II. Rotation d'nn courant horizontal fini mobile autour d'an

vertical. — Un courant ho

Fig. 829.

tal centrifug^e OA, parallèle a XY et de même sens, est ultirt pw^ XY, OA vient en OA'; danicetl position, N.X attire OA', NY repousse ; OA" tournera daiu sens indiqué par la flèche (fii en pointillé en A) (fig.

Un courant centripète tounv en sens contraire.

aXY"

III. Orientation d'un courant rectangulaire fermé. — Un counnt rectangulaire mobile autour d'un axe verliral s'oriente dans un plan verlio»! parallèle au plan vertical qui passe par le courant indédni ; la partie du o cuit où le courant est descendant se place du coté d'où vient le CDurani inui fini, la paitie ascendante se place du côté où il se dirige.

Les parties horizontales supérieure et inférieure subissent ducouraoi ii"* fini des actions contraires et inégales s'il est plus rapproché de l'une qu* ^'^ l'autre, mais ces actions sont égales et s'annulent s'il est assez éloigna- "**j actions exercées sur les deux branches verticales forment un couple

979. Actions exercées par la Terre. — Dans notre licmiâjjWrt, Terre agit sur des courants comme si elle était parcourue ellc-mémt un courant rectiligne situe vers l'équaieur, allant de l'est à l'ouett perpendiculaire au tnéridien magnétique.

I. Orientation d'un courant vertical mobile autour d'un axe' lui est parallèle. — Ce courant vertical s'oriente en l'absence <lc l'^'' courant extérieur visible.

ÉLECTRICITÉ DVNjIUIQUB

On réalise l'expérience à l'aide d'un appareil (fig. 830) formé do deux 'cuvettes iiniiiilairca de cuivre rouge d'inégal diamètre, C et C, disposées

horizonlalemcnt et renfermunt une

tlissolution de sulfate de cuivre.

Elles sont traversées en leur centre ^bar une colonne de laiton t. Cette ^colonne, isolée de la cuvette infé- " ^S^^a c'

heure, supporte la cuvette supé- ^bicure et se termine par un godet ^■i mercure, sur lequel une lige de ^Bois horizontale a repose par un ^T>ivof. La lige porte à l'une de ses

extrémités un contre-poids et à

l'autre un fil de platine replié en

deux branches verticales de longueurs inégales qui plongent dans ^

le liquide des cuvettes.

Le courant d'une pile arrive | n

une borne du socle de l'npparcil,

passe dans la cuvette inférieure i|ui

communique luétnlliquemcnt avec ^ifille, puis, de là, par te liquide gagne la longue branche dv du (il de platlnC, ^Bedcscend en a par la courte branche, et, de la cuvette supérieure retourne à ^1» pile par la colonne et la seconde borne du socie.

Si le circuit est fermé, on voit l'équipuge tourner autour de 'la colonne et

s'arrêter, qu.ond le [)liin vertical qui passe par la colonne et le fil est perpen- ^ticulaire au méridien magnétique.

^fe Le courant se place à l'est s'il est descendant, & l'ouest s'il est montant^). ^n se place comme il le ferait sous l'action d'un courant horizontal GE allant Hie l'est à l'ouest.

^p II. — Rotation d'un courant horizontal. — Un courant horizontal mobile autour d'un axe vertical prend de lui-même un mouvement de rotation jconiinu.

On réalise l'expérience avec un appareil k une seule cuvette (Qg. 831). Le

(1) Ca multiplipateur circulaire enroulù sur la cuvette inrérieure cunimuoiquo uu mouvement de rotatiao continu i\ l'équipage mobile. b

Le MDS de la rotatiun cliango à chaque cliaDgement de (ons de l'un ou de l'autre courant. On voit aisément par la considiSratioD de deux éléments du courant circulaire, Bymùlriqucs par rapport il uu i5lcmenl du courant vertical, que si le courant vertical est ascendant, il est transport<< dans le sens du courant circulaire. Il prend un mouvement de rotation continu, car dans MB déplacement il est constamment soumis ù l'action d« oouvvaax éUmeots situés de part et d'autre de la perpendiculaire commune et agissant constamment de la même manière (Qg. 83').

" Fig. 832.

