CHAPITRE II

ubtrUmUon di

Attribution du magnétisme dont les barreaux aimantés à saturation. Lorsqu'on essaye de faire supporter à un aimant de plusieurs décimètres de longueur et de quelques millimètres de diarnelre , en divers points, des poids en fer, on trouve que res poids vont en augmentant , à partir des extrémités jusqu'à une distance

16 JtiliNÉTISHE.

de 8 ou I» millimètres, et qu'ils diminuent ensuite rapidement, de telle sorte que les points qui sont situés au delà de (i ou 8 centimètres ne supportent plus aucun poids. On reconnaît, en entre, qne les points situés à ta même distance des extrémités supportent des poids égaux. On voit dune que lu quantité de magnétisme libre, depuis certains points proches des extrémités, va en diminuant rapidement jusqu'au centre de l'aimant.

Ce procède a été le seul employé pendant longtemps pour déterminer la distribution du magnétisme libre dans les barreaux d'acier, jusqu'à ce que Coulomb en eut imaginé un autre, susceptible d'une

til n'ait pas de torsion quand l'aiguille si 1 1 roui e dans le méridien maria. 141. guélique. Dans le même plan, lig. Wi>, on place une règle verticale HIC, de Iwiis, do .'t ou i millimètres d'épaisseur, de manière que l'une des extrémités de l'aiguille, l'extrémité A, par exemple, vienne s'y appliquer lorsque le (il est sans torsion ; de l'autre cillé delà règle, on fait descendre verticalement , dans une rainure faite sur la surface, un second fil d'àcier. semblable au premier A lt' et aimanté de même, de sorte que le pôle A' corresponde au poie A.

L'aiguille mobile est d'abord chassée; maison la ramène au contact avec la surface de la règle en tordant convenablement le til de suspension. Voici ce qui se passe : les deux lils se croisant à angle droit . tous les points qui se trouvent à une certaine distance du point de rroiscnii'iit ne contribuent que très-peu il la répulsion , en raison de l'obliquité de leur action ; il en résulte que les quantités de magnétisme qui concourent .i celte répulsion sont celles qui se Irouvenl de part et d'autre du point de eroi.-ei lient sur les deux nouilles, jusqu'à une distance de i c.u S millimètres; omis le point qui est au croisement e«l celui qui agit avec le plus d'efficacité. Si donc l'on préseule suecessi veinent tous les |winls du lil vertical aux mêmes points du fil AH , dont l'action reste constante , les forces de torsion qu'il est néces-iairo d'employer pour maiolenir l'aiguille dans le méridien magnétique serviront il mesurer {finie manière approchée l'intensité du magnétisme libre du point du til vertical qui se trouve au croisement.

C'est pai' ce moyen que Coulomb est parvenu à reconnaître que le magnétisme libre est réuni presque en entier sur les X premiers millimètres ilu fil. il partir îles extrémités. Si l'on eût mis en présente les deux pilles de nom contraire, la mesure du ma^iiriisiue au point île croisement aurait élé représentée par la force de torsion nécessaire pnur faire sortir le lil mobile du méridien iiUi^'iictitjiii;.

On emploie aussi la méthode des oscillations pour trouver la distribution du magnétisme libre sur une aiguille; on remplace alors te fil do torsion par un til de soie tel qu'il sort du cocon, et le fil d'acier molli li- par une petite aiguille de boussole : des l'instant que

première, comme on sait, est proportionnelle au carré du nombre d'oseillalions qu'elle exécute dans un temps lionne, dans une minute par exemple, lorsqu'elle est soumise à l'action seule de la terre. Si l'on cherche ensuite le nombre dWi liai ions qu'elle fait dans le même temps lorsqu'elle est ni présence de l'aiguille, on aura la mesure de l'action exercée par ce lil, en retranchant le résultai précéder! du carré du nombre d'oscillations trouvé en dernier lieu ; la ditléicnce scrvii'a de mesure il la quantité de magnétisme libre

du point du fi! qui se trouve à la hauteur de l'aiguille mobile, parce que ce pnini agit plus diiveteuieul dans le plan horizontal que les aulrcs points qui sont situés au-dessus et au-dessous. 11 est facile de voir, au surplus , que, dans chaque expérience, la partie ilu fil qui agit avec pins d'énergie exerce une force totale presque proportionnelle à celle du point le plus voisin, laquelle peut servir de mesure à la quantité de magnétisme libre qui s'y trouve. Cette méthode ne peut s'appliquer aux points extrêmes un qui en sont à peu de distance, attendu qu'il n'existe pas au delà de l'extrémité lies points dont l'action devrait concourir à l'effet généra! : cela l'ait que l'action éprouvée par l'aiguille n'est pas la même que si le fil était prolongé, l'our parer à cet inconvénient, lorsque l'on fail osciller l'aiguille à l'extrémité du fil, il faut doubler le nombre qui représente le carré des oscillations, pour que le résultat soit comparable à ceux que l'aiguille donne quand elle oscille devant les autres points.

On emploie ordinairement des lils assez longs poni mie l'exlrémiie la plus éloignée n'exerce aucune action sensible sur la petite aiguille. Celle-ci doit être aimantée il saturation, pour que son magnétisme n'éprouve aucun changement par la réaction de celui du 111. Cou-

T. III. î

lomb s'aperçut do cette cause d'erreur , lorsqu'il employai! une petite aiguille de 4-""-,3 de longueur, plarée ii fi™"" ,8 de distance du (il ; mais il s'en garantit en se servant d'une aiguille de 13" 111 " ,5 de longueur, de G""" ,8 de diamètre , cl d'un [11 aimanté de 4-"SG Lté diiuiiélre, de 7 :!()""'■■,:. de longueur, et d'un poids de HK.lrile

a fait une oscillation en bO".

* Essai. L'extrémité // du fil , placée an niveau de l'aiguille , a luit en fil)" *>* oscillai ions.

