CHAPITRE VIII

ELECTRO-MAGNETISME ET DIAMAGNETISME.

341. AlflUfitatioB da fer et de Tacler par les coirants électriques, tlectro-aimuts. —

Si, autour d'un barreau de fer doux, on enroule en hélice un fil de cuivre recouvert de soie, ou observe que le fer s'aimante à Tinstant même où un x>urant parcourt le fil, mais que Taimantation disparait dès que le courant

740 IiE L'ELECTRiaTB

cesse de passer. En répétant la mSine expérience avec un barreau d'acier. OD constate qu'il s'écoule un certain temps avant que le barreau soit aimanté, mais que les propriétés magnétiques persistent après la rupture du courant. Ainsi un courant électrique produit sur le fer et l'aciérie même effet que le contact d'un aimant naturel. La position des pôles est donnée par la loi d'Ampère : le pôle austral se forme k l'extrémilé du barreau située à la gauche du courant.

Comme l'acier conserve l'aimantation qui lui a été communiquée parlr courant électrique, on utilisa cette propriété pour fabriquer des aimauU permanents. Le procédé suivant réussit le mieux: on enroule en hélice un SI de cuivre très épais, de manière à former un cjlindrecreux dans l'intèrienr duquel on introduit le barreau à aimanter ; puis, pendant qu'on fait passerk courant à travers le fil, on promène le barreau d'une extrémité du cylindre à l'autre.

Les aimants ainsi obtenus ne sont cependant pas ceux qui possèdent l'énergie la plus intense; les électro-aimants sont encore plus puissants; 00 donne ce nom à des barreaux de fer doux aimantés temporairement par le passage du courant électrique. La forme des électro -aimants est celle d'oa barreau droit ou d'un fer k cheval (fig. 432); daiis ce dernier cas, le fll de cuivre est enroulé sur chacune des branches de manière à former deux bobines A et B, et dans un sens tel que l'une des bobines soit la continuation de l'autre. Pour essayer la puissance d'un électro-aimant, on suspend i set deux pôles une pièce de fer doux T, appelée portant. terminée par un crochet au moyen iluquel os peni suspendre un plateau avec des poids.

[On a tenté, avec plus ou moins de succès, d'uti- ''"'^M fTr à''hl"«*."°"" ''S®'' 1^^ électro-aimants pour extraire les projedile* en foute et eu plomb à noyaux de fer logés daai la profondeur des tissus, et les corps étrangers magnétiques implantés dam la cornée, ou introduits dans les cavités naturelles (conduit auditif, Drètre, etc.) ci.J

341". Lais BtthtorlederUflctro-magnMiiiDe. — D'après M. MùUer, et contrairement aux conclusions de MM. Lenz et Jacobi, la force magnétisante d'un courant électrique ne serait pas tout h fait proportionnelle à l'intensité dr ce courant; elle augmenterait un peu plus lentement. D'autre part, si Tintensité du courant reste la même, la force de l'aimant croît avec l'épaisswr et la longueur du barreau de fer. Enfin le calcul, d'accord avec rexpérieBce. démontre que, pour obtenir le maximum d'effet d'un électro-aimant, la ri sistance de l'hélice magnétisante doit èLre égale à celle du reste du circu:!. y compris la pile.

Quand on veut obtenir des effets extrêmement puissants, on emploie.ss lieu d'un barreau de fer, un faisceau de fils de fer ; la force magnétique d m

r *.'!I? f'"'"' N»uv«u mojsn d. dii^Doilie H d-citrirlion dji praiwilln .« foaU rt *■ pL.^ 4 ».«s I S™ '""y" '■""'■■*»■"'■ "-.IMB, t.LXrX, p. iiVJ el BnlItUn itr lAcadrmim de JVManM, tl «--«t» I J^-r "«■«■■ «"Plof d« rsltci™ .imMt pour aDl«*«r Im mrp* «lr»(*r« (/.yoit aUrfiMi, Wt t V

éLECTRO-MAONÉTISME ET DIAMA0NBTI81CE 741

faisceau ainsi composé est plus grande que celle d'un barreau unique de même section, car l'action magnétisante du courant atteint son maximum dans la couche superficielle de chaque barreau, et diminue peu à peu yers l'intérieur.

