AIGUILLES

trempées au rouge blanc, d'un ressort

ë 7e violet. couleur d’eau. | rouge obscur.

La force magnétique était appréciée par la torsion nécessaire pour maintenir les aiguilles éloignées de 30° du méridien magnétique.

On reconnait que lorsque les aiguilles ont été rougies à blanc et refroidies lentement, elles ont donné à peu près le même résultat que lorsqu'elles ont été trempées rouge-blanc.

Voici encore quelques déterminations données par Coulomb, et trouvées en opérant avec un fil d’acier très-pur de 326 millimètres de longueur et de 4 millimètres de diamètre. Ce fil, ayant été trempé à 800», fut aimanté à saturation, et on répéta la même opération en le faisant recuire à diverses températures. La force magnétique est déduite des oscillations de ce fil sous l'action terrestre :

Température du recuit, Durée de 100 oscillations. 320 {couleur d’ HR Fée Te 450 (rouge sombre)........ 63 (maximum d’aimantation).

530 (rouge moins sombre)... 70 900 (rouge cerise clair)..... 76

Ces résultats montrent que dans des lames d’acier l’état de la trempe très-roide est celui qui leur donne le moins de magnétisme ; que depuis l’état de la plus forte trempe le magnétisme des lames va toujours en augmentant dans tous les degrés de recuit, jusqu’à ce que le recuit soit d’un rouge très-sombre. Le magnétisme diminue ensuite à mesure que la lame est recuite à un plus grand degré de

chaleur. On reconnaît également, comme nous lavons déjà dit page 25, qu'une lanie taillée en flèche à une force magnétique plus grande qu’une lame rectangulaire de même longueur et de même poids.

Nous rapporterons ici quelques expériences 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 de la vertu magnétique; la condition conservatrice dépend du mode même de la distribution du magnétisme dans les aimants. On ne saurait admettre, suivañt lui, que laimant soit composé d’un nombre infini de fils élémentaires, tous aimantés au même degré, quelle que soit leur trempé, puisque tout le système se désaimanterait bien vite; mais, en supposant que les aimants extérieurs soient plus aimantés que ceux -de l’intérieur, on a alors un système capable de conserver une dose de magnétisme plus ou moins forte. Ge dernier fait a été établi dans les faisceaux composés par Coulomb, et rentre dans les expériences de M. Barlow.

Suivant Nobili, la trempe fait acquérir à la masse un état tel que les molécules extérieures, refroidies plus rapidement que celles de l’intérieur, se rapprochent plus que ne peuvent le faire les dernières. L/acier trempé possède donc une croûte dont la densité et d’autres propriétés propres à sa constitution sont d'autant plus différentes dans les couches internes que 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 parce que le magnétisme s’y distribuerait inégalement, en plus grande 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, acquiert 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.

Par un motifsemblable, pour la même trempe et la même quantité d’acier, les petites barres prendront à proportion plus de magnétisme que les gros barreaux. L'expérience suivante tend effectivement à prouver que le magnétisme augmente 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-

lieu de part en part, suivant son axe; le poids du premier était de 28 grammes +, celui du second de 16. Ces deux cylindres furent trempés de la même manière et aimantés à saturation ; l’un et l’autre, placés à la même distance d’une aiguille de boussole, donnèrent les déviations suivantes :

Pour le cylindre massif. ......... 90,5

Pour le cylindre foré ............ 19,00

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 au dedans se trouve, d’après cela, recouvert des deux côtés d’une croûte qui devient la puissance conservatrice du magnétisme.

Il résulte de ce qui précède que, lorsque des pièces d’acier ont été inégalement trempées, elles sont inégalement dures, ne s’ai-" mantent pas régulièrement, et possèdent une force peu constante. Pour rendre la trempe de l'acier aussi régulière que possible, M. Walker 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’à ce qu’elles en aient pris la température; après quoi il les retire promptement et les plonge dans de l’eau bouillante. Suivant M. Walker, des aimants longs de 16°,2 et pesant 32 grammes ont porté quatorze fois leur poids lorsque la trempe a été opérée de cette manière.

