AF

Dans le second cas, en désignant par F’ l'intensité polaire de l'aiguille aimantée, on a :

FF' d?*

Si l’on pouvait faire osciller librement le petit barreau sans frottement ni résistance, la formule précédente (1) donnerait une expression de l’action de l’aimant sur cette substance, c’est-à-dire de son magnétisme spécifique. Mais, comme on fait osciller le barreau en le suspendant par son centre de gravité à un fil de soie, il faut pouvoir tenir compte de la torsion du fil.

Lorsqu'on fait usage d’aiguilles assez longues et pesantes, celte torsion , de même que la résistance de l'air, peut être négligée ; mais si elles n’ont que peu de poids, il est nécessaire d’y avoir égard. La formule qui donne le temps d’une oscillation par la torsion seule est la même que (1), celle précédemment donnée :

DR et pics http One ET ÉSÉÉERÉ

L’intensité magnétique des différents points d’un barreau dépend non-seulement de sa nature, mais encore de sa forme et de sa longueur. Si l’on façonne toutes les substances, telles que le nickel, le fer, le cobalt, en cylindre de même longueur et de même diamètre , on peut admettre que la distribution du magnétisme s’y fait de la même manière, et Z, calculé comme l'indique la note , peut donner le magnétisme spécifique par rapport au volume. Il est facile, d’après la densité des métaux, d’avoir les magnétismes spécifiques par rapport aux poids; car, d’après les résultats que nous indiquerons plus loin, pour passer des poids aux

volumes le rapport doit être multiplié par D D et D’ étant les

densités des barreaux; et lofsque D et D’ sont peu différents, cette fraction est très-petite,

On se fonde pour cela sur les résultats obtenus en comparant ensemble les effets produits sur des barreaux de fer de différents poids et formés par la juxtaposition d’un certain nombre de tiges de fer doux de même diamètre et de même longueur. On trouve alors que l’on peut exprimer comme il suit les effets produits : « Quand des barreaux de fer doux, cylindriques, de même longueur et de diamètre différent, oscillent sous l'influence d’un aimant, les cubes des temps des oscillations sont proportionnels aux poids des barreaux. »

Ou bien, comme les poids sont proportionnels aux volumes: « Les

pl?

f étant la force de torsion.

On fait osciller ensuite le même barreau sous l'influence de la torsion et de l’aimant;ona:

yes of se 3g(f + 2) Et à l’aide de ces deux formules on peut obteuir Z. Si le barreau est assez gros et que f ne soit qu’une petite fraction de Z, on cherche le temps 0 que ferait le barreau oscillant seul ; on a :

B= = x73 de là on déduit z.

Si le barreau est très-léger, on rapporte Z à j, et on a : PR ENS PRNEe

être

Cette formule a l’ayantage d’ indépendante de la résistance de l'air. (E. Bec-

querel.)

cubes des temps des oscillations des barreaux de même longueur sont proportionnels aux carrés des diamètres. » (E, Becquerel.)

D’après la formule du mouvement oscillatoire, on en conclut que l’action exercée de la part de l’aimant sur un filet élémentaire de molécules du barreau de fer doux diminue à mesure que le diamètre augmente, et cette intensité est à peu près en raison inverse de la puissance ? du poids du barreau,

Si, au lieu de faire usage de barreaux cylindriques pleins, on emploie des barreaux cylindriques creux de même poids, l’action élémentaire exercée sur chaque fibre élémentaire des premiers est plus petite que celle qui a lieu sur chaque fibre élémentaire des seconds. Aussi Paction est-elle plus énergique avec ces derniers barreaux. On retrouve donc dans l’aimantation par influence les effets observés dans les aimants, et cités page 30.

On a examiné comment change la force magnétique en conservant aux aiguilles oscillantes le même volume apparent, et faisant varier la densité magnétique du métal, c’est-à-dire en prenant des mélanges de limailles de fer et de limailles de métal inactif, et en les plaçant dans des cartouches de papier.

On a constaté, en comparant des barreaux de fer doux et des cartouches de papier de même volume et remplies de limaille de ce métal, que le temps d’une oscillation est en raison inverse du poids du barreau, en tenant compte , bien entendu, d’après les lois d'inertie, du poids de l'enveloppe de la cartouche, Il résulte de là que la force qui fait osciller un filet élémentaire du barreau est proportionnelle au carré de la densité magnétique. (Voir la note ci-dessus.)

On observe encore ces effets lorsqu'on opère avec du fer provenant de la réduction de l'oxyde par l'hydrogène , et avec des mélanges de limaille de cuivre ou de zinc et de fer, pourvu qu’on ne dépasse pas une certaine limite. Mais si on arrive à ce point que les particules de fer soient très-éloignées, et que la densité magnétique soit plus petite que -F, alors ces particules ne peuvent plus réagir l’une sur l’autre, et l’action élémentaire est proportionnelle simplement à la densité magnétique. Coulomb , avec des mélanges de cire et de limaille, était parvenu à la seconde partie de cette loï,

On peut conclure de là : 4° que l’action exercée par un aimant sur du fer doux est la même, que le fer soit à l’état de poudre impalpable, ou qu’il soit malléable; 2 que l’action élémentaire est proportionnelle au carré de la densité magnétique quand les parti-

cules sont très-rapprochées, et simplement à la densité magnétique quand elles sont très-éloignées. Entre ces deux limites la loi serait fort compliquée (E. Becquerel).

Lorsqu’on emploie ce procédé pour comparer l'action exercée par un aimant sur des barreaux de fer, d’acier, de fonte , de diverse nature, on trouve pour magnétisme spécifique des nombres trèsdifférents. Le fer le plus doux donne l'action la plus forte, et à mesure que l’on fait usage de barreaux dont la force coercitive est plus grande , on trouve des nombres plus petits pour exprimer leur magnétisme spécifique. Ainsi, la facilité que ces substances possèdent de permettre au magnétisme de se développer par influence est inversede la plus ou moins grande force coercitive qu’ils possèdent. Déjà , à propos de la torsion, page 30, nous avions été conduit à une conséquence analogue. En opérant ainsi, on a trouvé qu’en moyenne le magnétisme spécifique de la fonte de fer est de 80, quand celle du fer doux est 100.