L'aimantation par un courant électrique et les phénomènes qui s'y rattachent s'expliquent très simplement dans Thypothèso adoptée plus haut (cf. § 330), et qui consiste à envisager les corps magnétiques comme composés d'une infinité d*aimants élémentaires orientés dans toutes les directions, cette hypothèse étant d'ailleurs modifiée dans le sens des idées émises aa chapitre précédent sur la nature du magnétisme. En effet, tout courant électrique circulant aatour d'un barreau de fei* exerce une force directrice sur les solénoldes élémentaires, car les courants parallèles et de même sens s'attirent, et, par suite, les solénoîdes moléculaires tendent tous à prendre une position telle que les courants circulaires qui les composent soient parallèles au courant extérieur; en d'autres termes, ce courant donne à tous les aimants élémentaires la même orientation qu'à un grand aimant. De là découle immédiatement ce fait signalé plus haut, que la position des pôles dépend du sens du courant. Plus le courant devient intense, plus la force directrice qu'il exerce sur les solénoîdes moléculaires augmente, plus, par conséquent, l'aimantation est puissante. Toutefois il est facile de voir que l'effet produit ne saurait augmenter indéfiniment et qu'il doit y avoir une limite à partir de laquelle l'aimantation reste stationnaire ; cette limite est atteinte quand tous les solénoldes ont pria l'orientation déteiminée par l'influence du courant.

[341b. Emploi da conrant électrique pour découvrir la priMoce det corpt ètrangen BétaUlqnes aa tain dos tisant. Explorateur électriqne de Troa?é. — C'est à M. Favre (de Marseille) que revient l'honneur d'avoir le premier proposé l'emploi du courant électrique pour la recherche des corps étrangers métalliques logés dans la profondeur des tissus, et d'avoir inventé un dispositif destiné à cette méthode d'investigation. Se fondant sur l'énorme différence de conductibilité électrique qui existe entre les métaux et les substances solides ou liquides de l'organisme, M. Favre avait imaginé d'introduire dans la plaie à sonder deux stylets isolés l'un de l'autre et attachés aux rhéophores d'une pile; dans ces conditions, tant que la communication entre les deux électrodes n'a lieu que par l'intermédiaire de conducteurs de la seconde classe, comme le sont les parties vivantes, os, muscles, tissu cellulaire, sang, lymphe, etc., le courant ne passe pas, du moins quand il est peu énergique; au contraire, du moment que les extrémités des stylets rencontrent un corps métallique, le circuit se trouve complété et le courant s'établit; un galvanomètre interposé sur le trajet du circuit indique par la déviation de l'aiguille aimantée le passage du courant. L'idée de M. Favre était excellente; mais le ])rocédé qu'il employait laissait à désirer, sous le rapport de la con* fiance qu'on pouvait avoir dans les indications fournies par l'appareil; car, si la pile employée donne un courant capable de décomposer les liquides organiques, ce courant passe, et l'aiguille du galvanomètre est déviée, même en l'absonce de tout corps métallique; de lit une cause d'erreur qui 6te presque toute valeur à ce procédé. D'autre part, un courant trop faible ne produit qu'une déviation peu probante, si, au lieu d'opérer dans le calme d*une salle d'hôpital, on veut aller à la recherche d'une balle ou d'un éclat d*obus dans le va-et-vient d'une ambulance de campagne. A ces causes d'incertitude et d'erreur se joignent les inconvénients qui résultent du maniement d'un instrument aussi délicat que le galvanomètre, lequel constitue avec la pile un attirail volumineux et embarrassant. Malgré ses défauts, le

742 DE L ELEGTRiaTB

dispositif de M. Favre a réussi entre les mains de M. Nélaton, dans une circonstance célèbre où il s'agissait de savoir si la balle qui avait frappé le général Garibaldi était restée dans le pied du blessé.

