Électro-aimant de Ruhmkorff. — Parmi les diverses

Fig. 217.

formes données aux électro-aimants, nous citerons celle que lui a donnée Ruhmkorff [fig. 217).

L'appareil se compose de deux bobines égales S et S', ayant

Fipr. 218.

Fig. 219.

Fig. 220.

leurs axes en coïncidence; elles sontrehées par un châssis de

JouBERT. — Électricité. J8

274 ÉLECTROMAGNÉTISME.

fer doux qui permet de les placer à des distances variables. Suivant qu'on veut avoir un champ uniforme ou un champ variable, on munit les extrémités des bobines d'armatures ayant la forme de disques plats, ou de cônes ou de biseaux [fig. 218, 219, 220).

Le champ est d'autant plus intense que les armatures sont plus rapprochées. Avec un courant de 5o ampères et une distance de 2 centimètres, on peut atteindre une intensité d'environ loooo unités C.G.S., entre les deux armatures.

253. Aimantation de l'acier. — L'emploi des courants remplace généralement celui des aimants pour l'aimantation des barreaux d'acier.

On emploie un anneau formé de quelques spires d'un gros fil dans lequel on fait passer un courant intense. On place Tannèau au miUeu du barreau, puis, le courant établi, on le promène d'une extrémité à l'autre. Après avoir passé sur chaque moitié un même nombre de fois, on ramène l'anneau au milieu, et on interrompt le courant. Ce procédé rappelle celui de la double touche unie (192), avec cette différence, que l'action reste toujours de même sens sur toutes les parties du barreau, et que le déplacement de l'anneau n'a pour effet que de faire varier successivement en chaque point l'intensité de la force magnétisante.

Pour les aimants en fer à cheval, on se sert d'un double anneau formé par un fil enroulé en forme de 8 ; on engage les branches du fer à cheval dans chacune des boucles, et on fait aller et venir l'anneau un certain nombre de fois le long des branches. On obtient ainsi des aimantations très intenses et très régulières.

254. Aimantation transversale. — Supposons qu'on enroule un fil de fer ou d'acier en héhce autour d'un tube de verre et qu'on fasse passer un courant par un fil de cuivre coïncidant avec l'axe du tube. Si 1 est l'intensité du courant, a le rayon extérieur du tube, l'action exercée par le courant indéfini suivant un élément quelconque du fil de fer, est

égale à — (217). Le fil de fer devient un filet solcnoïdal, il est a

sans action sur un point extérieur et si on le déroule on

trouve des pôles de noms contraires à ses deux extrémités.

L'effet est le même sur un fil de fer traversé par un courant. La surface s'aimante transversalement et peut être considérée comme constituée par des filets solénoïdaux circulaires, perpendiculaires à l'axe. Tous ces solénoïdes étant fermés, l'action est nulle à l'extérieur. Mais si on sciait le fil longitudinalement suivant son axe, les deux arêtes formant la limite de chaque section présenteraient les propriétés de deux lignes polaires de signes contraires.

255. Pouvoir rotatoire magnétique. — Toute substance transparente, solide, liquide ou gazeuse, placée dans un

Fig-. 321.

champ magnétique, acquiert la propriété de faire tourner le plan de polarisation d'un rayon de lumière qui le traverse. L'effet est maximum quand la direction du rayon est celle des lignes du champ; il est nul quand les deux directions

276 ÉLECTROMAGNÉTISME.

sont rectangulaires. L'action est moindre sur les substances biréfringentes que sur les corps monoréfringents. Le verre pesant de Faraday (boro-silicate de plomb) parmi les solides, le sulfure de carbone parmi les liquides, sont particulièrement sensibles à l'action du magnétisme.

L'expérience se fait facilement au moyen de l'électro-aimant de Ruhmkorff {fig. 221), le noyau de fer doux est creux et le rayon traverse l'appareil suivant l'axe PP' ; P' est le polariseur, P l'analyseur, M la substance en expérience. Supposons la lumière homogène; l'analyseur étant à l'extinction, la lumière reparaît dès qu'on fait passer le courant, et pour l'éteindre de nouveau, il faut tourner l'analyseur d'un angle qu'on lit sur le limbe D, et qui mesure la rotation. En renversant le sens du courant, on obtient une rotation double.