M. Barlow avait déjà obtenu les résultats suivants, mais en cherchant l’action exercée sur une aiguille aimantée par diverses substances :

Fer malléable. .......... ee 2100 Acier fondu (non trempé)....... TA Acier blistered ïid......... se 0 Acier shear Is sessenaens 100 ACICL SNA TeMPÉ) Le DD ACIéL DIS ITR: D AGIENTONU UE RIT ER er emlilere 40 NN oNsenoncnoundna once M

Le nickel et le cobalt sont fortement attirables à l’aimant; mais s'ils sont alliés, et surtout le cobalt avec l’arsenic, ils peuvent perdre complétement cette faculté. On a formé avec du nickel doux , malléable et analogue au fer doux, trois petits barreaux qui ne conservaient pas sensiblement de magnétisme et oscillaient dans le même temps, sous l'influence d’un aimant, que des petits barreaux de fer doux de même longueur, de même forme et de même poids. La comparaison du nickel réduit par l'hydrogène, et du fer obtenu par le même procédé, conduit au même résultat; c’est-à-dire que le magnétisme spécifique du nickel doux et du fer doux est sensiblement le même à la température ordinaire. S'il y a une très-légère différence, elle est en faveur du nickel, mais elle

ne s’élèverait pas à 4 millième. Quant aux nickels que l’on trouve dans le commerce, ce sont des carbures analogues aux fontes de fer, et ils donnent des résultats moindres que le fer doux.

Le cobalt, de prime abord , paraît loin de conduire à des résultats aussi nets que le fer et le nickel. Ce métal étant très-difficilement fusible, on n’a pu le fondre que dans des creusets brasqués, et alors il est carburé , ou du moins il s’est présenté comme ayant toujours une certaine force coercitive. Avec l’éponge de ce métal, obtenue par la réduction au moyen de l'hydrogène, l’état d’agrégation des molécules influe tellement sur les résultats, que les petits barreaux obtenus par pression ont une force coercitive assez considérable, et que l’on n’est plus conduit aux mêmes résultats qu’avec la poussière de fer et de nickel. En comprimant cette éponge, on peut former des petites aiguilles assez fortement aimantées. On ne peut donc pas déduire le magnétisme spécifique du cobalt au moyen des nombres donnés par cette méthode, à moins que ce métal n’ait par lui-même une force coercitive ; mais, en tout cas, les résultats obtenus avec le cobalt carburé sont dans les mêmes limites de grandeur que ceux donnés par les carbures de fer et de nickel.

Action de la chaleur sur les métaux magnétiques proprement dits. L’action du fer sur une aiguille aimantée varie avec la température , et au rouge brillant le fer n’agit plus sur elle. Newton avança que le fer rouge ne jouit pas de la propriété magnétique; le père Kircher, au contraire, assura que l’aimant attirait le fer à chaud comme à froid. Cavallo, qui reprit ces expériences, montra que ces effets provenaient d'observations faites à des températures différentes; qu’au rouge sombre le fer est encore magnétique, tandis qu’au rouge cerise il ne l’est plus.

M. Barlow a examiné l’action de barreaux de fer, de barreaux d'acier et de sphères de fonte sur une aiguille de boussole, lorsqu’on fait varier leur température. Il a reconnu que la fonte de fer augmente d'action à mesure qu’on élève la température; qu’au rouge sombre elle est à son maximum , et qu’au rouge brillant elle est nulle. Il a vu qu’en élevant d’abord les barreaux de fer et de fonte au rouge blanc, et les laissant refroidir, en arrivant au point où le fer devient magnétique, quelquefois l'attraction qui se manifeste atteint immédiatement son maximum; d’autres fois elle augmente graduellement.

Pour étudier l’action de la chaleur sur les divers échantillons de fer, de nickel et de cobalt, on peut faire usage d’une méthode qui per-

. Rd mere CT terre res este TN LS nt à re

met de soumettre ces métaux à l’expérience, comparativement l’un à l’autre, et ne nécessite qu'une faible masse de matière (E. Becquerel) : on prend un fil très-fin de platine, d’une longueur de 2 mètres environ (4 mètre de ce fil pesait 05,075). A son extrémité infériéure on suspeñd un petit étrier én platine très-mince. L'autre extrémité est fixée au plafond d’une Chambre, et on peut donner à ce fil un mouvement de rotation autour de la verticale, de façon à amener Pétrier dans tous les azimuts possibles. Ce fil est destiné à servir de fil de torsion, et à faire osciller un petit barreau de fer, ou un autre formé avéc la substance d’essai placée dans Pétrier en platine. Ce barreau, qui ne doit pas avoir plus de 4 centimètres de longuüeur, est chauffé avec uné lampe à alcool à double courant d'air, comme la lampe d’Argant, dont la mèche peut s'élever ou s’abaisser au moyen d’une crémaillère. Un cylindre de cuivre entoure la flamme, lui donne plus de régularité et empêche le mouvement de vacillation des lampes à alcool ordinaires. Ce cylindre, qui à 6 à 7 centimètres de diamètre, dépasse à la partie supérieure au moins de 2 ou 3 centimètres le barreau qui oscille dans son intérieur. Au moyen de cette disposition, en modérant la flamme et en variant la longueur du cylindre de cuivre, on peut chauffer le barreaäu depuis la température ordinaire jusqu’au rouge brillantet même au rouge. blanc, et maintenir la température stationnaire, surtout dans les diverses phases du rouge. Il faut, en outre , que le tirage de la lampe ne soit pas très-considérable, et que le poids du barreau soit suffisant pour qu’il n’éprouve pas les mouvements alternatifs de haut en bas que tend à produire le courant d’air.