La découverte de M. Favre a été suivie de diverses tentatives faites pour rendre plus pratique l'application de l'électricité à l'exploration des plaies par armes à feu. M. RuhmkorfFa commencé par simplifier le galvanomètre, et par en réduire le volume en lui donnant les dimensions d'une boussole de poche ; comme électro-moteur, il a adopté une petite pile de Marié-Davy; enfin, il a remplacé les stylets de M. Favre par deux fils de fer engagés dans une sonde d'ivoire, et isolés l'un de l'autre au moyen d'un mastic. En Allemagne, M. Neudœrfer substituait à la pile voltaïque une pile thermoélectrique, qu'il disposait de manière à la faire servir en même temps de multiplicateur ; l'électro-moteur et le galvanomètre se trouvaient ainsi réunis en un seul instrument. En 1870, M. 0. Liebreich a imaginé un dispositif semblable au fond à celui de Ruhmkorflf. M. Kowàcs (de Pesth) a fait faire un progrès marqué à la méthode d'exploration qui nous occupe, en mettant à profit ce fait expérimental qu'un courant, même assez énergique pour décomposer l'eau acidulée, ne peut trouver dans ce liquide un assez bon conducteur pour développer dans un électro-aimant une force magnétique capable de mettre en mouvement un trembleur de Neef ou une sonnerie électrique. L'appareil de Kowàcs se compose d'une pile au sulfate de mercure, et d'une sonnerie électrique comprenant un électro-aimant en fer à chevalet un timbre sur lequel frappe le marteau du trembleur ; ces diverses pièces sont renfermées dans une boîte dont le volume et la disposition intérieure rappellent la machine volta-faradique deGaifie, ancien modèle (voyez § 350*-). Une pince dont les deux branches isolées l'une de l'autre sont mises en communication avec les pôles de la pile, sert de sonde exploratrice ; dès qu'un corps métallique, balle de plomb ou autre projectile, se trouve saisi entre les mors de la pince, le courant passe et met en branle la sonnerie électrique. L'appareil plus récent de M. Kemperdick diff'ère très peu de celui de Kovks.

Explorateur électrique de Trouvé. — L'appareil de Kowàcs avait encore l'inconvénient d'être assez volumineux; celui que M. Trouvé a imaginé, et qu'il nomme explorateur électrique^ réalise au plus haut degrt les conditions de simplicité, de facilité d'emploi et de poriativUé qu'on peut demander à un instrument destiné surtout à la chirui^e militaire. M. Trouvé a construit son appareil sur le même principe que celui de Kowàcs, mais il a supprimé la sonnerie électrique, et le passage du courant est dénoncé par les vibrations du trembleur, qui engendrent un bruit semblable au bourdonnement d'une grosse mouche.

La fig. 433 représente l'explorateur électrique en grandeur natorelk. Deux stylets formés de fils d'acier et entourés chacun d'une couche isoUote de gutta-percha sont renfermés dans l'intérieur d'une sonde A, qui ne laisse passer que leurs deux pointes; ces pointes, très fines, très résistantes, peuvent traverser les débris de vêtement, les membranes aponévrotiqQes oe la couche d'oxyde qui recouvrent le projectile, de manière à arriver w contact du métal conducteur. La sonde est surmontée, en guise de t^* d'une petite boîte cylindrique B à faces de verre, qui contient un éleclrt> aimant presque m\CTo&coi^\i\v)L^>muui d'un trembleur; sur lesc6tésdeIaboiw

ELECrnO-MAONKTISME ET DUMAGNETISME 743

se trouvent deux anneaux C C, auxquels on attacha les rliéophores de la petite pile au sulfate de mercure qui fait partie de la trousse électrique de Trouvé (voy. § 350*, fig. 451).

Pour se servir de l'appareil, on commence par introduire dans la plaie une petite canule munie de son mandrin (âg, 434); quand on est arrivé sur

le corps qu'on suppose êlre une balle ou un fragment de projectile, on retire le mandrin et on 1p remplace par la sonde éleclrique. A l'instant où lesextrèmités des stjlets rencontrent le corps étranger, si celui-ci est métallique, le trembleur se met à vilirer et le bourdonnement qu'il pniduit indique le passage du courant et, par suite, la nature d» corps touché.

On peut, en outre, se renseigner sur la nature du métal dont est fait le corps étranger, on du moins reconnaître si l'on a affaire à du plomb, du cuivre ou du fer. Dans le cas du plomb, les pointes de la sonde exploratrice pénètrent dans la masse métallique, et les vibrations du trembleur sont continues, régulières; elles seront, au contraire, saccadées et discontinues si le corps étranger est du fer ou du cuivre, car la dureté de ces métaux empêche les pointes de s'y fixer et celles-ci glissent à la surface. Pour distinguer le cuivre du fer, de l'acier ou de la fonte, on approche de la plaie une petite boussole très sensible, suspendue à la Cardan, que M. Trouvé ajoute h son explorateur électrique comme instrument complémentaire; si l'aiguille aimantée éprouve une déviation, on en conclut que le projectile est en fer, ou en acier, ou en fonte.

