CHAPITRE IV

PHÉNOMÈNES ÉEECTRO-DYN AM1QUJÏ5.

554. La physique, s estenrichie, dans ces derniers temps, d’une branche entièrement nouvelle qui s’occupe des

ÉLECTRO- DYNAMIQUES. âoq

actions mutuelles que peuvent exercer les uns sur les autres des corps conducteurs dans lesquels il n’y a actuellement aucune tension électrique sensible, mais qui sont le siège d’un courant galvanique. Ce qu’il y a de remarquable , c’est que les premiers phénomènes de ces influences ont été reconnus par M. OErsledt entre un conducteur voltaïque et une aiguille aimantée, et cela h une époque où on était loin de soupçonner l’analogie qui peut exister entre l’état magnétique d’un corps et son état électrique. On voit que l’ordre chronologique des découvertes est fort loin de l’ordre méthodique qu’on peut maintenant leur donner. Nous croyons convenable d’adopter le dernier en exposant d’abord les faits les plus généraux et les lois qui en résultent , pour en donner ensuite quelques applications.

Lorsque l’on fait communiquer par un fil métallique les deux extrémités d’une pile voltaïque, il s’établit dans ce fil un courant électrique que l’on considère toujours comme se portant du pôle positif de la pile h son pôle négatif. C’est ainsi que nous entendrons toujours la direction des courans; et quand nous dirons la droite ou la gauche d’un courant, nous entendrons la droite ou la gauche d’un homme qui serait placé h l’origine du courant et qui regarderait sa longueur.

Si I on suppose que , par un moyen quelconque, des fils métalliques dans lesquels sont établis de semblables courans puissent en même temps jouir d’une grande mobilité , on observera , en général , entre ces fils métalliques , des attractions et des répulsions très-puissantes et qui sont évidemment d’un autre ordre que les attractions et les répulsions électriques que nous connaissons , puisque les conducteurs supposés ne présentent aucune espèce de tension électrique et n’affectent pas l’éleclroscope le plus

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sensible. Non-seulement les fils conducteurs s’attirent ou se repoussent réciproquement , mais encore ils attirent la limaille de fer et ils exercent sur l’aiguille aimantée des influences très-prononcées qui en changent la direction. Enfin , ces mêmes conducteurs , lorsqu'ils ont la faculté de se mouvoir autour d’un point, prennent des directions fixes relativement aux pôles de la terré.

On est parvenu à donner différons genres de mobilité à des conducteurs qui sont le siège de courans galvaniques , en les suspendant par des pointes métalliques supportées par des petites coupes que l’on remplit de mercure, h l’aide duquel les courans galvaniques se transmettent.

Dans un aussi grand nombre de phénomènes divers dont les causes étaient encore inconnues , il était important, mais très-difficile , de découvrir le fait général qui pouvait en rendre compte , et fournir en même temps les moyens d’en prévoir de nouveaux : c’est ce qu’a fait M. Ampère, dont nous allons exposer la théorie.

Tous les points d’un courant continu existant dans un fil rectiligne sont dans un état de répulsion.

Si l’on suppose que le fil qui est le siège d’un courant rectiligne se fléchisse dans son milieu de manière que ses deux parties forment un angle; si , par exemple , le courant marche dans la ligne AB (fig. i5o) et qu’on la fléchisse au point C , le courant se portera d’abord de A en C, puis ensuite de C en B', c’est-à-dire , que la première portion se portera vers le sommet de l’angle , lundis que la seconde s’écartera de ce sommet; et alors les deux portions de conducteurs C A et C B' se repousseront. Cette répulsion aura lieu au contact comme à distance; elle sera réciproque.

La puissance qui agit pour éloigner deux portions de courans l’une de l’autre, a toujours pour direction la

él.ECTRO- DYNAMIQUES.

ligne qui joint ces deux portions. Ainsi , le point B' est repoussé par le point A , suivant la ligne AB'.

Lorsque deux portions de couraus ne se coupent pas et ne sont point parallèles , le même effet de répulsion a lieu , tant que les lils vont en se rapprochant de la plus courte distance qui peut se trouver entre elles.

Lorsque deux courans sont parallèles , c’est-à-dire que l’angle B'CA est réduit à zéro , la même répulsion subsiste.

Lorsqu’on change la direction du courant dans l’une des deux portions , la répulsion se change en une attraction parfaitement égale.