3' Essai. La même extrémité abaissée de llr^S-i, l'aiguille a fait 38

V Essai. Abaissée de 27" , ""- J l)7 4i

rr Essai. Abaissée de 54*"™-, 14

l!« Essai. Abaissée de HI""'"-,2I 12

7» Essai. L'extrémité V abaissée de 121 ,SI , l'aiguille n'a plus

fait qu'une ou deux oscillations en lill"; il en a élé de même jusqu'à

ce que l'on ait abaissé l'extrémité b' un peu plus de .'in.'i ,M ,

c'est à-dire jusqu'à 12 de l'autre extrémité : alors l'aiguille

changea de position.

I n fil de 270™"" ,7 de longueur et de même diamètre que le précédent a donné 1rs mêmes résultats.

Avec un fil de 1 3S- ,,l -,-l et de même diamètre, l'on a trouvé encore aux extrémités, et même jusqu'à 12 il 13"""-, à très-peu près les mêmes degrés d'action qu'il l'extremile des deux précédentes aiguilles.

Coulomb a construit la courbe des intensités, en prenant pour iibscissés les distantes » une des extrémités île l'aiguille A comptées en pouces, et pour ordonnées les carrés du nombre des oscillations cis. les.

qui représcnlent les inteusiles des» aclions magnétiques eu ebaque pnint. On voit que les ordonnées de celle cnurlie décroissent rapi- (iPm! ni et snitt à peu prés nulles vers Ir pniire : depuis ce poïnl .

la courbe se confond avec l'use jusqu'au 2-2' pouce; et sur les 3 pouces de l'antre extrémité elles suivent à [H'ii près )a niGme lui , mais dans un sens contraire. Vers l'exl remit é de l'aiguille, il a doublé le iidmhre qui représente le carré des oscillations.

Ce doublement, comme nous l'avons dit précédemment, ne donnerait la véritable valeur que dans le cas seulcuieni où, le fil étant prolongé, ia distribution du magnétisme serait déeroissante, ù partir de l'extrémité, suivant une loi entièrement semblable à (relie des intensités magnétiques du (il. Soient Ail le fil , abil In rourbe. îles intensités. Ai/ le prolongement du III, a'b'd' In courlie des intensités supposées. Dans le cas où celles-ci seraient décroissantes , il est bien évident que la répulsion opérée au point A aurait lieu en vertu d'une force double deeelle que l'on obtient directement, puisque tout serait symétrique de part et d'autre; mais il n'en serait plus de même quand la distribution do magnétisme serait croissante au lieu d'éirc décroissante ; rlans ce cas , les ordonnées de la rourbe qui la représente seraient plus considérables qtie celles de l'autre. Le doublement doit donc donner un résultat un peu plus faible : c'est ce que M. Biot ;t fait voir aussi par le ralcul. En outre, le doublement ne doit avoir lieu que pour le point extrême, car, pour les autres, l'erreur serait d'autant plus grande que le point que l'on considère est plus éloigné.

La i-uurbe des inLeilsités étant exactement la même , a diamètre égal , quelle que soit la longueur des (lis, pourvu qu'Usaient plus de in à 'M centimètres de longueur, et ne faisant que se transporter vers les extrémités, on peut en conclure que les moments de la force directrice de dilféi entes aiguilles d'acier n'ayant pas la même longueur, mais de même nature et de même grosseur, doisent différer entre eu k d'une quantité pn.p.irt ion nclle aux décri éisemeuts des longueurs.

Coulomb a déterminé par le calcul la position des pôles, c'est-àdire la position des centres d'action de l'aiguille, ou, ee qui revient au même, des centres de gravité des courbes des densités magnétiques d'une aiguille de ,'12' "i de long, et pesant fi" ,21 le mètre; il

a trouvé que ta distance de ce point à l'extrémité la plus voisine était

égale à 11""" , 72. Dans une aiguille de IN' ,1.1 de long, ayant à peu

près i-'"' ,.'i de diaiiièlre, et pesant I -i 1 >r ,ITi le mètre, cette distance a été trouvée égale à -ÏO™ "" ,77. Les diamètres des deux tils étant entre eux comme les racines carrées des poids, ou comme i,« : [ ,{|n t les distances des centres de gravité sont 40,71 : il. 72 ; : 1.2 : I ;

WICNÉTISUE.

il s'ensuivrait que les distances seraient comme les diamètres dus aiguilles.

Puisque, dans les aimants dont la longueur surpasse 15 ou 20 cen-

«mètres, la cou

rbedei

i intensités est la même et ne Tait i ités en laissant près du milieu un

piesciransespare plus

ou moins grand

où l'ir

itensité est à peu près nulle, il en

résulte que

tous les aimants

demi

me l'orme ont leurs pôles à la mè

me dislance

des extrémités ,

pmsiji

ic les pôles ne sont autres que le:

; tenlres de

gravité des coui

■bes il-

s intensités magnétiques. Coulor

ub u trouvé

par le calcul qu>

ï, dan:

ides aimante très-courts, les pôle

s .sont à peu

la den

ti-longueur.etque cette valeur et

U une limite

durit les pôles !

l'apprc

efaent à mesure que la longue,,.

Coulomb, qui

remarqué que l'état magnétique

de la peliti'

aiguille qu'il l'avait oscilli-r devanl la grande avait varié d'un essai à l'autre, lui en substitua une autre, comme nous l'avons dit plus haut , dont la ivsislumv ma^ih'lifjiir était plus grande , et qui avait 13°" t "-,'i l de longueur et C"""",7" de diamètre.

La distant du centre de gravité de la rourbe des intensités à l'extrémité la plus voisine s'est trouvée èlre de X< millimètres, au lieu de 10 millimètres trouvés prérédci muent. Col an:roissement sensible indique que l'intensité d'aimantation îles points plai es proelie du milieu de l'aiguille est un peu plus forte , ee qui provient de l'inlUienee manuel iipie des points fortement aimantés du lil d'aeier sur l'état magnétique de l'aiguille :*).