COURS DE, PHTSIQDK

courant arrive par la borne A du socle, monte par une colonne centrale isoil do la cuvetle et portant un godet à mercure, passe à la partie horiionulc dï l'équipage mobile et par OD et OE arrive à la cuvette, puis retounie à la pile dont le deuxième conducteur polaire aboutit en B.

Si le courant horizontal s'éloigne de son axe de rotation, son inouvcma

Fig. 831.

a lieu de l'ouest à l'est en passant par le sud ; s'il se rapproche de son de rotation, le mouvement a lieu de l'est à l'oupst en passant par le nonl"' Ces elTels d'orientation d'un courant vertical et de rotation d'un courini horizontal, peuvent être produits par un courant horizontal indCGni alliuildc l'est h l'ouest ; mais il faut que ce courant soit situe au sud par rapport inou», c'est-à-dire vers la région équatoriale; s'il était situé au nord, il pruduiraii

la même orientation pour le courant vertial, mais une rotation inverse pour le courant horizontal.

Si le courant terrestre était au-dessou« 1 courant mobile, le courant horizontal se ten dans une position horizontale invariable •■ tourner d'une façon continue.

III. Orientation d'an courant rectangulaire vertical. — Les cipérientes pn;* dentés donnent l'eiplicalion de l'orienlati* d'un cadre rectanguLiire (974).

Les actions de la Terre sur les parties hon ziinlales inférieure et supérieure sont égales 4 contraires et s'annulent; les cotés lai* s'orientent, l'ascendant à l'ouest, le descend* k l'est. Dans la partie inférieure, le courant «s* parallèle au courant terrestre.

r V. Orientation d'un courant circulaire vertical. — Un courant circulaire mob^

Fig. R33.

(1) Un multiplicateur circulaire earoulé «ur la cuvfttc communiqua un mouremegtj rotation continu au courant horizontal muliile. Lorsque le courant horizontal est oini ftige, sa rotation a Hou en sens contraire du courant circulaire, conforméneot ^al des courants angulaires.

ÉLKCTRICITé DYNAMIQUE

autour d'un axe vertical s'oriente dans un plan perpendiculaire au méridien magnétique, la partie descendante à l'est et la partie ascendante à l'ouest. Si, en effet, nous prenons deux éléments égaux du courant circulaire AB et AB' situés à la même hauteur (fig. 833), nous pourrons leur substituer, d'après le théorème des courants sinueux, un élément horizontal AG et un élément vertical CB, de même B'C et C'A'; les actions de la Terre sur les deux cléments horizontaux sont égales et opposées et s'annulent, les courants ^BTticaux s'orientent conformément à la régie établie.

6980. Solënoldes. — On appelle solénoide une série de cercles parallèles lîsins, de même surface, perpendiculaires à une même droite réunissant 1rs centres, parcoiu-us par des courants de même sens et de même intensité.

KNous avons vu plus haut (975) comment on réalisait un solénoide mobile Hltour d'un axe vertical avec un fil de cuivre enroulé en hélice; les deux extrémités du (il aboutissent aux deux bornes du disque d'ëbonite et communiquent par des pointes d'acier avec les godets du support à. colonnes.

Action de la Terre snr un solénoide. — Un solénoide & axe horizontal, mobile autour d'un axe vertical, s'oriente dès qu'il est traversé par un courant, il se lixe de façon que son axe soit dirigé suivant l'aiguille de déclinaison. Si le sens du

Courant ne change pas, c'est toujours la même

extrémité qui se dirige vers le nord, on l'appelle

pôle nord.

Le courant du solénoide est ascendante l'ouest, ft\g §34,

descendant ù l'est. En se plaçant en face du pôle

Bud S, on voit le courant circuler dans le sens direct; en face du p61c nord N,

on le voit circuler dans le sens inverse (lig. 834).

Actions mataelles de deux solénoldes Soient un solénoide mobile

orienté NS, et un solénoide fixe N'S' auquel on a donné la position qu'il rait s'il était orienté librement ; les pôles de même nom sont dirigés vers

Fig. H'Ji.

le nord en N et N', leurs courants sont parallèles et tous les deux ascendants 4 l'ouest.

