ET USAGES DU GALVANOMÈTRE

558. Expérience dl'OSrsted. — Loi d'Ampère. — L'action que peut exercer un fil conducteur fixe, traversé par un courant, sur un aimant placé dans le voisinage, fut observée pour la première fois, en 1820, par Œrsted, professeur à Copenhague. Ce physicien, en plaçant un ûl métallîque, dans une direction parallèle à une aiguille aimantée mobile sur un pivot, vit celle-ci abandonner sa position d'équilibre dès qu'on faisait passer dans le fil le courant d'une pile. — Le sens de la déviation observée dépendait, et de la direction. du courant, et de sa position par rapport à l'aiguille : ainsi, quand le fil XY était placé au-dessus de l'aiguille (fig. 407), selon que le courant allait du nord au sud ou en sens contraire, le pôle austral de l'aiguille était dévié vers l'est ou vers l'ouest, c'est-à-dire dans le sens de la flèche F ou dans le sens de la flèche F'; lorsqu'on plaçait au contraire le fil au-dessous de l'aiguille (fig. 408), un courant allant dans l'un des deux sens précédents produisait une déviation inverse. — Enfin,

Fig. 407.

un courant vertical» placé en face de l'un des pôles de Taiguille, produisait des effets difTérents, selon le sens dans lequel il se propageait, et

^ selon le pôle en présence

duquel il était placé. — Œrsted chercha vainement à saisir une relation simple entre ces divers phénomènes.

On doit à Ampère d'^avoir montré que tous ces résultats peuvent être compris dans un même énoncé :

Un courant agissant sur un aimant tend toujours à le placer dans une position perpendiculaire à la sienne, et de manière que le pôle austral soit à la gauche du courant.

— Pour définir ce qu'on doit entendre par la gauche du courant, Ampère suppose que l'observateur se place suivant la direction même du cof\4ucteur, de telle façon que le courant entre par ses pieds et sorte par sa tète, son visage étant tourné du côté de l'aiguille: la droite et la gauche de l'observateur sont alors la droite et la gauche du courant.

Il est ai:é de voir, en se reportant à l'expérience d'Œrsled, que renoncé d'Ampère en comprend toutes les particularités. — Nous aurons du reste souvent Toccasion d'appliquer cette loi et d'en vérifier l'exactitude.

559. Application h Tétade des eomrmntm. — Hultlpllcateiir die SdiweliPger. — On voit immédiatement le parti qu'on peut tirer de l'expérience d'Œrsled, interprétée par la loi d'Ampère, non-seulement pour constater Vexistence d'un courant, mais pour en déterminer la rf»redion d'une manière précise. — Il suffit de présenter, à une aiguille aimantée mobile sur un pivot, fun des fils conducteurs dans lesquels le courant est supposé se propager, en plaçant ce fil dans le méridien magnétique, au-dessous de Faiguille par exemple. Si l'aiguille est déviée, c'est que le fil est en effet traversé par un courant: pour en connaître la direction, il suffira que l'observateur se suppose placé sur le fil, le visage tourné vers l'aiguille, ot de façon que le pôle austral de l'aiguille soit à gauche: le courant sera alors dirigé, dans le fil, des pieds vers la tète de l'observateur.

Toutefois, comme l'action de la terre tend à maintenir l'aiguille dans le méridien magnétique, ou à l'y ramener quand elle en a été écartée, les courants peu intenses ne produisent guère, quand l'expérience est ainsi faite, qu'un écartement de l'aiguille à peine appréciable. — Schweigger

MULTIPUCATEUR.

Fig. 409.

eut ridée d'augmenter Taction exercée par le courant, en multipliant autour de Taiguilie les portions du lil qui peuvent agir sur elle.

Pour nous rendre compte de l'eflicacité du multiplicateur qui fut construit par lui, supposons d'abord que le 01 conducteur ait été plié en un rectangle ADGDF {fig, 409), au milieu duquel nous placerons raiguille nimantée ah. Si le fil est parcouru par un courant dans le sens des flèches indiquées ci-contre, il est facile de voir, en considérant successivement chacune des quatre portions rectilignes du courant ÂB, BC, CD, DF, qu'elles ont leur gauche chacune en avant du plan de la figure : donc les actions de ces quatre portions concordent pour amener le pôle austral de Taiguille en avant de ce plan.

