ACTION MUTUELLE DU MAÜNÉTISUE ET DES COIHANTS

aimaul prises sur ses deux faces opposées, soit les poinls qui,

situés sur la même face, sont d’un ciMé différent de l'un ou

l'autre pôle, M. Faraday en avait conclu que, si le courant

pouvait tourner librement autour • ^ 1'' »

du pôle, il exécuterait un mouve- .9 — -<3 — — --

ment de rotation continue (lig. 98), ' ' ’

mouvement qu'il est parvenu à réa- '''S-

liser. Pour l'obtenir d’une manière prononcée, il faut placer un aimant cylindrique au centre d’une capsule remplie lie mercure, eu ayant soin que la surface de ce liquide soit un peu au-dessous du pôle de l’aimant; puis on fait partir d’un axe mobile, fixé verticalement au moyen de deux pointes entre 1e sommet de l’aimant et une pièce d’acier tenant à un support métallique, un fil mince de laiton recourbé en équerre, et duo' la portion verticale se termine en une pointe fine plongeant lé^ gèremeut dans le mercure, de manière à effleurer à peine sa surface (fig. 99). Un courant voltaïque est transmis à travers

ce Coiiilucleur mobile au moyeu du mercure d'une part et du support mélallûjue de l’autre. Aussitôt on voit le fil se mettre eu mouvement et tourner rapidement autour de l'aimant. Le sens de la rotation dépend à la fois de la direction du courant et de la nature du pôle de l’aimant autour duquel cette rotation a lieu. Si l'on change à la Cois le pôle et la direction du courant, le sons de la rotation reste le ménie; pour qu il change, il ne

236 MAüNÉTI.SMK IT ÉlKCTHO-DY>AMIQl'K.

faut faire varier en même temps que l'une ou l’autre des deux

circoustances.

M. Faraday réussit également à déterminer un mouvement I continu de rotation dans un aimant sous l'influence J d’un courant, en faisant plonger verticalement dans '«y un vase rempli de mercure, au moyen d’un lest en /y'A platine, un petit barreau aimanté dont le sommet r seul apparaissait au-dessus du liquide (fig. 100). L’ne tige métallique communiquant avec l'un des pMes de Kig. 10«. la pile aboutissait verticalement au centre de la surface du mercure, <iui elle-même était mise, par un point de sa circonférence, en communication avec l’autre pôle. Aussitôt que le courant était établi, l’aimant se mettait à tourner autour d’une ligne droite formée par le prolongement de la lige verticale au-dessous de la surface du mercure. 11 faut observer qu’ici ce n’est pas un cylindre, mais un cône que décrit l’aimant, vu que son extrémité inférieure se place sur l'axe de rotation et y reste, pendant que son extrémité supérieure décrit un cercle autour du point où le conducteur vertical touche la surface du mercure. Le sens du mouvement dépend ici, comme dans le cas précédent, et de la direction du courant, et de celui des deux pôles magnétiques qui se trouve au haut de l’aimant.

Dans cette expérience, comme dans la précédente, la rotation va eu s’accélérant jusqu'à un certain point auquel sa vitesse devient uniforme, ce qui est dù à la résistance qu’oppose le mercure à l’etfet de la force accélératrice qui produit le mouvement.

Les expériences de Faraday semblèrent, au moment où elles furent faites, inconciliables avec les idées d’ Ampère; mais ce savant n’avait pas encore fait connaître à cette époque sa loi des courants angulaires, au moyen de laquelle il parvint bientôt à expliquer facilement les phénomènes observés par Faraday, en les complétant par d’autres non moins curieux. Puis, ])onr ajouter une preuve expérimentale à la démonstration théorique qu’il avait donnée que tous ces faits n’étaient point contraires à son hypothèse sur la nature des aimants, il les reproduisit tous, en remplaçant les aimants par des hélices ou

ACTION MirrCELU DU UAGNiTISUE ET DES COURANTS. 237 cylindres électro- dynamiques, soit assemblages de courants électriques circulaires parallèles.

Pour bien comprendre comment une attraction ou une répulsion entre des courants peut donner lieu à une action rotatoire, il faut partir de la distinction qu’ Ampère a établie entre les courants fermes et les courants ouverts. Un courant fermé est celui qui partant d'un point revient àce même point aprèsavoir décrit une figure d’une forme quelconque (peu importe cette forme). 11 n’est pas nécessaire , pour qu’un courant soit fermé, que le circuit tout entier, y compris la pile, en fasse partie, coinnie cela a lieu dans les flotteurs, il est également fermé dans les conducteurs mobiles dont l’une des extrémités part d’un point, tandis que l’autre revient à un point très-voisin, situé par rapport au premier de telle façon que le mouvement puisse avoir lieu autour d’une ligne passant par ces deux points et qui serve d’axe de rotation (fig. 101). 11 est encore fermé dans une hélice dont l’un des bouts communique avec l’un des pôles de la pile et l’autre bout avec l’autre pôle. Enfin les *''*•

courants qui composent un aimant, dans la théorie de M. .Ampère, sont tous nécessairement des courants fermés.

Un courant ouvert est un courant qui traverse un conducteur mobile dont l’une des extrémités ne revient pas, ni au point où se trouve l’autre, ni à un point situé sur le même axe. Ainsi, dans les expériences de Faraday que nous avons décrites, le courant mobile qui, partant de l’axe de rotation, se termine àun point de la surface du mercure plus ou moins distant de cet axe, est un courant ouvert, tandis qu’il serait fermé si le conducteur mobile partant de l’axe y revenait, quelles que fussent, du reste, la forme et la longueur de son contour. Le circuit d’un courant ouvert doit nécessairement renfermer un liquide; ce conducteur liquide est ordinairement du mercure, (juelquefois de l’eau acidulée ; il est vrai qu’on pourrait supposer que le conducteur mobile pût simplement glisser par sa pointe sur la surface d’une plaque métallique, d’où résulterait une communi-

I MAGNÉTISME ET ÉLECTHO-DYNAMIQCE.

caliüu sufüsante pour que le courant fût transmis. Mais en pralique le froUemeut serait beaucoup trop considérable pour que le niüuvemcnt pût avoir lieu librement, et si l’on employait des courants assez puissants pour surmonter cette résistance, la pointe métallique risquerait dans son point de contact avec la plaque d’être fortement altérée par l’effet combiné du frottement et de la haute température que le passage de l’élecliicité détermine.

Pour que l’action d’un aimant ou d’un courant fermé puisse déterminer un mouvement de rotation continu sur un courant mobile, il faut que ce dernier soit ouvert ; s’il est fermé, il ne peut éprouver qu’une attraction ou une répulsion, et par conséquent un changement de direction. Ce rc^ultat, auquel le calcul a conduit .Ampère, a été complètement conlirmé par l’eipérience; et il a été facile de démontrer que tous les faits qui lui semblent contraires proviennent de ce qu’il y a des courants ouverts dans lesex[iériences qui établissent ces faits. S’il n’y en a pas, il n’y a pas de rotation continue. Ainsi deux aimants i|ui sont chacun un assemblage de courants fermé's ne peuvent produire, par leur action mutuelle, de mouvement continu de rotation, et si dans la seconde exjiérience de Faraday nous voyons un aimant tourner sous l’action d’un courant qui semble fermé, il ne faut pas oublier qu’il y a dans le circuit du mercure, et qu’il eu résulte un courant ouvert.

