de nature quelconque, un bruit très-intense analogue an sifflement aigu qu'on fait rendre il la vapeur a la sortie des chaudières; ce bruit cesse immédiatement avec l'aimantation. Tour observer ce phénomène, on dispose un électro-aimant puissant, de façon à pouvoir placer sur chacun de ses polos ou entre ses pôles des plaques de différents métaux destinées à être l'un des électrodes de la pile, pendant qu'une pointe du même métal ou d'une autre substance fait l'oflice de l'autre électrode. Ku déterminant un arc voltaïque entre une plaque de platine positive et une pointe négative, on observe un sifllement aussitôt que l'électro-aimant est aimante. En rendant la plaque négative et la pointe positive, l'effet est tout différent : l'arc lumineux ne conserve point sa direction verticale dés que l'électro-aimant est aimanté, il prend une direction oblique, comme s'il était projeté en dehors ou vers les bonis de la plaque; il est à chaque instant rompu , et su rupture est chaque fois accompagnée d'un bruit sci' et instantané, semblable à la décharge d'une bouteille de Leyde. Le sens dans lequel l'arc lumineux est poussé dépend de la direction du courant par lequel il est produit, connue ;u^si de la position de la plaque sur l'un ou l'autre des deux pôles ou entre les pôles de l'électro-aimant.

Une plaque et une pointe d'argent, une plaque et une pointe de cuivre, et en générai une plaque et une pointe d'un métal quelconque, pourvu que ce ne soit pas un mêlai trop l'ii-ible. présentent les mêmes phénomènes, Quand, nu lieu d'une plaque et d'une pointe, on se sert pour électrodes de deux pointes, on réussit éga-

300 BLF.CTIIO-IIYKAMIQDK

iemenl ii déterminer soit le sifflement aigu, soi! la succession de détonations , si l' électro-aimant est très-puissant et lo courant qui produit l'nrc très-intense.

D'après M. JJelarivc, In sifflement sciait donc le résultat du transport foi-île et continu de la matière plus ou moins liquéfiée de l'électrode positif, tandis que les détonations seraient l'effet de la résistance qu'oppose a In désagrégation de ses particules cette même matière quand elle n'est pas suffisamment échauffée ; el si l'on ne produit pas ces sons dans le phénomène ordinaire de l'arc voltalque, ce no peut être que par l'effet d'un changement qu'exerce l'aimant dans la constitution moléculaire tle la matière de l'électrode , ou encore de la matière très-dense qui foiuie l'are vollaîque.

1,'intlucncc du magnétisme sur les rayons émanés d'une machine électrique exige des circonstances particulières pour être produite, mais elle est très-curieuse à indiquer, parce qu'elle vient confirmer H i\ | mil lèse qui f;iil lent ter l'ai non 1 Inutile piii lui les ( ilir'-iu mi i 1 tif-s électriques, l'mir l'obtenir. \] . lielarive n di-pn.;é un milieu d'un ballon dans lequel on pouvait faire le vide, l'eue des lira ne lies d'un puissant éleclro-aimanl, ou hien un fort cylindre de fer en rapport avec un de ses piMcs; cet électro-aimant était convenablement isolé, el l'extrémité du Ter engagé dans le ballon étnit hien arrondie et polie. Un anneau en cuivre entourait la branche de Ter pénétrant dans le ballon, et était engagé dans celui-ci, tle façon ù ce que des rayons électriques émanant d'une machine électrique pussent passer entre l'extrémité do la branche do ('électro-aimant et cet anneau k travers l'air raréfié. Alors, si l'appareil est convenablement disposé, en excitant des rayons électriques à l'aide d'une machine électrique ordinaire, on observe une emlromie lumineuse allant de l'extrémité polaire de l'elcetre-iiioiaiit à l'amicau, laquelle couronne se met à tourner dans un sens ou dans l'autre , quand on aimante l'élccl ru-aimant dans un sens ou en sens contraire. Ainsi les rayons lumineux tonnés par les décharges électriques produites dans l'air nirélié obéissent a l'action des aimanta, comme les courants électriques.

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