Si maintenant, au lieu de former avec un ûl un simple rectangle autour de l'aiguille, on l'enroule, un grand nombre de fois et toujours dans le même sens, sur un cadre rectangulaire CG (fig. 410), tous les tours ainsi formés seront parcourus dans le même sens par le courant; ils exerceront donc des actions concordantes sur une aiguille aimantée ab, placée dans rintérieur du cadre ; avant r

d'appliquer le fil sur le ca- /

dre, on a d'ailleurs eu soin de l'entourer de soie, dans toute sa longueur, afin d'isoler les uns des autres les tours contigus. Enfin, comme les mouvements d'une aiguille sur un pivot développent toujours des frottements assez considé-

Fig. 410.

râbles, on peut suspendre l'aiguille aimantée, comme l'indique la figure 410, à un fil de soie sans torsion, qui passe dans une ouverture pratiquée au travers du cadre. — Si le fil conducteur fait quelques centaines de tours, cet appareil pourra permettre de constater l'existence de courants qui seraient tout à fait inappréciables par l'expérience d'Œrsted.

560. Emploi de deux «Isvilles ffonnant vn système astatiqiie. — On augmente considérablement encore la sensibilité du multiplicateur, en employant, comme l'a indiqué Nobili, un système aitatique de deux aiguilles aimantées.

Supposons qu'on assujettisse l'une à l'autre deux aiguilles aimantées, soit en les faisant passer au travers d'une paille M (fig. 411), soit en les réunissant par une petite tige de cuivre ; qu'on ait soin de les placer parallèlement entre elles, mais de façon que leurs pôles contraires se cor-

Fig. 411.

respondent, comme l'indique la figure ; enfin que Ton suspende le système à un fil de soie sans torsion G. — Si les deux aiguilles étaient par-

1 faitement identiques,

f pour la grandeur et le

degré d*aimantation, H est clair que les actions exercées sur leurs pôles par la terre se neutraliseraient toujours, quelle que fût Torientation, et que le système resterait en équilibre dam une position quelconque : on dirait alors qu^il est complètement astati^ que. Si au contraire, ainsi que nous le supposerons dans tout ce qui va suivre. Tune des aiguilles possède une aimantation un peu plus énergique, si par exemple l'aiguille supérieure est un peu plus fortement aimantée que Taiguille inférieure, la terre agit faiblement sur le système, et c'est le pôle a' qui se dirige vers le nord; lorsqu'il est écarté de cette position, la terre tend à Ty ramener, et Vaction directi'ice de la terre est égale à la différence des actions exercées sur chacune des aiguilles.

Voyons maintenant quelles sont les actions qu'éprouve un pareil système, de la part d'un courant passant dans un fil rectangulaire A6GDF orienté dans le méridien magnétique, Taiguille inférieure ab étant placée au milieu de ce rectangle, et l'aiguille supérieure a'!/ étant en dehors, et assez près du côté supérieur ÂB. — Le courant qui passe dans le fil, s'il se propage dans le sens des flèches, agit d'abord, comme nous Tavons vu, par les quatre côtés du rectangle à la fois, pour amener le pôle austral a de l'aiguille inférieure en avant du plan de la figure ; il nous reste donc à considérer son action sur l'aiguille supérieure. Or, en appliquant la loi d'Ampère, on voit que le côté supérieur AB du rectangle tend à porter le pôle austral a' en arrière du plan de la figure, et par suite le pôle b\ qui correspond à a, en avant; cette action concorde avec celles qui s'exercent sur l'aiguille ab Quant aux actions exercées sur Taiguille a'I/ par les trois côtés BG, CD, DF, il est facile de voir qu'elles sont inverses ; mais, comme ces côtés sont beaucoup plus éloignés de l'aiguille a'^'que le côté AB, leurs actions sont beaucoup plus faibles; l'action totale du rectangle sur l'aiguille supérieure doit donc être considérée comme s'ajoutant à l'action exercée sur Taiguille inférieure, en sorte que ces deux

GÂLT&HOHËTItB. «0

odiont tendent à faire tourner le lyHime dam le mime tent. — Si, au lieu d* un simple rectangle, on a un cadre portant un grand nombre de (ours, cliaque tour se comporte, par rapport aui aiguilles, comme te courant rectangulaire qui vient d'être considéré.

On voit donc, en résumé, que l'inlroduclion, dans le muUiplicateur, à' aa système de deux aiguilles aimanlées, d'une intensité presque égale, c'està-dire formant un système presque OMtatii/ue, oirre deux avantages : 1* de diminuer considérablement l'action directrice de la terre, qui combat toujours l'action du courant; S* d'augmenler. l'action du courant lui-même. — Pour ces deux raisons, la sensibilité de l'appareil devient beaucoup plus grande.