Enfin, quand on a affaire h un corps non métallique, le trembleur reste immobile ; on retire alors la sonde exploratrice et on la remplace par une tarière, h l'aide de laquelle, par un mouvement de rotation, on détache et on ramène des parcelles emprisonnées dans le pas de vis et sur la nature desquelles on peut très promptement se renseigner. Cette tarière permet, en outre, dans un grand nombre de cas, d'extraire le corps étranger quand il a pu être attaqué par elle, comme, par exemple, lorsqu'il s'agit du bois et du plomb.] Nous verrons plus loin, § 352'', comment la balance d'induction • de Hughes, associée au téléphone, permet de déterminer exactement la place où s'est arrêté un projectile sans qu'il soit nécessaire de toucher le blessé,

LtlbUttnpUi: P.>A. Patbi, Noie lar nna m^iboda d'iiiTsiligition chirurgicals au mojaa du caurmat éUctriqus {Comptei r*ncliu tU CAtad. 4a toitnva, ISeî, t. LV, p. 719).

744 DE l'élbctricitb

Lk MftMi, Observations au sujet d'une note de M. Trouvé, du 29 novembre iëG9, tiir on explorateur électrique (I6td., 1869, t. LXIX, p. 1227).

Neudœrfer, Die metallprûfende Sonde {Wien, med, Halle^ 1863, t. IV, p. 9).

KowAGs, Elektr. Qlocken-Indikator mit Zange fÛr Projectile ( Wien. n^ed, Wochem»eknfi^ 1866, t. XVI, p. 89 ; et dans : Handh. der allgem, u, »pecieU, Chirurgie^ dd Pitha et BiUrock, t. I, 2« partie, 2« livraison, p. 261. Krlaugen, 1867).

TROuvB,Note sur un explorateur électrique (Comjsttfs retulia de VAcad. des sciences^ iW, t. LXIX, p. 1124; et Acad. de méd., 6 juillet. 1869).

Lb mâme, Note, en réponse à M. Favre, sur la recherche des corpc métidliques eu milieu dm tissus (Comptes rendus^ 1669, t. LXIX, p. 1384).

L. Lb Fort, Emploi de Télectricité pour découvrir la présence des corps étrangers mételUqvei •enfoncés et perdus dans Tépaisseur des chairs {Gai, hebdom, de méd. et de ehir^ IM^ p. 433).

OsK. Libbrbich ^Ber/. klin. Woehensbhrift, t. VII, p. 43).

Kbmpbrdick (Deutsche Klinik, 1870, p. 41).]

342. DtamagfiiétUiiM. Corps paramagfiiétifiet et diamagikétiqiat. — On s'est demandé pendant longtemps si le fer et Tacier étaient les seuls corps qui, soumis à l'influence d'aimants ou de courants électriques, fussent susceptibles, en raison de leurs propriétés moléculaires, d'être transformés en aimants. Tous les essais tentés pour produire des phénomènes magnétiques dans les corps autres que le fer et Tacier furent infructueux aussi longtemps qu'on n'eut pas trouvé dans la découverte de Télectro-magnétisme un moyen d'obtenir des aimants d'une puissance inconnue jusqu'alors.

On reconnut tout d'abord qu'il n'y a qu'un petit nombre de corps qui partagent avec le fer, mais à un moindre degré, la propriété d'être attirés par les pôles d'un aimant; ces corps magnétiques sont : le nickel, le cobalt, le platine, le manganèse, le chrome et quelques autres métaux rares.

La plupart des métaux et des métalloïdes, ainsi qu'un grand nombre de corps composés, manifestent une propriété précisément opposée : quand oa les approche d'un des pôles d'un fort aimant, ils sont repoussés. On désigné ce phénomène de répulsion sous le nom de diamagnétisme ; les substaoeei qui possèdent cette propriété sont appelées corps diamagnétiques^ tandis qu'on désigne quelquefois sous le nom de paramagnétiques les corps que nous avons jusqu'à présent appelés magnétiques, c'est-à-dire ceux qui soot attirables par l'aimant.

