CHAPITRE III

Action de la terre et des aimants sur les courants.

Action de la terre et des aimants sur des portions de courants. 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 terre et des aimants sur des portions de courants, puis ensuite il sera question de l’action exercée sur les circuits fermés.

Fig. 191.

Les propriétés dont jouissent les courants verticaux et les courants horizontaux mobiles en présence des aimants ou de la terre peuvent être étudiées à l’aide de l’appareil représenté fig. 494.

Il est formé de dèux vases cylindriques de cuivre, MN, PQ, placés parallèlement lun au-dessus de Pautre, le vase inférieur MN étant un peu plus grand que celui d’en haut PQ. Ces deux vases sont percés à leur centre d’une ouverture circulaire, qui donne passage à une tige

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T, au haut de laquelle est fixée une petite coupe #1; la traverse aa’ est formée d’une substance non conductrice, et porte en son milieu une pointe faisant pivot sur laquelle on fixe le système de conducteurs mobile sur le fond de la coupe, qui est remplie de mercure. Les branches verticales ab, a'b' de ce système sont des fils de cuivre fixés à la traverse et qui plongent, par une de leurs extrémités b, 0", dans le vase MN, et, par autre extrémité d, d', dans le vase PQ. Ces deux vases contiennent de l’eau acidulée ; une petite languette / en métal sert à établir la communication entre l’eau acidulée du vase supérieur et le mercure de la coupe. En mettant en communication la tige T avec le pôle positif 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 d'c', et redescend par les branches verticales. En pliant la pointe qui plonge en d' dans l’eau acidulée de 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 fini, 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 système gefh. Alors on peut avoir des courants qui vont du centre T’ 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 cab 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 à 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 fils verticaux ab, ab’, on a un système astatique qui est en équilibre dans toutes les positions, puisque les deux portions du courant tendent toutes les deux à la fois à 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 lon 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 avons déjà vu, chapitre 1, page 163, quelle était l’action exercée de la part d’un courant sur un aimant ; on peut déduire des lois posées les propositions générales suivantes :

1° Un aimant attire un fil conducteur lorsque la gauche regarde le pôle austral de Faimant et que le pied de la perpendiculaire commune 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: En effet, si l’on présente à lun des fils verticaux du conducteur (fig. 491) un aimant horizontal parallèle au plan mobile, ce plan vient s’appliquer contre l’aimant, si la gauche du courant regarde le pôle austral ; dans le cas contraire, il y a répulsion.

% Un conducteur mobile autour d’un axe et soumis à l’action d’un aimant perpendiculaire à son plan; et dont les deux pôles sont placés de chaque côté du plan, est amené au milieu de Paimant, ets’y arrête après quelques oscillations en équilibre stable, lorsque la gauche du courant regarde le pôle austral; dans le cas contraire, le conducteur peut à la vérité rester en équilibre au milieu de l’aimant , mais cet équilibre est instable, et, pour peu qu’il en soit écarté, il continue à s’en éloigner indéfiniment.

Rotation des courants par l'action de la terre et des aimants. On peut, en disposant convenablement les appareils, obtenir un mouvement de rotation continu, déterminé; soit par la terre, soit par les aimants. Ampère s’est servi d'un appareil analogue à celui qui vient d’être décrit figure 491, en faisant usage du fil horizontal ef que l’on substitue au fil 44’ dans Pappareil, et en n’employant que la cuvette verticale PQ ; deux petits contre-poids g et À maintiennent ce fil en équilibre. [action de la terre sur les courants, qui vient de T vers e et f, donne lieu à la rotation du système suivant le sens du courant.

On peut également, en faisant usage de l'appareil (fig. 190), obtenir ce résultat : on emploie alors seulement le vase extérieur et le système suspendu de façon qu'il n’y ait pas de pièces d'ivoire, et que lé courant passe par les deux fils horizontaux et verticaux : on fait communiquer la pile, d’une part avec l'axe, et de 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 à 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 deux branches verticales étant indifférentes à

ET ÉLECTRO-MAGNÉTISME, 199 Paction du magnétisme terrestre, les deux branches horizontales doivent seules déterminer la rotation. On conçoit effectivement que si le courant est ascendant, 00’ se trouvant dans le méridien magnétique, à au midi, 0’ au nord, le pôle boréal de la terre b' tendra à se porter en b’ en avant du plan de la figure, et en à derrière le même plan, avec une force égale : le pôle austral agira dans le même sens; @’est la réunion de ces quatre actions qui détermine le mouvement de rotation.

