Chapitre VIII. — Électro-magnétisme et diamagnétisme

341. Aimantation du fer et de L'acier par 1rs courants électriques. Électroaimants. — 34 la. Lois et théorie de l'élcctro-magnétisme. — 341b.

Emploi il urant électrique pour découvrir la présence des corps

étrangefs métalliques au sein des tissus. Explorateur électrique de Trouvé. - 342. Diamagnétisme. Corps parainagnétiques h diama-

TABLE MÉTHODIQUE DES MATIÈRES

Pages

gnétiqucs. — 342a. Manière d'ohsorvcr les phénomènes du diamagnétisme. — 343. Explication du diamagnétisme. — 343a. Magnétisme dos cristaux. — 343b. Rotation du plan de polarisation de la lumière sous l'influence des aimants et des courants.

§§ 344. Induction par les courants. — 344a. Loi générale de l'induction galva-

nique. — 345. Induction par les aimants. — 346. Induction d'un courant sur lui-même. Extra-courant. — 347. Intensité des courants induits.

— 348. Durée et marclie des courants d'induction. — 349. Théorie des phénomènes d'induction. Courants induits de différents ordres. — 350. Emploi des courants induits en physiologie et en thérapeutique. ■ — 350a. Appareils d'induction -volta-faradiqu.es. — 350b. Appareil de du Bois-Eeymond. — 350°. Appareil de Helmholtz. — 350d. Appareil de Tripier. — 350e. Appareil de Duchenne (grand modèle). — 350f. Appareil de Duchenne (petit modèle). — 3508. Appareil de Euhmkorff. — 35011. Appareil de Gaiffe (ancien modèle). — 350*. Appareil de Gaiffe (nouveau modèle). — 350J. Appareil de Trouvé. — 351. Appareils d'induction magnéto-faradiques. — 351a. Machine de Clarke.

— 351b. Appareil magnéto-fara clique de Breton. — 351e. Appareil de Duchenne. — 351d. Appareil de Gaiffe. — 351e. Influence de la vitesse de rotation sur l'intensité des effets produits parles machines magnétofaradiques. — 351f. Comparaison entre les appareils volta-faradiques. et magnéto-faradiques. ■ — 352. Effets d'induction unipolaire. — 352a. Bohine de Euhmkorff. — 352*>. Tubes de Geissler Applications médicales. Splanchnoscope.

CnAPiTRE IX. — Induction,

Errata et additions

Table alphabétique et analytique des matières

DE

INTRODUCTION

1 [Objets et phénomènes. — L'homme, armé de ses sens, constate autour de lui l'existence d'objets ou de corps matériels. Il reçoit de ces divers corps des impressions qui non-seulement lui en révèlent la présence et lui permettent de les distinguer les uns des autres, mais qui les lui montrent encore, dans-certains cas, le siège de modifications, de changements plus ou moins profonds et plus ou moins durables : tout fait, tout acte par lequel un corps manifeste ainsi ses qualités et ses modifications porte , dans les sciences physiques , le nom de phénomène. L'ensemble de tous les corps, c'est-à-dire de tout ce qui peut exciter en nous des sensations, constitue le monde, l'univers, le cosmos, ou la nature.

Parmi ces corps, il en est qui ne peuvent subsister qu'à la faveur d'une forme et d'une structure particulières, en un mot, de l'organisation qui leur est propre, et à -la condition de renouveler sans cesse les matériaux dont ils se composent ; ce sont les êtres organisés ou vivants, comprenant les végétaux et les animaux et constituant le règne organique. L'existence de ces corps, en tant qu'individualités distinctes ou vivantes, a une durée limitée; mais ils jouissent de la faculté de se reproduire. Les autres corps de la nature, dépourvus des attributs qui viennent d'être indiqués comme propres aux êtres vivants, sont les corps inorganisés et minéraux, et composent le règne inorganique. Il n'a pas été possible, jusqu'à présent, de découvrir dans les êtres organisés d'autres matériaux premiers que ceux qu'on retrouve dans le règne minéral.