On approche ensuite les deux pôles opposés de deux barreaux aimantés, dans le même plan horizontal que le petit barreau suspendu; et Celui-ci, s’aimantant par influence, oscille plus ou moins rapidement. On pourrait ramener les forces accélératrices à la force de torsion du fil; mais comme celle-ci change un peu avec la température, puisque 1 ou 2 décimètres de fil de platine près de l’étrier sont portés à la température rouge quand on chauffe le petit barréau, oh a pris des petits barreaux assez pesants pour que lPinfluence de cette torsion pût être négligée, c’est-à-dire pour que le temps d’une oscillation fût de 8” à 10’et même plus sous linfluence de la torsion, et de 0”,25 ou 0”,50 sous l'influence des aimants.

En opérant d’abord avec du fer doux , on a reconnu qu’en le chauffant graduellement pendant ses oscillations, le temps de

celles-ci est peu changé, et qu’arrivés au rouge-cerise, les petits barreaux n'éprouvent plus aucune action. En abaïssant graduellement la température, quand on arrive à l’instant où le fer devient magnétique, quelquefois cette faculté est portée immédiatement à son maximum; dans d’autres, l’apparition du magnétisme est plus graduelle. Dans les petits fils de fer on observe le premier effet, et dans les gros fils le second effet a plutôt lieu. L’inégale répartition de la température doit avoir une influence dans cette circonstance, ar, lors du refroidissement ou de Pélévation de la température, la surface du barreau n’a pas la même température que l’intérieur. Mais cette cause ne doit pas être la seule, car on a vu un barreau d’acier qui n’arrivait que graduellement au maximum d’action, malgré le soin que l’on avait mis à régler l’abaissement de température.

On a remarqué, en opérant avec différents barreaux de fer doux, ét élevant graduellement la température, que le temps des oscillations diminuait, de sorte qu'un peu avant le rouge-cerise, c’est-à-dire au rouge sombre , l’action magnétique était à son maximum ; ensuite au rouge-cerise elle s’anéantissait. Cette différence d'action n’est pas très-considérable ; car, d’après le carré du temps d’une ostillation , on à en moyenne 104,3 pour représenter la force qui fait osciller un barreau au rouge sombre, celle qui le fait osciller à la température ordinaire étant 100.

Les fontes et les aciers Soumis au même mode d'investigation ont donné les mêmes effets, relativement à la température à laquelle ces substances perdent la faculté d’être attirées par Paimant; seulement on arrive à ce résultat remarquable, qu'avant de s’anéantir, l’action devient égale à celle qui serait exercée sur un barreau de fer doux de même forme et de même poids. La force coercitive s’anéantit donc, et l’action est la même que si elle s’exerçait sur les particules ferrugineuses seules. D’après les expériences , on à été conduit aux conséquences suivantes :

1° En élevant la température au rouge naissant, toute trace de force coercitivé disparaît dans le fer doux, la fonte et l’acier. Au rouge-cerise, ces substances perdent la faculté d’être attirées par l’aimant,.

2 Le magnétisme spécifique du fer doux ne varie que très-peu entre la température ordinaire et celle du rouge sombre; seulement au rouge sombre il augmente de -# à peu près; ce qui montre qu’à là température ordinaire ce métal se comporte comme ayant une faible force coercitive.

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3 Le magnétisme spécifique de la fonte de fer augmente avec la température, en sorte qu’au rouge naissant il est à son maximum. Dans la fonte et l'acier, le magnétisme spécifique, qui est plus faible que celui du fer à la température ordinaire, augmente à mesure que celle-ci s'élève , de telle sorte qu'avant de s’anéantir il est au moins égal à celui du fer doux.

4 Le nickel et ses carbures se comportent comme le fer et ses carbures ; seulement la température à laquelle le nickel cesse d’être magnétique est beaucoup plus basse. On peut admettre approximativement 400° pour la limite à laquelle s'étend l’action magnétique de ce métal ; au delà, il n’agit plus’sur l'aiguille aimantée, du moins si l’on n’a égard qu'aux actions énergiques. Nous avons déjà vu qu’à la température ordinaire le magnétisme spécifique du nickel était le même que celui du fer; quant à la fonte de nickel, elle se comporte comme celle de fer. À la température ordinaire son magnétisme est plus faible que celui du fer et du nickel doux. Il augmente à mesure que l’on élève la température, et atteint un maximum avant de s’éteindre vers 400°. Avant ce terme, il est égal à celui du fer doux.

5° Quant au cobalt, on n’a agi que sur du cobalt carburé et fondu. Il se comporte de même que la fonte de fer et celle du nickel, et vers le rouge-cerise son magnétisme spécifique est le même que celui du fer et du nickel. La température à laquelle il perd son magnétisme est beaucoup plus élevée que pour les deux autres métaux magnétiques ; en effet, on ne peut l’atteindre à l’aide de la lampe à alcool, et il faut le chauffer pour cela au blanc éblouissant du feu de forge.

On voit donc, en résumé, que le magnétisme spécifique des trois métaux dont nous venons de parler, nickel, fer et cobalt, ne varie pas dans de très-grandes limites entre la température ordinaire et celle où ils cessent d’être magnétiques, température qui est différente pour chacun d'eux (E. Becquerel).

D’après le mode d'action de la chaleur sur les métaux magnétiques, il était tout naturel de supposer qu’en abaissant convenablement la température de certains métaux qui n’ont pas cette propriété à la température ordinaire, on parviendrait à la leur donner. Mais jusqu'ici on n’a pu confirmer cette conjecture, et le manganèse ni le chrome, à une température même de 80° au-dessous de 0, n’ont pas présenté d'effets comparables à ceux des trois métaux magnétiques proprement dits. Ils exercent une action sur l'aiguille aiman-

tée comme beaucoup d’autres corps, et ainsi qu’on va le voir plus loin, mais cette action est beaucoup plus faible que l’action pro- | duite par le fer, le nickel et le cobalt.

