FLUX DE FORCE MAGNÉTIQUE

Nombre des lignes de force. — Le nombre des lignes de ce que l'on pourrait considérer dans un champ magnétique est

COURS DE PHVSIQt'E

Ihéoriquement infiiy. Dans les speflre8 roai^méliques, les lignesdt force dessinées parla limaille sont d'autant plus serrées qiielafo| est plus grande, c'est-à-dire au voisina}j:e des pôles. Elles sont ea cées là où la force est faible.

Celle apparence a donné l'idce de représenter par un certain nombre' de lignes de force l'intensité de la force en un point d'un cha magnétique. Celte représentation résulte d'une convention que uuit allons exposer.

885. Flux de force d'un pôle mag^nétique. — Autour d'un pôle magnétique de magnélisme m, on convient de mener 4i:m lignes

de force, ou rayons issus du pôle (4:c autour d'us pôle de magni'lisme égal à l'unité). Ces rnyonj forment ce que l'on nomme le nombre de ligne» de force ou le flux de force issu du pi'ile. Ce flux ''iTtOT se propage à l'infini en divergeant du [«'ilf, si le pôle est nord (fig. 725) ; en convergeant ve le pôle, si c'est un pôle sud.

886. Relation entre le flux de force et la force œapé' tique. — Si l'on décrit autour d'un pôle conmie centre une sphi-n; Je rayon 1 , comme la surface de cette sphère est égale à 4i:, chaque cmtimèlre carré de sa surface reçoit normalement «i lignes de force; or 77J est aussi la valeur de la force exercée par la masse m sur uo^ masse magnétique -|- 1 <iui serait à 1 centimètre du pôle.

L'unité de surface d'une sphère de rayon r et de surface SKr^,»)'»* le jinle m pour centre, reçoit de ce pôle un (lux de force égal à

4itr* r*

Or celle expression du flux représente encore la valeur de la f"'"'* exercée par la masse m sur une masse magnétique -\- 1 qui serait à !• distance r du pôle.

On démontre que, dans un champ magnétique dû à des massemagnétiques quelconques, la somme des flux de force qui émuDCi'' des différents centres magnétiques et qui rencontrent une suriaw de 1 centimètre carré menée en un point P perpendiculairement a 1* direction de la force résultante, esl encore égale k la force m^P*^ tique résultante sur une masse magnétique 4~ ^ située ea >^' point P.

UAGNI^TISME 721

émonstration (Hg. 726). — Le flux total qui émane d'un pôle magnée M de magnétisme m étant 4xm, le flux compris dans un cône d'ouverm issu de M est m».

n un point P imaginons une masse + 1, et menons une surface plane PA I centimètre carré et normale à la râteltonfe ; joignons son contour au

Fig. 726.

ikt M ; nous formons un tube conique d'ouverture <>> qui découpe une sur- B PB ou v sur la sphère de centre M et de rayon r qui passe en P. Désitns par f l'angle de cette surface sphérique et du plan PA.

«E=r*w= i.cos 9 (dani le triangle rectangle PAB, PB = PA eos 9)

■r*M *= m cos f .

M m» ^ — - cos e.

H» est le flux de force issu de M qui rencontre la surface PA ; A = t cos ?

la composante suivant la normale à cette surface de la force f exercée ' la masse m sur une masse + 1 en P.

^es préliminaires étant établis, considérons en P la résultante F de toutes actions exercées sur une masse + 1 par les différentes masses magnélesm, m',... du champ; appelons 7 ?' 9" les angles avec F des difTé-

.— » mm'

«s forces -s. -js- •• H r*

I' = — cos 9 + -.- cos 9 , +

D autre part — cos 9 = mu>

-— co» s = m II)

Par conséquent F = mw + m' m' . . .

6 qui démontre le théorème énonce.

' résulte donc de noire convention (885) que si l'intensité magnéle en un point vaut n dynes, un centimètre carré mené en ce point pendiculairement à la force résultante intercepte un flux de force tl égal à n.

'hamp magnétique uniforme. — Dans un champ magnétique uni- He, la force est constante en grandeur et en direction. En tout

point (lu cliflinp, une surface d'un centimètre carré menée non ment à la direction de la force reçoit un Oux conslaiU dont la va est égale à la force. Les lignes de force d'un champ magnétique noi forme sont donc également espacées.

Le flux qui traverse une surface S normale à la direction de] force a pour expression le. produit de la force par la surface.

Un champ magnétique peut être considéré comme vn expactiù lequel xe propiiçje un /lux de force, dû aux aimants qui consliluenll^ champ. Dans un champ uniforme, le (lux est constant en graiidear! en direction,

887. Perméabilité magnétique. — Un flux magnétique circale sans perte, quels que soient les milieux qu'il rencontre, etclioisitl» route qui lui offre le moins de résistance. Les lignes de force d'us champ magnétique sont modifiées dans leur distribution par l'inlroductiun dans le champ d'une substance magnétique.