On distingue de même plusieurs classes de phénomènes : les uns , les phénomènes vitaux, sont l'apanage exclusif des êtres vivants ; les autres, que nous appellerons phénomènes non vitaux, sont communs à tous les corps de la nature. Cette seconde classe se subdivise elle-même en deux catégories : tantôt la substance du corps éprouve une altération profonde, qui va jusqu'à le transformer en un nouveau corps différent du premier; on est alors en présence d'un phénomène chimique; tantôt le changement est moins considérable , il respecte la nature intime du corps ; il constitue, dans ce cas, un phénomène physique. La chute d'une pierre, l'attraction exercée sur des corps légers par un bâton de verre préalablement frolLé avec de la laine, sont des phénomènes

WUNDT, Physique médicale. 1

INTRODUCTION

qui rentrent dans celte dernière catégorie. La métamorphose du fer en rouille, la formation du savon aux dépens des corps gras par l'intervention d'un alcali, sont des phénomènes chimiques. On trouve un exemple de phénomène vital dans le développement d'un germe organisé donnant naissance, suivant les cas, à une plante ou à un animal.

La ligne de démarcation que nous venons d'établir entre les phénomènes d'ordre cliimiquc et ceux d'ordre physique semble un peu vague, aussi longtemps qu'on n'a pas défini ce qu'il faut entendre par nature intime d'un corps. L'interprétation rationnelle dos phénomènes observés a conduit les savants h rejeter l'idée d'une divisibilité indéfinie et infinie de la matière ; on a donné le nom d'atomes aux dernières particules matérielles, à celles qui ne peuvent plus être divisées par aucun des moyens à nous connus. Los atomes n'existent jamais à l'état isolé; ils se réunissent par groupes pour former une molécule, et la réunion d'un nombre plus ou moins grand de ces molécules constitue à son tour un corps. Nous pouvons dire dès lors que les phénomènes chimiques apportent un changement dans l'équilibre des atomes constituants des molécules matérielles, qu'ils en modifient le groupement ou qu'ils altèrent la composition de la molécule. Les phénomènes physiques peuvent porter atteinte à l'équilibre des molécules les unes par rapport aux autres, mais leur action ne s'étend j)as jusqu'aux atomes. Les propriétés chimiques d'un corps ne dépendent que de la nature et du mode d'arrangement do ses atomes; les propriétés physiques "dépendent, en outre, du groupement de ses molécules. Un *corps ne change de nature que s'il survient une modification dans la constitution de ses molécules, en sorte qu'un même corps peut se présenter sous plusieurs états physiquement différents, tout en restant le même sous le rapport chimique. On voit par là qu'il n'y a entre les phénomènes chimiques et physiques qu'une différence du plus au moins.

Telle est, suivant nous, la seule distinction vraiment scientifique qu'on puisse établir entre les deux catégories de phénomènes non vitaux. Il n'est pas conforme aux faits de dire, comme le répètent les auteurs classiques, que les phénomènes physiques sont indépendants de la nature des corps: la résine, par exemple, ne manifeste pas les phénomènes électriques de la même manière que les métaux; les phénomènes optiques qu'on observe dans un cristal do quartz diffèrent de ceux auxquels donne lieu le verre ; et d'ailleurs, ne sait-on pas que les corps chimiquement différents ne se ressemblent pas non plus par tous leurs caractères physiques? Il est tout aussi inexact de dire que les phénomènes physiques n'apportent jamais de changement permanent dans les corps : ainsi, quand on fait circuler un courant électrique' autour d'un barreau d'acier, le bart reau est aimanté et conserve son aimantation, même après qu'on a supprimé le couranqui avait déterminé cette modification.

L'observation montre que tout phénomène chimique est accompagné de phénomènes physiques. On constate aussi qu'il ne se produit pas de phénomène vital sans qu'il apparaisse en même temps de phénomène physique ou chimique, et, le plus souvent, l'un et l'autre à la fois ; d'ailleurs ces actes , que nous appelons vitaux , sont réductibles , en dernière analyse , à des phénomènes d'ordre physique ou chimique, auxquels l'être vivant imprime, en raison de son organisation particulière, un cachet spécial. De plus, les corps doués de vie manifestent des phénomènes dont la nature physique ou chimique tombe immédiatement sous les sens. On comprend dès lors la nécessité de commencer par étudier les phénomènes physiques et chimiques, avant d'aborder ceux qui se passent dans les êtres vivants et que nous appellerons du terme générique de phénomènes physiologiques, en réunissant sous ce nom tous les phénomènes, tant vitaux que non vitaux, qui ont leur siège dans les organismes en état de vie.]

