EFFETS MAGNÉTIQUES DES CORPS EN MOUVEMENT

ment rapide de rotation aa moyen d'une manivelle et de deux roues dentées; ed est une ouverture circulaire faile dans le plateau MN, et fermée inférieurement par une feuille de papier collée sur les bords; ABCD est une cloche de verre, dont la tubulure est garnie d'une douille terminée par un petit treuil, autour duquel s*enroule un fî\ de soie mn, qui supporte l'aiguille aimantée.

Dès que le mouvement du plateau ab commence , Taiguille est déviée dans le sens de la rotation. Si la vitesse de la plaque n*est pas trop considérable , Taiguille parvient, après un temps très-court, à une position stationnaire, dans laquelle Faction de la plaque fait équilibre à l'action de la terre, qui tend à ramener l'aiguille dans le méridien magnétique. L'angle dont elle s*en écarte dans cette position, dépend de la distance de l'aiguille au plateau , de la vitesse de rotation et de l'épaisseur de la plaque; il augmente avec cette vitesse jusqu'à ce que la déviation soit de 90^ : alors l'aiguille tourne sans s'arrêter dans le même sens que la plaque. Les mêmes phénomènes ont lieu, mais à un moindre degré, lorsqu'on remplace le enivre par d'autres matières. Ils diminuent dans un grand rapport, lorsque la continuité de la plaque tournante est interrompue par un assez petit nombre de fentes dirigées du centre à la circonférence, et disparaissent presque entièrement, si la plaque est remplacée par de la poussière ou de minces copeaux de la même matière. En interposant entre Taiguille et le disque mobile des plaques de différents métaux ou de verre, l'action n'est point altérée; elle est, au contraire, fortement diminuée par l'interposition d'une plaque de fer, et presque détruite par deux; cette dernière observation est due iUM. Uerschell et Babbage. Lorsque le disque est suspendu par un fil de cocon et qu'on fait tourner Taimant au-dessous, le disque est entraîné : c'est évidemment ce qui doit arriver en vertu du principe de l'égalité de Faction et de la réaction.

Les aiguilles ordinaires tournent difBcilement, à cause de la force directrice de la terre; il est alors avantageux d'employer des aiguilles astatiques : la meilleure disposition consiste en un barreau ayant les mêmes pèles aux deux extrémités, et, par conséquent, un point conséquent au milieu, ou en deux aiguilles égales, Jes pôles de même nom en regard. Pour aimanter uniformément anea^oifle, de manière que ses extrémités aient des pôles égaux et de même nom, la méthode la plus sûre consiste à la placer sur une spirale plate traversée par un courant hydro-électrique. Les aiguilles ainsi préparées sont les meilleures pour les expériences II. s

54 MAGNElibME.

dont il s'agit : elles obéissent très-bien aux mouvements des disques, même lorsqu'ils sont fendus ^seulement y elles tournent moins \ite, mais ne reviennent jamais en arrière. Ces aiguilles sont préférables à toutes les autres pour découvrir de faibles traces de magnétb»me.

(M. BOETTGERy .1. C. et P., t. LXILY.)

850. Dans les expériences que nous venons de rapporter, la déviation ou la rotation est produite par une force perpendiculaire aux rayons du disque et parallèle à son plan; mais la rotation de la plaque développe encore deux autres forces, dont Tune est perpendiculaire au plan du disque, et 1 autre dirigée suivant les rayons. M. Arago a démontré Texislence de ces deux forces par les expériences suivantes. Une aiguille aimantée fut suspendue verticalement par un fil à l'extrémité du fléau d'une balance et équilibrée par des poids } sous l'extrémité inférieure de l'aiguille, on ût tourner un disque de cuivre , et on observa une diminution de poids : ainsi la rotation du disque développe une force répulsive , perpeodiculaire à sa surface. Pour constater l'existence d'une force dirigée suivant les rayons du disque, M. Arago dispose une aiguille d'inclinaison de manière que son plan de rotation soit perpendiculaire au méridien magnétique : l'aiguille est alors dirigée verticalement, et sous son extrémité inférieure il fait tourner un disque de cuivre. Lorsque le centre de rotation de l'aiguille est dans Taxe de rotation du disque , l'aiguille n'éprouve aucune déviation ; mais si on la fait marcher dans le même sens, de manière que son extrémité corresponde successivement aux difliérents points d'un rayon et de son prolongement, on remarque que, quand la pointe de l'aiguille tombe en dehors du disque, elle est repoussée loin du centre de rotation, que cette répulsion diminue à mesure que raiguillese rapproche du centre ; qu'elle devient nulle à une certaine distance, et se change en une force attractive qui diminue, et devient nulle de nouveau, quand l'aiguille est au centre. Ainsi, sur chaque rayon du disque, il y a un point entre le centre et la circonférence où la force dont il s'agit est nulle*, au delà elle est répulsive, et en deçà elle est attractive. Les différentes positions de l'aiguille sont indiquées dans la fig. 4a6.