Action du magnétisme sur tous les corps. Coulomb est le premier qui ait annoncé que non-seulement le fer, le nickel et le cobalt, et quelques autres métaux qui peuvent être mélangés de fer, sont influencés par un aimant, mais encore que de petites aiguilles de toutes les substances métalliques ou végétales, telles que du bois, du verre, etc., oscillent, sous l'influence de forts barreaux, comme de petites aiguilles aimantées. Il s’est servi pour cela de Pappareil déjà décrit, représenté figure 167, page 40. Il a donné le rapport des forces exercées sur des aiguilles d’or, d'argent, de plomb, de cuivre, eu égard à la force de torsion d’un fil de cocon. Ii a cherché, en faisant des mélanges de cire et de fer, quelle était la faible proportion de ce métal ou de particules magnétiques nécessaire pour produire ces résultats, et il a trouvé qu’il suffisait de la présence de a de fer dans ces métaux pour leur donner une force directrice sensible entre les pôles de deux forts aimants. Ce sont là des quantités tellement minimes, que l'analyse chimique la plus parfaite est impuis- | 1h sante pour en déceler la présence. Coulomb, qui apportait dans ses recherches une exactitude scrupuleuse, n’a pas trouvé de motif suffisant pour se prononcer sur la cause du phénomène, et décider si c’est une propriété générale de la matière d’être magnétique à un | degré plus ou moins marqué, ou bien si tous les corps ne renferment | pas des particules ferrugineuses à l’état métallique ou de protoxyde. | Plusieurs physiciens ont également étudié l’action du magnétisme !

de tous les corps, et même, avant Coulomb, Brugmans, Lehmann, ; Cavallo ont examiné Paction d’un aimant sur quelques métaux ; le

premier a vu la répulsion produite par les pôles d’un aimant sur

le bismuth.

L'un de nous (Becquerel) s'était aussi occupé de cette question, | ainsi que de Paction de courants très-énergiques sur différents corps. { | . + L Il avait reconnu que les corps tels que le bois, la gomme laque, sont {fl e {} |

influencés par les pôles d’aimants qui ne sont même pas très-énergiques, et, de plus, que les courants électriques agissent comme les | aimants. Ce qu'il y a de remarquable, c’est que la distribution du | magnétisme ne se fait pas constamment de la même manière, et que Î les aiguilles ne se mettent pas toujours dans la direction de la ligne des pôles ; quelquefois, et le plus souvent quand on opère avec un seul aimant, il se fait une distribution transversale du magnétisme,

TATILS 4 !

et la petite aiguille se met perpendiculairement à la ligne des pôles. Quand on varie la distance de cette aiguille aux pôles des aimants, on peut même la faire passer par toutes les positions intermédiaires

entre la ligne des pôles et la position perpendiculaire ; ces effets se produisent lorsque la longueur des aiguilles surpasse plusieurs millimètres, et n’ont jamais lieu avec des substances fortement magnétiques, comme le fer et le nickel, Il est probable que ces différents effets tiennent à ce que, le magnétisme étant très-faible dans les premiers corps, on peut négliger la réaction du corps sur lui-même; dès lors Paction directe du barreau aimanté doit l'emporter, et toutes les particules qui le composent tendent à se mettre dans le même état relatif par rapport à lui (Becquerel ).

Lebaillif a aussi examiné Pinfluence des corps sur les aimants; mais, au lieu de soumettre les substances à l’action des aimants, il a suspendu une aiguille aimantée de façon qu’elle füt trèssensible à l'action des corps magnétiques, et en a approché les substances qu’il voulait soumettre à l'expérience, afin d’observer la déviation produite sur l'aiguille. L’appareil qu’il a construit sur ce principe a été nommé sidéroscope : il se compose d'une cage MN

Fig. 168.

dans laquelle une paille AB est suspendue à un fil de cocon CD, au moyen d’une chape en papier C. Une petite aiguille aimantée a, formée avec une aiguille à coudre, est fixée à l'extrémité et dans le prolongement d’une tige de paille. De l’autre côté B sont placées deux aiguilles destinées à servir de contre-poids. L'appareil étant orienté dans le méridien magnétique , la paille, par l'influence de «, prend lentement la direction de l'aiguille aimantée librement suspendue. Un cercle divisé P permet d'estimer les déviations de la paille AB.

Enfin une feuille de carton M ferme en partie l'appareil, afin d’éviter les courants d’air.

Lebaillif, en examinant l’action des différentes substances sur l'aiguille aimantée , a reconnu, comme Brugman l'avait déjà obseryé, que le bismuth produit une répulsion, quel que soit le côté où l’on présente ce métal, et quel que soit le pôle de l’aimant.

Ces effets avaient été attribués généralement à d’autres causes qu’au magnétisme. En 1846, M. Faraday ayant découvert l’action exercée par les aimants sur les substances transparentes pour modifier leurs propriétés optiques, étudia Paction que lesaimants exercent pour attirer et repousser les corps, et surtout les effets de répulsion qui avaient été aperçus par Brugman et Lebaillif, Il reconnut à l'aide d’un puissant électro-aimant (aimant beaucoup plus énergique que les aimants ordinaires et que nous décrirons dans le livre XI°) que non-seulement le bismuth et d’autres métaux, mais encore les substances telles que le phosphore, le soufre et les liquides, comme Peau, l'alcool, l’éther, sont repoussés par les pôles d’un aimant; si une aiguille aimantée a une sensibilité suffisante, elle est également repoussée par tous les points de ces substances.

Il faut reconnaître dans cette répulsion une action par influence due à la présence du corps, et qui se manifeste lorsque, l’aimant et le corps étant en présence, la force magnétique est permanente, 11 ne faut pas confondre ces effets avec les attractions et les répulsions qui peuyent se manifester quand il y a mouvement entre les corps en présence, ou bien lorsque la puissance magnétique commence ou finit, ou varie d'intensité; dans ce dernier cas, il se manifeste des effets dus à des courants d’inductiôn, et que nous ne pourrons étudier que dans le XI: livre.