(■) M. Biot, en chr reliant la relation qui existe entre les ibKtaa e, les ordonnée! île ta conrbe ilei Inleniités, a Ironie qu'elle «1 aual"K"e à relie qui donne 11 .leti.ile .Irrlnijiu- -les |nl. a ilrflnipii'i liilllirM aie.: .les prtil. raiie.im magiques. La loi ilta iuleiuilés niaeuéliqiies, d'après celle lormuk empirique, est représenté* par l'équation loga rit tunique :

dans laquelle A et u sont ileui constantes ; X la distance reefiligne depuis l'eilrémilé australe jusqu'au point il™, l'jiileii.ih- m:iguvliqne est y, et 11 11 longueur de l'aiftuille. quand l'aiguille sur laquelle on opère a une grande longueur, la talr-ur de

l'équation des inteusilcs près de levlri-iiiitij «il Jf = Au.*.

L'aKorilejl aussi parlait, que puvsilile mire 1rs uurtihrrs diuuii-s jiar relte formule tt les résultats de Coulomb déduits dis l'eipiiieiice.

La distance du rentre de gravité de la coorlie des inleiiiiWaà l'edii uiiie voisin-- : t'est a-dire la distance du pôle à l'etlremilé du harrein étant xf, eit donnée par la

I —vf)'

1,h distribution du magnétisme dans les tils d'acier un de fur d'un assci grand diamètre t-iunt connue, il était important du savoir si, dans les (ils Irès-ini- d'acier, l.i lui était la même : c'e.-l t-n effet ce

qui a lieu [ Becquerel}.

Les fils d'acier d'un livs-pctil diamètre ne pii'iianl i|ii'ini faibli' degré de magnétisme . on csl obligé du modifier l'unu dus méthodes [ivnvili'iik'.- ] n > l i ■ - ( lr ■! m nï \- i i t- la distyilintiiui du iiiaijiirlisiiie lilue sur luur longueur. Celte question présentant de l'intérêt . eu raison du grand iiumbru de corps possédant un très-faible magnétisme, nous croyons devoir la traiter ici avec des développements convenables.

Pour formel des tils d'acier d'un très-petit diamètre, il l'anl employer un procédé h peu pics semblable à eëbli duiit Wollaslni) a t'ait usage pour su procurer des fils de platinu très-lins. On prend un moule en terre du fondeur, divisé dans sou épaisseur en deux parties qui su superposent parfaitement ; dans chacune de ces parties, on moule la moitié d'un cylindre, suivant l'axe duquel ou place mi fil d'acier d'un di'iiii-iiiillimètre mi d'un millimi tic de riiaiu.'lre. Le diamètre du cylindre creux dépend du rapport que l'on veut lui donner avec celui du fil- l'un place ensuite ce li! au milieu d'une des parties moulées et qu'on la recouvre par l'autre, il se trouve dans la direction du l'axe. Alors, en coulant de l'argent en fusion par mie ouverture, rouiqnc pratiquée dans la partie supérieure du moule, on a un cylindre d'argent dont l'axe est un fil d'acier. On tire ensuite le tout à la frtiurc. Si le rapport entre W

)■>•/ désignant les loiuiitlimra hy|>erboliqiiiB. Dêsirue la luiiiiui'iir -i ra hih erandr |iuu i '|iie u. 1 et -i" pnissinl élre euniideres

«xlrémilet. Dan» le! lila e»sai(s par Coulomb , lia en elaienl h peu près ti 4(i millimMm.

LOraqH ( rleïiciil furl petit , le calcul ite l' lieiil se frire d'une manière phii 11m-

pk-, .'il ifeirii>|i|iiiiit \i' i:l |i" vil «rie, supprimant li-s iW\n f.n- h ciininniiis, H

«e brimant nu premier termi-, on a :

La po-ilio» lia centre, in lattn ne dépend ptm a!om que du U longueur, du distante .1 ilnipie eilréinilc est de ; île la longueur filiale, ■/.!. Cela lient j eu i)ii'*Id» la court* des mleiisilël ["■ut (In; i.iri.iileii'c rumine lij;tH! limite, son aire Hir tlll-

ipir il il 1 il» fil comme II II Irianute, H 'pie le cenlrr de Kraïilii d'un triangle est

placé, au ; île «a I la u li il r, a partir île la baie.

lieux diamètres est comme 1 : 20, et que 11- cylindre soit réduit il un lil d'un millimètre de diamètre . celui d'acier n'aura que ^ de millimètre. Pour If 'li'^niicr de l'argent dont il est entouré, on se sert di; mercure, doul on élève couve un bleu lent in te ingrat lire, licite opération exige de grandes précautions ai l'on veut obtenir des Mis d'acier intacts il une certaine longueur. Ces lils, en sortant du meicure, possèdent assez de magnétisme peur que l'action terrestre les dirige dans le plan du méridien magnétique , quand ils sont suspendus il des lils de COCOD.

Un a cherché , a l'aide de la balance magnétique , la loi de la distribution du magnétisme dans ces fils, pour savoir si elle était la même que dans les aiguilles ordinaires.

Le fil possédant mi tics-faible degré de magnétisme , il Tant prendre, pour (il de suspension, un lil très-tin de platine, dont la force de torsion soit très-faible. On suspend, à l'extrémité de ce lil, le lit d'acier aimanté, dans lequel on veut découvrir la distribution du magnétisme, et qui est encore recouvert de sou enveloppe d'argent, aliu de pouvoir agir sur des lils de plusieurs décimètres de longueur; ce qu'un ne ponmiit faire avec des lils d'acier simples de cette dimension, vu la diflicullc de les maintenir dans une direction rceti ligne.