Une substance magnétique se comporte comme si elle ofTriiitau flux de force un passage plus facile que l'air, et les lignes de force convergent vers cette substance magnétique.

Le fer est la substance qui modifie le plus le spectre raagncliqM primitif, car c'est le fer qui offre le chemin le plus facile.

On appelle coefficient de perméabilité magnétique le rapport du nombre de lignes de force qui travei-sent la section d'un barre»a magnétique au nombre qui traversait auparavant une égale seclioii d'air occupant la même position'". L'intensité d'nimanlation est caractérisée par le llux de force (jui traverse un centimèlrer'arK'de section de l'aimant.

Anneau fermé. — Un anneau fermé peut être aimanté de façon' ne pas présenter de pà\es et à ne pas agir sur des masses magnétiques extérieures; toutefois, il peut être considéré comme parooiiru par un llux magnétique qui reste constamment à l'intérieur; k circuit magnétique est l'anneau lui-même : si on le brise, c.Iiacon des fragments offre des ptMes à ses extrémités.

Pôle d'aimant et fer doux. — La présence d'un morccati de fer doux dans le voisinage du pnie d'un aimant augmente le nombre des lignes de force dans l'espace qui le sépare du pâle sU

lOOljJ

(I) Le coefik'iont d» ftrmMtiWlâ do l'air est l'^gal & l'aDJl^; las corps diiunogo^tiquM ont une perméabilité MgiMment infùrieuro à cellu de Vûr.

MAGNÉTIStTE

i'autanl plus, que la dislance Jti piMc au fer doux est plus petite ig. 727). Les lignes de force qui sortaient du pôle on rayonnant se lirigent pour la plupart vers le fer. Toutes les substances magné-

tiques, libres de s'orienter, s'aimantent de façon à dirijjer leur plus grande dimension suivant les lignes de force, ce qui diminue le trajet [des lignes de force à travers les substances non magnétiques.

Cylindre creux de fer doux entre deux pôles contraires. — [les lignes de force qui vont d'un piMe à l'autre traversent pour la plupart la masse du cylindre et se rendent à l'autre pùle (fîg. 728).

Fig. TlH.

uand l'épaisseur du cylindre est suflîsante, il a'y a pas de ligne dt* lorce dans sa cavité; le cylindre constitue un «^cran ma^nt-tique, et une petite aiguille aimantée intérieure est soustraite aux actions des Susses magnétiques extérieures.

888. Conservation des aimants. — L'aimantation d'un barreau aimanté abandonné à lui-même va en s'aiïaiblissant. Dans un aimant, chacun des filets magnétiques, et, dans un faisceau, cba-

lïï

Fig. 729.

cune des lames subit des filets voisins ou des lames voisines une influence qui tend à produire une aimantation contraire. Cette désnimnnlalion est favorisée par les chocs, les vibrations et les variatious brusques de température; toutefois, elle n'a pas lieu si les

COUnS DE PHVSIQOE

chaînes magnétiques sont fermées et ne présentent pas de magtntisme libre, en d'autres termes, si aucune ligne de force nes'écl)ap\>6J à l'extérieur. On réalise à peu près cette condition en conservai! dans une boîte les barreaux aimantés AB, placés parallèlement deux

Kig. 730.

à deux, les piMes de noms contraires étant en regard et réunis pièces de fer doux ah appelées conlucls ((ig. 729). Les contacts s'aimantent par influence et ferment le circuit magnétique, car les lignes de force vont d'un pôle à l'autre en suivant les contacts. Comme un anneau, l'ensemble ainsi constitué n'exerce pas d'action magnétique à l'extérieur.

Dans un aimant en fer à cheval, on réunit aussi les deux piMes par un contact en fer doux C. On y suspend d'ordinaire un seau S dans lequel on place des poids (Gg. 730), afin de mesurer la force porlani

889. Relation entre le flux de force et la position d'éi libre d'un aimant. — Dan.s un champ mngnéliquc, un aim

MAGNÉTISME 725

s'oriente de telle façon que les lignes de force du champ entrent par lepdle sod et que l'aimant embrasse un flux de force maximum. .

C'est le cas d'un aimant placé dans un champ magnétique uniforme tel que le champ magnétique terrestre ; son axe magnétique se dirige dans le prolongement des lignes de force et ces lignes traversent normalement sa section de son pôle sud à son pôle nord (aiguille de déclinaison).

ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE

890. L'électricité dynamique a pour objet spéciall'étude des effets du courant électrique '■'.

Pour produire un courant électrique, il faut une sourc« ou un générateur d'électricité qui élève une masse électrique à un certain potentiel (808), et lui communique ainsi une énergie potentielle, comme une machine hydraulique élève une masse d'eau à un certain niveau d'où elle peut retomber.