INTRODUCTION

la Histoire naturelle et sciences physiques. — En observant attentivement la variété infinie [des objets et] des phénomènes de la nature, on remarque qu'ils peuvent être envisagés sous deux points de vue différents, qui ouvrent à l'investigation scientifique deux voies entièrement distinctes l'une de l'autre.

Lorsque nous considérons les objets, tels qu'ils s'offrent à notre examen dans le moment présent, sans nous occuper de leurs modifications dans le temps et dans l'espace, la nature nous apparaît comme un ensemble d'êtres isolés et plongés dans l'immobilité ; ces êtres présentent des caractères en partie communs, en partie distinctifs, qui permettent de les distribuer en groupes plus ou moins nombreux; le soin de donner à cette classification des bases scientifiques et d'arriver ainsi à une compréhension systématique de la nature tout entière incombe à [ce que nous appellerons la science des objets ou] Yhistoire naturelle ; cette branche des connaissances humaines se subdivise en autant de rameaux séparés qu'il est possible de distinguer de classes principales parmi les corps de la nature.

Porte-t-on, au contraire, son attention, non pas sur les objets eux-mêmes considérés à l'état de repos, mais sur les changements variés qui s'y observent, et cherche-t-on à se rendre compte de la nature et des causes de ces modifications , on entre dans le domaine des sciences physiques , que des raisons pratiques ont fait diviser en trois grandes sections, savoir: la physique, la chimie et la physiologie.

2. Des lois physiques. — Dès les premières impressions qui nous viennent du dehors, nous nous apercevons qu'il y a de la régularité dans la manifestation des phénomènes de la nature ; c'est ainsi qu'un corps tombe toujours de la même manière vers la surface de la terre, que les oscillations d'un pendule se répètent en suivant des règles invariables , que les planètes accomplissent autour du soleil des révolutions périodiquement uniformes. Nous exprimons cette régularité de manifestation en disant que les phénomènes de la nature sont soumis à des lois ; chaque groupe de phénomènes dont le mode de manifestation reste le même est régi par ce qu'on appelle une loi naturelle ou physique ; c'est dans ce sens que nous parlons de la loi de la chute des corps, de la loi du pendule, de celle des mouvements planétaires etc.

Toute loi , et il en est ainsi des lois- physiques , implique un rapport de dépendance : un phénomène naturel ne peut se reproduire d'une manière uniforme qu'autant que quelques-unes, au moins, des circonstances clans lesquelles il s'est manifesté une première fois se retrouvent les mêmes. En toute rigueur, les circonstances corrélatives d'un événement embrassent, à la fois, l'état du monde au moment où l'événement est arrivé et l'état antérieur ; car la somme des circonstances qui président à l'apparition actuelle d'un événement n'est évidemment complète qu'autant qu'on y comprend la somme de tous les autres événements dont la réunion a constitué le cours du monde jusqu'au temps présent. Toutefois l'expérience nous apprend que, parmi celle infinité de circonstances dont pourrait dépendre un événement, il n'y en a jamais qu'un petïi nombre qui aient une influence réelle ; les conditions d'un phénomène sont précisément ces circonstances, présentes ou passées, avec lesquelles le phénomène considéré se montre en relation nécessaire.

INTRODUCTION

En général, les phénomènes aussi bien que leurs conditions sont des événements complexes : par exemple , lorscpi'une boule tombe en roulant sur un plan incliné, elle est animée d'un mouvement qui résulte en partie de l'attraction exercée par la terre , en partie de la résistance du plan, en partie du frottement , en partie , enfin , de la résistance de l'air ; la loi du mouvement de la boule dépend à la fois de toutes ces circonstances. Aussi, quand on veut déterminer la part d'influence qui revient à une condition donnée, est-on obligé de simplifier le phénomène en séparant l'une de l'autre les différentes conditions. Cette simplification des faits par l'isolation intentionnelle de chacune des conditions qui président à leur manifestation , constitue un des éléments les plus importants pour arriver à l'explication des phénomènes et s'appelle Y expérimentation ; le savant se trouve presque continuellement dans la nécessité de recourir à cette méthode d'investigation, car il est rare qu'une condition se rencontre d'elle-même à l'état isolé.

