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Pour étudier l'aimantation du barreau, traçons une série de courbes en portant en abscisses les valeurs de la force magnétisante 3€ et en ordonnées (*) Tintensité d'aimantation 3, Tinduction magnétique spécifique (R, la perméabilité magnétique [i. ou la susceptibilité magnétique %.

Nous obtiendrons ainsi une série de courbes à l'aide desquelles nous pourrons facilement nous rendre compte de la "variation des différents éléments : nous constaterons que, pour chaque substance magnétique, les courbes ont des formes différentes, et n'atteignent pas les mêmes valeurs maxima. Nous énumérons les principaux résultats actuellement acquis par les «Kfférents expérimentateurs qui se sont occupés de la question pendant ces dernières années, et ont donné les résultats de leurs expériences en unités C. G. S., ce qui facilite les comparaisons.

Les constantes (f aimantation que Ton détermine directement ou indirectement sont :

L'induction magnétique (B, induite ou résiduelle.

La perméabilité magnétique [/..

L^intensité d'aimantation «1, induite ou résiduelle.

La susceptibilité magnétique y..

893. Induction magnétique. — L'induction magnétique d*une substance donnée augmente indéfiniment avec la force magnétomotrice, d'abord très vite, puis plus lentement. Avec un champ de 240 unités C. G. S., M. le D' Hopkinson n'avait pas dépassé une induction de 20000 unités C.G. S. M. Ewing a étudié, par des méthodes que nous indiquerons à propos de

(I) Les méthodes de détermination de ces éléments ont été ou seront exposées dans le cours de ce volume.

398 ËNERGIE ELECTRIQUE.

l'iDduclion électromagnétique, comment varie cette inducHi

pour des champs cxceptionneilement intenses (*].

Là ligure 180 montre les résultats obtenus, parmi un pu nombre d'autres, sur de la fonle et «tu fer connu sous le do de fer de Lowmoor.

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Fig. IKO. — Variutio

n ina^i-tique en fonction de l'exi-itatii

Pour le fer de Lowmoor, le champ ayant varié de J à 11180 unités C.G.S., l'induction correspondante a v <le 2.4 70U à ;ii jtio unités G. 11. S. Pour un certain échantil elle a même atteint 32 8ïlo. C'est le chiiïre le plus élevé trc dans ces expériences.

Des expériences faites pour déterminer la valeur du ma; tisme résiduel ont montré que, pour des champs variant e ^jooo et 1 1 uou unités C.G.S., le magnétisme résiduel t

(I) Note pri'scntéfi à la Royal Sm-iety le 54 mars I88T, par MM. J.-A. E

ït WilUaiu Lûw {ÈUrIncipn du 18 juin 1887).

^e constant. Il est deoio unités C.G.S. pour le fer de rmoor et de 5oo unilés C. G. S. pour le fer de Suède, 'our la fonte, en faisant varier le champ de 3900 à 10610 tés C.G.S., rinduclion a varié de 19660 à 2j6oo udi- C.G.â. L'iaductioQ résiduelle a sensiblement conservé une eur constante é^ale à 400 unités C.G.S. 394. Perméabilité magnétique. — La perméabilité t* L fonction de l'induction (B. Elle passe par un maximum lur une certaine valeur de (B, et décroît ensuite en tendant Ts la valeur asymplotique v.= i .

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.^ ^ ,. JL ^ =e = =» SI, p ^

H il = 1 f i i II i

rr.rp. i. Aeifr de Vickar.

- 3. rglb.1. - *. Fonlo. - 5, ». y,çi

'^•111. — Vari&tiou de I* pcrméabiliti; en TouctiriD de l'inilucliuii ijanfl de* champ» magDf-liquca intenses.

U' Rûwtand a étudié les variations de la perméabilité en portant en abscisses les valeurs de (6 et en ordonnées la va- «nrde ;i correspondante pour chaque métal, et ce mode de représentation est souvent adopté pour l'étude des propriétés ■"^gnétiques des différentes substances, mais les courbes publiées par l'auteur et la formule empirique représentative

(ju'il en a déduite (') sont ioesactes parce que, d'après la formule de M. Rowland, la pennéabililé pourrait devenir nulle. alors que toutes les expériences ultérieures et celles de M. Eïv'ing en particulier ont montré que la perméabilité des substances magnétiques reste toujours plus grande que i.

MM. J.-A. Ewing et William Low (') ont étudié les variations de [I. pour de 1res grandes inductions. La figure 181 résume les résultats de leurs expériences sur les métaux magnétiques les plus employés. La courbe relative à Tacier m manganèse (n" 7) est particulièrement remarquable, car die montre que ce métal n'est guère plus perméable que l'air, pour lequel [*= 1 .