Voyons donc maintenant comment la théorie d’Ampère ou plutôt les lois qu'il a établies rendent parfaitement compte de la production d’uu mouvement continu de rotation, par l’action mutuelle d’uu courant fermé et d’un courant ouvert.

Kxaminons d’abord l’action d’un courant rectiligne indétini sur un courant également rectiligne, mais ne pouvant cheminer que parallèlement à lui-même. 11 est évident, d’après la loi des courants angulaires, que, quel que soit l’angle que fasse le courant mobile avec le fixe, aussi bien (juand il est dans le même plan que que lorsqu’il est dans un plan dillércnt, l’action combinée des deux portions du courant fixe situées des deux côtés opposés du sommet de l’angle, l’une attractive, l’autre répulsive, le fait constamment marcher parallidcment à lui-

ACTION MUTVEU,E DU UAONtTISME ET DES COURANTS. t39 môme. Le sens dans lequel il marche dépend de sa direction relatiTcment h celle du courant lixe; il avance toujours dans l'angle dont les cdlés sont formés par les courants qui sont dirigés tous les deux vers le sommet de l’angle ou qui tous les deux en divergent; tandis qu’il fuit l’angle dont l’un des côtés est formé par le courant i|ui converge vers le sommet , l'autre par celui qui en diverge. C’est une conséquence de l'attraction qui a lieu dans le jiremier cas, et de le répulsion (|ui a lieu dans le second. Ou peut vériiier ce résultat par une expérience directe, en suspendant un lil métallii|ue horizontal tenu par deux tiges de verre placées verticalement à ses deux extrémités , de façon qu'il ne puisse se mouvoir que parallèlement à lui-méme, eu avant ou en arriére. On le met dans le circuit voltaïque au moyeu de deux cellules longitudinales eu verre remplies de mercure, dans lesquelles plongent ses extrémités légèrement recourbées. Il faut ijuc les tiges verticales de verre soient très-longues, alin que le mouvement eu avant ou en arriéré puisse avoir une assez grande amplitude, sans que les jioinles sortent du mercure. On approche de l une des exlrémiti'îs de ce lil, de manière qu’il fasse un angle quelconque avec lui, un conducteur rectiligne traversé par nu fort courant, et on voit le mouvement du courant mobile s’opérer tel que nous l’avons indi(|ué; seulement il est très-limité, la disposition de l’appareil empêchant le lil métallique de s'avancer ou de se reculer indéliniment, et l’éloigiiaut en même temps du courant lixe par ce mouvement même. Ou emploie avec avantage pour conducteur lixe un des côtés du rectangle formé par un lil re> couvert de soie replié plusieurs fois autour d’un cadre; le courant sü trouve, par l’effet de cette mulliplicatioii, avoir une énergie beaucoup plus considérable. L’expérience que nous venons de décrire est la conlirumtiou la plus directe de la loi des courants angulaires.

Du mouvement ipie nous venons de produire au mouvement continu de rotation il n’y a (|u'un pas. Kn effet, lixons le conducteur mobile par celle de ses extrémités ipii est la plus éloignée du conducteur lixe, de manière qu’il puisse décrire un cercle autour de cette extrémité; en même temps faisons pion-

240 MAGNÉTISUE ET ÉLECTBO-DTNAMIQUE .

ger son extrémité mobile dans un canal circulaire rempli de mercure et d’un rayon égal par conséquent à la longueur du fil ; replions le conducteur fixe en forme de cercle autour et très-près de ce canal; enfin, faisons passer un courant à travers tous ces conducteurs : on voit alors le courant mobile décrire, d’un mouvement continu de rotatmn, un cercle autour de son point d’attacbe. En effet, dans quelque position qu'on prenne le courant mobile, si on examine l’action qu’exerce sur lui la partie la plus voisine du courant fixe qui, quoiqu’étant un arc de cercle, peut être considérée sans erreur sensible comme une ligue droite tangente à l’arc, on trouve qu’il est poussé constamment dans le même sens par les actions combinées attractive et répulsive des deux parties de cet arc, qui sont situées des deux côtés du sommet de l’angle qu’il forme avec lui. La figure 102, dans lacjuellc le courant fini est polygonal au lieu d’être circulaire et dans laquelle le courant mobile occupe successivement diverses

positions, démontre d’une manière i I V évidente comment l’action des cou-

[ I] J rants angulaires donne naissance à un

mouvement continu de rotation. Les petites flèches avec plumes indiquent le sens du mouvement et celles sans plumes le sens des courants.

Pour rendre le mouvement plus prononcé, on fait partir du centre de rotation, qui est une pointe verticale reposant sur le fond d’une capsule métallique remplie de mercure, afin de pouvoir établir la communication avec la pile, deux ou un plus grand nombre de fils métalliques semblables à celui dont nous venons d'analyser le mouvement, et dont l’extrémité libre est également recourbée verticalement, de manière à plonger légèrement dans le mercure du canal circulaire destiné à permettre la transmission du courant ^ On a soin également de prendre pour conducteur fixe un fil de métal recouvert de soie et de lui faire faire plusieurs révolutions autour du canal circulaire, afin d’agir ainsi par la multiplication du courant fixe avec plus d’énergie sur les courants mobiles dirigés tous de même,

Fig. 102.

ACTION MUTtELLE DU MAGN£TISME ET DES COURANTS. 241

savoir, du centre à la circonférence ou de la circonférence au centre, et dont par conséquent le mouvement s’opère pour tous dans le même sens. La ligure 103 représente un appareil dans lequel ou a remplacé le mercure par de l’eau acidulée, placée dans un canal circulaire de cuivre ; les petites branches verticales du conducteur mobile sont Fig. 103.

toutes lixées à un cercle vertical de cuivre très-mince qui plonge dans le liquide; un ruban de cuivre recouvert de soie, et qui fait plusieurs circonvolutions autour du canal circulaire, rend le courant fixe.

On peut, au courant horizontal mobile, en substituer un vertical disposé comme dans la première expérience de Faraday (hg. 104). Ce courant, il est vrai, n’est pas dans le même plan

que le courant fixe circulaire qui est dans le plan horizontal, maisrla loi des courants angulaires n’en subsiste pas moins entre, eux, et le courant vertical éprouve par l’action de ce courant extérieur un mouvement continu de rotation. Au lieu d'un cercle ou d’un cylindre, le courant mobile peut décrire également un cène d’un angle quelconque autour de l’axe do rotation; car l’action des courants l’un sur l’autre demeure la même, quel que soit le plan dans lequel ils se trouvent. Quant AU sens de la rotation, il dépend de la direction relative des cou-

242 HAnNiTISMC et iLECTnO-DTNAUIQTm.

rants dans les (leux conducteurs; il faut, pour le changer, ohanger celle dirccliondaus l'un cl non dans l’autre; c’est ce qu'il est facile de comprendre en ne perdant pas de vue la loi, et ce qu’il est facile d’opérer par une disposition convenable des conducleurs.