8ttt. Comme nous l'avons déjà dit, toutes les substances ne produisent pas, par leur rotation, les mêmes effets sur Taiguille. Les métaux agissent beaucoup plus que les autres substances, et plusieurs physiciens n'ont pas obtenu d'effets sensibles avec le verrai le bois, l'eau, etc.

EFFETS NAC.NETIUUES UES CURK E\ MOIVENKNT.

D'après MM. Uerscbell cl Babbage, les effets relalifs des diflërests métaux soot représentés par les nombres suivaDts :

Tui^re fJN)

Euiu 0J6

riouib U.2o

Zinc o,ft:j

Antinmiiir UJi^l

Ui^uiuth 0,02

D'après llld. Prévost et Colladony les angles de déviation aug- ■ntent proportionnellement à la vitesse de rctaiion , et les sinus ks angles de déviation varient en raison inverse de la puissance il 3 de la distance; mais d'autres physiciens ont trou\é des lois afférentes pour l'influence de la distance.

858. Nous a\ons déjà dit qu'un p'ateau, garni de fentes dans Je sens des ravons, perd une partie de son action, d autant plus grande que le nombre des fentes est plus considérable, et qu'elle lest point entièrement rétablie en remplissant les fentes par des ^DDSsières métalliques. IIM. Herscliell et Babbage ont reconnu fw des disques de fer étamé ne perdent presque rien de leur Ktioo par des fentes dirigées suivant les rayons, lorsqu'elles sont remplies par de l'étain.

Ces mêmes physiciens, en opérant avec des disques de cuivre et 4e laiton d'abord pleins, puis garnis de huit fentes suivant les n\ons, également espacées, et successivement vides et remplies yu différentes soudures, et en les suspendant au-dessus d'un aimant auquel on donnait une vitesse de rotation uniforme , ont obtenu pour la force accélératrice qui faisait tourner le disque les \aleurs suivantes :

Dî»«]'ie 4e laitnu.

Duquc de enivre.

Plein

Pleie «,00

Cnon^ suivant 8 ra\uiis 0,'2\ n Cuupo suivant i< rsi\ons 0,2U

Fenl<;9«oudêesa^ec (lu bismuth. 0,.'»') ; Fente« «oudéfs à IVtaiii 0,01

— — a^pcde l\'tain. . 0,8:^ ij

8S5. Suivant M. Ilaldat, un disque de fer doux agit avec plus d'énergie qu'un disque de cuivre j pour la même vitesse , il produit imedé\iation deux fois plus grande. Le fer fortement écroui se comporte comme le fer doux; mais un disque d'acier trempé ne pnduit point d'effet : l'aiguille, après quelques oscillations, reprend sa position primitive. Les disques incandescents produisent le rjéme effet qu'à la température ordinaire. Cet babilc physicien regarde les i^énomènes dont il est question comme résultant de I aimantation momentanée des disques. Nous reviendrons plus tard sur ce sujet.

36 * )UGXCTISNE.

