Les •olénoldtes Jo«l»> •ent de tootea les propriété

des aimants. — Cette proposition sur laquelle Ampère a fondé toute une théorie du magnétisme, ressort d*un grand nombre d'expériences ; nous décrirons les plus frappantes.

1* Action de la terre mr un solénoïde. — Suspendons, dans une position horizontale, le solénoïde de la figure 455 à Tappareil représenté par la figure 41 7 : il est alors mobile autour de la verticale passant par les deux points a et ft, et le courant le traverse dans le sens indiqué par les flèches. Or on sait que la terre tend à orienter le plan de chaque cercle perpendiculairement au méridien magnétique, de manière que le courant marche de l'est à Touest dans la partie inférieure de la circonférence (574,2**); le solénoïde doit donc s'orienter de manière que son axe, c'est-à-dire la droite qui passe par les centres de tous les cercles, se place dans le plan du méridien magnétique. C'est l'orientation que prendrait une aiguille aimantée. — On appellera p^/e austral du solénoïde Vexirémilé qui se tourne vers le nord ; pôle boréal^ l'extrémité qui se tourne vers le sud.

11 est d'ailleurs facile de définir les deux pôles du solénoïde par le sens

Fig. 435.

THÉORIE D'AMPÈRE. i81

même des courants circulaires. — Imaginons, en effet, qu*un observateur se place sur le prolongement de Taxe horizontal du cylindre, d côté du pôle austral, et regarde le solénoîde dans la direction de cet axe : on voit que le sens des courants sera, pour cet observateur, inverse de celui du mouvement des aiguilles d'une montre. — Donc :

l]n solénoîde horizontal s'oriente sous' V influence de la terre comme une aiguille aimantée; son pôle austral est V extrémité en face de laquelle il faui se placer pour que le sens des courants circulaires paraisse inverse de celui du mouvement des aiguilles d'une montre,

2* Action d*un courant rectiligne indéfini sur un solénoîde. — Lorsqu*on soumet un solénoîde à l'action d'un courant indéfini, le plan de chacun des cercles tend à se placer parallèlement à ce courant (573,2*) ; toutes ces actions concourent donc à placer Taxe du solénoîde en croix avec le courant. De plus, cette position d'équilibre une fois atteinte, les courants circulaires sont, dans leurs parties les plus voisines du courant indéfini, de même sens que celui-ci, d*où il est facile de voir que le pôle austral du solénoîde se trouve à la gauche du courant indéfini. Donc:

Un solénoîde mobile, sollicité par un courant indéfini, tend à se placer en croix avec ce courant, le pôle austral se dirigeant vers la gauche.

5* Actions mutuelles de deux solénoïdes. — Suspendons encore un solénoîde à Tappareil représenté parla figure 417, et présentons à son pôle austral le pôle austral d un autre solénoîde : supposons, pour plus de simplicité, que les axes des deux cylindres soient à peu prés dans le prolongeaient Tun de Tautre. Alors, dans les cercles les plus voisins des extrémités en regard, les éléments correspondants sont sensiblement parallèles ; et, comme les courants les traversent en sens contraire, ils se repoussent. Donc :

Dans deux solénoUdes, les pôles de même nom se repoussent. — On verrait de même que les pôles de noms contraires s'attirent.

4* Action d'un aimant sur un solénoîde. — En opérant d'une manière semblable, on constate que le pôle austral repousse le pôle austral d*un solénoîde ; que le pôle boréal repousse le pôle boréal. — Au contraire, le pôle austral de l'un attire le pôle boréal de l'autre, et réciproquement.— Ces résultats de l'expérience peuvent encore être prévus en se reportant à la direction du courant dans les cercles qui forment le solénoîde, et en appliquant la loi d'Ampère (558).

578. Théorie du nagnétisme d'Ampère. — L'analogie complète que nous venons d'observer, entre les propriétés des solénoïdes et celles des aiguilles aimantées, a conduit Ampère à une théorie ingénieuse et remarquablement féconde, sur la constitution des aimants. Nous emprun. tons au Traité d électricité de M. Gavarret l'exposé suivant des principes de cette théorie.

DRIO:i ET TERRET. ^1

482 ÉLECTRICITÉ ET NAGNÉnSllE.

« La théorie nouvelle du magnétisme proposée par Ampère ne donne pas seulement une explication simple et facile de tous les phénomènes connus ; elle ^ encore le grand avantage de faire rentrer les actions, des aimants naturels et artificiels , et celles de Taimant terrestre luimême, dans les lois de Télectricité dynamique.

« Pour lui, les fluides magnétiques n*existenl pas; les propriétés des aimants sont dues à des courants électriques qui circulent autour de leurs particules. Ces courants existent dans tous les corps influencés parraclion magnétique. Dans les substances magnétiques à Télat neutre, les cottranU particulaires n'ont pas tous la même orientation ; dirigés au hasard dans tous les plans possibles, ils se neutralisent mutuellement et ne peuvent révéler leur présence par aucun eflet extérieur appréciable. — Pour qu'un corps magnétique soit aimanté, il faut et il suflitque, sous une influence quelconque, les courants particulaires soient tous ramenés à marcher dans le même sens et dans des plans parallèles. Dans un barreau aimanté, chaque série linéaire de molécules représente alors un petit solénoîde, dont Taxe est parallèle à Taxe du barreau ; le barreau tout entier est un faisceau de solénoïdes parallèles. Mais, dans chaque section transversale du barreau, les courants particulaires agissent conune un seul courant, égal à leur résultante et perpendiculaire à l'axe. L'ensemble de toutes ces résu'. tantes constitue une série de courants circulaires, parallèles et de même sens; le barreau aimanté est donc un véritable solénoîde.