Lorsqu'on est parvenu , en dernière analyse , à une condition irréductible et, par conséquent, à un phénomène qui ne peut pas être simplifié davantage, on a découvert ce qu'on appelle la cause de ce phénomène. La nature de la relation qui existe entre une cause isolée et son effet représente une loi physique simple, c'est-à dire qui n'est plus susceptible d'être décomposée en d'autres lois dont elle ne serait que la résultante. Je suppose que, dans l'exemple précédemment choisi, nous laissions de côté toutes les autres conditions, à l'exception de la pesanteur, et que nous répétions l'expérience en faisant tomber la boule librement dans le vide : nous observons alors une loi simple , celle de la chute , tandis que la boule , en descendant le long d'un plan incliné, suivait une loi complexe, c'est-à-dire résultant du concours d'un certain nombre de lois plus simples ; parmi ces dernières figure la loi de -la chute ; on arriverait à connaître les autres en étudiant séparément l'influence du frottement, de la résistance de l'air et de l'inclinaison du plan.

3. Représentation algébrique des lois physiques. — Une loi simple peut aussi être exprimée, en général , d'une manière très-simple : c'est ainsi qu'on énonce la loi de la chute' des corps dans le vide en disant que la vitesse d'un corps qui tombe croît proportionnellement au temps , et que la vitesse acquise au bout de la première unité de temps est une quantité constante, égale à 9,n,8, si l'on prend pour unité de temps la seconde. En désignant cette constante par g , le temps par t et la vitesse par v, on a, pour représenter la loi de la chute des corps, l'équation v = gt. Toutes les lois physiques peuvent ainsi revêtir une forme mathématique et s'exprimer par des équations , c'est-à-dire par des relations déterminées entre les diverses grandeurs qui font partie intégrante du phénomène ; mais on comprend que, lorsque la loi est compliquée, l'équation qui la représente soit aussi moins simple que celle qui se rapporte à l'exemple précédent.

i- [Les formules mathématiques sont toujours utiles en physique, car leur emploi donne plus de clarté et de précision aux lois qu'elles représentent , et permet, en outre, de déduire d'une loi donnée toutes les conséquences qui en découlent. Parfois même, elles deviennent indispensables : il serait, par exemple, malaisé, sinon impossible, d'énoncer en langage ordinaire , sous une

INTRODUCTION

forme intelligible, la relation qui existe entre les distances des foyers conjugués clans la réfraction à travers une lentille ; on verra, clans l'optique, que

cette relation s'exprime très-simplement par l'équation : ,+JL=-3-, dans

laquelle p et p' désignent les distances des foyers conjugués à la lentille, et f, une quantité qui est constante pour chaque lentille et qui s'appelle la longueur focale principale.]

3a. Représentation géométrique ou graphique des lois physiques. — Les lois peuvent encore être représentées par des courbes géométriques. S'agit-il , par exemple, de figurer la loi de la chuté des corps formulée plus haut : on porte sur la droite OX (Fig. 1) , à partir du point 0 pris pour origine

des coordonnées, des longueurs ou abscisses OA, OB, OC, OD , qui

représentent les temps écoulés depuis le début du phénomène et qui leur sont respectivement proportionnelles ; aux points de division on élève des perpendiculaires ou ordonnées, dont les longueurs doivent représenter les vitesses correspondantes aux temps considérés. En 0 , qui répond à l'instant où le corps commence à tomber, la vitesse est nulle, et par suite l'ordonnée correspondante est aussi nulle ; au bout de la première seconde , la vitesse est égale à 9m,8; nous représentons cette dernière grandeur par une ordonnée de longueur AA' et passant par le point A qui répond au temps 1 ; comme , d'ailleurs, la vitesse augmente proportionnellement au temps, il s'ensuit que les ordonnées relatives auxtemps2, 3, 4 etc., doivent avoir des longueurs respectivement double, triple, quadruple etc.,

de celle de l'ordonnée AA'. On voit , . . . .