Ainsi l'attraction qui se produit sur le fer, l'oxyde de fer, les de solutions ferrugineuses, ete., et la répulsion qui a lieu sur le bismuth , le soufre, l’eau, ont lieu quand les corps sont en repos, et l’action magnétique permanente, et les effets sont produits sur la masse entière du corps. Du reste, si l'action des aimants est générale, les effets produits dans les dernières conditions sont de beaucoup plus faibles que ceux qui ont lieu sur le fer ; nous donnerons plus loin les résultats de leur comparaison,

M. Faraday avait pensé que l'on devait admettre dans la matière une nouvelle propriété, mais inverse de celle que possède le fer, et que l’on devait diviser les corps en cor ps maynéliques ou AHREnAIEs à l’aimant, et corps diamagnétiques ou repoussés par l’aimant.

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Parmi les premiers, mdépendamment du fer, du nickel et du cobalt, peuvent se placer, mais à un degré plus faible, le platine, le titane, le palladium, le chrome, le manganèse, etc.; parmi les seconds, toutes les autres substances, mais au plus haut degré le bismuth.

Cette opinion a été généralement adoptée; mais il est possible, comme. on va le voir, d'expliquer les phénomènes sans admettre une nouvelle propriété de la matière, en supposant seulement que tous les corps soient magnétiques, mais à un degré différent, pourvu que l’on tienne compte de l’action des milieux environnants (E. Becquerel).

Magnétisme spécifique des solides et des liquides. Nous allons d’abord indiquer les procédés à l’aide desquels on détermine le magnétisme spécifique des différents corps dans diverses conditions ; ensuite nous parlerons de l’explication des phénomènes.

Ces procédés sont fondés sur le principe suivant, qui a été démontré par les expériences dont nous décrirons plus loin les résultats :

« Un corps placé à distance d’un centre magnétique est attiré vers ce centre avec une force égale à la différence qui existe entre le magnétisme spécifique de ce corps et celui du milieu dans lequel il se trouve plongé; »

Ou, en d’autres termes : « L’action du magnétisme sur un corps est la différence des actions exercées sur le corps et sur la masse du milieu ambiant déplacé, de même qu’un ballon plein de gaz tombe à la surface de la terre ou s’élève dans l’air, suivant que ce gaz est plus ou moins dense que l’air.

Ce principe est donc analogue au principe d’Archimède pour la pesanteur (*).

(*) Soit A un centre magnétique, et M. une masse sphérique d’un corps attiré vers

Fig. 169. le centre À par une force F. Supposons en outre

Y que ce corps M soit placé dans un milieu indéfini également influencé par l’aimant, mais avec une x (ee) x LAN x! force proportionnelle à /, F et f représentant les NUE WU magnétismes spécifiques du corps et du milieu, ES c’est-à-dire les actions exercées par A sur des vo-

ss lumes égaux de ces substances.

Si l'on joint AM, et que l’on décrive de l'autre côté de A, à une distance AM/— AM, une sphère M! égale à M, il est évident que les attractions magnétiques exercées par A sur tous les points du milieu indéfini se détruiront deux à deux, à l’excepton de celle qui aura lieu sur M et M', et il n’y aura dans ce milieu qu’un accroissement de densité à mesure que l’on approchera de A. Mais l’action de A sur M étant F, et celle qui a lieu sur M’ étant j, la résultante des actions exercées sur M en vertu de la puissance magnétique de A: et de l’action du milieu sera F — f. Ainsi, de ce qu’une portion du milieu ambiant égale à M se trouve déplacée par le corps, il en ré-

L'appareil suivant, qui est fondé sur l'emploi de la balance de torsion, permet de comparer les effets produits sur les différents corps solides plongés dans divers milieux (E. Becquerel); on l’a représentévu de face et de côté, afin de se rendre compte de la position de ses différentes parties. AA’BB' est un énorme électro-aimant reposant sur une table MM” parfaitement horizontale, de façon que les faces supérieures A et A’, qui sont également horizontales, puissent supporter les appareils à l’aide desquels on veut opérer. Get électro-aimant est formé d'une barre en fer doux cylindrique, de 1 mèt.

de longueur et de 41 centimètres de diamètre, courbée en fer à cheval. Les branches sont écartées à l'intérieur de 13 centimètres, et cette barre pèse au moins 63 kilogrammes; autour des deux branches AB, & ; à AB’, sontenroulés parallè-

ET se) lement deux fils de cuivre recouverts de cocon, de 910 mètres de fongueur et de 2 millimètres de diamètre, en sorte que le courant peut passer ou dans un seul fil de 1,820 mètres de longueur et de 2 millimètres de diamètre, ou dans deux fils de 910 mètres et de même grosseur, ce qui équivaut à un seul fil d’un diamètre double. Le poids du cuivre de ces fils est de 50 kilogrammes.

Sur cet électro-aimant repose une cage en bois X, construite sur un soc en bois F parfaitement dressé. Cette cage en bois est destinée à servir de balance de torsion, et à cet effet elle est surmontée d’un tube K de 50 à 60 centimètres de hauteur, assez épais, et encastré par sa base dans un morceau de bois G, qui peut glisser

Fig. 170.

sulte une force f dirigée de M! vers A, qui diminue d'autant la tendance de M vers A.

11 résulte de là que si F est plus grand que f, F — sera positif, etil yaura attraction. Si au contraire F est plus petit que f, M sera repoussé du centre magnétique A (E. Becquerel).

Ë Hi

sur la partie supérieure de la cage en bois. Deux écrous eñ cuivre 0, 0’, fixent ce morceau de bois sur la cage, de telle sorte que le tube de verre est dans une position invariable. Avant de fixer le tube, dont l’axe doit se trouver correspondre au centre de F, il est bon de centrer les substances qui doivent être attachées au fil de tor sion supporté par le haut du tube : on parvient à ce but au moyen de deux petits écrous R et R’ fixés sur la cage, qui font mouvoir le tube dans deux directions à angle droit. L’extrémité supérieure K du tube est munie d’un système qui sert à suspendre les fils de torsion dans l’axe du tube, et qui permet de mesurer la torsion.