Ensuite, comme l'a fait Coulomb, ou dispose l'appareil i-nir que l'aiguille suspendue soit dans le plan du méridien magnétique quand le lil de platine est sans torsion. Sur la direction du même plan, on plaee une platicbello en bois de 2 à y millimètres d'épaisseur, et l'on dispose l'appareil comme précédemment; on présente ensuite, à liais h^ points de l'aiguille suspendue, le même pôle d'un lil aimanté vertical. Suivant le procédé de Coulomb, l'on présente successivement à tous les points du lil vertical l'une des extrémités de l'aiguille horizontale : ici c'est le contraire; l'aiguille horizontale est d'abord chassée par la répulsion, mais on la ramène, par la torsion du lil de suspension , dans le plan du méridien magnétique.

L'aiguille soumise à l'expérience avait I2H millimètres de longueur et ^ millimètre de diamètre. Sans entrer dans le détail des expériences, nous dirons que la distribution du magnétisme suit la loi indiquée par M. Itiot, et qu'elle est la même que dans les gros lils. Les pôles sont à 8, ri millimètres des extrémités, et n'en sont pas

aussi pri s qu'on aurait pu le supposer, vu la petitesse du diamètre

du ni.

Nous venons du voir quelle était la distribution du magnétisme dans les liarreaux i-t les fils aiiimiiti'-s à saturation ; mais quand il n'en est pus ainsi, elle n'est pas tout à l'ait la même, et le point d'indifférence peu! HiitiigtT de position par l'action du magnétisme terrestre (")•

PuhiU cauxrqueal*. D'après ce que l'on a vu dans la distribution du magnétisme, si un barreau aimanté ne possède que deux pôles, néanmoins eliaque ]>arlie élémentaire est un aimant ; car la propriété magnétique élémentaire ne passe pas comme l'électricité d'une molécule à une autre; en effet , ainsi qu'on l'a déjà dit page 4, en eassanl un aimant les deux parties séparées forment deux aimants complets.

rcau aimante possède un magnétisme contraire. Néanmoins ilaiTivo quelquefois que de eliaque cité il y a des alternatives de magnétisme contraire, et par suite plus de deux pôles. < >n nomme points conséquents les pèles intermédiaires, contre lu production desquels il faut toujours si' inclue en garde dans l'aimantation des barreaux. Ou découvre ees derniers en présentant suceosshemeut le même pôle d'une aiguille aiimuiiée. librement suspendue, il tous les points du barreau plaré dans une position verticale (voir p. 10, lig. 16t) , OU bien en les roulant dans do la limaille de fer qui s'allacbe inégalement aux différents points de sa surface (voir

comme représentant une réunion de plusieurs

Fie- 11" W».

tig. r.ïlhis). On doit considérer les barreuux dans lesquels cette division a lieu, i's barreaux aimantés

Distribution du »imjnétism>: <fons l'intérieur vient de voir quelle est la distribution du mr barreaux aimantés, mais non pas dans chaque La puissance magnétique es*.-clle développée d( dans la niasse de l 'acier 1

Pour étudier la distribution du magnétisme

di

'intérieur des de parallélo- IO->de long et lit chauffer à

grammes rectangles dans la même tole d'acier, . de 2l"™,13 de large, et du poids de Wfitë;

(•) Voir Bccqoerd, Traits </e mnBHftitmr, »3 r\ suivante.

hlaiio sans lus tremper, pour être sûr de les avoir toujours dans le mena: étal. Les ayant aimantées a sal uni lion . il !"■ jima (1rs faisceaux avec un certain iiomlni; du ces aiguilles, les pôles semblables du même côté, et les aiguilles liées ensemble avec un fil du soie assez fort pour les serrer les unes contre les autres. Le faisceau l'ut placé dans la balance magnétique et éloigné de :nr du méridien magnélique.

Une seule aiguille a exige, |imii rester a i ettu distmice. une force

de torsion mesurée par 82°

2 aiguilles réunies 123

l id. iriO

11 id. 17*

H id. 183

12 id. 21).".

16 id. 229

Un voit par là que la force magnétique de cbaque faisceau croit dans tin rapport beaucoup moindre que lu nombre de lames.

Huit aiguilles différentes des précédentes ont exécuté 20 oscillations on 212".

Coulomb, voulant péiiélivr dans l'intérieur des aimants, a déterminé l'élut magnétique de ennemie des aiguilles composant le faisceau de seize aiguilles et celui de huit. Pour cela, il les a séparées toutes et les a placées successivement dans la balance magnétique, eu les éloignant de 311° du méridien magnétique: il a trouvé que les deux aiguilles extrêmes, c'est-à-dire celles qui formaient les deux surfaces des faisceaux , avaient une plus grande forée magnétique que les autres.

La première avait pour mesure W

Lu dernière 48

Kl la force moyenne de Imites les autres était égale n. . 30

Vue seule aiguille ayant donné pour le moment de la forée directrice 82-, tandis qae pour seize aiguilles réunies lu moment magnétique moyeu de chacune n'était que de i 1",3. c'est-à-dire à peu près la sixième partie de l'autre, il en résulte que. dans les aiguilles de boussole, le moment du niilteineiil des pivots augmentant dans un l'apport plus grand que les pressions , et les moments magnétiques en lissant dans un rapport beaucoup moins grand (pie les niasses ou les lai ssions des pivuts, les aiguilles peu épaisses et très-légères, à longueurs égales, doivent être préférées à toutes les autres.

Mai.netiï.wi . as

Ku défaisant lu lama composée de huit aiguilles, Coulomb a trouvé que

La première lame exécutait 20 oscillations- en 91"

La deuxième 2(1 a-j [

La troisième 20 2"8

La quatrième 20 211

La cinquième 20 222

La sixième 20 23Ï

La septième (les pôles renversés).. 20 23T

La huitième 20 90

Ces résultats conduisent aux mêmes conséquence* que ci-dessus, et nous montrent eu outre qu'il peut y avoir des aiguilles intenném'aires dent les pôles soient renversés.