Approchons le solénoide fixe en lui conservant son orientation : les pôles en regard sont des pôles de noms contraires N et S' (fig. 835) : les courants

«D présence sont parallèles et do même sens et s'attirent. JBi l'on présente au pôle nord du solénoide mobile le pôle nord du soléolde fixe, les courants en présence en N et en N' sont parallèles et de sens contraires (fig, 836) et se repoussent.

Il résulte donc des expériences fondamentales de l'ëlectrudynamiquc que

les pôles de noms contraires de deux solénoides s'attirent tandis que lespiil^ de même nom se repoussent.

DQ=:

Fig. 836.

Action d'nn courant rectili^e sur un solënoTde. — Un solâloll horizontal, mobile autour d'un axe vertical et tPHverse par un cuu s'oriente, et son axe prend la direction de l'aiguille de déclinaison. Au-de du solénoide, par»Ilèlcment à son axe, disposons un fil conducteur, ou des cot(Js d'un cadre nuilliplicateur.

Quand le conducteur fixe est traversé par un courant, le solénoidc s'éc de sa position d'ùquilibre, et si le courant est assez fort pour que l'iction ( rectrice terrestre soit négligeable, l'axe du solénoide se met en croix ivecl conducteur. Dans leurs parties voisines, le courant du conducteur el M courants du 8ol(^noide sont alors parallèles et de même sens (Gg. 8â0). pôle nord se porte à gauche du courant.

Actions mutuelles d'un aimant et d'un solénoide. — En résuma, solénoide se dirige sous l'action de la Terre comme un aimant : deuxsoU noides agissent l'un sur l'autre comme deux aimants ; enfin un courant dévi un solénoide comme il dévie un aimant.

En raison de cette analogie de propriétés des aimants et des soléaoidrs,] était naturel d'essayer l'action niuluelle d'un aimant et d'un solénoide. f constate que si l'on présente à un pôle de solénoide un pôle de niéineMœ d'un aimant, il y a répulsion, tandi.s que si l'on met en présence deux poU de noms contraires il y a attraction (lig. 819).

981. Assimilation des aimants aux soIénoTdes. — .\in|ière s' appuyé sur ces analogies des aimants et des solcnoides qu'il avait demi trées, pour formuler une théorie de l'aimantation.

D'après Ampère, un c<iurant électri<jue préexiste autour de chaque cule d'une substance magnétique. Ces courants sont primitivement difi| au hasard dans des sens divers et n'exercent pas d'action extérieure. Qu'i un barreau magnétique est soumis à une influence magnétisante, lescoufsnl* particulaircs s'orientent et sont tous amenés à circuler dans le même si-M leurs plans deviennent parallèles ; un barreau aimanté se comporte »1' comme un faisceau de petits solénoides ayant tous leurs pôles de même vers la même extrémité du barreau.

Dans un solénoide, les pôles se trouvent rigoureusement aux extrémité d« l'axe tandis que dans un aimant les pôles siègent à une certaine distance "MMB extrémités (858). Ampère admet que, par les actions mutuelles des cxiuniï^H pariiculaires, les axes des solénoides se courbent et s'écartent de l'axt S**" métrique du barreau au voisinage des extrémités.

Los pôles nord des aimufits et des solénoides sont à la gauche t rant.i ou encore, si Fon se place en face du pôle nord d'un solénoide

■snli

ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE

Hîi

tant, les courants ctn'ulent dans le sens inverse; si l'on se place en face

Ipôle sud, on les voit circuler dans le sens direct. )ans le fer doux, l'orientation n'est que temporaire, les courants particu-

ires reprennent très ra(iidement leurs positions primitives quand l'action magnélisante a cessé. Djuis l'acier trempé, l'orientation se maintient en ■hnde partie.

■^Cette h)']>oth6se substitue aux champs magnétiques des champs galvaoiques dus à des courants. En partant de l'assimilation des solénoides aux Btimants, il est également possible de substituer des champs magnétiques aux efaamps galvaniques : c'est ce que nous avons fait dans notre chapitre sur Miectroinagnétisme. C'est habituellement préférable.

fY

982. Action extérieure d'un aimant ou d'un Taisceau de solénoides. — Si l'on considère une section d'un barreau ^manté, les courants parliculaires, par cela même que B courants sont de même sens, ont des directions opposes dans leurs parties contigués et se neutralisent. Les courants du pourtour extérieur restent seuls efficaces et produisent par leur ensemble un courant circulaire unique enveloppant le barreau aimanté (lig. 837). Un barreau aimanté agira à l'extérieur comme une série de courants pei^pondiculaires & l'axe magnétique circulant sur la surface extérieure du barreau et formant un solénoide unique.

