CHAPITRE IX

344. Iidictioi par les coorants. — Considérons deux bobines de bois B et B' (flg. 435) sur chacune desquelles est enroulé un fil métallique recouvert de soie ; supposons qu'on mette les extrémités C et D' du fil de la bobine B' en communication avec les pôles d'une pile, les bouts Det rf du fil de la bobine B avec un galvauomàlte-mulUçUcaleur H. Si l'on place les deux circuiîs

raDOCTION

l'un près de l'autre, en introduisant, par exemple, la bobine B dans Tintérieur de la bobine B', qui est creuse, à l'instant même oii on ferme le circuit de la pile, on observe une déTlation subite de l'aiguille du galvanomètre, dêTiation qui indique le passage d'un courant dans la bobine B. Ce courant marche en sens contraire de la direction suivie par le courant de la bobine B*; en outre, il est de très courte durée; aussi l'aiguille du galvanomètre ne tarde-t- elle pas h retourner, après quelques oscillations, à sa position d'équilibre primitive, et, pendant tout le temps que le circuit de la pile reste fermé, il ne circule pas de courant dans la bobine B. Vient-on ensuite à ouvrir le circuit K, un courant de très courte durée prend île nouveau naissance eu B, mais cette fois il est (le même sens que celui qui cesse de passer en B".

On appelle courant inducteur celui qui circule dans la bobine B', et courants intîuils ceux qui sont engendrés dans lo circuit de la bobine B; le courant induit que produit la fermeture du circuit inducteur est un courant inverse, puisqu'il marche en sens contraire de celui qui lui donne naissauce; le courant de rupture est appelé (fi'r^c^ attendu qu'il est de même sens que le courant inducteur.

On obtient les mêmes courants induits en faisant varier rapidement la distance entre le circuit B et la bobine B', dans laquelle passe le courant de la pile. Le rapprochement du courant inducteur développe en B un courant induit inverse; éloigne-t-on la bobine inductrice B', il se produit un courant direct.

[Eiiân si, au lieu de faire varier la distance du courant inducteur, ou en modifie seulement l'intensité, il se développe dans la bobine B un courant induit inverse, quand l'intensité du courant inducteur augmente rapidement, et un courant direct quand l'intensité rliminue.]

Toutes choses égales d'ailleurs, les courauts induits ont une intensité d'autant plus grande que le circuit inducteur est plus rapproché du circoit induit.

Les phénomènes d'induction se manifestent non seulement quand le courant inducteur suit un trajet parallèle au circuit induit, comme nous l'avons supposé implicitement, mais encore quand les deux circuits font entre eux un angle quelconque.

S44*. Ul staèrala4el'lBdaotlu tUrtal(U. — Les lois générales de l'électrodynamique nous ont appris, d'nne part, que deux courants s'attirent quand ils sont parallèles et de même sens, ou bien quand ils s'approchent ou s'éloignent tous deux du sommet de l'angle que font entre elles leurs directions; d'autre part, que deux courants se repoussent quand ils sont parai-

lèles et de sens contraire, ou bien que l'un d'eux s'approche du sommet de l'angle, tandis que l'autre s'en éloigne. Nous pouvons dès lors énoncer de la manière suivante la loi générale de l'induction :

Un courant qui commence ou qui augmente d intensité^ ou qui se rapproche^ développe dans un circuit voisin un courant induit de sens tel que faction électro-dynamique entre les deux courants soit répidsiee; wicourarU qui finit, ou qui s'éloigne, ou qui diminue dintoisité, engendre un courant induit dont la direction est telle que les deux courants tendent à s* attirer.

345. Iidictioi fu les almiatt. — Nous avons vu que le magnétisme est dû à l'existence de courants élémentaires qui suivent tous la même direction ; on conçoit dès lors la possibilité de développer par l'approche ou l'éloignément d'un aimant des courants induits dans un circuit fermé. La direction des courants ainsi engendrés est déterminée par celle des courants moléculaires de l'aimant inducteur, d'après la même règle que celle qui préside à l'induction par le courant voltaïque. Quand le pôle de l'aimant inducteur s'approche, le courant induit qui prend naissance dans la bobine est de sens contraire à la direction des courants magnétiques ; si l'aimant s'éloigne, le courant induit est direct.