Nous (levons encore l'aire observer que l'oulultil) a reeounu qu'un faisceau de lames prend à peu près le même, degré de magnétisme qu'une seule lame de la même figure el de même poids; ee qui tend à faire croire que, dans les aimants d'une seule pièce, le magnétisme va en diminuant de la surface au centre, i ime dans tes

aimants composés de plusieurs lames.

I* même physicien, en comparant les intensités magnétiques des barreaux de différentes formes et de différents poids, a été conduit à la formule suivante :

T=(mL ï E + «/) i pour exprimer le temps rl'unc nsriliatiim d'un kiiTt-mi iiiniiiulc dont la largeur est L, l'épaisseur E, et i sa demi-longueur, m et n étant deux eoetlicients constants pour la même nature d'acier.

Ces recherches ont conduit Coulomb à donner des indications précieuses sur la meilleure forme a donner aux ni gui 11 es, aimantées qui doivent servir à construire des aiguilles de boussole. Il a ainsi montré par expérience qu'une lame, pour donner les meilleurs effets, devait être peu épaisse, large, et être taillée en llèclie; car l'action produite par un aimant était plus énergique que lorsqu'elle était taillée en parallélogramme rectangle.

Noliili a cherché à démontrer que l'on ne devait pas considérer un cylindre aimanté comme formé (l'un faisceau d'aiguilles trèsfines de même longueur, loules aimantées dans le même sens, par la raison que ee faisceau ne larderait pas il se désaimanter presque

entièrement. A cel effet, il a pris, comme Coulomb, un certain

- 11 H10»lil ISHE.

nombre d'aiguilles, cinquante, dont il a fuit un petit paquet qu'il h aimanté avec un fort aimant; puis il a délait le paquet pour déler-

iiipitllrs aussi parfait qn.- pos-.ble au nnivr-n .l'un fil mruulé autour. Itcnx heures après, le paquet ayant été délié, et les aiguilles exnminées séparément, il se trouva quelmn nombre d'entre elles avaient acquis un magnétisme contraire. L'expérience avant clé recommencée avec un autre paqucl il'iii^uiilt-s. mais avec cctle différence qu'au lieu d'attendre deux heures un le défit m: bout d'une demi-heure, il observa que, dansée cas, un certain nombre d'aiguilles avaient perdu liait le magnétisme qu'on leur avait donné. Ces faits, qui avaient été également ohservés par Coulomb, prouvenlque les ai gui II es ne restent pas toutes aimantées au même degré; que les plus fortes désaimanlent d'aboi il les |it«i^ faibles, qui prennent ensuite le magnétisme contraire; dès lors, si elles avaient reçu Imites primitivement le même degré d'ainiantaiiou , lu veiïu magnétique se serait bien vite éteinte dans le tout lu système. De là il résulte que l'on ne doit lias eu n sidérer un barreau aimanté comme formé de la réunion il airelles très-fini s de même longueur, aimantées Imites du même cote. Mais on ne ,ail pas jusqu'à quel [mini on peut considérer IVlat magnétique d'une aiguille qui vient d'être séparée dan faisceau, comme semblable à celui de la même aiguille, lorsqu'elle est réunie ii d'autres; cette observai ion s'appliqur également aux observations précédentes de Coulomb.

lin parlant de la disposition en échelon des barreaux dans les faisceaux ail I.- . I- . Nobili a interprété de In manière suivante la

barreau du centre, non-seulemcnl conseno son magnétisme, mais acquiert un plus ^raud degré de force que pur tout autre arrangement. L'intérieur du barreau doit êlre divisé en couches concentriques dont Je magnétisme va en diminuant rapidement du dehors an dedans; le fait suivant tend à jostilicr celte manière de voir. Si l'on veut concentrer dans les aimants artificiels formés de barreaux en échelon in pli* grande force magnétique dans les barres latérales, il laut intervertir l'ordre des échelons , retirer en arrière la base centrale et pousser en avant celles qui sont latérales.

Quant a ce qui concerne la distribution du magnétisme dans des

limita U'iiNÎei' Irès Larges et peu épaisses, nous mentionnerons les observations de M. de Huldal : i:e physicien a reconnu si l'on trace avec un aimant assez fort dos ligures quelconiiues sur ces plaques, cm les rein! apparentes en répandant de la limaille fine de fer avec un tamis : sur la surface; ainsi dans ce ras, il y a mit; inimité di' petits [îùlrs dans toutes les directions.

Influence de l'élut uiolr'culaire du fer ou île l'acier sur le degré d'aimantation; trempe el recuit. L'état mole ni aire exerce une grande influence sur le développe me ni , et surtout sur la conservalion lin magnétisme. Nous avons déjà dil , eu effet . que le fer trèspur et bien recuit perdait son magnétisme quand l'aimurit qui agit sur lui cessait son action ; mais que si le fer était tordu , martelé, hh-.ii.;.i il u-'qtt- nul «i i-.rt- n.i'ii-, iuiml.|. .]. ],■ r.-udr#- aimanté d'une manière plus ou moins permanente.

Des traces demaliia cstm aniièrcs lui donnent cette même propriété, el les différences <|ui existent sous eu rapport enlre l'acier et le fer sont des plus frappantes en ce qu'elles montrent que de faibles quantités tle carbone qui n'altèrent pus beaucoup les propriétés chimiques ilu fer, le modilicnt physiquement d'une manière profonde, puisqu'il devient capable de constituer des aimanls permanents très énergiques. La fonte comme l'acier est également douce

l'nedesoirconslanecs qui intluent le plus sur la force îles aimants iii'tilii'iels est la trempe de l'acier employé dans leur confection. Un suit aussi tpie la trempe modilie l'étal physique îles corps, et qu'elle produit sur les métaux simples tels que le for, l'acier, le cuivre, etc., une diminution de densité, ce qui monlre que les particules se trouvent duns un étal forcé. Cet état est détruit peu a peu à l'aide du recuit qui ramène les molécules à leur élut d'équilibre, el rend hux métaux leur densité première. Avec les alliages le bronze et le laiton, les effets sont différents et pour ainsi dite inverses de ceux nue l'on observe avec les métaux isolés.