Bxiotation d'un aimant par un courant. — Dans une large éprouvette t^mplie de mercure flotte uti aimant cylindrique NS, lesté à sa partie inférieure par du platine P et dépassant de quelques millimètres le niveau du

'nns<^

Fig. 839.

Fig. 8(0.

Tcure. A son extrémité supérieure, l'aimant est creusé d'une petite cavité i contient une goutte de mercure cl dans laquelle plonge une pointe reliée

à l'un des pôles d'une pile. L'autre pôle de la pile conununique avec an anneau de cuivre qui plonge dans le mercure près de -la paroi de l'éproavette. Le courant arrive par la pointe, traverse la partie supérieure de l'timant et retourne à la pile par le mercure et l'anneau métallique. Quaad le courant passe, l'aimant tourne autour de son axe. Le sens de la rotatioo dépend du pôle qui surnage et de la direction du courant.

Supposons que c'est le pôle nord de l'aimant qui surnage et que le ooonnt de la pile va du centre à la périphérie. Le pôle nord équivaut à un ooonnt décrivant la circonférence de l'aimant dans le sens inverse. Le courant CD attire la partie de l'aimant située à gauche de G et repousse la partie située à droite de C (loi des courants angulaires), il y a donc rotation de l'aimint dans le sens de la flèche figurée en pointillé (fig. 838).

Si l'on dispose l'expérience en plongeant la pointe dans le mercure et en laissant flotter l'aimant à côté (fig. S39), on voit l'aimant tourner autour de la pointe. La rotation a lieu dans le même sens que précédemment, si c'est le pôle nord qui surnage et si le courant marche encore du centre & la périphérie, car OC attire le courant de l'aimant et OD le repousse (fig. 840).

Rotation d'an courant par nn aimant. — Soit un aimant fixé verticalement et ayant son pôle sud en haut. Un conducteur vertical dans Icqael passe nn courant ascendant est mobile autour de l'axe de l'aimant (fig. 841). En menant la perpendiculaire commune 00' au courant de l'aimant et «u courant vertical, on voit que CO repousse O'B tandis que OD l'attire : de là nue rotation du courant vertical en arrière du plan de la figure ; à mesure que le conducteur ÂB tournera, les autres parties du pôle sud prodmront une rotation dans le même sens. La partie O'A du conducteur vertical située au-dessous de O' prendrait un mouvement de rot»tioa inverse et se porterait en avant du plan de la figure. Si cette seconde

Fig. «41.

Fig. 842.

partie du conducteur est très petite, la première rotation l'emporte. Dans le cas où le conducteur serait prolongé jusqu'à la partie inférieure de l'aimant,

ÉLECTBICITK DYNA-MIQUE 823

les actions des deux pôles seraient contraires et il n'y aurait aucune rotation.

Appareil (fig. 8-42). — Le courant arrive par une tige verlicale en laiton qui supporte, à l'aide d'une coupe O on acier contenant du mercure, un conducteur OAC et OBD ; ce conducteur est tornrïiné en C et D par deux pointes []ui plongent dans un vase annulaire renfcrroant du mercure par lequel le Boarant retourne à la pile. La lige verlicale occupe l'axe d'un barreau

Inanté tuhulaire que l'on élève légèrement quand le courant passe. Le conducteur mobile tourne d'une façon conlinuc, le sens de sa rotation ange avec le pôle de l'aimant que l'on fait agir sur lui. Dans la figure 842, Ia pôle nord est en haut et le courant mobile est descendant ; la rotation a en arrière du plan de la ligure, comme dans la figure 841.

GALVANOMÈTRES

983. On appelle galvanomètres des appareils électromagnétiques

Iniftruils pour mettre en éridence l'existence d'un courant, en déteriner le sens et en mesurer l'intensité. :Si l'on répète l'expérience d'Œrsled (970), la déviation de l'aiguille maniée fait conclure à Vexistence d'un courant. On en détermine le »ens en appliquant la règle d'Ampère fpùle nord à gauche du courant). Sans le magnétisme terrestre, le moindre courant passant dans un conducteur parallèle à un aimant le mettrait on croix avec ce conducteur.