U est probable que tous les corps sont à des degrés divers ou magnétiques ou diamagnétiques, le nombre de ces derniers étant d'aillenn beaucoup plus considérable. D'après les expériences de Faraday, le bismuth, l'antimoine, le zinc, Tétain, l'argent, l'or et d'autres métaax. ainsi que leurs oxydes et leurs sels, la glace, le verre exempt de fer, le /iiia musculaire, la graisse animale^ le bois, ïivoire^ le cmr^ etc., sonlre poussés par les pôles d'un fort électro-aimant. La plupart des liquideSt notamment l'eau, Talcool, l'éther, les acides, les liquides de Vorganistiie^tds que le sang et le lait, sont également diamagnétiques. Les solutions des métaux magnétiques ne manifestent elles-mêmes de propriétés magnétiques que lorsqu'elles sont concentrées ; dans les solutions étendues, le d[iamagDê> tisme de Teau prédomine. Parmi les gaz il n'y a que l'oxygène et, par aaite. l'air qui soient magnétiques ; tous les autres gaz appartiennent à la caiêgoi« des corps diamagnétiques.

342*. Manière d'obsenrer les phinomènas de diamagfnétlsne. — Faraday et Pbcker se sont servis, dans leurs recherches sur le diamagoètisiiie el le paia-

ÉLECTRO-MAaNRTISME BT DIAMAaNETISHB 745

magnétisme des corps, d'un fort électro-aimant en fer à cheval, semblable h celui de la figure 432, et dont les pôles, terminés en pointes, étaient munis de prismes de fer doux nommés ptéc*^^ polaires. Le corps dont on voulait étudier les propriétés magnétiques était façonné en forme de barreau et suspendu par un fil de cocon sans torsion, entre les deux pôles de l'aimant. Si le corps était paramagnétique, il prenait la direction axiale^ c'est-à-dire que Taxe longitudinal du barreau devenait parallèle à la ligne des pôles de l'aimant ; s'il était diamagnétique, il prenait la direction équaioriale^ c'està-dire qu'il se plaçait perpendiculairement à la ligne des pcMes. Faraday renfermait dans des tubes de verre les liquides qu'il voulait essayer et les suspendait de la même manière que les barreaux solides. Quant aux gaz» il en dirigeait un jet entre les deux pôles de l'électro-aimant, et la veine fluide s'élargissait dans la direction axiale ou équatoriale, selon que le gaz était magnétique ou diamagnétique. Faraday rendait visibles les gaz incolores en y mêlant des vapeurs d'acide clilorhydrique.

343. Explication da diamagfiiétitme. — Non seulement le fer, mais encore les autres corps magnétiques, doivent être regardés comme composés d'une infinité d'aimants ou de solénoldes moléculaires qui se polarisent sous l'influence d'un courant électrique. Or, puisque deux aimants se repoussent quand leurs pôles de même nom se regardent, on est porté à attribuer aussi la répulsion diamagnétique au développement d'un état polaire, mais tel que les pôles qui prendraient naissance dans le corps diamagnétique seraient de même nom que les pôles de l'aimant en regard desquels ils sont placés. Un fait semble confirmer la justesse de cette conception, c'est que les corps diamagnétiques soumis à l'influence d'un aimant très puissant acquièrent la propriété d'exercer sur des pôles magnétiques une action attractive ou répulsive. Si, par exemple, on met un barreau de bismuth dans le voisinage du pôle d*un fort aimant, l'action de ce pôle est renforcée, parce qu'il se forme un pôle de même nom dans l'extrémité du barreau la plus rapprochée de l'aimant. W. Weber a montré, en outre, que les substances diamagnétiques placées dans l'intérieur d'une hélice magnétisante prennent, comme le fer, deux pôles qui agissent sur l'aiguille aimantée, mais que ces pôles occupent, par rapport au courant, une position inverse de celle qui s'observe dans un corps magnétique.