Si l'on avait porlé en abscisses, non plus l'induction (B, mais la force magnétisante 3C, toutes les courbes — à l'esceplioD des courbes (a) cl (7) — seraient sensiblement des hyperboles équilalëres ayant JC = o et ;j.= i pour asymptotes.

386. Intensité d'aimantation. — ÂtempéralurccoDStanle, l'intensité d'aimantation 5 varie avec la force maguétisanle ol b

ûs: — i-'^ÈîTf xinttii^^

'' ^i 1, y'^"^'^! di*^; j- "^

ziyJé^j^e^X 'X-

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Fig. Wi. -

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ilf l'IiitniiEitûiraiiiiiintation eu rourliun

moguétiiiaulf.

substance mise dans le champ. La figure 182 montre les valcnrs lie Ti obtenues par M. Ewing en plaçant difTércntes substanres magnétiques dans un cbamp variant de o à 5o unités C.G.S. Dans aucun cas l'intensité d'aimantation n'a dépassé i 900 unités ('.(t. S. et il faut des champs exceptionnellement intenses

{', Miisr/irl fl Joiihrrl, l. \\, |i. :i5-7m. -', Phil. Trnn^. otthe Hnynl S'itielu on,oii(1oii. roi. CLXXX. 188!), A. pp. Ul-M-

[)our atteindre la valeur de 1600 unités C.G. S. (expériences de

M. Shelford Bidwell).

On peut déduire de ces valeurs de 3 les valeurs correspon-

jantes de la susceptibilité magnétique ^ = -=îr>' Dans des champs

très faibles x atteint i5o; dans des champs exceptionnellement intenses, la susceptibilité magnétique s'abaisse à 0,1 5.

396. Saturation magnétique. — Sous Faction de forces magnétisantes K intenses, l'intensité d'aimantation 3 atteint une valeur constante, ou sensiblement telle dans le fer forgé, la fonte, un grand nombre d'aciers, le nickel et le cobalt. Cette valeur de 3C pour laquelle 3 ne varie plus sensiblement est voisine de 2000 unités C.G. S. pour le fer forgé et le nickel, moindre que 4000 unités C.G. S. pour la fonte et le cobalt. Dans des champs plus intenses, l'induction magnétique est liée à la force magnétisante JC par la relation :

(6 = 5e -h constante.

Dans les spécimens étudiés par M. Ewing, la valeur de cette constante 4*^3 a les valeurs suivantes :

Fer forgé 21 3tio

Fonte ij58o

Nickel jo3o à 6470

Cobalt i63oo

Lorsque Taimantation se mesure par l'induction (B, le terme saturation est inapplicable, et il n'y a pas de limite apparente à la valeur de (B. Mais si Ton considère l'intensité d'aimantation, on atteint une limite défmie, une vraie valeur do sati\ration, obtenue avec des forces magnétisantes relativement peu élevées. Rien ne prouve que cette limite soit asymptotique, mais elle est pratiquement atteinte avec le fer forgé pour Je= 2000 unités C.G. S, et la valeur de 3 ne change plus sensiblement lorsque 3C varie de 2000 à 20000 unités C.G. S.

397. Hystérésis. — Le nom A! hystérésis (de '^rzi^iia^ je reste en arrière) a été donné (*) par M. le professeur J,'A.

(«) Proceedings ofthe Royal Society, d© 2U, 1881.

Hospitalier. — Énergie électrique. I. — 20

Eivififf à un certain nombre de phénomènes qu'il définit ainsi d'une manière générale :

<( Lorsque deux quantités physiques  et B sont telles que des variations cycliques de B produisent des variations cycliques de A, si les variations de A éprouvent un retard par rapport aux variations de B, on dit qu'il y a de Vhysiérésis entre A et B. »

Nous ne nous occuperons ici, pour la question qui nous intéresse, que d'un cas particulier, celui de Thystérésis dans les substances magnétiques décrivant un cycle magnétique.

Considérons, pour fixer les idées par un exemple concret, un solénoïde droit de très grande longueur /, roulé uniformément (Fun nombre total de tours N, et traversé par un courant continu d'intensité I. Ce courant produit un champ magnétique uniforme dont l'intensité JC est (194)

Plaçons à l'intérieur de ce solénoïde une substance magnétique sous forme d'un fil mince, dont la longueur soit égale à 3oo ou 400 fois son diamètre. L'intensité d'aimantation J» el l'induction spécifique correspondante (B prendront une série do valeurs dépendant de JC, de la nature de la substance ainsi que des modifications précédentes du champ.

Si, par exemple, nous faisons varier 3C depuis une valeur -r ,"Hi jusqu*à une valeur égale et de signe contraire — JC, et inversement, nous ferons décrire au corps placé dans le champ un cf/c/e magnétique.