ün peut également agir sur le courant vertical mobile par des courants circulaires fixes placés intérieurement, et non plus exléricuremeni au cylindre qu'il décrit; il suffit pour cela de substituer à l’aimant, dans la première expérience de Faraday (fig. 00), un fil tourné en hélice autour d'un cylindre de bois ou de cire, en ayant soin de prendre du fil métallicpie recouvert de soie, afin que les spires de l'hélice soient bien isolées les unes des autres. Aussilfit qu'un courant est transmis à travers ce fil, le courant mobile exécute un mouvement de rotation parfaitement semblable à celui qu'il exécutait autour de l’aimant. Pour en changer le sens, il faut changer la direction du courant dans un seulement des deux conducteurs. Celte dernière expérience, en prouvant qu’un cylindre éleclro-dymamique produit exactement le même effet qu’un aimant, est une nouvelle confirmation de la théorie d’Ampère sur la constitution des aimants.

La seconde expérience de Faraday, celle dans laquelle un aimant plongé verticalement dans le mercure éprouve une rotation autour d'un courant vertical, sembla d’abord contraire au principe d’ Ampère, que l’action mutuelle de deux courants fermés ne peut donner naissance à un mouvement continu de rotation. Mais Ampère a fait voir que le phénomène n'était point dù à l’action du courant vertical sur raimaiil mobile, mais bien à celle des courants horizontaux qui se propagent sur la surface du mercure, du centre où aboutit l’extrémité inférieure du conducteur vertical, à la circonférence où se trouve un anneau métallique au moyen duquel le circuit voltaïque est complété '. Ces courants, qui vont tous dans le même sens les uns à l’égard des autres, se trouvent par conséquent avoir la même direction que ceux qui sont situés sur une même face de

• Pour faciliter te mouTement de rotation en diminuant le frottement, U est bon que U partie recourbée dea branches méUlliquea qui plonge dans le mercure

ACTION MUTLEllB DU UAGNÉTISME ET DES COUBANTS. 243 l’aimant, et une direction contraire à ceux qui sont sur la face opposée (fig. 100). 11 eu résulte que leur double effet, attractif sur une face et répulsif sur l'autre, concourt à imprimer 0007 stamment à l’aimant un mouvement dans le sens de la face attirée. La constitution liquide du conducteur qui transmet les courants permet à l'aimant de les interrompre là même où il passe, d’où il résulte que le circuit est en fait un circuit ouvert et non un circuit fermé, et que ce cas rentre bien dans la règle générale posée par Ampère. 11 est bon de recouvrir l’aimant d'une couche mince de cire ou de gomme laque, afin que les courants ne le traversent point.

Toutefois, il est possible d’obtenir un mouvement de rotation en obligeant un courant de traverser un aimant, il faut pour cela que le courant qui a pénétré dans l’aimant, n’importe comment, en sorte dans une direction perpendiculaire à sa surface. Alors l’action de ce courant sur les deux portions du courant de l’aimant, séparées par le point d’où il sort, détermine un mouvement rapide de rotation du barreau aimanté sur son axe, ainsi que cela doit résulter de la loi des courants angulaires. Pour faire cette expé- Fig. t03. rience, il faut (fig. lOü) faire aboutir l’extrémité du conducteur fixe vertical sur le sommet de l’aimant qui , au moyen de son lest en platine, se tient verticalement dans le mercure ; une petite coupe en acier vissée au haut et pleine de mercure sert à faciliter la transmission du courant, qui, après avoir pénétré du conducteur dans l’aimant, en sort pour entrer dans le mercure et rayonner •vers la circonférence du va.se. Le sens du mou- , veinent de rotation dépend de celui du courant seulement, puisque les courants de l’aimant ne changent pas de direction. Un peut (fig. lOfi), pour éviter l’emploi d’un vase rempli de mer-

soit en platine, et de tecourrir le mercure d'une légère couclie d'acide nitrique étendu.

Fig. 106.

cure, souder au milieu d’un barreau aimanté, et perpendiculairement à l’une de ses faces, un fil métallique qui, recourbé verticalement à son extrémité, plonge par la pointe qui la termine dans un canal annulaire rempli de mercure. Le barreau aimanté est appointi à ses deux extrémités et est Gxé verticalement entre ses deux pointes de manière à pouvoir tourner librement. De son extrémité inférieure part un second fil conducteur semblable au premier, et plongeant comme lui par son extrémité recourbée dans le mercure d’un canal annulaire. Le courant est transmis à travers l'aimant au moyen de ces deux canaux et des deux fils qui y aboutissent. Cette disposition de l'expérience est très-préférable à la précédente, en ce qu'elle permet l’emploi d’un barreau aimanté beaucoup plus fort et par consécjuent d’un courant plus faible. Quelquefois on courbe le barreau au milieu de sa longueur, de manière ([u’il présente deux parties verticales de grandeur égale, unies par une petite portion horizontale sur laquelle est vissée une coupe pleine de mercure où aboutit un conducteur vertical destiné à transmettre le courant, dont le circuit s’achève, comme dans le cas précédent, au moyen d’un fil implanté perpendiculairement au milieu de l’aimant, et plongeant par son extrémité reconrbée dans le canal circulaire plein de mercure (fig. 107). 11 n’est pas alors nécessaire d’avoir un second fil dans la partie inférieure. La rotation de l’aimant a lieu de la même manière autour d’un axe qui passe par la pointe sur laquelle repose la face inférieure de la partie horizoïltale du barreau, de manière que celui-ci soit en équilibre. La figure fait facilement comprendre la manière dont l’appareil est disposé.

Le sens du mouvement varie dans ces diverses expériencesavec la direction du courant, etselon que le pôlenordde l’aimant est en haut ou en bas. Il ne faut pas croire que dans la dernière la rotation soit due, comme quelques physiciens l'ont prétendu, à

ACTION MITUELLE DU MAUNÉTISME ET DES COURANTS. 245 . l'action du couninl vertical fixe sur le piSle de l'aimant, qui aurait la tendance de tourner autour de lui. En effet, si cela était, en prolongeant ce courant au-dessous du point d'appui, il devrait agir sur la seconde moitié de l'aimant et sur son pôle inférieur en sens contraire de l'action qu'il exerce au-dessus, puisque l'un des pôles tend à tourner autour du même courant dans une direction contraire à celle de la rotation de l’autre; il devrait donc en résulter qu’il n’y aurait dans ce cas aucun mouvement, les deux effets de rotation se neutralisant. Ür, la rotation a lieu aussi bien dans ce cas que dans le précédent, preuve (Qu’elle n’est pas due à la cause ([uc nous venons d'indiquer, mais bien à celle que nous lui avions précédemment assignée. Le phénomène de la rotation n’est pas dû non plus, comme on l’a dit par erreur, à l’action sur l’aimant des portions de courant qui le traversent ou qui travei-senl les fils conducteurs unis à l’aimant et se mouvant avec lui. En effet, comment un système solide pourrait-il être mis en mouvement par une force émanant d’une partie même du système et liée d’une manière indissoluble avec lui'? L'actionne peut provenir que d’une partie du courant indépendante du système qui se meut; cette partie est la portion du circuit i{ui n’est pas liée à l’aimant mis en rotation, et qui se trouve par conséquent indépendante du système en mouvement. Ce genre d’action, passablement compliqué, a été cependant calculé comme les autres par M. .\mpèrc d’une manière parfaitement rigoureuse.