* « Cependant il existe une difTérence importante entre un solénoîde et un aimant :

« Dans le solénoîde, les pôles ou centres d'action sont sUuéê aux extrémités du oflindre, — Dans l'aimant, au contraire, les pôles sont toujours situés dans son intérieur et à une certaine distance des extrémités.

« Ampère explique cette différence en disant que, dans un barreau aimanté, les courants particulaires réagissent les uns sur les autres. Par suite de cette action réciproque, les plans des courants d'un même aimant ne restent pas perpendiculaires à son axe, mais prennent une position d'autant plus inclinée sur cet axe qu'ils en sont plus éloignés, et qu'ils s'écartent davantage de son milieu. Les conséquences de cette obliquité des courants particulaires sont évidentes. D'abord, les centres d'action ou pôles ne peuvent plus être situés aux extrémités de l'aimant, mais doivent se rapprocher de son centre, d'une fraction de sa longueur d'autant plus grande que les courants ainsi inclinés sont plus nombreux et que leur inclinaison est plus grande. En second lieu, conformément aux résultats de l'expérience» plus l'épaisseur de l'aimant est considérable par rapport à sa longueur, plus les pôles doivent se rapprocher de son centre. ~ Dans un solénoîde, au contraire, par le fait de sa construction, les courants restent tous parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe ;

APPLICATIONS DE LA THÉORIE DASiPÈRE.

par suite, les pôles ou centres d'action doivent être situés exactement aux extrémités. »

* 579. Applleatk»» de la théorie d'Ampère il l'expUcattoB des IphéBoménee éleetro-iluisnétiqvee préeédemnient tndlqaés. —

Mous terminerons en montrant comment on peut, à l'aide de la théorie d'Ampère, expliquer facilement les phénomènes électro-magnétiques dans lesquels on produit la rotation d'un aimant sous l'action d'un courant, ou la rotation d'un courant sous l'action d'un aimant.

1*" Reprenons Texpérience de Faraday ^5t)5,3*) dpns laquelle on réalise la rotation continue d'un aimant sous l'action d'un courant.— Supposons, comme nous l'avons l'ait plus haut, que les courants soient dirigés du centre à la circonférence de la surface liquide, et que le pôle supérieur de l'aimant soit un pôle austral. Soit T (fig. 436) la section horizontale de la tige qui amène le courant, mnm'n' la section de l'aimant, TE, TE' deux

Fig. 433.

courants symétriques par rapport à la ligne des centres TaN, et situés en dehors de l'angle des tangentes TM et TM'. Si l'on assimile l'aimant à un solénoîde, on voit que les courants de ce solénoîde auront, pour un observateur qui regarderait l'aimant de haut en bas, un sens inverse de celui du mouvement des aiguilles d'une montre : ce sens est indiqué par les flèches tracées autour du cercle mnm'n'. Dans ces conditions, les portions de ces courants qui sont les plus voisines du courant TE sont attirées par lui, tandis que les portions qui sont les plus voisines de TE' sont repoussées par ce dernier courant; l'aimant doit donc s'éloigner de TE' et s'approcher de TE. Le même raisonnement s'applique à deux courants quelconques, symétriquement placés par rapport à TN» et cela quelle que soit la position de l'aimant : donc l'aimant doit prendre un mouvement de rotation autour de la tige T et ce mouvement doit être dirigé dans le sens de celui des aiguilles d'une montre.

Le mouvement de rotation doit être inverse si les courants ont un sens

484 ËLECTRICtTB ET HAGNETISHE.

inverse à la surface du mercure, ou bien si l'aimant est placé en sens iii- Tsrse. ~ Si l'on inlervertit à la fois la position de l'aimant et la diredinn des coimiits. on retrouve le sens primitif de h rot''tion (*).

i* La même théorie explique le résultat de l'expérience de Faraday (566,3*), dans laquelle on prôduît la rotation continue d'un courant stxs l'action d'unaimaiil. La Dgure 43U représente la section de J'apporeil ifig. 416) par le pbn vertical qui conlient les deux conducteurs b. c. su momenl où le ban-eau aimanté est introduit : suit mnm'n' {fig. 440) li

I') In raison nemont inilogue permet d'expliquer, dam 11 théorie d'Ampét«. uit<

l« roUUon conliaue d'un aimiiil aHlour dt inn profirt atr, EOU< l'uiOuenre duo

Pliions plonger le conducteur T {fig. 137) dias une pgliM cai»ulB mclillique plnif de merrure, fli^e * La pirlie Hipérieure de l'aimint, et p1i(aiii riimant lu cenirï Ir l'éprOUTetle : raimanl prendra un mourement de rnUlion autour de son ne. — I^^

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en pirliculier, l'un de ces couranls li eonrunt, qui traverae l'iiininl lui'mirt mouiemenl; muli que 11 portion eilri

Fig. 457.

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