Un générateur d'électricité présente deux pôles ou deux conducteurs à des potentiels différents : un pôle positif où le potentiel est plus élevé, et un pôle négatif où le potentiel est plus bas. Les deux pôles sont réunis par un circuit extérieur qui offre une pente le long de laquelle l'électricité positive descend du pôle positif au p^^' négatif.

Parvenue au pôle négatif, l'électricité remonte au pôle positif p** l'action élt-vatrice du générateur, en parcourant son circuit intériei*"*-

L'élévation de l'électricité à un potentiel plus élevé ne peut avc^* lieu </u'aux dépens d'une énergie particulière : chimique, calorifil*-' ou mécanique.

I^es différents générateurs d'électricité se distinguent par la natu ^^ de l'énergie qui sert à entretenir leur fonctionnement.

La chute d'électricité le long du circuit produit le courant éle<^ trique ; elle est accompagnée de diverses manifestations d'énergie.

L'électricité dynamique s'occupe des diverses formes que pecf prendre l'énergie électrique par V intermédiaire du courant électrique'

(I) Certains chapitres du l'électricité statique rentrent par cette définition daosréleC' tricité dynamique (eiïeta des décharges dos condensateurs).

PILE VOLTAIQUE

pile est une source d'électricité qui transforme de l'énergie iqne en énergie électrique.

1 Description d'un élément de pile, élément de pile de Voila comprend une de zinc Z et une lame de cuivre C piondans une dissolution étendue d'acide sulae(lig. 731). Ces deux métaux sont inégaat attaqués par le liquide. Deux pièces IHques de mt^me nature fixées, l'une \ au ^ l'autre B au zinc, constituent les deux ^É Fig.

orges électrostatiques aux deux p61es. — Un élément de pile formé et posé sur un support isolant prosente à ses deux pâles

Kig. TSS.

des charges électriques opposées. Il n'apparaîl pas d'étincelle qo. .^od on rapproche les deux (ils A et B jusqu'au contact ; car les char — geg des deux pôles sont excessivement faihles, elles sont même "•jon faibles pour qu'où puisse les constater directement avec un éloct ^^roscope à feuilles d'or. On les met toutefois en évidence avec un électroscope condensateur (828). A cet effet, on réunit par des. fils métalliques isolés les plateaux de l'électroscope aux deux pôl^ s de l'élément de pile (flg. 132), puis on supprime les communications. fg soulevant alors le plateau supérieur, on voit les feuilles d'or div&r^r (fig. 733). Le plateau relié au pOle zinc (métal le plus altaqu«5 jisf l'eau acidulée) a une charge négative '".

DifTërence de potentiel aux deux pâles. — Si l'on met les deux pôles d'un élément isolé en communication par de longs fils respeclivement avei- deux sphères conductrices ayant un centimètre de rayon,

Fig. 7.1».

la sphère B du pôle zinc est électrisée négativement, la sphère A du pôle cuivre est électrisée positivement (fig. 73-4), et les charges de ces sphères sont les potentiels dos deux pôles (794). Le pôle cuivre a un potentiel positif -f A, et est appelé pôle positif; le pôle zinc * un potentiel négatif — B, et est appelé pôle négatif.

En plongeant deux autres métaux tels que le fer et le plaline da l'eau aiidulée, on forme un autre élément de pile ; le pôle fer, met le plus attaqué, a un potentiel négatif, le pôle platine a un potenliel positif.

Les deux pôles d'un élément de pile se comportent comme det conducteurs offrant une différence de potentiel constante.

La différence de potentiel A -f- B aux deux pôles d'un élément d~ pile caractérise cet élément, elle ne dépend que de la nature des

(1) Un éi)uilibre cloctriquc s'uril étaMi uutre i-hnqup plateuu ilu condensateur cl le pAla qui lui est i-éuui; les deux plutcaux du coudensaleur prosenlenl la mOme ditTcreuoe d« poteiitii-'l que les deux pAles de l'élément. La laine isuluutede l'oloctroicape condensateur i'iant fort mince, le condenuteur u une très grande lapucité et, quand on sépara ses plateaux, leur potentiel devient assez grand puur (aire diverger le« ranillei d'or. ~

ELECTRICITE DYNAllIQtJE

plongées et du liquide qui les baigne. Elle ne varie pas avec La grandeur, la forme, la dinlance des lames. En outre, elle ne dépend ^p>Ai de la charge absolue de l'élément. C'est ainsi qu'on ne change ^rien à cette différence ({uandon rend nulle la charge de l'un dos piMes en le mettant en communication avec le sol. En éleclrisanl rélément, on peut môme donner le même signe aux charges des deux pAles •sans que la différence de potentiel change. Le pôle dit positif est celui dont le potentiel est le plus élevé, le pôle négatif est celui dont le potentiel est le plus bas.