On peut réduire ces différentes propositions, qui sont toutes démontrées par l’expérience , en cette proposition générale :

Il y a répulsion entre deux portions de courans dont l’an s'approche et l’autre s’éloigne du sommet de l’angle qu’elles forment , ou de la plus petite distance qu’il y ait entre elles , tandis qu’il y a attraction entre deux portions de courans qui s’approchent ou s’éloignent tous deux de ce sommet ou de cette plus petite distance.

On conclut de cette proposition que deux courans parallèles.en sens opposés se repoussent , tandis que deux courans parallèles dans le même sens s’attirent , caron peut toujours supposer que deux lignes parallèles se réunissent à une distance infinie.

On démontre par l’expérience , que si l’on présente à un courant rectiligne un autre courant sinueux , l’intensité de son action sera exactement la même que celle d’un courant rectiligne qui irait d’une de ses extrémités à l’autre.

Les propositions que nous venons d’établir tendent à expliquer tous les phénomènes d’allaction et de répulsion

312 phénomènes

réciproques , et même certain mouvement «le rotation continu , que l’on observe dans les conducteurs galvani ques. Nous en citerons quelques exemples.

Si l’on a (fig. 1 5 1 ) un conducteur indéfini AC, dans lequel le courant marche de A en C, qu’on présente perpendiculairement à sa longueur un conducteur mobile ab, dans lequel l’électricité marche de a en b, la portion AC du grand conducteur attirera le conducteur ab, tandis que la portion CB le repoussera; par conséquent le conducteur ab tournera autour du point b, pour venir s’appliquer sur AC.

Si l’on a ( fig . iov) un conducteur indéfini AB dans lequel le courant marche de A en B, et qu’on présente perpendiculairement h son milieu un conducteur mobile ab , dans lequel l’électricité marche de Z» en a , la portion AC du grand conducteur repoussera le conducteur ab , tandis que la portion CB l’attirera. En conséquence le conducteur ab viendra s’appliquer sur la portion CB du grand.

Si l’on place au-dessus d’un courant AB (y? g . 3 55), marchant de A en B , un conducteur ab , mobile sur son milieu , et dans lequel le courant marche de a en b , il se placera toujours dans une direction perpendiculaire à AB; car on voit, par l’inspection de la figure, que c’est la seule position où les attractions et les répulsions puissent se Taire équilibré, tandis que ce conducteur ab . mobile sur son milieu, s’il était placé à côté du courant AB, se placerait, pour les mêmes raisons, dans une direction parallèle.

Si dans le voisinage d’un courant indé fini AB (fig. i34), marchant de A en B, on place un conducteur ab, mobile autour du point b , dans lequel le courant marche de a en b , et assez éloigné du conducteur AB pour décrire librement une circonférence, ce conducteur se mettra eu

&LECTRO-DYN AMIQVES.

effet en mouvement et tournera toujours dans le même sens autour du point b. En effet , dans la position ab , le courant qui suit celle ligne est attiré par le courant de la portion AC , et repoussé parle courant de la portion CB. Parvenu dans la situation a'b , l’attraction de AC continuera , et celle de CB, viendra s’y joindre. Si le conducteur parvient ainsi dans la situation a" b , il sera repoussé par la portion AC et attiré par la portion CB; il arrivera donc en a1" b , et alors la portion CB le repoussera poulie ramener h sa direction primitive ab. On voit que ce mouvement circulaire s’opérera dans le sens du courant AB , si le courant du petit conducteur ab s’approche de son point fixe , tandis qu’il aurait lieu en sens contraire si le courant du petit conducteur s’éloignait de son point fixe.

Si l’on établit un conducteur circulaire dans lequel un courant marche de A en B ( fg . 1 55 ), que l’on place audedans de ce courant un conducteur ba mobile sur le point b , dans lequel le courant marche de a en b, on conçoit qu’il devra se livrer aussi ci un mouvement de rotation continu, car, dans le cas supposé, la portion AC repoussera le conducteur ba , tandis que la portion BC l’attirera. Celle proposition s’applique à tous les points du cercle où le conducteur ab pourra se transporter.