Fig. 1. — Représentation géométrique d'une loi dès lors que la ligne menée par les ex- physique (Loi des vitesses dans la chute des

trémités A', B', C, D'... des ordonnées corPs)-

est une droite dont l'inclinaison sur l'axe des abscisses OX dépend de la grandeur constante AA'. Cette droite OK' n'est évidemment qu'une représentation symbolique de l'équation v = gt, c'est-à-dire de la loi en vertu de laquelle la vitesse croît proportionnellement au temps écoulé.

Toute loi susceptible d'être formulée avec précision, ou, en d'autres termes, d'être mise en équation, peut aussi être figurée par une courbe géométrique. Ce mode de représentation est particulièrement utile quand il s'agit de lois compliquées dont la mise en équation offrirait de grandes difficultés et ne permettrait pas d'apercevoir assez facilement les relations qui existent entre les diverses circonstances d'un phénomène. Dans le domaine de la physiologie [et de la météorologie] , on a fréquemment affaire à de telles relations complexes ; on se contente alors de les représenter graphiquement , et cela suffit pour le but qu'on se propose. Supposons, par exemple, que la fig. 2 représente la loi suivant laquelle la température du corps humain varie aux différentes heures de la journée ; si on voulait exprimer cette loi algébriquement , on arriverait à une

() INTRODUCTION

équation extrêmement complexe et qui no mettrait pas directement en évidence la relation cherchée entre la température et l'heure , tandis que la représentation graphique montre ce rapport à la simple inspection de la courhe.

Dans les cas compliqués, tels que celui dont nous venons de donner un exemple, on est ordinairement en présence , non pas de lois proprement dites, mais d'effets résultant du concours d'un grand nombre de lois qui , en outre , n'agissent pas nécessairement toujours l de la môme manière. Il est clair, par o 2" A: g 8 io miib 2fc k g 8 iontan exemple , que ce ne sont pas les heures

Fig. 2. — Représentation graphique d'une loi com- de la JOUmée , Considérées en elleSplexe (Courbe des variations horaires de la tem- mêmes f{ui déterminent l'élévation OU

peraturo). .'

l'abaissement de la température du corps , mais que ces variations sont dues à des conditions qui , telles que la chaleur extérieure, l'alimentation, le sommeil ou la veille etc., ne sont pas les mêmes aux différents moments du jour; la relation entre la température et l'heure pourrait donc être résolue en un plus grand nombre de relations ifloins compliquées.

En général , on ne met en équation que des lois simples , et quand on fait usage de la représentation graphique pour les relations plus compliquées , on vise, non^pas à figurer géométriquement une équation , mais à remplacer un ensemble de données disposées en tableau par une courbe qui parle plus clairement, aux yeux.

[On a imaginé des appareils qui tracent eux-mêmes la courbe représentant la relation entre le temps et un autre élément du phénomène ; ce sont ce qu'on appelle des appareils enregistreurs, , ou à indications continues , dont l'emploi devient de plus en plus fréquent dans les sciences médicales. Nous aurons l'occasion d'en décrire un certain nombre et notamment le cymographe, le sphygmographe , l'hémodromomètre enregistreur, le phonautographe, etc. Les appareils enregistreurs présentent l'immense avantage de faire connaître, jusque dans ses moindres détails , la marche d'un phénomène donné et d'en conserver une trace durable, qui permet ensuite d'étudier à son aise la durée de ce phénomène, les diverses phases par lesquelles peut avoir passé l'élément que l'on considère , et de déterminer avec une extrême précision la moyenne analytique des variations observées.]

4. La physique considérée comme science des mouvements. — Tous les phénomènes dont la physique a à s'occuper, soit pour en découvrir la cause , soit pour les déduire de causes connues , peuvent être divisés en deux grandes classes : une première série renferme les phénomènes qui consistent en mouvements de totalité des corps , sans que le corps qui change ainsi de position par rapport aux objets environnants éprouve d'altération dans sa substance ; les phénomènes de la seconde série peuvent laisser l'ensemble d'un corps au repos, mais ils apportent dans ses propriétés des modifications qui sont, ou directement perceptibles par les sens, ou faciles à mettre en évidence au moyen

INTKODUCTION.