Pour une substance donnée, le sens de la rotation est indépendant du sens dans lequel le rayon se propage ; il est le même que la propagation ait lieu dans le sens des lignes de

force ou en sens contraire. Il en résulte que si le rayon re-

vient sur lui-même et traverse une se- Y]cr, -212. conde fois la subs-

tance en sens inverse, la rotation est doublée. On peut ainsi, en augmentant le trajet du rayon par des réflexions successives {fig. i-ii), augmenter la rotation dans la même proportion.

Pour toutes les substances diamagnétiques, le sens de la rotation est celui du courant qui produit le champ. C'est ce sens que nous prendrons comme positif. La rotation est, au contraire, négative pour la plupart des substances magnétiques.

256. Loi de Verdet. — La rotation du plan de polai'isation entre deux points est proportionyielle à la différence du pot en-

tiel magnélique qui existe entre ces deux points, autrement dit, au ti'avail correspondant au déplacement de l'unité de pôle du premier point au second.

Si V et V sont les potentiels magnétiques aux deux points considérés pris sur le trajet du rayon, l'angle 6 dont a tourné le plan de polarisation est exprimé par la relation

6 = oj(V— Y'),

oj étant la rotation qui, pour la substance considérée, correspond aune différence de potentiel égale à l'unité. Cette quantité a reçu le nom de constante de Verdet; elle définit le pouvoir rotatoiredu corps. Pour les diverses raies du spectre elle varie à peu près en raison inverse du carré de la longueur d'onde.

Pour la raie D et à la température o°, la valeur de la constante est o',o4o pour le sulfure de carbone, eto',oi3 pour l'eau. Elle diminue quand la température s'élève; pour le sulfure de carbone on a

0)^= ojo (i — o, 00104^ — 0,000014^^).

257. Galvanomètre optique. — La rotation du plan de polarisation fournit un moyen commode de mesurer l'intensité d'un courant en valeur absolue.

Plaçons une longueur e de la substance dans un champ uniforme, par exemple suivant l'axe d'une bobine longue ayant n^ spires par unité de longueur. La différence de potentiel par centimètre est F =z f^Tzn^l (228) ; si ô est la rotation observée, on a

ô = oi4TcnJe,

expression qui n'exige que deux mesures, celle de e et de 6. Plus simplement encore, plaçons la substance, le sulfure de carbone, par exemple, dans un long tube fermé par des glaces à ses extrémités, et entourons-le en son milieu d'une bobine formée d'un nombre n de spires d'une grandeur et

278 ÉLECTROMAGNÉTISME.

d'une forme quelconques [fig. 223). Si le tube est assez long pour que l'action de la bobine soit négligeable à ses extrémités, le rayon polarisé, en traversant le tube, passe d'un point où le potentiel est nul à un autre point où il est égale-

Fig. 220.

ment nul. Mais il a traversé n fois le circuit et le potentiel a varié d'autant de fois 4ul (230), on a donc

9r=:oj4TrnT.

Le procédé n'exige aucun ajustement, les spires pouvant être placées d'une manière quelconque et tout se réduit à en compter le nombre.

258. Phénomène de Hall. — Considérons une lame métallique très mince {fig. 224), munie de quatre électrodes A, B, a, b, les deux r / premières pouvant être mi-

ses en communication avec une pile, les deux autres avec un galvanomètre. Quand le courant est établi entre A et p. 2^/ ~ B, on peut toujours disposer

les deux électrodes a et h, de manière qu'aucun courant ne passe dans le galvanomètre. Les deux points a et h sont alors au même potentiel.

Il suffît de placer la lame dans un champ magnétique intense perpendiculairement aux lignes de force, pour qu'une portion du courant soit dérivée dans le galvanomètre. L'expérience montre qu'une décharge instantanée se partage, toutes choses égales d'ailleurs, de la même manière et dans le même rapport qu'un courant continu.

L'électricité est entraînée dans le sens de la force électromagnétique cp, c'est-à-dire de a vers b à travers le galvanomètre (fig. 22 'i), dans le cas du fer, du cobalt, du zinc; en sens contraire, c'est-à-dire de b vers a par le galvanomètre, avec le nickel, l'or, l'argent, le bismuth; l'effet paraît nul avec le platine et le plomb.

Soit I l'intensité du courant primaire, i l'intensité du courant dérivé, F l'intensité du champ ; si on désigne par y„ et V,, les potentiels des points a et b, et par R la résistance entre ces deux points, on a, en vertu de la loi d'Ohm

L'expérience montre que si on désigne par e l'épaisseur de la lame et par C une constante, la loi du phénomène est donnée par la formule