Les phénomènes de rotation que nous venons d’exposer peuvent se réaliser au moyen d’un cercle de métal traversé, suivant un de ses diamètres, par une lige conductrice qui est pourtant isolée de l’un des côtés de ce cercle par un corps non conducteur. Le milieu de cette tige repose par une pointe fixe sur une lige conductrice, et le cercle plonge dans un liquide acidulé; on fait communiquer la tige métallique avec un des pôles de la pile , et le liquide avec l’autre. Dans cet étal , le fluide passe ù tra-

puÉwoMkniis

vers le lic[uide dans le cercle , et forme des courans perpendiculaires à sa surface , qui ne peuvent produire aucun mouvement; le fluide passe ensuite dans l’une des moitiés du diamètre conducteur, pour aller rejoindre la tige centrale , ce qui ne devrait produire encore aucun mouvement dans le cercle , si la terre elle-même ne présentait naturellement , comme nous le verrons bientôt , des courans qui font mouvoir le petit appareil. Quoi qu’il en soit, si l’on approche cette machine d’un conducteur droit qui soit le siège d’un courant, le cercle entrera dans un mouvement de rotation , dont le sens dépendra des directions relatives du courant extérieur et de celui qui a lieu dans le demi- diamètre conducteur. La rotation s’établira de même si l’on environne l’appareil d’un cercle métallique occupé par un courant quelconque.

On peut rendre les effets dynamiques d’un courant circulaire infiniment plus énergiques qu’ils ne le sont naturellement , en employant un fil de métal recouvert de soie et contourné un grand nombre de fois sur lui-même; les différons contours restent isolés par la présence de la soie , et les effets se trouvent proportionnels au nombre de circonvolutions qui sont chacune le siège d’un courant.

INFLUENCE DE Là TERRE SUR LES CONDUCTEURS MOBILES.

355. Lorsque l’on construit des conducteurs mobiles d’une assez grande étendue, et sujets dans leurs mouvemens aux moindres froltemens possibles, on observe qu’ils prennent spontanément , quand on y fait passer des courans , des directions fixes particulières relativement aux différentes parties du globe. On voit aussi que des appareils de rotation , tels que nous les avons décrits , se meuvent spontanément , sans qu’il soit nécessaire d’établir au-

£lhctro-dyn AMITJUES. 5 1 5

lour d’eux aucun courant artificiel; et, si l’on compare tous les mouvemons et toutes les situations que peuvent prendre spontanément ces conducteurs mobiles , oh trouve qu’ils sont tels que pourraient les produire des courans circulaires qui existeraient autour du globe, dans la direction de l’équateur magnétique, d’orient en occident, et dont le plus considérable répondrait précisément à cct équateur. Les faits et les rapports sont si nombreux et coïncident si parfaitement les uns avec les autres , que l’existence de ces courans autour du globe peut être regardée comme démontrée.

Aucun effet de l’influence du globe n’est plus remarquable que ce qui se passe dans l’appareil que nous allons décrire. Si l’on prend un tube de verre et qu’on l’entoure d’un fil métallique roulé en hélice comme un ressort à boudin ; si l’on fait revenir une de ses extrémités en ligne droite par l’intérieur du tube , et si l’on suspend transversalement l’appareil par son centre de gravité, à l’aide de pointes qui établissent un courant galvanique dans l’hé lice et dans le conducteur droit , on trouvera que la colonne se dirigera d’elle-même précisément comme une aiguille aimantée, c’est-à-dire à peu près vers un des pôles de la terre. En effet, le courant commun qui parcourt l’hélice est susceptible de produire et de recevoir deux genres d’influence, l’une quant au conducteur droit que l’hélice représente; mais celle-ci est compensée et annulée par le conducteur rectiligne qui revient dans l’intérieur du tube; l’autre , par la série de courans circulaires qui sont perpendiculaires à l’axe. Tous ces courans, suspendus par leur milieu , doivent tendre à devenir parallèles au courant de l’équateur terrestre , c’est-à-dire à diriger l’axe du cylindre d’un pôle à l’autre; et c’est ce qui arrive en effet.

Cet appareil , que l’on nomme cylindre clectro dyna-

3l6 PHÉNOMÈNES

micjue, a des pôles comme un aimant, et en présente presque toutes les propriétés. Son pôle austral se place k la gauche d’un courant rectiligne , qui le traverse à augle droit par son milieu ; ce pôle austral se dirige naturellement vers le pôle nord de la terre, et cette extrémité s’abaisse du côté du pôle.

