ACTION DE LA TERRE SUR UN AIMANT

857. L'action de la Terre sur un aimant est seulemeat directrice. — Un barreau d'une substance quelconque non magnétique, suspendu par son centre de gravité, reste en équilibre dans toutes les positions qu'on lui donne, car son poids est équilibré parla résistance du point de suspension. Un barreau aimanté suspendu par son centre de gravité est également soustrait à l'action de la pesaateur, mais il s'orienle, ce qui prouve qu'il est soumis à d'autres forces que son poids. On attribue ces forces à une action magnétique spéciale de la Terre.

D'après un théorème de mécanique (29), les forces qui agissent sur un corps, (jnellc que soit leur origine, peuvent toujours être rempl*' cées par un couple et une force isolée indépendante du couple. Ici, '* couple existe seul et la force indépendante du couple est nulle. No"* allons voir, en cfTcl, que la force isolée n'a ni composante horizontale, ni composante verticale.

La force isolée n'a pas de composante verticale. — En elTet, un barreau d'acier placé sur l'un des plateaux d'une balance fait équilibre à une môme tare aiurnl et après son aimantation. Or, en raison du mode de suspension des plateaux (122\ les deux composantes verti-

MAGNÉTISME

du couple n'ont pas d'eiïet sur le plateau d'une balance parce ifelles sont égales et (.'ontraires ; une force indépendante du couple uait pu seule donner une composante verticale.

Xa force isolée n'a pas de composante horizontale. — Un barreau iniautc NS pose sur un disque de iè(^ L qui Hotte sur l'eau, s'oriente et •rend la direction commune des deux Mi-es du couple (tig. G98), mais // ne fAit pan de translation, comme cela tarait lieu si une force horizontale, ndépendante du couple, agissait :oostainment sur l'aiguille.

Fig. 698.

(Couple directeur. — Un barreau aimanté, librement suspendu rson centre de gravité et par conséquent soustrait à l'action de la «santeur, est soumis à l'action de deux forces égales, parallèles et iri^^esen sens contraire, dont l'ensemble constitue le cou/)/e terrestre. •e barreau se tient en équilibre lorsque les deux forces parallèles du ouple sont en prolongement l'une de l'autre sur la ligne de leurs its d'application (24}.

S8. Égalité des niasses magnétiques nord et sud dans un aimant. **9ltion des pôles. — Il rOsullc des expériences fondamentales du ma- >étisme : attraction d'un pendule magnétique, attraction et adhérence de la

ile de fer, qu'un barreau aimanté possède des massea maijnàtiqueii

t, c'est-à-dire agissant à l'extérieur.

Btre part, en l'absence de toute masse magnétique agissante au voisitgv d'un aimant, l'aclton terrestre ne peut provenir que de centrea magné- ^te$ éloigné».

Bn centre ou pôle magnétique éloigné n'exerce sur les masses magnëfres libres de l'extrémité nord d'un barreau que des actions parallèles, |>liquéC8 à CCS masses, proportionnelles aux masses (855), et représentées 'f='ÏV; f = Tv'... La résultante de ces forces li'ur sera parallèle, égale

■ f + r ■■■ °i TS|i, et appliquée en un point N. centre des forces paral-

(25l (lig. 699). Ce point est Pixe, car quand on déplace l'aimant, les ca parallèles ne changent ni de grandeur ni de point d'application. C'est

aint précis que nous appellerons le pôle nord "i. Vt raèrni-, les forces parallèles appliquées aux masses de l'extrémité sud it une résultante égale à leur somme T-i^i, et cette résulianicest appliquée

I point S qui aéra le pâle sud. Les deux résultantes en N et en S sont

\ Ud pAle ainsi dofln! joue le mf me rOle qua le centre de gravitii d'un corps pesant.

égales puisqu'elles forment un couple; donc S|i = 2|ii. De ce que r«clioii de la Terre sur un aimant se réduit à un couple, il résulte donc que, dam un aimant, il y a autant de magnétisme nord que de magnétisme sud. 2|i est la masse magnétique de chacun des pôles.

Fig. fi90.

En attribuant les signes + et — aux masses magnétiques nord et sud d'un aimant, on pourra dire que, dans un aimant quelconque, la $omtM du masses magnétiques est nulle.

Supposons que la Terre soit assimilable à un aimant et présente on deuxième centre magnétique; les directions des deux forces du nouveau couple dues à ce deuxième centre sont parallèles, et, comme les pointa d'application de ces forces ne dépendent pas de leur direction, elles seront appliquées aux mêmes points N et 8. En composant d'une part les deux forces appliquées en N, et d'autre part les deux forces respectivement égale» et parallèles" appliquées en S, on aura en déGnitive deux résultantes égales et parallèles appliquées aux pôles et formant encore un couple <■'.

Définition précise des p61es. — Nous préciserons la signification du mot pôle en appelant pôles les points d'application des forces du ewf^ terrestre ou du couple exercé sur l'aimant par des centres magnétiques éloignés.

La ligne qui joint les deux pôles est appelée axe magnétique.

Par rapport à des centres magnétiques éloignés, un aimant se comporte comme s'il consislait en deux masses magnétiques égales, l'une de magn^tisme nord, concentrée en son pôle nord, l'autre de magnétisme sud, concentrée en son pôle sud.

(1) Si l'on peut déterminer en chaque point de chacune des extrémitës du harreao U valeur des forces f, f, f" exercées par un centre magnétique éloigné, la résulta"'*' égale i la somme de toutes les actions, est mesurée par la surface de la courbe foro* par les extrémités des ordonnées représentatives des forces. Le point d'appUca^oa w la résultante, qui est le pfllc, se trouve au pied de l'ordonnée du centre de gravita « cette surface (fig. 700).

MAGNÉTISME

[La définition qui vient d'éti'e donnée des pùles n'a de pnVision que s'il s'agit

hctions exercées sur un aimant par des masses magnétiques éloignées. Les

lions d'une masse inagnétiijue M située â une distance finie ont deux

Ttsultantes appliquées en dos points spéciaux dont la position varie avec la

position de la masse M.

' 859. Hypothèse sur la constitution d'un aimant quelconque. —

Noui supposerons qu'un aimant quelconque est constitué par un faisceau d'&iinants do très petite section. L'assimilation d'un niin.int à un faisceau de Slets magnétiques est d'accord avec l'égalité des masses libres nord et sud. Lea extrémités des filels tnagnéliques composants forment à l'extrémité nord m certain nombre de masses magnétiques nord + S(i, non neutralisées ou ii^rcs; il y a à l'extrémité sud des masses magnétiques — w|i, égales aux

récOdentes (ûg. 697).

Si les filets magnétiques restaient parallèles, les extrémités des filets ou t08 masses magnétiques libres occuperaient les deux bases transversales du oarreau, et les pôles eux-mêmes se trouveraient sur ces bases. Les (îlets élémentaires ne doivent pas rester parallèles entre eux, ciu* les pôles sont Djours à une certaine distance des extrémités.