Ampère a fait encore usage d’un autre appañëil pour déterminer le mouvement de rotation des courants par Paction de la terre; mais sa disposition étant analogue à la précédente, nous n’en parlerons pas ici (*).

En résumé, on peut donc dire que Pinfluence terrestre est absolument la même que celle que l’on obtient avec les aimants, si l’on considère la terre elle-même comme un aimant dont les pôles, pour chaque lieu, se trouvent sur la ligne d’inclinaison.

On peut, en se servant des appareils indiqués ci-dessus et de quelques-uns que nous décrirons plus loin, obtenir des mouvements de rotation des courants de la part des aimants. D'abord, quant aux courants horizontaux, il suffit d’approcher au-dessous ou au-dessus des deux appareils donnant le mouvement de rotation par l’action de la terre, un des pôles d’un fort aimant et de façon qu'il soit dans l'axe de l'appareil , pour accélérer ou retarder Faction terrestre suivant le pôle présenté. Si Faimant agit même plus énergiquement que l’aimant terrestre, on peut avoir un mouvement de rotation inverse. -

On obtient également un mouyement de rotation avec les courants verticaux, en disposant les barreaux fortement aimantés de façon que l’axe soit parallèle et dans la même direction que le montant T de l’appareil représenté figure 191, et qu’un des pôles soit placé très-près au-dessus ou au-dessous de l'instrument. Alors, soit avec un 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-même.

L'appareil se compose d’un vase ZZ/ en zine rempli d’eau acidulée,

(*) Voir Becquerel, Traité d'électricité, en 7 volumes; t: IH, p: 42.

Fig: 192. au centre duquel est soudé un cylindre de cui- 4 & vre P, surmonté d’une tige verticale Se, en cuivre, terminée par une petite coupe e, sur laquelle on pose en équilibre, comme à l'ordinaire, le circuit rectangulaire. Si l’on place le pôle d’un aimant au-dessous de l’ouverture, on a alors les phénomènes de rotation décrits précédemment ; l'effet est ici produit par l’action de l’aimant sur des courants verticaux provenant d’un seul couple voltaïque formé par le vase en zinc et l’extrémité | de l’anneau aa! du conducteur en cuivre.

On a fait encore usage de plusieurs autres dispositions, mais parmi lesquelles nous ne mentionnerons que les deux suivantes : On peut dans un même appareil très-simple, marchant par l’ac- Fig. 193. tion d’un courant de faible intensité, montrer > en même temps les effets opposés produits par les deux pôles d’un aimant. A est un aimant cylindrique en fer à cheval supporté par un trépied B pour le mettre en équilibre ; G 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 l'extrémité des branches de l’aimant. La partie inférieure de ces conducteurs plonge dans le mercure des coupes G et C, qui est isolé du fer de l’aimant. Ainsi, en établissant la communication entre les deux coupes et les pôles d’une 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 à tourner dans le même sens.

La roue en cuivre C, très-mobile, pouvant se mouvoir dans un Fig. 194, plan vertical (fig. 194), ainsi que Va disposé M. Barlow, montre également la rotation d’un courant vertical due à l’action d’un aimant.

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

à fer à cheval est placé à plat sur le support, et de façon que chaque pôle soit symétriquement situé de chaque côté de la roue. Si l’on fait passer un courant électrique entre la roue G et le mercure placé dans la coupe, les courants verticaux qui sont représentés par les lignes partant du centre G et aboutissant au mercure contenu dans la cavité, sont soumis à une action permanente de la part des pôles de l’aimant, la roue se met en mouvement; aussitôt qu'une dent est sortie du mercure, une autre y rentre , 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 la 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 qui a été dit précédemment, mais que nous allons indiquer dans les cas les plus simples, propres cependant à nous conduire à la théorie électro-magnétique d’Ampère, dont nous parlerons à la fin de ce livre.

Supposons que l’on suspende en y, y', à deux conducteurs isolés Fig. 19%: communiquant ‘à une f VrrS pile, et analogues à ceux

EZ qui seront représentés T7 ci-après (fig. 196), des fils conducteurs courbés en cercle, en rectangle, ou bien doublement reployés, comme Pindique la troisième disposition de la figure 195, de façon à ce que le courant, comme l’indique la direction des flèches, passe dans différents sens. Si l’on emploie les courants circulaires ou rectangles soumis à 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 dirigés dans le même sens, l’action se détruit de chaque côté, et l'équilibre est établi dans toutes les positions ; on a alors un système astatique.

Si l’on approche un aimant des différents côtés de ces circuits, on reconnaît des actions attractives et répulsives analogues à 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