Ce physicien, qui le premier a obtenu la rotation d’un aimant sur son axe, y avait été conduit par une expérience curieuse de Savary, destinée à montrer l’action des courants angulaires, et que nous décrirons encore. Un fil de métal roulé en spirale plate se termine en dedans perpendiculairement au plan de la spirale, et son extrémité recourbée plonge dans un godet plein de mercure. La spirale elle-même plonge dans un vase circulaire plein d’eau acidulée, dont la paroi communique avec l’un lies pôles de la pile, tandis que l’autre est mis eu communication avec le godet de mercure. L’appareil est disposé de façon que la tige verticale qui porte le godet traverse, tout en étant isolée par un tube de verre, le centre du vase de cuivre; il en

246 MAG?«ÉTISME ET ÉI.ECTRO-D^TtAMIOUlî.

résulte que la tige qui porte la spirale, et par conséquent la spirale elle-même, peut tourner librement dans tous les sens autour de l'axe central ffig. 108). Aussitôt les courants qui sor-

tent ou pénètrent par les différents points du fil en spirale, et traversent le liquide en rayonnant, exercent sur les courants qui circulent dans le fil lui-même une action déterminant un mouvement de rotation de la spirale autour de la tige verticale, conformément à la loi des courants angulaires. Selon que la spirale est tournée sinistrorsum ou dexlrorsum, le mouvement a lieu dans un sens ou dans l’autre, vu qu’il résulte de cette différence un changement dans le sens relatif des courants de la spirale et de ceux du liquide.

On a beaucoup varié les appareils destinés à produire les phénomènes de rotation électro-dynamique. L'un des plus élégant» est celui imaginé par M. Marsh (fig. 109), et qui consiste en un

Fig. 409.

élément de pile, composé d’un vase annulaire de cuivre, formé de deux cylindres concentriques, dans lequel est placé le liquide conducteur, où plonge un cylindredezinc. Une espèce de potence,

ACTION MCTUKLUt PD MAGNÉT1.SMB £T DES COURANTS. 247 faite avec deux liges verticales ea métal, réunies par uneautreen forme d’arc de cercle, munie d’une pointe dans son milieu, part du cylindre intérieur de cuivre et sert à suspendre le vase tout entier au-dessus d'un aimant vertical placé dans l'axe de l’appareil; une pulence semblable part du cylindre de zinc et sert de même à le suspendre; la pointe de sa traverse horizontale repose au fond d’un petit godet rempli de mercure, tpii se trouve lui-méme sur la traverse de la potence du vase de cuivre et audessus de sa pointe. C’est par là (|ue se fait la communication métallique nécessaire entre le zinc et le cuivre du couple. Lorsque l’appareil est ainsi disposé, ou voit les deux potences, et par conséquent les cylindres auxquels elles sont liées, prendre, mais dans des sens contraires, un mouvement de rotation autour de l’aimant central, il est facile de voir qu’en eifel le courant chemine en sens opposé dans chacune d’elles '.

Davy a observé que lorsqu’on approche le pôle d’un fort aimant, d’une masse de mercure traversée par des courants électriques, on détermine une rotation rapide de ce métal autour du conducteur solide qu’on y plonge pour transmettre le courant. L’expérience réussit bien avec l’appareil qui sert à ilémontrer le soulèvement de deux petits cônes de mercure au-dessps des pointes métalliques qui communiquent avec les pôles d'une pile. Le sens de la rotation dépend de celui du courant, ainsi que du pôle do l’aimant qu’on approche du mercure. Le phénomène est dû à l’action qu’exerce l’aimant sur les courants qui, partant de la pointe métallique plongée dans le mercure, se disséminent sur la surface de ce métal conducteur éminemment mobile. M. Poggendorff, qui a fait une élude spéciale de la rotation du mercure, a remarqué que, lorsqu’elle a lieu pendant un certain temps, elle se ralentit et cesse tout à fait. Cet effet parait provenir de l’oxydation du mercure qui est facilitée par son mouvement, et qui, une fois qu’elle a eu lieu jusqu’à un certain point, diminue la liquidité du métal, en le rendant vist]ueux. Priestley avait déjà remarqué que la simple agitation

* Ko rcmplaçADt lei aimants par des électro-aimants dont nous parlerons dans le chapitre suivant, an augmente conaidérableiueut l'eiret.

248 MAGSiTlSME ET ËLECTnO-BTNAMIQCE.

détermine au contact de l’air une oxydation de ce métal qui se manifeste par la couleur noirâtre qu’il prend et par la diminution de sa liquidité. On peut aussi obtenir la rotation du mercure en entourant une capsule remplie de ce métal d’un conducteur fixe circulaire faisant plusieurs révolutions autour de la capsule et traversée par un courant. On fait passer le même courant à travers le mercure, en le faisant pénétrer par le centre et en le faisant sortir parles bords du disque mobile que forme le liquide. Cette expérience rentre dans celle du conducteur rectibgne mobile qui est mis en rotation par l’action d’un courant extérieur; ici, chaque filet de mercure joue le rôle de ce conducteur mobile. 11 faut seulement, pour que l’expérience réussisse bien, que le courant .soit très-fort, vu qu’il doit se distribuer sur toute la surface du mercure.

Une observation intéressante est celle des mouvements rotatoires qu’atîecte le mercure dans l’intérieur d’un aimant creux, et de leur comparaison avec ceux du mercure placé en dehors de cet aimant. On met dans l’intérieur d’un aimant ereui vertical, et fermé à son extrémité inférieure, une certaine quantité de mercure plus ou moins grande ; le courant arrive par une pointe métallique qui plonge au centre de la surface circulaire du mercure et rayonne du centre vers la surface intérieure de l’aimant creux. Si le niveau de la surface du mercure est infé- * rieur au plan où se trouve le pôle supérieur de l’aimant, la rotation a lieu dans le sens déterminé par la direction des coulants de l’aimant; elle atteint son maximum de vitesse quand ce niveau coïncide avec le milieu de l’aimant. Si le niveau coïncide exactement avec le plan du pôle, la rotation est nulle; s’il est supérieur à ce plan, elle a lieu en sens contraire. Ce résultat, analogue à celui que nous avons déjà mentionné, de 1 action opposée des deux parties de la même face d’un aimant, situées d un côté différent du pôle, tient, ainsi que nous l’avons déjà dit, a la distribution particulière qu’affectent aux extrémités des aimants les courants moléculaires. Lorsqu’on fait plonger 1 aimant creux dans un vase rempli de mercure, en ayant soin que le niveau du liquide extérieur coïncide avec celui du liquide intérieur, on voit, conformément à ce qui doit ré-

ACTION MCTI'EILE BD MAGNÉTISME ET DES CODRANTS. 249 suller de la théorie d’ Ampère, la surface du mercure prendre en dehors un mouvement de rotation contraire, quant à sa direction, à celui qu’elle a en dedans.