D'après la niauicre dont les corps diamagnétiques se «oiiipoiieut en présence des aimants »t des courants électriques, nous devons admettre qu'il se développe aussi dans cea corps des courants moléculaires, mais dont le sens est inverse de celui des courants qui prennent naislance dans les substances magnétiques. Cette liypothèiFC se trouve, il est vrai, en contra- Jiction avec les lois électro-dynamiques que nous avons fait connaître, lois en vertu desquelles *ac*tion (]*un courant extérieur déterminant Taimantation d*une substance paramagnétique ronsisterait à orienter tous les courants moléculaires de la même manière et de telle sorte que eur partie la plus rapprochée du courant magnétisant marche dans le même sens que cedei'uier. Mais nous verrons dans le chapitre suivant, en étudiant les phénomènes d*inductiongalvauiquef fu'un courant électrique peut influencer un circuit métallique lors même qu*il ne préexiste jas de courant dans ce dernier. Nous montreront, en effet, qu*à Tinstant où Ton approche un «urant d*un circuit fermé, il se produit aussitôt dans ce dernier un courant de sens contraire. a donc, dans les conducteurs diamagnétiques comme dans les ftaramagnétiquef, les courants Doléculaires engendrés par rapproche d*un courant extérieur ou du pôle d*un aimant n'ont \ vaincre qu'une réiiistance infiniment faible, ils persistent jusqu'à ce qu'une force extérieure îenne les détruire ; c'est ce qui arrive, par exemple, quand on éloigne le courant inducteur

OU Taimant. Car un courant qui 8*éloigne produit, comme on le verra aussi dans le chapitre suivant, un courant diiigé dans le même sens que lui. Des considci*atioDs précédentes nous concluons que ce qui constitue la différence entre les corps paramagnétiques et diamagoétiques, c'est que dans les premiers il y a constamment des courants moléculaires qui circulent en tous sens, et qui, sous Tinfluence d*an courant extérieur, sont polarisés coofonnément à la loi fondamentale de Télectro-dynamique, tandis que, dans les suÎMtaiices diamagnétiques, des courants moléculaires prennent naissance au moment où Ton approche on coarant extérieur assez puissant, et ces courants, engendrés en vertu des lois de TinductioD, ne peuvent pas modifier le sens de leur marche.

343*. Magnétisme des cristaux. — En employant la méthode d'expérimentation décrite § 342*, Faraday et Plùcker ont reconnu que tous les cristaux qui n*appartieiment pas au système régulier manifestent des propriétés magnétiques dont Tintensité ou la nature varient suivant la position des axes cristallographiques par rapport aux pôles de Taimant. La pluftfut des cristaux à un axe optique éprouvent une attraction ou une répulsion plus forte dans le sens de leur axe principal que dans toute autre direction ; un certain nombre sont attirés suivant leur axe principal, et repoussés dans tous les autres sens ou réciproquement. Leboiiae comporte, d'après Tyndall, comme les cristaux à un axe : c*est toujours dans le sens de lei fibres qu'il éprouve la répulsion la plus forte. Dans les cristaux à deux axcà optiques, on reconnaît également rexistence de deux aises magnétiques.

343>'. Déviation da plan de polarisation de la lamière sons l'infliienee dea aiaaiti il des eourants électriques. — Les phénomènes magnétiques des cristaux nous montrent qu'il existe une relation entre les propriétés magnétiques et la structure moléculaire des corps. Cette relation apparaît aussi dans d'autres phénomènes découverts par Faraday, étudiés ensuite par Verdetel par M. Bertin, sous le nom de polarisation rotatoire magnétique^ ssim toutefois qu'on en ait donné jusqu'ici une explication suffisamment certaine.

Faraday a constaté que si l'on place un corps transparent et isotrope entre les deux pôles d'un fort électro -aimant, et que Ton fasse passer à travers ce corps un rayon lumineux polarisé, le plan de polarisation de la lumière subit une déviation qui a toujours lieu dans le sens même suhrant lequel le courant traverse Thélice magnétisante. On peut obtenir le même effet en plaçant directement le corps transparent dans Tintérieur d'une hélice parcourue par le courant de la pile. La grandeur de la déviation dépend de l'intensité du courant, et aussi à un haut degré de la nature du milieu transparent. Il suit de là que, pour produire la rotation du plan de polarisation de la lumière, le courant n'agit pas seulement sur les atomes de l'éther en vibration, si l'on admet leur existence, mais encore sur les molécules de la matière pondérable qui constitue le milieu transparent.