Coulomb, dont on cite toujours les expériences quand il s'agit de

la distribution de l'électricité ou du magnetis , a montré quelle

. Lui l iiillii. fi. e .1.. Ij h. inj.f . l >|<i f. - Ml fur Idnn'î •Vu- m que l'on aimantait; dans une lame d'acier, it coupa trois aiguilles de ltl r ,2 do longueur cliaeune; la première avait la forme d'un parallélogramme rectangle du 2l""Vi de largeur et pesait 20',2; la seconde, du même forme, avait I0™ n ,"l de largeur el pesait HJ',-1; la troisième, taillée en llècbe, avait à son milieu 21 do large, et

MAIi.lÉTISMK.

posait connue Ih deuxième 10*. 1 . Les trois aiguilles ayant été trempées au rouge blanc furent aimantées à saturation, puis suspendues dans la balance magnétique ( voir page 11; elles ont conduit aux résultats suivants:

On

t que Ii

à blanc et

i r ]■ ■■.iilt.it

refroidit 1 * lentement . elles oui dénué ;i ]ieu près que lorsqu'elles oui fie trempées rouge-blanc.

Voici encore quelques déterminations données par Coulomb, et trouvées en opérant avec un fil d'acier très-pur de 320 millimètres de longueur et de 1 mi II i nié Ires de diamètre. Ce lil, ayant été trempé il 801 1*, fut ;iini;inlé a suturât ion, et on répéta la même opération eu le taisant reeiiire à diverses températures. La force magnétique esl déduite des i iseilhilimis de ee lil sous l'action terrestre :

\f 8il"

.130 [couleur d'eau) 7b

150 (rouge sombre) OS (maximum d 'ai m an ta t ion I .

TVjf) (rouge moinssombre).. . 7(1 fWO (rouye cerise clair! 70

Ces résultat s ni on tient que dans des laniesd'aeiei l'étal de la trempe très-roide est celui qui leur donne le moins de magnétisme ; que depuis l'état de la pins forle I rompe |o magnétisme des lames va toujours en augmentant dans tous les degrés de recuit, jusqu'à te que le recuit soit d'un rouge très-sombre. Le magnétisme diminue ensuite il mesure que In lame C6t recuite il un plus grand degré de

HMiNKTISUE. JU

chaleur. Un reconnaît également, comme nous l'avons déjà dît page 23, qu'une lame taillée en flèche a une force magnétique pins grande qu'une lame rectangulaire de même longueur et de même poids.

Nous l'apporte l'eus ici quelques t'\ (>t'-rii-iii-fs de Nobili, faites en vue de montrer l'influence de la trempe sur le développement du magnétisme. D'après ce physicien , la trempe n'est pas la cause immédiate de la conservation île la verlu magnétique; la condition conserva triée dépend du mode même de la distribution du magnétisme dans les aimants. On ne saurait admettre, suivant lui, que l'aimant suit composé d'un nombre infini de tiis élémentaires, tous aimantes au même degré, quelle que soit leur trempe, puisque tout le système se désaimanterait bien vile; mais, en sup posant que les aimants extérieurs soient plus aimantés que ceux de l'intérieur, on a alors un système capable de conserver une dose lie magnétisme plus ou moins forte. Ce dernier fait a été établi dans les faisceaux composés jmr Coulomb, et rentre dans les expériences de M. Barlow.

Suivant Nobili, la trempe fuit acquérir à la masse un étal tel ■lut- !■ •> in..!.-, uf-s <'»!• ri- iiin, refroidir* pl.i;. r"[.iJ-iO- m .pi.' t ell. < de l'intéi'ieiii', se rapprochent plus que ne peuvent le faire les dernières. L'acier trempe possède donc une croûte dont la densité et d'autres propriétés propres .i s;i constitution sont d'autant plus différentes dans les couches internes cpie le refroidissement a été plus rapide. Le magnétisme se conserverait donc dans l'acier trempé, non pas parce qu'il existe une force coercitive , telle que les physiciens l'ont envisagée jusqu'ici, mais bien pan e que le magnétisme s'y distribuerait inégalement , en plus grandi' quantité à l'extérieur qu'à l'Intérieur. Il part de ce principe pour expliquer comment il se fait que le fer doux, quand il a été battu sous le marteau ou passé à la filière, m quin t la propriété de conserver une petite quantité de magnétisme; les coups de marteau et la filière rendraient les parties extérieures plus compactes que celles de l'intérieur.

Parmi mol if semblable, pour la même trempe et la même quantité d'acier, les petites barres prendront à proportion plus de magnétisme iju- l-s pt<>*, l.irff.iPit L< iixri-'ii- vii-hhlc Un-J tif- L ■usinent à prouver que le magnétisme augmenlc davantage en proportion du degré de la trempe que de la masse du corps magnétique : Nobili a fait construire avec le même acier deux cylindres de même longueur et de même diamètre, l'un massif et l'autre percé au mi-

311 lUONSTIStlK.

lieu de part en pari , suivant son axe ; le poids du premier était de -2K grammes J, relui du second de 1(1. Hes deux cylindres furent trempés de la mémo manière et aimantés il saturation ; l'un et l'autre, placés à la même distance d'une aiguille île Iwussolc, donnèrent les déviations suivantes :

Pour le cylindre massif 9",H

Pour le cylindre foré I9*,0o

La différence est très-grande, comme on le voit , et cependant le cylindre massif avait une masse presque double de celle de l'autre. Le cylindre trempé au dehors et an dedans se trouve, d'après cela, recouvert des deux côtés d'une croule ijui devient la puissance con-

II résulte de ce qui précède que, lorsque des pièces d'acier ont

manient pas régulièrement, et possèdent une force peu constante. Pour rendre la trempe de l'acier aus.i régulière que possible. M. Wnlker a proposé, d'opérer de la manière suivante : il introduit les pièces d'acier rapidement dans un bain de plomb fondu, et les laisse dans le métal en fusion jusqu il ce qu'elles eu aient pris la température; après quoi il les relire promptrmeni et les plonge dans de l'eau bouillante. Suivant M. Walker, des aimants longs de 1(I r ,2 et pesant 32 grammes ont porté quatorze l'ois leur poids lorsque la trempe a été opérée île cette manière.