854. Six mois après la publication de la découverte de M. Arago, M. Barlow communiqua à la Société royale de Londres des recherches fort intéressantes, relatives à l'action des globes de fer tournant sur une aiguille aimantée. Nous rapporterons quelques-uns des résultats obtenus par ce physicien. Une bombe de 8 pouces de diamètre tournait avec une >itesse de 720 tours par seconde autour d'un axe horizontal passant par son centre; une aiguille rendue sensiblement astatique [862], par un aimant convenablement placé, était successivement présentée à la même distance de la bombe, dans un plan horizontal passant par Taxe de rotation, et dans une direction tangentielle à la bombe. Dans toutes les directions de l'axe de rotation et dans tous les azimuths, l'extrémité nord de Taiguilie était attirée si le mouvement delà bombe était dirigé vers Taiguille; elle était repoussée dans le cas contraire. Le maximum d'efTel avait lieu à 1 equateur, le minimum aux pôles de rotation. Si on élevait Taiguilie au-dessus du plan dans lequel nous l'avons supposée, elle était sollicitée dans le même sens jusqu'à une certaine hauteur^ au delà Taclion changeait désigne; cette hauteur angulaire dépendait de la direction de Taxe de rotation. M. Barlow a constaté que dans ces phénomènes les boulets pleins agissent avec une plus grande énergie que les boulets creux de même rayon.

Tous ces phénomènes se rattachent à d'autres^ découverts par M. Faraday, et dont il sera question plus tard.

§ 9. Magnétisme terrestre,

855. Laction de la terre sur les aiguilles aimantées se manifeste non-seulement à sa surface , mais encx)rc à de très-grandes hauteurs dans Tatinosphère, comme MM. Biot et Gay-Lussac lont reconnu y et à toutes les profondeurs auxquelles on est parvenu. La terre paraît agir comme un aimant dont les pôles magnétiques seraient situés sur une ligne^ sensiblement diiïérentc de son axe de rotation.

850. Direction de la force magnétique de la terre. Imaginons une aiguille aimantée librement suspendue par son centre de gravité : sa pesanteur étant détruite par la résistance du point de suspension, elle pourrait prendre autour de ce point toutes les positions possibles. Il est évident que l'aiguille se dirigerait parallèlemont à la résultante totale des actions attractives et répulsives exercées par la terre sur ses éléments magnétiques : la direction de

tOOSOLE. S 7

ttUe résaltante serait, par conséqopnt. donnée parcelle de raigaiilo. LX^pothèse que nous venons de faire ne pouvant pas être rêaiisèe, hdîreclion da magnétisme terrestre ne peat pas être observée directement. SJais cette direction étant déterminée par lansle que fait »ec le méridien du lieu le plan vertical de 1 aiguiUt^. et par celui fse forme raigoille a\ec l'horizon, ang'es que nous avons désignés sons les Doms de déclinaUon et d'inriinaium , il en résulte que la dÎRctioo de l'action magnétiqae du globe est ramenée à la mesure et la déclinaison et de l'inclinaison. Ces ancles peu\ent être obser- Tés. le premier par une aiguille suspendue par si>n centre . de malière à se mouvoir dans un plan horizontal . et le sec^'ind par une aigalle mobile autour d'un axe horizontal qui passe par si>n centre de ^vitéel qu'on place perpendiculairement au méridien magnétique. 857. Appareili employés pour me<"rer la *itclinai»on. Les appareils dont on se sert pourobsener la déclinaisnu p^irtent le nom de houMêoltê. Les boussoles sont formées d une aiguille aimantée Kant ordinairement la forme d'une losanse. garnie à s^jn milieu ione chape en matière dure, montée sur un pivot et lestée sur la partie sud de manière qu'elle se tienne en équ^Iit>re horizontalement; lîiiruille est renfermée dans une boite munie d'une division cireulaire. En plaçant dans le méridien gé«jgraphique le diamètre qui passe par le zéro de la di\ision. l'extrémité n^ril de l'aiguille indique la déclinaison. Les aiguilles duivont a\oir la f^rme indiquée . parce qw. d après les expériences de Coulomb, c'est celle qui. à poids isA , produit la plus grande force directrice ; elles doivent être trèsminces, car , d après le même ph^sieien, le frottement de la chape $ar la pointe est proportionnel au piiids de 1 aiguille, et l'intensité da magnétisme que peut acquérir une aiguille croit dans un plus petit rapport que son épaisseur.