Il résulte de cette disposition que, lextrémité supérieure du fil de torsion étant fixée à l’aide de N, ôn peut déjà donner un premier mouvement, et.amener le fil dans la position que l’on veut; ensuite, au moyen du cercle divisé, on mésure la torsion qué l’on fait subir au fil. La cage de cette balance de torsion est ouverte en avant et en arrière ; deux lames de verre glissant à coulisse dans le bois ferment les deux côtés. :

À droite et à gauche de cette balance de: torsion sont deux masses de fer doux GC, GC’ qui-reposent sur chacune des extrémités de l'électro-aimant, de telle sorte que les faces supérieures ont une aimantation très-énergique lorsque l’électro-aimant s’aimante luimême. Les faces supérieures sont exactement de niveau avec la face de la base de la balance de torsion. En plaçant donc sur.ces masses de fer deux barreaux D, D’ en communication avecles barreaux E et E’ également en fer doux, on accumule une grande.force magnétique sur les extrémités en regard de ces barreaux.

Les deux masses G et C’ doivent être placées, l’une un peu à gauche, l'autre un peu à droite de l’axe d’aimantation de l’électroaimant, et par conséquent les deux barreaux E, E', ne sont pas dans le prolongement l’un de l’autre; la coupe verticale représentée à droite de la figure 170 indique la place des armatures. Gette disposition est nécessaire pour que les petits barreaux tels que ab, qui sont suspendus au fil de torsion, soient situés entre les plans des faces internes des barreaux DE et D'E’, et pour que les attractions ou les répulsions puissent se mesurer facilement.

On voit donc, en définitive, que l'appareil revient à mesurer par la torsion le nombre de degrés dont il faut tordre un fil métallique pour ramener dans sa première position d'équilibre une aiguille

“ab attirée où chassée de l'axe d’aimantation qui se trouve légè-

rement oblique avec la ligne joignant le centre des faces circulaires des électro-aimants.

Il y a des précautions à prendre pour que le corps suspendu soit seul influencé par laimant; pour cela, on prend un fil d’argent très-fin de 0,045 de diamètre, et pesant 21 milligrammes lé mètre, à l’aide duquel on à fait deux boucles g/g, comme cela est

Fig. 170 bis. représenté fig. 170 bis; on l’attache au fil dé tor-

sion, quand ce n'est pas le fil lui-même cf qui sert à faire ces boucles. Cette méthode de suspension est préférable à tous les étriers que l’on peut employer.

Une seconde cause d’erreur sont les oscillations continuelles de l’extrémité du fil et du barreau ab ; il faut les amortir sans gêner la torsion. Pour cela on prend une petite sphère de plomb p, à laquelle est soudée une toute petite boucle en fil de platine ; à cette boucle passe un fil de cocon double, qui est aftaché en boucle, et passe au milieu du barreau ab, de façon que la sphère de plomb soit suspendue à 1 centimètre de ab. Alors on prend un petit vase cd que l’on remplit d’eau, ou d’eau saturée de chlorure de calcium ; la boule p plongeant dans cette eau, ainsi que l'indique Ja partie inférieure de la figure, les oscillations de ab sont anéanties , et cependant la torsion du fil reste la même, le poids qui tend le fil ne changeant nullement la force de torsion; ainsi «b reste aussi sensible aux effets du magnétisme.

Pour examiner les mouvements des petits barreaux, on se sert d’un microscope L (fig. 170), grossissant de 40 à 20 diamètres, et fixé à un des côtés de la balance de torsion. Ce microscope porte au foyer de l’oculaire un micromètre. On trace sur chaque extrémité des barreaux ab une croix , soit avec un crayon, soit avec une lime, et l’on vise avec le microscope de façon à apercevoir le point de croisement des deux traits. Alors on tourne le cercle divisé supérieur HH' jusqu’à cé que le point de croisement soit le fil du milieu du micromètre de l’oculaire, et on est sûr d’être au zéro de l’appareil, et de ramener toujours l'aiguille ab dans la même position relative.

Il est facile de chercher les effets produits dans différents liquides : il suffit de soulever le bouton N, d’enleverle petit vase cd, etde glisser entre les deux barres de fer E, E’, une cuve parallélipipédique en verre à faces parallèles, en sorte que chaque grande face soit perpendiculaire à la direction de la lunette; la partie supérieure de la figure 170 bis représente cette cuve dans laquelle plonge ab.

TT

On peut mettre dans ce vase les liquides dans la masse desquels on veut plonger les diverses substances, et le liquide lui-même, par sa résistance sur ab et sur p, amortit les oscillations.

L'appareil étant décrit, on a peu de chose à ajouter pour faire comprendre la méthode d’observation. Cette méthode consiste à disposer en barreaux de 25 millimètres de longueur et de 9, 3, 4,5 millimètres de diamètre, et même plus, les substances sur lesquelles on veut opérer, et à placer le petit barreau ab suspendu comme il vient d'être dit, de façon que le point de croisement des traits marqués sur une des extrémités vienne coïncider avec le trait central du micromètre situé au foyer de l’oculaire du microscope ; ensuite on fait passer un courant dans l’électro-aimant, et l'aiguille se trouve déviée dans un sens ou dans l’autre, suivant qu'il y a attraction ou répulsion; il n’y a pas d’équivoque. On tord le fil de torsion en sens inverse avec le cercle HH', et on mesure le nombre de degrés nécessaires pour ramener le point de croisement au centre du microscope ; la force de torsion étant proportionnelle à l’angle de torsion, on a la mesure exacte de l'effet dù à l’aimantation. Mais, pour en conclure l’action exercée sur le barreau, il faut changer l’aimantation à l’aide d’un commutateur situé dans le circuit, et mesurer de nouveau leffet produit. On trouve presque toujours la même torsion. Ensuite on tourne le cercle HH’ de 480, et l’on répète les mêmes opérations sur l’autre extrémité du barreau : on prend la moyenne des quatre déterminations.