M. Poggendorff, qui a dernièrement étudié avec soin les phénomènes de rotation du mercure sous rinfluencc magnétique et électro-dynamique, a observé également, comme je l'avais fait déjà en 1824, que le sens de la rotation est dilférent, suivant la partie de l’aimant avec laquelle est eu contact la surface du mercure qui transmet les courants. Il a remarqué, en particulier, que ce sens change suivant que la section de l’aimant plongé verticalement dans un vase plein de mercure est au- c./

-dessous du pfde. Si les courants qui, dans la théorie, constituent un aimant, étaient tous d’une extrémité à l’autre de l’aimant bien parallèles entre eux, et dirigés dans le même sens, il ne devrait pas en être ainsi. Kn effet, avec une hélice électro-dynamique, la rotation s'opère dans le même sens d’un bout à l’autre, mais aussi les pôles sont bien dans ces aimants électriques, à leur extrémité mémo, tandis que dans les véritables aimants les pôles sont, comme nous l’avons vu, à une petite distance des extrémités. C’est cette même circonstance qui fait que, comme nous l'avons vu, uu même courant e.xerce sur la même face d’un aimant une action attractive ou répul- ■ sive, suivant qu’il agit sur la portion de l’aimant située entre les deux pôles, ou sur celles qui sont au delà de ces pôles, mais du même côté. Cette différence caractéristique entre un aimant et une hélice électro-dynamique tient très-probablement, comme nous le verrous à la fin de ce chapitre, à un arrangement particulier des courants moléculaires aux extrémités des aimants, provenant lui-même de l’action mutuelle un peu complexe qu’exercent ces courants les uns sur les autres, et de la constitution moléculaire de la substance magnétique.

Un tout autre genre de rotation est celui (|u’on obtient en plaçant entre les deux pôles, rapprochés d’un aimant en fer à cheval, une roue métallique fixée verticalement à un axe horizontal qui passe par son centre et autour duquel elle peut tourner fig. 1 10). Cette roue est tangente, dans le point le plus bas de sa circonférence, à une surface de mercure qui est mise en

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250 lUGNÉTIgUE ET tLECTBO-DTNAUlQUB.

commuDÎcatioD avec l'un des pAles de la pile , tandis que l’autre corainuiiique au moyen de l’axe avec le centre de la roue. Le courant vertical est attiré par l’action combinée des deux brandies de l’aimant, la roue, obéissant à cette attraction, se meut; comme la partie qui était traversée par le courant cesse de l’ètre dès qu’elle n’est plus verticale, puisqu’elle n’est plus alors tangente au mercure, l’action de l’aimant attire la nouvelle partie de Fig. tto. la roue qui a remplacé la première, et ainsi de suite; d’où résulte le mouvement continu de rotation.

$ 5. AetioB du (lobe terrestre ear les euarute électriqaee.

Nous avons déjà vu , dans le premier paragraphe de ce chapitre, qu’un fil de métal plié en cercle ou en rectangle, formant, en un mot , une courbe plane et fermée, se place, quand il est traversé par un courant et qu’il est mobile autour d’un axe vertical, dans un plan perpendiculaire au méridien magnétique.

et de façon que le courant soit dirigé de l’est à l’ouest dans sa partie inférieure. Ampère a en outre découvert que, si le rcc-

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ACTION MlTVeLLK SU MAONiTUiUE ET »ES COUR.VNTS. 251 (angle est mobile autour d’un axe horizontal, de façon à être parfaitement en équilibre dans toutes ses positions autour de cet axe, qu'on a soin de disposer perpendiculairement au méridien magnétique, il se place, quand il est traversé par un courant, dans une position telle, que son plan est perpendiculaire à la direction de l’aiguille aimantée d’inclinaison; le courant est toujours dirigé de l’est à l’ouest , dans le côté inférieur du rectangle (fig. 111).

Dans toutes ces expériences, un courant circulaire, rectangulaire ou de forme quelconque, se conduit comme la section d’un aimant dont la forme et la grandeur seraient celles de la figure formée par le fil métallique. Un anneau formé de plusieui’s tours circulaires ou rectangulaires du même fil recouvert de soie , tel qu’il se trouve dans les flotteurs de M. G. de La Hive, représente plusieurs sections continues d’un aimant, et peut obéir, plus facilement que d’autres combinaisons de courants, à l’action directrice de la terre, sous l’empire d’une très-petite force voltaïque, telle que celle qui résulte d’un seul couple. On a dans ces appareils de véritables boussoles; aussi les muniton ordinairement de petites flèches en carton qui, au moyen d’une pièce en bois ou en baleine qui s’élève verticalement du liège, sont fixées par leur centre perpendiculairement au plan du courant. Ces flèches, quand les flotteurs ont pris la position

que leur imprime le globe terrestre, se trouvent avoir exactement la direction d’une aiguille de boussole. On a soin de placer

2o2 MACN*T1S.MK ET ÉLECTBO-DT-N AMIgCK .

la pointe de la flèche de telle façon, qu'elle se trouve tournée du cfité du nord tjuand le courant va de l’est à l’ouest dans la partie inférieure de l’anneau (fig. 112).

Enfin une hélice d’un diamètre un peu considérable (de a à iO centimètres) se dirige, quand son ül est parcouru par un courant , comme 1e ferait un véritable aimant dont l’axe serait le même que celui de l’hélice. On peut se servir, pour cette expérience, des hélices que nous avons déjà décrites, et dont, sons le nom d’hélices électro-dynamiques, nous avons constaté les propriétés comme tout à fait semblables à celles des aimants. L’appareil le plus commode est un flotteur dans lequel l’anneau est remplacé par une hélice fermée, dont les deux bouts reviennent intérieurement jusqu’au milieu, le long de l’axe.

L’emploi des courants électriques, pour étudier l’action directrice de la terre, présente sur l’aiguille aimantée un avantage incontestable. Avec l'aimant, on n’a que des courants fermés; avec l’électricité dynamique, on peut avoir des courants ouverts aussi bien que des courants fermés. Or, l’action du globe terrestre sur un sinqde courant rectiligne non fermé peut fournir des résultats intéressants, et jeter de nouvelles lumières sur le magnétisme terrestre. C’est cette étude que j’ai faite en 1822, au moyen d'un appareil dont je donnerai brièvement la description.