On obtient de grands avantages lorsqu'on aimante nu barreau eu le maintenant . prmbill cette opération , à la température rouge, et lui faisant éprouver ensuite un refroidissement brusque pendant qu'il se trouve sous l'influence des forces magnétiques.

Influence rie In tursinii sur Ir tlr'irr tl'niwinilnUun ilu fer et tir incitr. Lorsque l'on soumet le Ter au martelage, ou qu'on lui l'ail subir la toison . ses propriétés physiques Son! changées tout aussi bien que par la trempe, et il en ré.-nltc que le fer peut acquérir une forci' coercitive capable de le fuir devenir aimant permanent. On peut montrer ce fait d'une manière évidente en plaçant un lil du fer bien recuit clans la position verticale, a!in qu'il soit soumis à l'action de la terre. Il s'aimante aWs par iiilîuencfl, et acquiert un pôle boréal en haut et un pôle austral eu bas; si dans celle position on le tord , alors il devient aimant permanent et conserve une partie du magnétisme développé piiriiilivomenl par influence, quelle que soit la position qu'on lui donne.

L'expérience suivante peut servir » montrer l'action do In torsion sur le magnétisme développé dans In fer par l'influence de la terri' ou des aimants ("} :

On prend un lil de fer parfaitement recuit de ■> millimètres de diamètre et de -2 mètres do hauteur; on le suspend par une extrémité an plafond d'une chambre, tandis qu'un poids assez lourd est suspendu a l'autre extrémité pour faire osciller lentement le til par la torsion. Une hélice électro-magnétique, formée à l'aide d'un seul rang d'un gros (il enroulé autour d'un iuhede verre de I centimètre de diamètre, est pincée verticalement , lie façon que le l'd de 1er soit dirigé dans l'axe du tube; de plus, les extrémités de cette limite communiquent avec un galvanomètre à lil court très-sensible, iitin d'indiquer la présence des courants électriques qui peuvent se développer dans lu lil formant l'hélice.

Aussitôt que le fil est tordu , on voit l'aiguille du galvanomètre se dévier; cl quand on maudiont la iursion à un certain degré dans le til rie fer, l'aiguille du galvanomètre revient à 0, ce qui indique la re^aiton du conduit électrique produit pendant la torsion. Lorsque le lil se détord, l'aiguille du galvanomètre se dévie dans un sens inverse de l;i première déviation, rie fniui à indiquer IVxislence d'un courant électrique inverse. Eu tordant le fil de fer dans un sens inverse an précédent , il y a encore déviation de l'aiguille , mais dans le même sens qu'au commencement de l'expérience; c'est-à-dire que les effets sont les unîmes, qu'on torde le III dextrorsum ou sinislrorsum , et qu'ils sont inverses quand on le détord.

On peut expliquer cet effet comme il suit : le magnétisme terrrstie ;dinnnle par inllui'itcc le fil de fer doux placé vri lirulen nul : aussitôt; qu'on lord ce til. l'intensité imignétiq h: l'ainumt doit diminuer, car, le fer s'écrooissant , l'action par influence de la terre sur lui est moins forte; alors l'intensité magnétique du lil de fer diminuant par ta torsion, il se manifeste un courant pac induction dans le fil de l'hélice, ainsi qu'on le démontrera dans la suite de ce livre. Lorsque le til se détord , alors, par le même molif, le 1er revenant à. son état moléculaire, primitif. augmente d'intensité magnétique sous l'aeiion de la terre, et on observe un courant induit

Ou peut même, à l'aide d'un commutateur qui change les extrémités du Ml do l'Iiclice en or îuuiicatioti avec les extrémités du lil

(■) F.ilnIta'iiiin«niriM r téMii1«il'«a(l.ik>H.,lBi>jiiin nus. (s. nwqnirH).

du galvanomètre iliaque fois que le fil est à ses maxima et ses rainima de torsion , avoir un courant électrique continu et dirige dans le même sens pendant que le li] exécute des oscillations on vertu des lois de In torsion (E, Becquerel).

M. Wertlieini a étudie avec Iwimcimp de soin les effets de la torsion en plaçant les lils un les barres de fer soumis à cette action au milieu d'une double I i*-ll<-t- , dont l'uni' sert à l'aire passer un courant électrique qui aimante par influence le fer, et l'autre à accuser la présence d'un courant pur induction produit dans des circonstances analogues à relies qui se sont manifestées dans les expérience-, rapportées plus liant. Il a olilenu des résultats du même genre, niais en distinguant les effets de torsion permanente des effets de torsion temporaire ou de torsion élastique.

Les effets temporaires montrent qu'un aimnnt aimanté à saturation se désaimante partiellement au moment où il éprouve une torsion temporaire, et se réaimante au moment où il éprouve une dé tors ion.

Les effets permanents ont été observés avec des tils tordus et devenus aimants permanents; ces fils étaient placés au centre d'une hélice capable d'indiquer, d'après le sens du courant d'induction , leur changement d'intensité magnétique. Il ,i alors trouvé que ces lils. quand on les tordait de nouveau temporairement , donnaient lieu à des effets magnétiques inverses, suivant que, les fils étant placés semblablcment cl tordus primitivement d'une manière permanente en sens inverse, on venait à les tordre d'une manière temporaire, de façon à augmenter leur torsion permanente : les uns donnaient une augmentation d'aimantation, les antres une diminution.