Ce procédé donne des résultats précis, car Pappareil est très-sensiblé ; cependant on peut employer une autre méthode, surtout si l’action est assez énergique. Cette méthode consiste à suspendre au fléau d’une balance le corps sur lequel on veut examiner l’action de Paimant ; il doit être situé assez loin de la balance pour que l’électro-aimant que l'on fait agir sur lui n’influence pas la balance. En aimantant l'appareil avec un courant électrique d’une intensité déterminée, puis plongeant le corps dans un liquide pris comme substance normale, et opérant une seconde fois, la différence donne l'effet produit sur le liquide, et l’on déduit du rapport des actions les magnétismes spécifiques des corps. C’est surtout à l’aide de cette seconde méthode que l’on observe des effets d’induction au moment où lon produit Paimantation ou lorsqu’on la fait cesser, et sur lesquels nous reviendrons plus loin.

On conçoit qu’à l’aide de ces procédés on puisse soumettre à l’expérience un corps solide quelconque, ou un liquide si on agit par

er qd

différence; les attractions ou répulsion sont rendues manifestes , et c'est par le signe + ou — qu'elles peuvent être indiquées dans les résultats. e

On a pris pour corps servant de terme de comparaison l’eau distillée, à la température ordinaire. La plupart des résultats indiqués ci-après ont été obtenus par la première méthode, en aimantant, en général, l’électro-aimant avec 25 à 30 éléments de Bunsen. Les nombres sont relatifs aux effets produits dans l’air comparativement à Veau prise égale à — 1. On les a ramenés à la même intensité magnétique en plaçant dans le circuit une boussole des sinus donnant l'intensité du courant actif ; comme cette intensité change entre chaque détermination, quoique faiblement, en opérant rapidement et admettant, comme on va le dire plus loin, que l'effet produit est proportionnel au carré de Pintensité magnétique, entre certaines limites, on a des nombres relatifs à la même intensité de la pile; nous verrons également plus loin quelle correction il faudrait leur faire subir pour avoir l'effet dans le vide (E. Becquerel).

MAGNÉTISME MAGNÉTISNE PESAN- | spécifique SOLIDES. spécifique [MÉTHODES.|| LIQUIDES. TEUR dans l'air dans l'air. spécifique. (par la lorsion).

EAU rase — 1 Torsion. [| Eau.......... Î — 1,0 ete sis L, AICOO ES 0,8059 — 0,79 Zinc ordinaire..| — 0,25 Id. Dissol. aqueuse ? k Cire blanche...| — 0,57 Id. concent.d’am- : moniaque....}-..... . — 1,02 Soufre sublimé, Dissol. de chlopuis fondu..,| — 1,14 Id. rure de So- Cuivre (galva- dium. OOPODE 1,2084 — 1,13 noplastie)... | — 1,41 |Balance. || Dissol..de chloss rurè de ma- Cuivre pur....| — 1,68 Id. gnésium … .-. À 1,3197 11 ; À : Sulfure de car- ) a ‘4 Plomb d'œuvre:| 1,53; OfSIon: Done es RRTe — 1,33? Phosphore. ...| — 1,64 Id. Dissol. de sul- Hate k fate de cuivre Séléninm. . ... — 1,65 Id. du commerce.| 1,1265 + 0,81 Argent pur....| 2,32 |Balance. || Dissol. de sul- T S x fate de nickel. | 1,0827 + 2,16 Or (pépite)....| — 2,41 Id. || Dissol. de proto- S L sulfate de fer. 7 — 18,02 St 3.47 : sulfate de fer..| 1,1728 L18, OR pur ” LEA TELE 121993 | or Bismuth. ..... —21,76 |Torsion. || Dissol. de proto- L Sole chlorure de fer.| 1,0695 —+ 9,19 Bismuth. ..... —22,67 |Balance. T4 RER 122767 + 36,07 Id.(concentrée).| 1,4234 + 65,01

er ne D

em

Les nombres inscrits dans ce tableau sont relatifs aux échantillons employés; la plus faible trace de matière ferrugineuse peut faire varier les résultats. Ils donnent ce que nous avons nommé le magnétisme spécifique par rapport à l’eau, si Pon convient de conserver le signe algébrique indiquant le sens de Peffet produit, le signe + indiquant l'attraction, le signe — la répulsion.

L'examen de ce tableau conduit à uné conséquence curieuse : le zinc etla cire blanche sont moins repoussés, à volumé égal, que Peau et les autres liquides; aussi les petits barreaux de ces substances, d’après le principe énoncé plus haüt, doivent être attirés par les aimants quand ils sont plongés dans ces liquides. C’est, en effet, ce que l’on constate à l’aide des dispositions indiquées plus haut. Ainsi, avec ces corps, On peut à volonté former de petites aiguilles attirées ou repoussées, c’est-à-dire qui se mettent dans la ligne des pôles des aimañits ou à angle droit, en faisant varier le milieu ambiant.

Il résulte aussi des déterminations citées plus haut que le bismuth est la substance qui éprouve la répulsion la plus grande; ce métal est repoussé 22 fois plus que l’eau.

Effets produits pur des intensités magnétiques différentes. Les nombres précédents ont été obtenus en employant le courant électique provenant d’un nombre de couples de tension variable entre 20 et 50. Mais dans chaque série d'expériences le courant électrique varie, et il est nécessaire, ainsi qu'on l’a déjà dit plus haut, de ramener les résultats à la même intensité magnétique. On a fait la correction dans chaque expérience en se basant sur la considération suivante : si ün aimant dont la force magnétique est F agit, par influence, sur une substance, il y doit développer une intensité magnétique semblable ou contraire et proportionnelle à F ; l’action mutuelle de laimant et de la substance doit donc être proportionnelle à F°. Cela serait vrai si le développement de l'action par influence se produisait sans résistance; mais comme on va le voir, il n’en est pas toujours ainsi. Les expériences ônt démontré cependant qu'entre des limites assez faibles l’attraction sur le fer et la répulsion sur d’autres corps suivent cette loi: dès lors, quand où observe l'intensité du courant qui anime l’électro-aimant, on peut ramener les actions à ce qu’elles seraient sous la même action magnétique. On doit aussi opérer avec un électro-aimant dont le fer ait un assez grand diamètre, et avec des courants qui ne soient pas trop énergiques, atin que l’on puisse considérer Pintensité magnétiqüé comme proportionnelle à l'intensité du courant électrique,

comme on le verra dans le livre x1*; sans cela l’aimantation du fer tendrait vers une limite qui est son état de saturation.

