JOUBERT

Èleclricité.

258 ÉLECTROMAGNÉTISME.

Enfin, un cadre est évidemment astatique s'il se compose de deux surfaces égales et de signes contraires (212).

On expliquera de la même manière les effets d'attraction et de répulsion des courants parallèles. Les portions qu'on fait agir l'une sur l'autre appartiennent toujours à deux circuits fermés. Supposons les deux circuits situés dans le même

Fio-. 202.

plan; si les deux portions parallèles sont de même sens, les surfaces tournées du même côté sont de signes contraires et un rapprochement des deux parties rectilignes augmente pour chacun des circuits le flux de force qu'il reçoit de l'autre par sa surface négative. — L'inverse a lieu quand les portions parallèles et voisines sont de sens contraires, les faces des deux circuits tournées du même côté sont de même signe.

236. Rotations électromagnétiques. — On sait qu'un système de corps, chacun de forme invariable, soumis uniquement à l'action de forces s'exerçant entre les différents points et fonctions seulement de la distance, ne peut jamais donner lieu à un mouvement de rotation continu toujours dans le même sens. Il résulte en effet du principe des forces vives que la partie mobile du système reprend toujours la

ACTIONS ÉLECTROMAGNÉTIQUES. 259

même vitesse dans les mêmes positions et que par suite le travail des forces pour une révolution complète est toujours nul. Comme on ne peut supprimer les résistances passives, le système s'arrête nécessairement après un parcours plus ou moins long.

Tel sera le cas d'un système d'aimants ou de courants fermés de forme invariable, lesquels sont équivalents à des feuillets ; mais il n'en est plus de même si les courants sont déformables, s'ils renferment des parties liquides, des contacts glissants. Faraday a montré le premier qu'on pouvait obtenir dans ce cas des mouvements de rotation continus. Pour que ces mouvements se produisent, il faut que les forces tendent à donner au système des vitesses croissantes à chaque révolution ; la vitesse s'accélère jusqu'à ce que les frottements fassent équilibre aux forces accélératrices, et alors elle devient constante. Le travail dépensé pour l'entretien du mouvement est emprunté à chaque instant, comme les autres travaux du courant, aux énergies chimiques mises en jeu dans la pile.

237. Rotation d'un courant par un aimant. — Un courant de forme quelconque est mobile autour d'un axe coïncidant avec l'axe de l'aimant. Si les extrémités du courant sont de part et d'autre d'un même pôle (fig. 2o3), le courant tourne d'un mouvement continu entraîné vers la gauche de l'observateur qui regarde dans la direction des lignes de force.

Avec cette position des extrémités, chaque ligne de force n'est coupée qu'une fois par le courant; elle le serait toujours deux fois, une fois avec le signe -f-j une fois avec le signe — , si les deux extrémités du courant étaient du même côté d'un des pôles en dehors, ou de part et d'autre des deux pôles soit en dedans, soit en dehors; le flux total coupé serait alors nul et il n'y aurait aucun mouvement.

Fig. 2o3.

260 ÉLECTROMÂGNÉTISME.

Le flux coupé par l'arc sera maximum si l'extrémité G correspond au milieu de l'aimant; il est alors, pour une rotation complète, le flux total qui émane de l'un des pôles. Si m est la masse du pôle, sa valeur est f^-Kni (42) et le travail électromagnétique correspondant à un tour est 4uml. Le

moment du couple de rotation par rapport à

l'axe est constant et égal à

47iml

im\ ;

il est indépendant de la grandeur et de la forme de l'arc AB.

Celte expérience peut être faite d'une manière très simple au moyen du petit appareil représenté dans la figure 204. Il consiste en un tube de verre fermé par deux bouchons ; dans le bouchon inférieur passe l'extrémité d'un aimant autour duquel on verse du mer-

^.^ cure, mais de manière que le pôle dépasse leni-

^-pi veau ; à l'autre bouchon est suspendu un petit

U fil de platine dont l'extrémité inférieure plonge

Fig. 204. dans le mercure. Ce fil prend un mouvement de rotation dès qu'il est traversé par le courant. 238. Rotation d'un aimant par un courant. — L'aimant de forme cylindrique est lesté par un cylindre de platine de manière à pouvoir flotter verticalement dans le mercure, un de ses pôles en dehors {fig. qod). L'expérience peut se faire de deux manières. Dans la figure 2o5 bis, le courant, amené près du bord, suit la surface du mercure et s'échappe par une tige fixe placée au centre; l'aimant flotte dans une position excentrique. Dans la figure 2o5, la partie émergente de l'aimant sert de conducteur au courant, la pointe fixe plongeant dans une petite cavité pratiquée à la partie supérieure et rempUe de mercure. L'aimant tourne autour de son axe. Dans les deux cas, les masses magnétiques qui constituent le

ACTIONS ÉLECTROMAGNÉTIQUES. 261

pôle émergeant, suivent les lignes de force du courant (216) et pour un tour entier, le travail de ces forces est égal à 4u?îîI. Avec un pôle nord et le sens du

courant indiqué par les flèches, la rotation a lieu en sens inverse des aiguilles d'une montre.