Quand l'aimant reste soumis à l'action de la Terre, l'angle qu'il fait avec le méridien magnétique croit avec l'intensité du courant et ne devient voisin de 90° que si le courant est très intense. La grandeur de la déviation permet de mesurer l'intensité. t£n s'en tenant à la disposition de l'expérience fondamentale Œrsted (fig. 805), l'angle d'écart de l'aiguille aimantée serait inappréciable pour un courant faible; mais on augmente l'effet du courant par l'emploi d'un mulliplicaleur et on diminue l'action antagoniste de la Terre en rendant l'aiguille aimantée asiatique.

On donne le nom de g;alvaJioinëtres aux appareils qui servent à la comparaison des intensités et on appelle spécialement boussoles et ampèremètres les appareils destinés aux évaluations en ampères.

COURS OE PHYSIQUS

tr^-jr

Fig. 843.

Multiplicateur. — C'est un cadre rectangulaire aplati placé verticalement et sur lequel s'enroule un grand nombre de fois an âl

métallique isolé. Les extrémités du fil se terminent à deux born auxquelles aboutit le < cuit traversé par le co rant (fig. 843). L'a est mobile horizont^ ment autour d'un axe vei tical passant parle ceatl du cadre.

L'action du courant est ainsi multipliée, car si l'on dirige suivant le courant le personnage conventionnel d'Ampère, en lui faisaut , constamment regarder l'aimant (fig. 844), sa gauche se maintient d|^|

môme côté du cadre; p^^ conséquent, loules letpartict du cadre portent le pùU nord du même côté.

Toutefois, la dislance des spires à l'aimant augmente avec leur nombre, et l'action du multiplicateur n'est pas proportionnelle au nombre des spires ; en outre, l'addition au circuit du fil enroa sur le cadre a pour effet I diminuer l'intensité et par conséquent l'efTet de chacune des ' spires.

Quand un galvanomètre est destiné à mesurer un courant un circuit très résistant et qu'on peut augmenter le nombre des spis sans accroître sensiblement la résistance totale, on enroule sur^ cadre un très grand nombre do spires de fil fin. Si le circuit i qu'une faible résistance, le fil enroulé sur le cadre ne doit offrir qu'uû petit nombre de spires de gros fil (926).

Fig. 844.

Aimant astatlque — L'action directrice de la Terre décroît l'on diminue l'aimanlalion de l'aimant, mais l'action du courant diminue proportionnellement ; en effet, la déviation change peu avec

le magnétisme de l'aimant.

ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE

I Pour diminuer l'action directrice de la Terre sans affaiblir l'action ; courant, on a recours à deux procédés.

Aimant compensateor. — On dispose un barreau aimanté de telle façon qu'il exerce sur l'aiguille une action contraire à l'action de la Terre et à peu près égale. Ce peut être un aimant NS placé dans le plan horizontal de l'aiguille ns (fig. 845), ou un aimant porté au-dessus du cadre par une tige à laquelle on le fixe. Dans ce dernier cas, l'aimant a ordinairement la forme d'un arc de cercle (fig. 8-'i6) qui permet

Fig. 8(&.

Kig. 84tf.

I placer au besoin ses deux pôles en prolongement des deux pôles de l'aiguille aimantée.

Système asiatique.— Souvent, au lieu d'une seule aiguille aimantée mobile, on emploie un système de deux aijruilles parallèles liées invariablement a une

même tige métallique rigide.

Les deux ai>ruill''s tendent à

prendre des orientations opposées, car leurs pôles de noms

contraires a et A se re|j:arderit.

Si le système des deux aiguilles

occupait tout entier l'intérieur

du multiplicateur, l'action de

celui-ci serait diminuée comme

l'action de la Terre, mais on

place l'une des aiguilles à l'inérieur et l'autre au-dessus et

Fig. 847.

en dehors (fig. 847). Les quatre cdtés du cadre poussent en avant te pôle nord de l'aiguille intérieure. Sur l'aiguille extérieure l'action du côté le plus rapproché MN fait tourner l'aiguille dans le mime sens, et, vu la proximité, cette action est supérieure à l'action des trois autres côtés qui est inverse. L'aiguille extérieure accroît donc l'action du courant plus qu'elle ne la diminue.