Il se compose (fig. 113) de deux canaux circulaires en terre de pipe , formant chacun un anneau, l’un d’un d’iamètre un peu plus petit que l’autre; le plus grand, qu’on place inférieurement, a 30 à 40 centimètres de diamètre; l’autre en a 4 à 5 de moins. Ces deux canaux sont placées horizontalement, l’un audessus de l’autre, à une distance de 40 à 50 centimètres, et soutenus par des supports disposés de façon que leur centre se trouve sur la même verticale; chacun des deux canaux circulaires a une largeur de 3 à 4 centimètres, et est partagé en deux parties parfaitement égales par deux petites cloisons transversales placées sur le même diamètre. Ces cloisons, de moitié moins hautes ijue les parois du canal, peuvent, quand on le veut, être recouvertes du liquide qu’on met dans le canal, de

ACTION lltnmLLE DC MAGNÉTISME ET DES COURANTS. 253 manière que les deux compartiments dans lesquels il est divisé ' . n’en forment plus qu'un. Au centre de l'anneau, formé par le

canal supérieur, est un goilet en acier, qu’on peut élever ou abaisser à volonté, au moyen d'une vis, et auquel aboutit inft^ rieurement un conducteur qui peut être mis en communication avec l’un des pèles de la pile. Le liquide contenu dans ciiacun des quatre compartiments peut également, au moyen d'une lame de platine, être mis dans le circuit voltaïque; ce liquide est du mercure, qu’on recouvre ordinairement d'une petite couche d'acide nitrique étendu , afin de faciliter le mouvement des pointes des conducteurs qui y plongent, par la destruction des impuretés dont la surface du métal est toujours plus ou moins recouverte.

J'ai placé successivement sur cet appareil un rectangle privé de son côté inférieur, de son côté supérieur, et de tous les deux en même temps, et j’ai trouvé que lorsque les côtés restants étaient parcourus par le courant, le rectangle se dirigeait exactement comme lorsqu'il avait ses quatre côtés. Il se plaçait toujours pe'rpendiculairement au méridien magnétique, de façon que le courant fût ascendant dans la branche verticale, située à l'ouest, et descendant dans celle située à l'est. L'inspection

3o4 UAr.ytTIüME ET iLECTRO-DYlUMlOrE.

de la ligure, soit de l’appareil, soit des conducteurs, fait coin* prendre facilement comment on peut faire traverser par le cou* rant les branches restantes des rectangles, üaus ceux où la branche supérieure mampie, on la remplace par une baguette en verre, munie, au milieu de sa longueur, d’une pointe qui, reposant sur le fond du godet fixé au centre du plateau supérieur de l’appareil, porte le rectangle, en même temps qu’elle lui sert de pivot autour duquel il peut tourner. Les parties des conducteurs qui plongent dans le mercure sont des pointes de platine, et il faut avoir soin qu’elles effleurent seulement la surface du li(juide, pour rendre le frottement le moindre possible. Quant aux communications à établir entre les dill'érentes parties des conducteurs mobiles, pour les mettre dans le circuit voltaïque, elles s’opèrent toutes au moyen de capsules pleines de mercure, auxquelles aboutissent les conducteurs qui partent des canaux circulaires, remplis également de mercure.

Knfin j’ai réduit le rectangle à une seule branche verticale, fixée à l’extrémité d'une tige horizontale de verre, dont l’autre extrémité était chargée d’un contre-poids, pour faire équilibre au fil métallique. Les deux canaux circulaires étaient totalement remplis de mercure, de façon que les petites parois transversales en étaient recouvertes, et que la branche mobile pouvait faire librement tout le tour de l’appareil sans cesser d’être dans le circuit. Aussitôt qu’elle est traversée par le courant, m la voit se placer de façon que le plan qu elle forme avec l’are autour duquel elle tourne soit perpendiculaire au méridien magnétique, et elle-même se porte à l’est si le courant quelle transmet est descendant , à l'ouest s’il est ascendant. Telle est la loi simple de l’action directrice (ju’exerce la terre sur un courant rectiligue vertical mobile, autour d’un axe qui lui est parallèle. JF- Mais ce n'est pas tout ; il importe de savoir quelle est l’action qu’exerce la terre sur un courant rectiligne horizontal. Faraday avait observé qu’un semblable courant, quand il est libre de se mouvoir parallèlement à lui-même, s’avance ou se recule, suivant (|u'il est dirigé dans un sens ou dans l’autre, et cela dans queb(ue azimut qu’on le mette. On peut faire cette expérience en suspendant par son centre, au moyen d’un long fil de soie

ACTION MtJTOELLE DD MACNÉTlaiE BT DES COUUNTS. CSS

écrue, et par conséquent sans torsion , un fil de métal dont les extrémités recourbées plongent légèrement chacune dans une auge en verre remplie de mercure; les deux auges sont placées parallèlement l'une à l’autre. Aussilftl que le fil est dans le circuit vollal(|ue, on le voit , lorsqu'il est placé perpendiculairement au méridien magnétique, se porter vers le sud parallèlement à lui-même si le courant est dirigé de l’est à l'ouest, et vers le nord s'il est dirigé de l'ouest à l'est. Il s'avance ainsi, dans un sens ou dans l'autre, suivant sa direction, et cela dans tous les azimuts. S'il se trouve, par exemple, dans la direction du méridien magnétique, il se porte du cété de l’est, si le courant est dirigé du nonl au sud, et vers l’ouest, s’il est dirigé du sud au nord. En général, il se porte vers l’observateur qui le regarde s’il est dirigé de la droite à la gauche de cet observateur, et s'éloigne de lui s'il est dirigé de sa gauche à sa droite, (tn peut, pour démontrer cette loi, se servir d’un appareil plus commode, que l'inspection de la ligure suffit pour faire comprendre (fig. 114).

centre, et ne pouvant exécuter d’autre mouvement qu’un mouvement de rotation autour de ce centre, restera en équilibre sous l'action de la terre, puisqu’il ne peut obéir à l’effet de cette action, qui est de le faire avancer ou reculer parallèlement à lui-même. Il n’en est plus de même si, au lieu d’être fixé par son centre, le courant horizontal est fixé par une de ses extrémités, l’autre étant libre ; alors, tendant à s’avancer toujours parallèlement à lui-mëme, et cela dans quelque azimut qu’il

256 UAQNÉTUIŒ ET ÉLECTBO-STT«JUllIQUE.

se trouve, on le voit tourner d’un mouvement continu de rotation autour de sou point fixe. Lorsque le courant est dirigé du centre de rotation à l’extrémité libre, le sens du mouvement est tel, qu’en supposant l’extrémité libre du courant à l’ouest, il se dirige d’abord vers le sud, continue sa route vers l’est, puis vers le nord, pour revenir vers l’ouest et recommencer de même. C’estl’in verse si le courant esldirigé delà circonférence au centre.