On obtient de grands avantages lorsqu'on aimante un barreau en le maintenant, pendant 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 de la torsion sur le degré d’aimantation du fer et de l'acier. Lorsque l’on soumet le fer au martelage, ou qu'on lui fait subir la torsion, ses propriétés physiques sont changées tout aussi bien que par la trempe, et il en résulte que le fer peut acquérir une force coercitive capable de le faire devenir aimant permanent. On peut montrer ce fait d’une manière évidente en plaçant un fil de fer bien recuit dans la position verticale, afin qu'il soit soumis à l’action de la terre. Il s’aimante alors par influence, et acquiert un pôle boréal en haut et un pôle austral en bas; si dans cette position on le tord , alors il devient aimant permanent et conserve une partie du magnétisme développé primitivement par influence; quelle que soit la position qu'on lui donne.

L'expérience suivante peut servir à montrer l’action de la torsion sur le magnétisme développé dans le fer par l'influence de la terre ou des aimants (°) :

On prend un fil de fer parfaitement recuit de 2 millimètres de diamètre et de 2 mètres de hauteur; on le suspend par une extrémité au plafond d’une chambre, tandis qu'un poids assez lourd est suspendu à l’autre extrémité pour faire osciller lentement le fil par la torsion. Une hélice électro-magnétique, formée à l’aide d’un seul rang dun gros filenroulé autour d’un tube de verre de 4 centimètre de diamètre, est placée verticalement, de façon que le fil de fer soit dirigé dans l’axe du tube; de plus, les extrémités de cette hélice communiquent avec un galvanomètre à fil court très-sensible, afin d'indiquer la présence des courants électriques qui peuvent se développer dans le fil formant l'hélice.

Aussitôt que le fil est tordu, on voit l'aiguille du galvanomètre se dévier; et quand on maintient la torsion à un certain degré dans le fil de fer, aiguille du galvanomètre revient à 0, ce qui indique la cessation du courant électrique produit pendant la torsion. Lorsque le fil se détord, l'aiguille du galvanomètre se dévie dans un sens inverse de la première déviation, de façon à indiquer l'existence d'un courant électrique inverse. En tordant le fil dé fer dans un sens inverse au précédent, il y a encore déviation de l'aiguille , mais dans le mème sens qu’au commencement de l'expérience; c’est-à-dire que les effets sont les mêmes, qu'on torde le fil dextrorsum ou sinistrorsum, et qu’ils sont inverses quand on le détord.

On peut expliquer cet effet comme il suit : le magnétisme terrestre aimante par influence le fil de fer doux placé verticalement; aussitôt qu’on tord ce fil, Pintensité magnétique de l’aimant doit diminuer, car, le fer s’écrouissant, l’action par influence de la terre sur lui est moins forte; alors l'intensité magnétique du fil de fer diminuant par la torsion, il se manifeste un courant par induction dans le fil de l’hélice, ainsi qu’on le démontrera dans la suite de ce livre. Lorsque le fil se détord , alors, par le même motif, le fer revenant à son état moléculaire primitif, augmente d'intensité magnétique sous l’action de la terre, et on observe un courant induit en-sens inverse du premier.

On peut même, à l’aide d’un commutateur qui change les extrémités du fil de l’hélice en communication avec les extrémités du fil

(*) Extrait d’un mémoire présenté à l'Acad, des se., le 9 juin 1845. (E. secquerel),

du galvanomètre chaque fois que le fil est à ses maxima et ses minima de torsion , avoir un courant électrique Continu et dirigé dans le même sens pendant que le fil exécute des oscillations en vertu des lois de la torsion (E. Becquerel).

M. Wertheim a étudié avec beaucoup de soin les effets de la torsion en plaçant les fils ou les barres de fer soumis à cette action au milieu d’une double hélice, dont Pune sert à faire passer un courant électrique qui aimante par influence le fer, et l’autre à accuser la présence d’un courant par induction produit dans des circonstances analogues à celles qui se sont manifestées dans les expériences rapportées plus haut. IL a obtenu des résultats du même genre, mais en distinguant les effets de torsion permanente des effets de torsion temporaire ou de torsion élastique.