d'essais. La chute d'un corps est un phénomène de la première classe; à la dernière appartiennent la congélation de l'eau, l'aimantation du fer entouré d'un fil que parcouïl un courant électrique. Il arrive fréquemment qu'un même phénomène comprenne à la fois des mouvements de totalité et des modifications de propriétés ; nous pouvons donc désigner d'une manière abrégée tous les phénomènes qui ressortissent à l'étude delà physique, comme des changements, soit. de. position, soit de propriétés des corps, ou comme une combinaison de ces deux sortes de changements. De ces trois espèces de modifications, les plus simples sont évidemment les changements de position, car les différents mouvements des corps ne se distinguent les uns des autres que par la grandeur de leur vitesse et par le sens et l'étendue des variations qu'elle peut subir. Les changements de propriétés des corps sont, au contraire, variés à l'infini , et il n'est pas facile de prime abord de les réunir en un faisceau unique ; cependant on est arrivé , sur ce point , à une conception qui permet , dès maintenant, d'expliquer un grand nombre de ces modifications de propriétés au moyen des lois du mouvement : la physique ramène , 'en effet , tous les changements dans les qualités des corps aux mouvements des dernières particules de la matière.

En nous plaçant à ce point de vue nouvellement acquis , nous pouvons dire que la physique est la science des mouvements qui se passent dans le monde matériel. Prise ainsi dans son acception la plus large , elle embrasse non-seulement les phénomènes physiques proprement dits, mais encore ceux d'ordre chimique et physiologique ; toutefois on a l'habitude de distraire ces derniers de la physique, et. on définit alors celle-ci, la science des mouvements qui s'effectuent dans le monde matériel , à l'exception de ceux qui appartiennent au domaine des manifestations de l'affinité chimique ou qui constituent les phénomènes vitaux des organismes. Il résulte de là que la physique, en tant que science générale des mouvements, occupe le premier rang dans l'ensemble des sciences physiques; après elle, vient la chimie, laquelle n'étudie qu'un groupe particulier de mouvements, ceux qui sont dus aux attractions réciproques que les particules matérielles exercent les unes sur les autres, en vertu de leur nature propre , mouvements d'où résultent des combinaisons en proportions définies. Le troisième rang appartient à la physiologie; celte science ne considère que les phénomènes physiques et chimiques qui sont en rapport avec la vie des êtres organisés. [Nous ayons indiqué, § 1, la ligne de démarcation qui sépare les uns des autres les phénomènes physiques, chimiques et vitaux.]

5. Des forces naturelles ou physiques. — Tous les phénomènes physiques se trouvant ramenés à des mouvements, il en résulte que les causes dont la physique a à s'occuper sont exclusivement des causes de mouvement.

On donne communément le nom de force à la cause d'un mouvement ; nous f ilerons, comme exemple, la force musculaire de l'homme , dont les effets nous sont le plus familiers. On dislingue autant de forces physiques qu'il y a de causes différentes de mouvement; mais, dans tout mouvement, les parties qui se déplacent peuvent ou se rapprocher ou s'éloigner l'une de l'autre; de là, deux espèces de forces qui existent en réalité dans la nature, savoir la force d'attraction et celle de répulsion. La pesanteur, par exemple , est une force

INTRODUCTION

d'attraction ; nous verrons que la force électrique est répulsive ou attractive , suivant que les électricités en présence sont de même nom ou de nom contraire; la chaleur, en augmentant le volume des corps, se comporte comme une force répulsive. Ce dernier cas nous offre en même temps un exemple d'une force dont l'action s'exerce, non pas entre des corps isolés, mais entre les parties élémentaires d'un seul et même corps ; les forces de cette espèce sont fréquemment désignées sous le nom cle forces moléculaires , et la partie de la physique qui traite de leurs effets prend alors le titre de physique moléculaire ; mais il n'est pas possible d'établir entre la physique des molécules et la physique des corps une ligne de démarcation nettement tranchée.

[De ce que nous avons distingué des phénomènes vitaux , propres aux êtres vivants , ce n'est pas à dire pour autant que nous admettions l'existence d'une force vitale, c'est-à-dire d'une force spéciale, distincte de toutes les autres et présidant aux manifestations de la vie. Les seules forces en jeu dans les êtres organisés , comme dans les autres corps de la nature , sont les forces physiques et chimiques ; si les effets qu'elles produisent revêtent pai'fois un caractère particulier , ce résultat est dû uniquement à l'organisation même de l'être vivant, c'est-à-dire à la composition et au mode d'agencement de ses différentes parties constituantes].