L'aimantation et la désaimantation rapides d'un barreau de fer doux pbo^ dans Taxe d'une bobine et les variations brusques de la quantité de magnétisme du barreau agissent sur le circuit fermé de la même manière que le rapprochement ou l'éloignement d'un aimant.]

S46. Mtctlon d'un connat iir Ivi-nlma. Extra-€OViit. — I)e même qu'un courant qui commence ou qui finit développe un courant induit dans un circuit voisin, de même les difiérents tours de spire d'un circuit enroulé en hélice ou en spirale agissent par induction les uns sur les autres : au moment, par exemple, où le courant d'une pile commence à circuler dans une bobine, chaque tour de spire engendre dans les spires voisines un courait induit inverse; il en résulte que le courant de la pile est affaibli aussi longtemps que dure ce courant induit. En conséquence, un courant met plus de temps pour s'établir et arriver à son maximum d'intensité, quand il est lancé dans un circuit disposé en spirale ou en hélice, que lorsque le conducteur est rectiligne; car, dans ce dernier cas, le courant n'exerce aucune action inductrice sur lui-même.

Le phénomène de l'induction d'un courant sur son propre circuit présente un caractère différent au moment de la rupture. Un courant ne peut prendre naissance que dans un circuit fermé ; si donc on ouvre le circuit, l'action inductrice du courant sur lui-même ne peut plus se manifester, et à l'instant même l'intensité du courant devient égale à zéro. Toutefois, on arrive i mettre en évidence l'action inductrice dans ces circonstances « en avant recours au principe des courants dérivés.

Considérons, en effet, la pile A (fig. 436) dont les rhéophores sont mfa en communication avec les deux extrémités du fil de la bobine B ; l'une iti communications est établie par l'intermédiaire d'une vis n\ contre la pointe de laquelle s'appuie un ressort D, terminé par une petite masse de fer doux E; le ressort avec sa pièce de fer doux se nomme le marteau. Du point n, où aboutit le fil de la bobine, pari un fil de dérivation n" PN qui se ratlacbe

INDDCTtON 749

à l'autre rhéophore et constitue un second circuit fermé. Dès que le courant de la pile traverse la bobine, un barreau de fer doux C, placé dans l'intérieur, s'aimante et attire le marteau E; le contact étant dès lors supprimé en D, le courant de la pile se trouve interrompu; mais le circuit de la bobine reste fermé par l'inter- — ^

nnédiaire du fil de déri- ^^.,^, — ""p" '"'-x

alors le passage d'un //^^v\ "'''^x''|ttmaiilffifffifilMB M courant d'induction de '((fl|)j]'^ ^/ m^^afflD&lyiHl ^ j|

même que celle du cou- -* y ....-''' T.

rant de la pile. Ce cou- -*^^^ —

rant, dont la découverte ''"'■ *■■*■ - i"*p«"i' p<">"- p^dni" âut«m«tiqn*m«ni rutta-

, . T, , cgannL et pour \t rMUilllr.

est due a Faraday, se

uomme Xexir a- coûtant direct ov, extra-courant de rupture. — Le mécanisme ci-dessus décrit, au moyen duquel le courant s'interrompt automatiquement, constitue ce qu'on appelle le trembleur de Neef, du nom de celui qui l'a imaginé.

Le tromblaur de Neef fait partie, comme noua le verrouB, de tous \tm appareili toltftfaradi^eaeD luage; maùonpeut l'emplovcr Mparcmeut dans le seul but de déterminer dea inteiTuptiona rapides du courant d'une pile conBlaote. M. Hddeahaiii. ea plaçant un nerf d« gi-enouille entre le loartcau et renclume du trembleur, a utiliié les chocs du roartean eomme moyen de produira un tétanos par des eicitationH mécaniques se auccédant avM une très grande rapidité.

Nous décrirons, g 351', le dispositif qui permet de déterminer la formation d'un extra-courant dans les appareils où l'induction est due aux variations de l'état magnétique d'un aimant.