Les effets temporaires montrent qu’un aimant aimanté à saturation se désaimante partiellement au moment où il éprouve une torsion temporaire, et se réaimante au moment où il éprouve une détorsion.

Les effets permanents ont été observés avec des fils 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 a alors trouvé que ces fils, quand on les tordait de nouveau temporairement , donnaient lieu à dés effets magnétiques inverses, suivant que, les fils étant placés semblablement et 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 autres une diminution.

M. Wertheim a cru devoir déduire de ces expériences que la torsion agissait d’une manière toute spéciale en forçant les molécules matérielles à se disposer en spirale, et en donnant à la matière élle-mème 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 tous les sens, et que l’aimantation, tout en consistant à les rendre parallèles, n’a pas lieu de manière à ce qu’il n’existe pas encore de courantsélectriques dans d’autres azimuts ou des mouvements vibratoires dans différents sens. Alors, en tordant les barres dans un sens ou dans l’autre, ces mouvements inécaniques 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 cette action. D’après M. Wertheim, aucun effet analogue ne peut être produit ni par l’allongement ni par la compression.

M. Matteucci, en cherchant à répéter ces expériences, n’a pas été conduit à toutes ces conclusions. Il a bien trouvé que la torsion diminue l’état magnétique, et que la détorsion Paugmente ; mais il n’a pu vérifier le fait observé par M. Wertheim, savoir que Paction 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 des torsions croissantes jusqu’au point d’altérer son élasticité, s’il est alors soumis à l’action d’une {rès-faible torsion élastique, toujours dans le même sens, on a généralement une augmentation de magnétisme, et la détorsion correspondante 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 désaimantation en tordant et une aimantation en. détordant le barreau : on peut renouveler les alternatives. M. Matteucci considère cet effet comme dù à ce que l’effet d’une première et faible torsion sur les molécules, venant à la suite de torsions très-fortes en sens contraire, est analogue à une détorsion ; mais, en tous cas, le sens dans lequel la torsion élastique, appliquée à des barreaux déjà tordus d’une manière permanente, donne une augmentation de magnétisme avec plus d'intensité et de persistance, a été généralement celui dans lequel la première torsion a eu lieu.

Traction ou allongement. 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 fil de fer ou d'acier était tendu verticalement, et à l’aide de poids on pouvait faire varier sa tension. Ce fil occupait l’axe d’une double hélice verticale dans l’un des conducteurs de laquelle passait un courant électrique qui aimantait le fer; 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 cette manière, il a trouvé que l’allongement du fer produit une augmentation d'intensité magnétique, tandis que le raccourcissement donne une diminution.

ne nie.

Ainsi la traction agit dans le même sens que la détorsion, et donne lieu à une augmentation de force magnétique. Du reste, on doit observer qu’en général les actions moléculüires qui sont accompagnées d’une augmentation dans la force d’agrégation, sont suivies d’une diminution dans l'intensité magnétique où dans la facilité que le fer possède à s’aimanter : en même temps la force coercitive augmente; mais, plus elle est forte dans un barreau, moins celui-ci reçoit d'action par mfluence. Au contraire, les actions moléculaires, qui sont accompaghées d’une diminution dans la force d’agrégation , donnent une augmentation dans l’intensité 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 chaléur sur la distribution du magnétisme libre dans les aiguilles aimantées. Ayant pris un barreau d'acier de 162": de longueur, 14 millimètres de largeur, et pesant 82 grammes, il le fit chauffer cerise clair, et le refroidit en suite lentement dans l'air, pour qu'il ne prit aucune trempe; il l’aimanta ensuite à saturation, la température de 19° centigrades; puis il compta le temps nécessaire pour effectuer 10 oscillations. Ayant élevé de nouveau la témpérature, il mesura, après le refroidissement, le temps nécessaire pouf faire le même nombre d’oscillations. Il obtint les résultats consignés dans le tableau suivant :