Étudions, par une méthode quelconque (*), les variations do 3 ou de (8 on fonction de 3C, lorsqu'on fait décrire à la substance un cycle magnétique complet, depuis la valeur — Jt jusqu'à la valeur -h ,TC, en revenant à la valeur — 3C pou^fe^ mer le cycle, et portons en abscisses les valeurs de X et celles de 3 ou de (6 en ordonnées. Nous obtiendrons (fig. 183) deux

('^ Voy. pour les méthodes do mesure les mémoires de MM. Ewing et Hopkiiifion, publiés dans les Pfiiiosophical Transaclions ofUte Royal Society^ part II. 1885, ou le chapitre XVII de cet ouvrage, chapitre consacré aux compIéiueoU de mesure.

lignes courbes ABCD et DEFA laissant entre elles une certaine surface et montrant, par exemple, qu'à une valeur donnée de K correspondent deux valeurs différentes de (B, suivant que J€ passe par des valeurs croissantes ou décroissantes. L'hystérésis entre JC et (B dans le cycle magnétique se traduit ici par un retard à la désaimantation ou magnétisme résiduel.

Fig. 183. — Hystérésis.

Nous démontrerons un peu plus loin (chapitre xiv) que ce phénomène correspond à une certaine dissipation d'énergie représentée précisément, à un facteur constant près, par la surface comprise entre les deux courbes ABCD et DEFA.

Toute cause de mouvement moléculaire d'une substance magnétique soumise à l'action d'une force magnétisante ."H^ facilite Taimantation et accroît Tinduction (B. Inversement, lorsque la force magnétisante a disparu, toute cause d'ébranlement, choc, élévation de température, etc., diminue le magnétisme rémanent. Les substances qui forment les meilleurs aimants permanents sont celles qui sont le moins sensibles à ces causes de variations. Elles s*aimantent moins facilement, mais elles gardent aussi bien mieux leur aimantation.

Le magnétisme rémanent présente une certaine analogii' avec la torsion mécanique : une trop grande torsion mécanique ne permet pas aux molécules de reprendre leur position initiale lorsque les forces exerçant cette torsion ont disparu. L'aimantation résiduelle se manifeste surtout pour des barreaux de très grande longueur relativement à leurs dimensions transversales ou formant des circuits magnétiques fermés. Avec des barreaux courts, le magnétisme résiduel est faible et la désaimantation facile.

Le recuit diminue considérablement le magnétisme rémanent du fer doux et lui donne des propriétés fort appréciées pour la construction des électro-aimants (403), des appareils télégraphiques, et tous appareils qui doivent subir des variations d'aimantation rapides.

La présence d'un joint (*) transversal entre les deux parties d'un circuit magnétique crée une résistance magnétique spéciale, fonction de l'induction magnétique et diminuant beaucoup à mesure que l'induction croît. Cette résistance existe même avec des surfaces parfaitement dressées et pour de faibles valeurs de JC, elle est presque aussi grande qu'avec des faces brutes. La pression mécanique diminue la résistance magnétique d*un joint à surfaces brutes, mais ne l'élimine pas, alors que cette résistance magnétique disparait presque entièrement lorsque les surfaces sont polies. Dans ce dernier cas. Tinterposition d'une feuille d'or entre les deux faces du joint n*apas une grande influence.

398. Mag^nétisme résiduel des barreaux d^acler droits. — Le magnétisme résiduel des barreaux d'acier trempés {glass-hard) est une fonction de leur composition chimique ainsi que du rapport de leur longueur à leur diamètre. M. \V, Broum (^) a fait quelques expériences pour déterminer ces variations.

Les expériences de M. Brown ont porté sur trois spécimens de :>,() à 3 mm de diamètre, et des longueurs variant entre i

(*) J. A, Euiitij et William Low. Oq Iho intlueiicc of a Plane of Transversic St»ftinii on tho Magiit'tic Pcnncability of au Irou Har. Philosophical Magazine^ *eplenilirc 1H88.

(2) rhil. Mafj., octobre 188H. Éleclririen du 20 avri 1889.

et 10 cenlimètres. Les barreaux étaient trempés en les chauiïant au rouge vif dans un tube de fer placé sur un feu de charbon et en les faisant tomber dans un récipient de i m. de hauteur plein d'eau à la température de 7° C. Après nettoyage, polissag:e, dressage des extrémités et mesure de la longueur, les barreaux étaient pesés et aimantés à saturation dans une longue hélice produisant un champ magnétique ou force ma< gnétisante de i5oo unités C.G.S. Le tableau ci-dessous reproduit les principaux résultats trouvés par Tauteur :

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Spécimen n

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