347. bteitiU du eotraati tadilU. — La force électro-motrice d'un courant d'induction engendré par un courant ou un aimant est proportionnelle au nombre des tours de spire de ta bobine induite, à ^alité d'action inductrice. D'apès la loi d'Ohm, l'intensité d'un courant a pour expression

I r= ~, Si l'enroulement du fll sur la bobine ne forme qu'une seule couche

<lv spires, la force êlectro- motrice d'induction et la résistance du circuit augmentent l'une et l'autre avec le nombre des tours. Mais, quand il y a plusieurs couches de fll superposées, la résistance croit plus rapidement que la force électro-motrice, parce que le diamètre des spires grandît d'une couclie à la suivante; aussi arrive-t-il un moment où l'augmentation du nombre des tours de fil diminue l'action inductrice, au lieu de l'augmenter; cette limite est atteinte d'autant plus vite que la résistance extérieure est plus petite. Dans le cas où les courants induits sont destinés à produire des effets physiologiques, on peut employer des bobines dont le fil fait un très grand nombre de tours, attendu que les tissus animaux offrent une grande résistance au passage de l'électricité.

11 rpflulte des nieaurei effectuées par W. Weber, que dans l'induction par les aimanta la f<ir«a iiiductric« est proportionnelle au moment macnatique du pâl« inducteur {ti. g S3S} ;

750 DE l'électricité

que, dans rindaction par les courants, elle est proportionnelle an moment électro-djnamiqae (cf. § 334). Par conséquent, un aimant et une spirale de fil métallique ont la même poiaiance inductrice, quand le moment magnétique du premier est égal au moment électroHlyDamiqae de la seconde. Weber a démontré cette proposition en ûusant osciller la bobine bifilaire de son électro-dynamomètre, tantôt sous Tinfluence d*un courant d'une intensité comme circulant dans une bobine voisine, tantôt sous Tinfluence d'un aimant de force connue. La bobme bifilaire, en s'approcbant, à chacune do ses oscillations, du circuit ou de Taimant inductenn était parcourue par des courants induits, qui, marchant en sens contraire des courants inducteurs, déterminaient une action répulsive, à la suite de laquelle l'amplitude des osdUationi diminuait très rapidement. Weber trouva, comme résultat de ses expériences, que les amplitudes des oscillations décroissent en progression géométrique, d'où Ton doit conclure que h résistance qui s'oppose au mouvement de la bobine est à chaque instant proportionnelle à k vitesse même du mouvement. Par conséquent la force inductrice d'un aimant ou d'un coorutei constanmient proportionnelle à la vitesse avec laquelle la spirale induite s'approche ou s'éloigne. 11 suit de là que la quintilé d^éiectricité mise en mouvement dans le circuit induit reiîek morne pour des variations égaies de la distance ou de l'intensité du courant inducteor, ^ le mouvement de rapprochement ou d'éioignement s'efiectue avec rapidité ou avec katenr; cai*, si, par exemple, le mouvement est rapide, la force inductric3 augmente, il est Tim, proportionnellement à la vitesse, mais, en revanche, la durée totale du déplacement diminai dans le même rapport.

348. Durée et marche des coarants d'iadaction. — Les courants d*mdactioQ ont une marche si rapide que leur action sur l'aiguille aimantée peut être comparée à celle d'un choc instantané ou d'un petit nombre de chocs se succédant à des intervalles très rapprochés. La déviation de Faigiiille aimantée ne nous fait connaître que l'intensité moyenne de ces chocs, elle ne fournit aucune indication ni sur la durée ni sur la marche du courant d*ioduction considéré dans sa totalité. L'action d'un courant de peu de durée est en général proportionnelle au produit de sa durée par l'intensité qu'il possède dans l'instant considéré; par conséquent, un courant qui agit pendant un temps très court, mais qui a une grande intensité, peut produire le même effet qu'un courant de moindre intensité, mais de durée plus longue.

Les nerfs sensitifs ou moteurs sont bien plus en état que l'aiguille aimantée de nous renseigner sur la marche des courants induits. En effet, l'intensité du courant restant la même, le degré d'excitation d'un nerf dépend de la rapidité avec laquelle s'effectue le passage de l'électricité. Deux courants induits qui dévient l'aiguille aimantée d'une même quantité peuvent donc agir inégalement sur le système nerveux. C'est ainsi que les effets physiologiques de l'extra-courant sont considérables, eu égard à son intensité; aussi emploie-t-on de préférence cette espèce de courant toutes les fois qu'il s'agit de produire une excitation énergique dans le tégument externe.