DES PHÉNOMÈNES MAGNETIQUES.

556. Nous avons vu que les aimans naturels ou artificiels avaient la propriété, mal expliquée jusqu’ici, de se diriger vers les pôles ; mais une découverte importante de M. OErstedt a l'ail entrevoir de singulières analogies entre la cause qui produit ces effets et le fluide galvanique.

Si l’on place une aiguille aimantée dans le voisinage d’un courant électrique , cllcse trouve immédiatement dérangée de sa direction naturelle. Si on la place au-dessus ou au-dessous de ce courant , elle tend à se diriger perpendiculairement k sa direction; mais elle en est ordinairement plus ou moins empêchée par sa tendance k se dir iger vers les pôles de la terre; tandis que si l’on emploie une aiguille rendue indifférente k toute position , par la méthode de M. Ampère, elle se dirige exactement en travers du courant galvanique , le pôle austral k sa gauche, et le pôle boréal ksa droite. Si l’aiguille est placée dans le même plan horizontal que le courant , elle éprouve en partie la même déviation. Cette première observation de M. OErstedt a donné lieu depuis k l’invention d’un instrument bien important, que l’on nomme galvanomètre 3 et qui serlk annoncer l’existence du plus faible courant galvanique , et k faire connaître sa direction. Cet instrument consiste en une aiguille trèsfaiblement aimantée et suspendue per un fil. On place

ÊI.ECTRO DYNAMIQUES.

celle aiguille dans une espèce de boile ouverte par ses côtés, et autour de laquelle on enveloppe un grand nombre de lois un fil métallique couvert de soie , que l’on rend conducteur des effets galvaniques que l’on veut observer.

C’est avec cet instrument, rendu plus sensible encore par la présence d’un aimant qui détruit presque complètement la force directrice naturelle de l’aiguille , que M. Becquerel a constaté la production de courans électriques entre des corps diversement chauffés , dans toutes les combinaisons chimiques, dans le simple contact d’une multitude de corps , et même par la simple imbibition de l’eau par un corps poreux.

Non-seulement une aiguille aimantée est influencée par des courans galvaniques , mais on trouve que, dans toutes les circonstances possibles , les aimans ressemblent parfaitement au cylindre électro-dynamique dont nous avons donné la description, et se comportent de même; en sorte que l’on doit les considérer comme des corps dans lesquels il existe des courans dont la direction est à peu près perpendiculaire à leur axe. Cette' analogie est tellement générale, que l’on peut toujours, en suivant bien la théorie, faire produire à un aimant les effets des courans galvaniques, ou réciproquement.

Si l’analogie que nous venons d’indiquer est en effet bien réelle, il s’ensuit que l’on doit pouvoir communiquer l’aimantation par l’influence des courans galvaniques , et c’est en effet ce (pie Al. Aragoa démontré par l’expérience; car si l’on place une tige de fer dans l’intérieur du cylindre électro-dynamique , elle s’aimante rapidement et prend les mêmes pôles que ce cylindre. La même chose arrive quand on établit dans cette barre un courant galvanique ou électrique; mais les pôles dépendent alors de la direction où se trouve, le barreau métallique.

5l8 PHÉNOMÈNES

Le nouvel ordre de connaissances physiques dont nous venons de donner une idée si superficielle est dû principalement aux travaux de MM. OErstedt, Ampère, Faraday, Arago , Savary , Becquerel , etc.

35 y. Contractions musculaires. — MM. Prévost et Dumas ont fait , sur lacontractionmusculaire, des observations microscopiques très-intéressantes , qui semblent rapprocher ce phénomène du genre de mouvemens produits par l’attraction des conducteurs galvaniques. Ils ont remarqué que les fibriles musculaires étaient toujours traversées perpendiculairement par les filets nerveux qui se distribuent dans les muscles; que ces filets nerveux étaient en quelque sorte fixés aux fibres musculaires; que dans la contraction les fibres musculaires ne se raccourcissaient que parce qu’elles se ployaient en zig-zag ; et enfin , que les angles formés par ces plis étaient précisément le lieu du passage des filets nerveux ; d’où l’on pourrait conclure i° que la fibre musculaire proprement dite est réellement passive dans les contractions musculaires ; 2° que ces contractions dépendent d’attractions réciproques des filets nerveux considérés comme des conducteurs galvaniques.