Un pareil système suspendu à un fil de soie sans torsion serait indifférent à l'action ma^'nétique terrestre si les deux aiguiUt^M avaient une aimantation identique, et le moindre courant mettrait le^^ aiguilles en croix avec le cadre. Habituellement, l'une des aiguilles est un peu plus fortement aimantée ; de là une légère force directrice égale à la différence des actions exercées par la terre chacune des aiguilles.

964. Galvanomètre de Nobill. — Description (fig. 848et8i9 — Un fil de cuivre recouvert de soie blanche est enroulé sur un niultî-' plicatcur de cavité très réduite supportant un cercle divisé que

parcourt l'aiguille supérieure.

Les extrémités de ce fil de cuivre aboutissent à deux bornes métal- | Hques assujetties sur une planchette isolante et auxquelles 9^M fixe par des vis de pression l«^^ lils /"et /■' conducteurs du courant.

Deux aiguilles ayant chao 5 à 6 centimètres de lo forment un système as ta tique s pendu par un fil de cocon fiw supérieurement à un crochet qu'"'" peut faire monter ou descendre légèrement par le bouton J. «* (jui permet de faire reposer l'iiiguille supérieure sur le cercle divisé pour le transport de l'inslrumenl. Le multiplicateur et le système astatique sont protégés par une cage de verre qui les met à l'abri des poussières et des courants d'air.

Fig. 8'.8.

Observation. — Pour faire une observation, on soulève les aiguille» et afin que leur mouvement se fasse librement, on agit sur les i

ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE 827

calantes du trépied de l'instrument jusqu'à ce que la lige métallique qui supporte les aiguilles occupe exactement le milieu de l'ouverture pratiquée pour leur livrer passage au centre du cercle. L'aiguille Bupérieure est alors dirigée sur une division quelconque du cercJe;

Fig. MiU.

en faisant tourner le cadre multiplicateur autour d'un axe vertical, on amène le zéro du cercle divisé au-dessous d'un index qui prolonge l'aiguille aimantée.

Pour déterminer le sens d'un courant sans avoir à rechercher le sens de l'aimantation des aiguilles, on fait passer dans l'instrument un courant de direction connue. A cet effet, on forme un petit couple voltaïque avec de l'eau ordinaire oit plonge un fil de zinc et un fil de cuivre, et on relie ses deux pôles aux bornes du galvanomëire. Un courant de même direction que le courant de ce couple voltaïque produit une déviation de même sens.

985. Leclure par réflexion. — Avec la forme aplatie du multiplicateur, il n'y a pas de relation simple entre la déviation de l'aiguille

tOtmS DE PHYSIOITE

et l'intensité, et il faudrait établir par une graduation directe uoet«t donnant l'intensité du courant correspondant à chaque déviation.

On évite cette graduation en n'opérant que sur des écarts anpilaires très faibles qui sont proporlionnels anx intensités [906). Od observe avec précision les faibles déviations, en les amplifiant par la méthode de la réflexion (620)- La tige qui soutient le système asU tique se prolonge au-dessus de l'aiguille supérieure et porte au { miroir vertical m habituellement concave (fig. 849).

Sous une règle divisée horizontale G portée par une colonne

trouve en face du miroir (Il g. 8501 une ouverUira i-irculaire occupant le centre de courbure du miroir concave et livrant passage à un faisceau de lumière ; un fil fin de pli tine servant de rclica est tendu verticalemei au centre de l'ouverluro" Un miroir plan K(lig.Sâl) mobile autour de deux axes perpendiculaires, permet de diriger sur le miroir concave le faisceau lumineux d i

M I I Ifl

Fig. 850.

Fig. «il.

ftLECTniCITé DYNA.IiIQLE

lampe. On obtient par réflexion sur l'échelle G on cercle lumineux traversé par un trait noir, image obscure du fil. Au repos, l'image du fil se fait au-dessus de lui sur l'échelle transparente, elle se meut sur la règle quand l'aiguille est déviée. Placé derrière la règle qui est transparente, l'observateur suit les déplacements du Irait noir sur les divisions (fi^. 851).

L'angle dont tourne le rayon réfléchi est double (820) de l'angle de rotation du miroir (fig. 852).

Flg. 8âî.