Ce mouvement continu de rotation opéré par l’action de la terre s’obtient facilement au moyen de l’appareil qui vient de nous servir (fig. 113). Un lil métallique porte à l'une de ses extrémités une poiute d’acier perpendiculaire à sa longueur, et au moyen de laquelle on le place sur le godet rempli de mercure qui est au centre de la partie supérieure de l’appareil ; l'autre extrémité du lil se termine par une pointe en platine qui plonge légèrement dans le mercure dont est entièrement rempli le canal circulaire supérieur. Un petit contre-poids placé du côté de la pointe, opposé à celui où est le fil, tend à conserver à ce fil une position horizontale. L’un des pôles de la pile est mis en communication avec le godet central, et l’autre avec le mercure du canal supérieur. Le fil est ainsi placé dans le circuit, tout en conservant sa mobilité entière; il tourne comme une aiguille de montre. Le phénomène est encore plus marqué quand, du centre de suspension, on fait partir deux, trois ou quatre fils semblables, qui vont tous plonger par leur extrémité libre dans le mercure du canal circulaire. 11 faut alors employer un fort courant qui se partage également entre les deux, trois ou quatre fils. Il est évident que le courant les parcourant tous dans la môme direction, c’est-àdire du centre à la circonférence ou de la circonférence au centre, ils tendent à tourner dans le même sens, en môme temps, et que par conséquent leurs effets s’ajoutent. L’expérience réussit en général mieux avec deux branches qu'avec un plus grand nombre, parce que l’augmentation de frottement, lorsque le nombre des points qui plongent dans le mercure est trop considérable, fait plus perdre de force qu’on n’en gagne par la multiplication des branches. La longueur des branches verticales qui mettent les horizoutales en communication avec le

ACTION inmiELLE DU MAGNÉTISME ET DES COUBANTS. 257 courant est complètement indifférente , pourvu qu'il y en ait deux ou quaire situées symétriquement par rapport à l'axe.

L'analyse expérimentale que nous venons de faire nous montre clairement le rôle que jouent les diverses parties du courant rectangulaire dans les deux expériences fondamentales d' Ampère. Dans celle de la direction constante imprimée par la terre au rectangle vertical susceptible de tourner autour d'un axe central et vertical, les deux branches horizontales du rectangle n'éprouvent aucun effet; les verticales seules déterminent la direction. Dans l'expérience du rectangle susceptible de tourner seulement autour d'un axe horizontal, la direction perpendiculaire à celle de l'aiguille d'inclinaison que prend le plan du courant provient uniquement de l'action exercée sur les deux branches parallèles à l'axe, dont l'une, celle dans laquelle le courant est dirigé de l'est à l'ouest, se porte vers le sud, et l'autre, celle dans laquelle le courant est dirigé de l'ouest à l'est, se porte vers le nord. Les deux branches latérales perpendiculaires à l'axe de rotation, ne pouvant s'avancer dans aucun sens parallèlement à elles-mêmes, n'éprouvent aucune action, et ne contribuent donc point à la direction que prend le conducteur mobile '.

Nous avons déjà parlé de l'hypothèse d'.\mpère sur la cause du magnétisme terrestre. 11 admet que le globe terrestre est entouré de courants électriques dirigés tous de l'est à l'ouest, et situés à une petite profondeur au-dessous de la surface du sol. Ces courants ont, comme ceux de l'aimant ou d'un solénolde, une résultante qui se trouve au milieu, et par conséquent dans ce cas à l'équateur magnétique; on peut donc considérer leur action comme équivalente à celle qu'exercerait une ceinture de forts courants dirigés de l'est à l'ouest à l'équateur magnétique. Il n'est pas difficile de prouver que l'action de cette ceinture de courants sur des courants mobiles doit produire exactement les effets que l'expérience nous a fait découvrir. 11

‘ M. Pouillet riait arrivé en même temps que mol i des résultats asseï semblables aux miens quant à l'action de la terre sur des courants mobiles; seulement II en donnait une interprétation dlITérentc tenant à sa manière d'envisager les phénomènes électro-djnamlques.

258 MAGNÉTISME ET ÉLECTnO-DTNAMIQUE.

sufüt pour cela de montrer qu’elle rend compte des deux lois

auxquelles on peut ramener tous ces phénomènes:

1° Un courant vertical mobile autour d’un axe vertical se place de façon que le plan qui l'unit à son axe soit perpendU culaire au méridien magnétique, et que lui-même soit à l'est de cet axe s'il est descendant, et à l'ouest s’il est ascendant;

2° Un courant horizontal, susceptible de se mouvoir parallèlement à lui-même, s’avance ou se recule suivant qu’il est dirigé dans un sens ou dans un autre, quel que soit l'azimut dans lequel il est placé.

Ces deux lois sont la conséquence de l'action du courant équatorial sur les courants mobiles.

Pour le démontrer, en ce qui concerne la première, supposons un courant horizontal indéfini représentant celui de l'équateur et dirigé de l'est à l'ouest (flg. 115), et un courant ver-

tical mobile autour de son axe situé dans un plan différent : menons la droite qui mesure la plus courte distance entre les deux courants. Elle est le sommet de l’angle dièdre qu’ils forment. Si le courant mobile est descendant, il est évident qu’il est dirigé vers le sommet de l’angle ainsi que la portion du courant fixe située à l’est de ce sommet ; il est donc attiré par cette portion et repoussé par l'autre; il tend donc à se porter à l’est. Si on décompose la force qui l'y porte, et qui est parallèle

ACTION MUTUELLE DU MAGNÉTIRHE ET DES COni.VNTS. 259 à la direction du courant indclini, en deux composantes, l'une dirigée dans le plan qui unit le courant à son axe et perpendiculaire à cet axe, l’autre perpoiidiculaire à ce plan, on voit que la première est détruite par la résistance de l’axe, et que la seconde seule fait mouvoir le courant, ipii se place en consé(|uence de manière que son plan soit parallèle au courant indéfini et qu’il soit lui-mème du côté de l’est. Il est en équilibre dans cette position, car alors la composante qui le faisait mouvoir devient nulle. Si le courant est ascendant, c’est à l’ouest et non à l’est qu’il est porté, et il reste également en étpiilibre quand le plan qui l’unit à son axe est parallèle au courant indéfini. <V, ce courant indéfini est situé à l'équateur magnétique; par conséquent, tout plau qui est parallèle à cet (■quateur est perpendiculaire au méridien magnétique. L’axe doit éprouver dans les deux cas d’étjuilibre une traction provenant de la tendance qu’a le courant de se porter toujours plus à l’est s’il est descendant, et à l’ouest s’il est ascendant ; tendance en vertu de laquelle, s’il était libre et isolé, il tournerait constamment autour du globe terrestre, de l’ouest à l’est dans le premier cas, et de l’est à l’ouest dans le second; liyivotlnse impossible à réaliser, puis({u’il faut nécessairement (|ue le fil métallique qui transmet le courant fasse partie d’un circuit voltaïque.