M. Wertbeim a cru devoir déduire de ces expériences que la

odes matérielles h se disposer en spirale, et en donnant à In matière elle-même la forme qu'Ampère a assignée au courant électrique; mais il suppose que les courants électriques, ou les vibrations qui les représentent, ont lieu dans Unis les sens, et que l'aimantation, tout en consistant à les rendre parallèles, n'a pas lieu de manière à ee qu'il n'existe pas encore de courants électriques dans d'autres azimuts ou des mouvements vibratoires dans différent s sens. Alors, en tordant les barres dans un sens ou dans l'antre, ees mouvements mécaniques déplacent les plans de ces courants, de façon à ce que plusieurs qui étaient en discordance auparavant deviennent concordants. On comprend dès lors qu'il peut se produire une aug-

mentation ou une diminution dans l'intensité magnétique du barreau soumis à celte action. D'après M. Wertheim , aucun effet analogue ne peut être produit ni par l'allongement ni par la compression.

51. Matteucci, en cherchant à répéter ces expériences, n'a pas clé conduit à toutes ces conclusions. Il a bien trouvé que la torsion diminue l'état magnétique, ut que la détorsion l'augmente ; mais il n'a pu vérifier le fait observé par M. Wertheim, savoir que l'action varie suivant que la torsion temporaire ou élastique agit dans le sens ou en sens inverse de la torsion permanente.

M. Matteucci a observé un effet que nous devons signaler ici : lorsqu'un barreau de fer doux a été plusieurs fois de suite soumis à tics torsions croissantes jusqu'au point d'altérer son élasticité, s'il est alors soumis à l'action d'une Ires-faible torsion élastique, toujours dans le mémo sens, on a généralement une augmentation de magnétisme, et la délorsion corres|x>ndante ne produit qu'une diminution très-faible et souvent inappréciable. En continuant les torsions, les premiers phénomènes paraissent, c'est-à-dire qu'il y a désaimanUilion eu tordant et une aimantation en détordant le barreau : on peut renouveler les alternatives. M. Multcucci considère cet effet comme dû à ce que l'effet d'une première et faible torsion sur les molécules , venant à la suite de torsions très-fortes ci) sens contraire, est analogue à une délorsion; mais, en tous cas, le sens dans lequel la torsion élastique, appliquée à des barreaux déjà tordus d'une manière permanente, donne une augmentation du magnétisme avec plus d'intensité et de persistance, a été généralement celui dans lequel la première torsion a eu lieu.

Traction ou aUongemsnt. Lorsqu'on soumet à la traction temporaire, c'est-à-dire lorsque l'on allonge un fil de fer soumis à l'aimantation , il y a encore changement dans L'intensité magnétique. M. Matteucci, pour étudier l'effet produit, a employé un moyen analogue à celui qui a été mis en usage pour la torsion. Un til de fer ou d'acier était tendu verticalement, et à l'aide de poids ou pouvait faire varier sa tension. Ce fil occupait l'axe d'une double hélice verticale dans l'un des conducteurs île laquelle passai! un courant électrique qui aimantait le for; l'autre conducteur était en relation avec un multiplicateur servant à indiquer les effets d'induction dus aux changements dans l'intensité magnétique du fil de fer. En opérant de celte manière , il a trouvé que l'allongement du fer produit une augmentation d'intensité magnétique, tandis que le raccourcissement donne une diminution.

34 MÀOHHTISIâS.

Ainsi la traction agit dans le même sens que la detoraion, et donne lieu à une augmentation de force magnétique. Du reste, on doit observer qu'eu général les actions moléculaires qui sont accompagnées d'une augmentation dans la force d'agrégation, sont suivies d'une diminution dans l'intensité magnétique ou dans la facilité que le fer possède à s'aimanter : en mémo temps la force coerrilive augmenta; niais, plus elle est forte dans un barreau, moins celui-ci reçoit d'action par influence. Au contraire, les actions moléculaires, qui sont accompagnées d'une diminution dans la force d'agrégation , donnent une augmentation dans l'intensilé magnétique ou dans l'action exercée par influence.

Influence de la chaleur sur le magnétisme des aimants. Coulomb s'est occupé de l'influence de la chalrur sur la distribution du magnétisme libre dans les aiguilles aimantées. Ayant pris un barreau d'acier de Iii2 ml1 "' de longueur, 14 millimétrés rie largeur, et lisant 82 grammes, il le fit chauffer cerise clair, et le refroidit ensuite lentement dans l'air, pour qu'il ne prit aucune trempe; il l'aimanta ensuite a saturation , à la température de i-2" centigrades; puis il compta le temps nécessaire pour effectuer lu oscillations. Ayant élevé de nouveau la tempérât tire, il mesura, après le refroidissement, le temps nécessaire pour faire le même nombre d'oscillations. 11 obtint 1rs résultats ion>L'[us dans le tableau suivant:

Ces résultats nous montrent que l'intensilé magnétique (lu barreau diminue à mesure que l'on élève la température, 'lr, comme les voyageurs , en parcourant les diverses parties du globe, font des observations magnétiques dans des localités qui présentent des différences de température comprises entre — 30° et ■+■ 40°, on doit en conclure que les aiguilles aimantées dont ils font usage doivent éprouver des changements dans leur magnétisme, changements qui empêchent que les résultats obtenus soient comparables entre eux. Le même physicien a montré qu'un barreau chauffé jusqu'à 70(r>, et refroidi dans l'eau à 12*, reprenait, en l'aimantant de nouveau a

MAOflSTISHIS.

saturation , exactement la même force directrice que dans son état parfait de recuit.

Eu augmentant la trempe, les accroissements de la fon t imigiiétique sont peu sensibles. Supposons que l'aiguille ou lo barreau ail reçu la trempe la plus dure, si ou ruiiiriic l'aiguille successivement à l'état de recuit, et qu'on l'aimante chaque fois de nouveau, on obtient les résultats suivants, qui font encore sentir la nécessité do tenir compte des changements de température dans les observations :