Si une aiguille horîzontalt^ n'avait qu'une larîieur infiniment petite, sa direction serait toujours celle «Jes resultiintes li<»riz<:>ntaJes des actions magnétiques terrestre^; ii ais comme il n en est jamais ainsi y il peut arriver que 1 axe de ligure ne comride pas a\ec la direction de ces résultantes. En effet, suit AB lîp. 4S9 uiie aiguille aimantée; tôus Irs p inl-i î:ïuî:iiftiiiiies Je ihiMiue lu-i.lié seront attirés et repousses par le.s ii«*u\ pùle- de la terre : |kar conséquent y sur chaque niOitié il y auru un p>int tv par lequel pas?5erii la résultante dp toutes ces actions, l.a ligne GG prendra donc la direction des forces piirall^îes ap|»liquêes aux points (i. G, et si cette ligne ne coïncide |)as avec l'axe de tigure.

il est év ideiit que les extrémités de l'aiguille n'indiqueront pas la déclinaison. Pour reconnaître si dans une aiguille Taxe magnétique coïncide avec Taxe de flgure, il faut la retourner de manière que la face supérieure devienne la face inférieure : il est évident que Taxe magnétique ne changera pas de position , que Taxe de figure prendra la position A'B' (Og. 490), el que dans cette nouvelle position l'aiguille sera déviée d'une quantité égale, mais opposée; de sorte qu'en prenant le milieu de l'arc compris entre les extrémités de l'aiguille dans ces deux positions, on aura exactement la déclinaison.

Pour effectuer cette opération , on donne à Taiguille la forme représentée flg. 487. Elle est percée à son centre d'un trou o, au moyen duquel on la place sur une chape garnie d'un rebord mn (fig. 4S8); par cette disposition on peut facilement exécuter le retournement.

Pour déterminer la déclinaison à l'aide de cet instrument, il faut 9 si l'appareil ne doit pas changer de place, que la méridienne du lieu soit tracée sur le cadran. Dans le cas où il devrait être transporté , et c'est le cas le plus ordinaire , il faudrait que l'on pût à chaque instant, et dans un lieu quelconque, déterminer la méridienne terrestre. Quelquefois les boussoles sont aussi employées pour mesurer l'angle qu'une direction déterminée fait avec le méridien magnétique. Pour satisfaire à ces différentes conditions, la boussole devient plus compliquée dans sa- construction.

058. La boussole dont on se sert pour lever les plans est représentée flg. 478 bis. Elle est formée d'une botte carrée en bois, renfermant un cadran divisé et une aiguille librement suspendue; le xéro de la division correspond à un diamètre parallèle au cAté ed, contre lequel est appliqué un tuyau à section rectangulaire mobile autour d'un axe oo' qui le fixe à la caisse de la boussole ; ce tuyau est fermé d'un cAté par une plaque mince, percée d'une fente verticale très-fine, et l'extréniilé opposée est garnie d'un fil parallèle à la fente , disposé de manière que le plan de la fente et du fil soit parallèle à la ligne gh du cadran. Pour déterminer l'angle que la ligne qui joint deux points fait avec le méridien magnétique , on se place à l'un de ces points; on fixe la boussole horizontalement, et on la fait tourner dans son plan jusqu'à ce que, en re^rardant parla fente du tuyau , l'autre point soit placé derrière le fil ; l'aiguille indique alors sur le cadran langle cherché.

8U0. Pour mesurer la déclinaison, on emploie l'appareil représenté en coupe verticale et en plan ( fig. 491 et 492) : les mêmes let-

Borssoie. 30

très indiquent les mêmes objets dans les deux figures, ah aiguille; ed cercle divisé que parcourt Textrémilé de Taignille; e^ botte de la boussole ; gh verre qui ferme la caisse où se trouve Taiguille : elle est desliuéo à soustraire Taiguille à l'agitation de Tair; ik axe solide fixé au fond de la boite de la boussole; Im cercle fixé au pied de la boussole par six rayons, np, n'p' : ce cercle porte le nom de cercle azimulbal; qr, ^V'deux nonius diamétralement opposes, fixés à la caisse de la boussole, et qui parcourent le cercle azimuthal ; 8t lunette mobile autour d'un axe parallèle au cercle azimuthal : elle porte à son foyer deux fils qui se croisent dans l'axe oblique ; n nonius fixé à la lunette et qui parcourt le quart de cercle divisé xy, servant à indiquer l'angle du rayon visuel avec l'horizon; s, z vis destinées à rendre l'appareil horizontal.