La rotation de l'aimant n'a lieu que grâce à la fluidité du mercure : un seul des pôles traverse le courant fermé. Avec un circuit rigide et un aimant également rigide, la rotation ne pourrait avoir lieu, les travaux correspondant aux deux pôles étant nécessairement égaux et de signes contraires. Avec un aimant flexible dont les deux pôles pourraient se déplacer d'une manière indépendante, on verrait le pôle

Fi^

io5 et 2o5 bis.

Fiff. 206.

positif s'enrouler dans un sens autour du courant et le pôle négatif en sens contraire.

239. Rotation d'un courant par un courant. — L'expérience se fait au moyen de l'appareil représenté dans la

ELECTROMAGNETISME.

figure 206. Les extrémités g ei h des branches mobiles plongent dans une dissolution de sulfate de cuivre en communication avec le pôle négatif de la pile. Le vase V est entouré d'une spirale de cuivre dans laquelle circule le courant. L'expérience est tout à fait l'analogue de celle de Faraday (237). Si l'on se reporte à la figure 188 qui montre les lignes de force d'un courant circulaire dans un plan passant par l'axe, on voit que les actions qui s'exercent sur toutes les parties du cadre mobile sont concourantes. Avec la disposition de la figure, la rotation a lieu en sens inverse des aiguilles d'une montre ; autrement dit encore, le courant descendant dans la branche verticale remonte le courant horizontal.

240. Rotation des liquides et des gaz. — Lorsque le courant traverse un liquide, les filets liquides qui sont le siège du courant se comportent comme des courants mobiles et obéissent aux actions électromagnétiques. L'expérience peut être faite de bien des manières, nous citerons la suivante qui est due à Davy.

Deux fils de platine isolés sauf à leurs extrémités pénètrent par le fond d'un vase plein de mercure et viennent affleurer un peu au-dessous de la surface. Pendant le passage du courant, le mercure se soulève au-dessus de chaque fil, comme si chacun d'eux était une source de Hquide. En plaçant un

<CÎ^^$^m

Fig. 207.

ACTIONS ÉLECTROMAGNÉTIQUES. 263

pôle, un pôle nord par exemple au-dessus du monticule formé, on voit le mercure prendre un mouvement de rotation très rapide, dans le sens des aiguilles d'une montre au-dessus du fil négatif et en sens contraire, au-dessus du pôle positif.

Dans l'expérience de de La Rive [fig. 207) on fait jaillir dans un gaz raréfié, un arc B entre deux électrodes A et F séparées par un tube de verre G. A l'intérieur du tube pénètre l'une des extrémités d'un aimant. Pour un observateur placé audessus de l'appareil, l'arc tournera dans le sens des aiguilles d'une montre, si le pôle de l'aimant étant un pôle nord, le courant va de F en A.

Les mêmes effets se produisent sur l'arc électrique qui jaillit entre deux charbons.

241. Roue de Barlow. — Une roue métallique dentée mobile autour d'un axe horizontal [fig. 208) est disposée

Fior. 208

de manière qu'une ou plusieurs dents plongent à la partie inférieure dans une auge remplie de mercure. Un aimant en fer à cheval comprend l'auge entre ses deux branches. Si on met l'axe d'une part, le mercure d'autre part, en communication avec la pile, la roue prend un mouvement de rotation. Si le courant est centrifuge et si le pôle nord de l'aimant est en avant de la figure, le mouvement a lieu en sens inverse des aiguilles d'une montre.

Supposons que l'appareil soit placé dans un champ uni-

264 ÉLECTROMAGNÉTISME.

forme et soit H la composante du champ parallèle à l'axe. Appelons a le rayon de la roue et 0 l'angle de deux dents consécutives, et supposons la surface de mercure placée de telle sorte qu'une dent touche le liquide au moment où la précédente le quitte. Le courant va de l'axe à la dent en contact avec le mercure, le flux qu'il coupe dans le mouvement qui

substitue une dent à l'autre est -«^9H; le travail électromagnétique correspondant est -a'^ôHI. Pour un tour complet le travail est-^Tia-Hl ou ISH, S étant la surface totale

de la roue.