La seconde loi est une conséquence encore plus directe, pour ainsi dire, que la première, de l’action du courant équatorial. Ouel que soit l’angle que le courant mobile horizontal forn.e avec le courant fixe, i|ue cet angle soit aigu, droit ou obtus, i|u’il soit même nul, comme cela a lieu (juand les deux courants sont parallèles, il est évident que les deux portions du courant fixe que sépare le sommet de l’angle concourent à |>ousser le mobile du côté de celle de ces deux {lorlions dont le couraut est dirigé dans le même sens relatif. Le mode de suspension peut seul arrêter le mouvement. Si le courant horizontal est mobile autour d'un axe (|ui lui est parallèle, mais situé au-dessus de lui, on le voit se soulever et se placer dans le même plan horizontal que son axe, lorsipie celui-ci est dans le méridien magnétique; il faut seuleineol ajouter à l’axe un contre-poids, destiné à neutraliser le plus possible l’efiét de la pesanteur sur le fil

2C0 MAGNÉTISME ET ÉLECTRO-DTNAMIQtE.

métallique qui transmet le courant. L'appareil qui nous a servi plus haut à démontrer qu’un circuit fermé peut se placer perpendiculairement à l’aiguille d’inclinaison (fig. 113) est le meilleur pour faire celte expérience, pourvu qu’on ait soin de le placer de façon que son axe ne soit plus perpendiculaire, mais bien parallèle au méridien magnétique. Au reste, cette position horizontale que prend le plan du courant est parfaitement d’accord avec la direction verticale qu’affecte l’aiguille d’inclinaison quand son axe est dans le méridien magnétique, ou, ce qui revient au même, quand le plan dans lequel elle se meut est perpendiculaire à ce méridien.

L'hypothèse d’.\mpèresurla nature du magnétisme terrestre rend donc compte de la manière la plus satisfaisante de l’action de la terre sur les courants mobiles, l’eut-on en dire autant (luanl à l’action de la terre sur les aiguilles aimantées? Il semble (ju’on peut répondre que oui, puistjue tous les phénomènes magnétiques s’expliquent parfaitement bien, en supposant que les aimants ne sont qu’un assemblage de courants ; dès lors la seconde action rentre dans la première. Cependant ces courants sont moléculaires, et ceux avec lesquels nous avons opéré sont d’une grandeur finie. C’est vrai, mais à la distance à laquelle les courants terrestres se trouvent des courants mobiles, il n’y a pas une grande dill'érence entre un courant de quelques centimètres de longueur et le courant moléculaire d’un aimant. Toutefois, nous ne dissimulerons pas qu’il n’y ait encore des expériences à faire pour bien établir, sur des bases solides, l'identité entre la cause qui détermine la direction des courants électriques et celle qui produit la direction des aimants.

Il nous resterait à examiner jusqu’à quel point l’existence de courants terrestres, dirigés de l’est à l’ouest, au-dessous de la surface de la terre, est probable ; à quelle cause on peut les attribuer ; s’ils sont conciliables avec les autres phénomènes de physique terrestre ; si enfin on peut les percevoir directement. Ce sont autant de questions intéressantes que nous traiterons dans le chapitre de la cinquième partie qui a pour objet \' électricité ou le magnétisme terrestre. Nous verrons alors quelle est l’hypothèse sur la nature de ce magnétisme la plus propre à rendre

ACTION MUTUELLE DU MACNtTISME ET DES COURANTS. 201 compte à la fois de son action sur les courants électriques et sur l'aiguille aimantée.

§ 6. liois des mettons Alectro«d]rnsmlqnes.

11 nous reste, comme nous l’avons dit p. 256, à montrer, par des mesures précises et par l'application du calcul et des lois de la mécanique, comment l’hypothèse d’Ampcrc des courants moléculaires, peut rendre compte d'une manière rigoureuse de tous les phénomènes électro-dynamiques, y compris les magnétiques. Pour soumettre au calcul cette hypothèse et en déduire ainsi tous les effets de l’action mutuelle des aimants sur les courants et des aimants les uns sur les autres, il faut commencer par calculer l’action mutuelle de deux courants moléculaires seulement, ou, ce qui revient au même, de deux portions infiniment petites de courants. Or ce calcul exige pour points de départ, outre la loi générale de l’attraction et de la répulsion suivant le sens des courants, que nous avons déjà établie, certains principes fournis par l’expérience, et l’expérience ne peut se faire sur des portions infiniment petites de courants. Mais, au moyen d’un calcul aussi rigoureux qu’ingénieux, M. Ampère a pu ramener les principes nécessaires à établir sur des courants infiniment petits à des cas d’équilibre fournis par l’action mutuelle de courants finis. Ces cas d’équilibre, au nombre de quatre, permettent de déterminer les lois auxquelles l’action mutuelle des courants infiniment petits doit nécessairement obéir pour qu’ils puissent se réaliser. Ces lois une fois obtenues, le calcul conduit à des conséquences conformes à l’expérience sur les effets que doit produire l’assemblage de ces courants, tel qu’il a lieu dans les aimants et dans les hélices électriques.

Voici les quatre cas d’équilibre, fournis par l’expérience, qui servent de base aux calculs sur les courants infiniment petits.

Premier cas d’équilibre. — Deux courants finis, égaux et contraires, exercent sur un troisième, situé à la même distance des deux premiers, une action nulle, l’action attractive de l’un étant égale à l’action répulsive de l’autre. Pour démontrer ce

262 MAGNÉTISME ET ÉLECTEO-DYNUIIQUE.

principe, il faut se servir d'un fil do métal recouvert de soie qu’on replie à son milieu sur lui-mèine, de manière que ses deux moitiés parallèles l une à l'autre soient en contact dans toute leur étendue; les deux extrémités, qui se trouvent l’une à cété de l’autre, sont mises en communication l’une avec le p61e positif, l’autre avec le pèle négatif de la pile, de sorte que les deux moitiés sont parcourues par le même courant dans des sens contraires. On présente au courant astatique vertical ou horizontal du flotteur ce double courant, qui se compose de deux courants égaux et contraires, situés à la même distance du courant mobile, et l’action est tout à fait nulle. On peut également ajuster ce double courant à l’appareil de la fig. 82 en lui donnant la forme de la fig. 116.

Second ra» d'équilibre. — L'action exercée par un conducteur rectiligne sur un courant mobile est exactement égale à celle qu’exerce sur le même courant un conducteur plié et contourné d’une manière quelconque, mais compris entre les mêmes limites, pourvu'que les courants qui traversent les deux conducteurs finis soient les mêmes ou aient la même intensité.

On véribe l’exactitude de ce principe au moyen de l’appareil de la fig. 8!), ampiel on suspend le conducteur astatique vertical. On place pour conducteur fixe un système de deux fils dont l’un est rectiligne et l'autre contourné en forme de languette, de zigzag ou de tonte autre manière (fig. 1 1 7). On les arrange de façon que la branche verticale du conducteur astatique mobile