En faisant varier, et en évaluant à l’aide d’une boussole des sinus, l'intensité du courant qui anime le grand électro-aimant du Muséum d'histoire naturelle, dont le diamètre du fer est de 11 centimètres, et mesurant dans chaque circonstance l'effet produit, on est arrivé par la comparaison des résultats aux conséquences qui suivent (E. Becquerel) :

1° Les substances repoussées par les pôles d’un aimant dans l’air et appelées diamagnétiques, telles que le bismuth, le plomb, le soufre, la cire, l’eau, lorsqu'elles ne sont pas mélangées de substances attirables, sont repoussées avec une force qui, pour le même corps, toutes choses étant égales d’ailleurs entre certaines limites, est sensiblement proportionnelle au carré de l’intensité magnétique de l’aimant. Ces limites sont l’emploi d’un courant compris entre 1 et 15 à 20 éléments de Bunsen. En augmentant la puissance magné-

“tique de l’électro-aimant et se servant d’un nombre de couples plus considérable et allant jusqu’à 60, le rapport entre l’action exercée sur les corps et le carré de l'intensité du courant, diminue à mesure que cette intensité-est plus grande.

Ces substances ne paraissent pas conserver de polarité permanente après une aimantation préalable.

2 Les substances telles que le fer parfaitement doux, qui sont magnétiques ou attirables à l’aimant, mais sans force coercitive appréciable, et qui ne conservent pas la propriété polaire après que l'aimantation a cessé, sont attirées entre les mêmes limites de 40 à 20 couples avec une force également proportionnelle au carré de la puissance de l’aimant.

3 Certaines substances attirables à l’aimant, telles que le platine et plusieurs composés ferrugineux, donnent des effets différents. On trouve alors que le rapport de la force d’attraction au carré de l'intensité de laimant change avec cette intensité, même pour de faibles courants qui circulent dans l’électro-aimant, mais, dans la plupart des cas, ce rapport tend vers une limite constante à mesure que l'intensité augmente.

Il est présumable que ces corps se comportent comme ayant une force coercitive sensible, et sont attirés à la manière de l'acier et de la fonte (voir page 44); on peut, pour quelques-uns, comme par exemple lorsqu'il s’agit du platine, s’en assurer directement, en remarquant qu'après l’aimantation ils conservent des pôles pouvant

subsister pendant un temps plus ou moins long, de la même manière qu’un barreau d'acier.

On comprend, d’après cela, que, dans ces circonstances, l'action magnétique semble ne pouvoir s’établir sans éprouver une espèce de résistance, laquelle ne paraît pas exister lors de la répulsion produite sur le bismuth, le soufre, l’eau, et lors de l'attraction exercée sur le fer doux.

4 Plusieurs composés, tels que le charbon, le verre, peuvent être attirés lorsque l’électro-aimant a une faible intensité magnétique, et repoussés quand il est plus énergique, ainsi que plusieurs physiciens l’ont observé ; mais, si lon examine avec attention ces composés après que l’aimantation a cessé, on trouve qu'ils ont acquis la propriété polaire : on peut se convaincre par là qu'ils se comportent comme doués d’une force coercitive assez grande.

Si l’on considère ces matières comme des mélanges de substances attirées et de substances repoussées par les aimants, il n’est pas étonnant que la loi d'attraction soit fort compliquée; la portion repoussée par les pôles magnétiques étant soumise à la loi énoncée dans la première conclusion, et la portion attirée donnant lieu aux effets dont il a été question à propos de la troisième.

En plaçant les substances à différentes distances d’un centre magnétique, on a les mêmes effets qu'en faisant varier l'intensité, la distance étant la même; dès lors il peut y avoir attraction ou répulsion, suivant les conditions particulières dans lesquelles elles se trouvent.

Ces résultats montrent que pour tous les corps le magnétisme spécifique n’est pas une quantité constante, et que cette quantité peut dépendre de l'intensité magnétique, ou bien à intensité magnétique égale, qu’elle peut être fonction de la distance aux centres d’action. Ce résultat s'observe surtout pour les composés ferrugineux, le charbon, le verre, etc.; mais entre certaines limites, plusieurs corps diamagnétiques et le fer doux peuvent donner des nombres peu différents. Ainsi l’on ne doit pas dire que les attractions magnétiques et les répulsions diamagnétique ne croissent pas suivant les mêmes lois, puisque dans chaque classe de corps on trouve des substances qui font exception à la règle générale et s’en écartent plus où moins. En tout cas, la loi des phénomènes est, comme on le voit, fort compliquée.

Nous reviendrons plus loin sur ces conclusions qui montrent que les substances repoussées par les aimants ne jouent pas un rôle pu-

MAGNÉTISME. Gi

rement passif; il est même à présumer qu’il sy développe une polarité dont nous indiquerons le sens.

Comparaison des effets produits sur les corps amorphes, les roches, Les oxydes de fer et le fer. I est aisé de comprendre qu’il est très-difficile de rapporter les résultats à ceux qui se produisent sur le fer, non-seulement à cause des motifs indiqués précédemment, mais encore par cela même que, dans le fer, la forme a une influence sur l’action exercée par le magnétisme (voir pages 93 et 42). Cependant, en faisant des mélanges de limaille très-fine et de cire, et comparant les effets produits, on peut donner des nombres qui, dans les conditions énoncées précédemment, et pour les intensités magnétiques employées, représentent en poids la proportion de fer mélangée à ces substances supposées inertes, en donnant lieu au même effet : ces nombres représentent leur magnétisme spécifique comparé à celui du fer. Pour les corps repoussés, le chiffre est affecté du signe —. Nous donnons ici quelques résultats obtenus par Pun de nous, mais en répétant que ces effets sont dépendants, pour quelques-uns, de l'intensité magnétique (E. Becquerel) :