561. C«lT««»MMrr — Le galvanomètre {fig. ii'l], dont nous avons «u déjà à Taire usage, n'est autre chose qu'un multiplicateur auquel on a joint un cerde divisé, pour mesurer les déviations de l'aiguille, — Nous pouvons maintenant r

en donner une de^ cription complète.

Un système de deux aiguilles aimantées , disposées comme il vient d'être dit, est suspendu à un Gl de cocon L-, ce fil est soutenu par un crochet fixé à un bouton K, qui permet de le faire monter ou de^ cendre de petites quantités. Surle cadre d'ivoire AB, est enroulé un fil de cuivre coulert desoie, et les extrémités de ce fil vont aboutir à deux boutons méUlliquesC, C, pjg. 4ii. Galvanom^lte. fixés sur une planchette d'ivoire D. L'aiguille inférieure est au milieu du cadre (on n'en peut voir qu'une petite partie dans la figure ci-dessus) ; l'aiguille supérieure est en dehors du cadre, au centre d'un cercle de cuivre plein S, dont le contour est divisé en degrés ; le rayon du cercle qui correspond au zéro de cette graduation est placé parallèlement aux tours du fil métallique. L'appareil est environné d'une cloche cylindrique de verre PP, qui préserve les aiguilles des agitations de l'air.

Lorsqu'on veut mettre le galvanomètre en expérience, on le règle d'à-

bord de la manière suivante. On fait mouvoir, s'il est nécessaire, les vis calantes, V, V, Y, afin de rendre le cercle S horizontal, en sorte que le fil de cuivre qui réunit les aiguilles passe dans Touverture pratiquée au centre de ce cercle, sans en toucher les bords ; le système des aiguilles prend alors une position d'équilibre stable, et Ion oriente le cadre AB parallèlement aux aiguilles. C'est ce à quoi on arrive en faisant tourner le cercle et le cadre autour de leur axe vertical, au moyen d un engrenage qui correspond au bouton extérieur E, jusqu'à ce que le zéro de la graduation vienne se placer sous lune des extrémités de TaiguiUe supérieure.

On fixe alors des fils conducteurs dans les boutons C, C', au moyen de vis de pression, et, si ces fils font partie d'un circuit fermé qui soit parcouru par un courant appréciable au galvanomètre, la déviation observée fournit à la fois le sens du courant et son intensité (551), à la condition qu'on ail construit d'avance, pour l'instrument dont il s'agit, une table qui donne, en regard des diverses déviations, les intensités des courants qui les produisent. On sait d'ailleurs que, dans les cas où les déviations ne dépassent pas 20 à 30*, on peut les regarder comme sensiblement p'oportionnelles aux courants qui les produisent,

* 562. Ciradvatioii du galvanomètre h deax flU. — M. Becquerel a fait construire des galvanomètres à deux fils, qui sont d'un usage très-simple pour l'évaluation des intensités des courants. — Pour construire un semblable instrument, on choisit deux fils métalliques de même diamètre et de même longueur, et, après les avoir couverts de soie, on les tord ensemble dans toute leur étendue ; on enroule ensuite autour du cadre du galvanomètre Tespèce de corde formée par ces deux fils, et l'on fait communiquer les extrémités de chacun d'eux avec des boutons métalliques séparés.

Supposons qu'un premier courant, traversant l'un des fils, ait donné une déviation de IS"; qu'un second courant, traversant l'autre fil dans le même sens ait donné une déviation de 4 9" : si on les fait passer simultanément, ils auront sur les aiguilles une action dont T intensité sera représentée par 52 ; si donc on n'observe qu'une déviation de 30%5 c'est qu'une déviation de 30, "o, correspond à l'intensité 32. — De même, si deux courants donnent séparément les déviations 17- et 20*, et simultanément la déviation 55% on inscrira sur la table de graduation, en face de l'angle de déviation de 55% l'intensité 57, et ainsi de suite. — L'expérience ainsi faite montre que, jusqu'à 30*environ, les déviations sont proportion' nelles aux intensités des courants.

Le galvanomètre à deux fils est souvent désigné aussi sous le nom de galvanomètre différentiel, parce qu'il permet d'apprécier la différence d'intensité de deux courants, en les faisant passer simultanément et en sens contraire, l'un dans un fil. l'autre dans l'autre.