Voici de quelle manière on se serl de cet instrument. On dirige la lunette sur un aslre coimu ; on noie l'inslant de l'observation ainsi que la hauteur de l'astre sur l'horizon et l'angle formé parle plan que décrit la lunette avec l'aiguille; on cxilculc, au moyen des tables astronomiques, l'angle que le plan vertical de l'astre faisait avec le méridien astronomique a l'instant de l'observation, et on en déduit facilement l'angle du méridien magnétique avec le méridien astronomique. Si l'axe magnétique de l'aiguille ne coïncidait pas avec son axe de figure, il faudrait faire une seconde observation après avoir retourné l'aiguille, et prendre une moyenne entre les deux déclinaisons obtenues.

800. Pour les observations en mer, les boussoles sont disposées d'une autre nmnière. Les fig:. 493 et 494 en présentent une coupe et un plan : ahcd boîte de la boussole; f/* vitre qui ferme la boite; gfi aiguille recouverte d'un disque de mica, sur lequel est collé un disque de papier, divisé en degrés et portant les signes des vents , et q^i'on désigne sous le nom de ron âen vente ( fig. 495 ) : par cette disposition, la rose des vents se meut avec l'aiguille; t et k sont deux pinnules diamétralement opiK)sées : la première porte une fente étroite, la seconde un fil très-délié; derrière la première se trouve un petit miroir incliné à ^^; la partie supérieure de la portion du miroir qui corresjyond à la fente de la pinnule est transparente, de manière qu'on puisse apercevoir le fil de l'autre pinnule.

La boite de la boussole est suspendue par deux tourillons l, m, à un cercle Imno; ce dernier repose par deux autres tourillons />,g, pla(!és perpendiculairement aux premiers sur un cercle prqs, fixé ï\\\ châssis tutx, consolidé sur un montant pnr le point P, et qui

4# «AGSÉTIfOIE.

p^nl toumer aaloar d'un axe vertical. Par celte diqKwitîon la boite et la boossole reste toajoars horizootale.

Pour observer la déclinaisoD ao moyen de cet instrnmeDl, on dirige â laide des deux piniiales on ravoD visuel vers on astreooim objet placé à Tborizon , et on lit sur le miroir la divisioD de laroie correspondante à cette direction. Pour avoir la déclinaison da Uea, il (aat ensuite déterminer 1 angle da méridien géographiqQeavecie plan vertical de l'objet.

La boussole a été en usage cbez les Chinois longtemps avtit d'être connue en Europe. L'usage nautique de la boussole remoote à l'an 1150; mais elle ne fut généralement employée qu'en 1300. Les missionnaires jésuites assurent que l'on trouve chez les Chinois des indications que la connaissance de la boussole y remcmte aune très-haute antiquité.

861. Déviation de la hou*»ole des martres par le fer fmi emtn dans leur consirnction ou dans lenr charge. Les grandes masses de fer qui entrent dans la construction des navires, dont les unes sont fixes et les autres mobiles, doivent exercer sur la boussole une action considérable. On a trouvé en eOet qu elle s'élevait quelquefois i 13* ou 20*. C'est Wales , astronome de l'expédition de Cook , qm, le premier, a signalé cette source d'erreurs dans les ohservatkMis de la bou>so]e en mer; mais c'est le professeur Barlow qui, le premier, a indiqué le moyen de corriger ces erreurs. Nous allons décrire la méthode qu'il a employée.

Dans un na\ire, la boussole peut être déviée 1* par la décomposition du (luide magnétique qu'elle détermine dans les substances magnétiques qui l'environnent; 2' par l'état magnétique permanent que peuvent avoir ces substances en vertu de leur force coercitive; 3* par l'état magnétique variable qu'elles prennent sous l'inlluence du magnétisme terrestre.

La première cause ne produit que de faibles actions, et l'on peut s'en garantir en plaçant l'habitacle à une grande dislance des masses de fer du navire.

Quant à U seconde cause , si elle existait seule, on pourrait foctlement en mesurer l'influence. En eiïet , chaque corps magnétique agirait toujours de la même manière sur l'aiguille; et comme cbtcun d'eux est très-éloigné de l'aiguille relativement à sa longueur, son action se réduirait à un couple , et tous les couples résultant de l'action des différents corps magnétiques se réduiraient en un couple unique, qui se combinerait avec le couple résultant de l'actioD