De même, l'excitation engendrée par le courant induit de rupture l'emporte notablement sur celle que détermine le courant induit de fermeture. Kouj avons déjà indiqué, §347, la cause de cette différence d'action entre k courant induit inverse et le courant direct; dès qu'on vient à fermer k circuit inducteur, il s'y développe un extra-courant inverse qui, aussi longtemps qu'il dure, affaiblit le courant de la pile; quand l'extra -coarast diminue, le courant inducteur devient plus intense et, par cela même, i! engendre de nouveau un extra-courant inverse, et ainsi de suite, de sortt que ce courant inducteur ne peut pas atteindre d'emblée toute son intensitr; il n'y arrive que peu à peu. Quand, au contraire, on interrompt lecoaratî. il ne saurait se îormet à!eiLltaL-çô\xT^\!A.4ftvviiîture siun circuitdériTén'esi

annexé au circuit principal: le courant delà pile cesse donc presque instantanément de circuler dans la bobine inductrice.

L*intensité des courants induits développés dans un circuit voisin dépend non seulement de la force du courant inducteur, mais encore de la rapidité de la crue du courant induit; il en résulte que dans les appareils d'induction à mécanisme interrupteur, tel que celui de la figure 439 (voy. § 350**), l'explosion de rupture est bien plus forte que celle qui se produit à la fermeture. Si on place la bobine induite à une certaine distance de la bobine inductrice, les explosions de rupture produisent seules des effets physiologiques marqués, tandis que les explosions de fermeture se manifestent seulement quand le circuit inducteur est très rapproché du circuit induit, et elles sont toujours plus faibles que les premières. Les appareils d'induction d'une force même médiocre donnent déjà des étincelles à la rupture du courant; pour peu que la puissance de Tappareil augmente, la longueur de ces étincelles devient considérable. 11 faut, au contraire, employer de grandes bobines munies de noyaux en fer doux pour obtenir aussi des étincelles â la fermeture du courant, et ces dernières sont toujours plus faibles et plus courtes que les étincelles de rupture.

Le ralentissement du courant induit de fermeture augmente avec le nombre des tours de la spirale inductrice, parce qu'il est dû à l'induction du courant de la pile sur lui-même. Moins il y a de tours sur la bobine inductrice, plus les courants induits d'ouverture et de fermeture se succèdent rapidement; c'est pour cela que dans les appareils d'induction où l'on désire laireusage de courants alternativement de sens contraire, on emploie comme circuit inducteur une bobine sur laquelle est enroulé un gros iil ne faisant qu'un petit nombre de tours.

Le voisinage de masses de fer agit de la même manière que la multiplication du nombre des spires ; car, si le magnétisme qui se développe dans le fer augmente l'action du courant inducteur sur la spirale induite et détermine un accroissement rapide des courants induits, d'un autre côté, ce même magnétisme, réagissant sur la bobine inductrice, y renforce l'extracourant et amoindrit ainsi la force d'induction. Ce dernier effet prédomine quand la masse de fer se compose d'un bloc unique; aussi l'introduction d'un épais barreau de fer doux dans l'intérieur de la bobine inductrice n'augmente-t-elle nullement l'intensité de l'induction. Si on remplace, au contraire, le barreau de fer par un faisceau de fil du même métal, l'effet phy Biologique des courants induits direct et inverse se trouve notablement accru.

On peut rendre moins dissemblables les effets d'induction qui se produisent h la fermeture et à l'ouverture du courant, en annexant à la bobine inductrice un circuit supplémentaire qui permette à l'extra-courant de s'écouler. C'est en se fondant sur ce fait que M. Helmholtz a apporté à l'appareil d'induction de du liois-Reymond (cf. §350^) une modification que nous ferons connaître § 350*^.

349. Tbéorie des phénomènes d'indnctlon. CooranU induits de différents ordres.

— La théorie des phénomènes d'in luction a^appuie directemcut sur les coosidératioos quo nous avons exposiez §3i]5, relativement aux actions mutuelles des masses électiiques. Nous mvoDf vu que rintonsit:'; de ces actions dépeni do h grandeur des masses électrique j eu

présence, de leur distance et de la vitesse relative de leur déplacement. Si donc un conducteur parcouru par un courant électrique vient à changer de position par rapport à un drcnit voisin, il doit se produire dans ce dernier un mouvement des fluides électriques, dont la éléments peuvent être déterminés à Taide de la loi fondamentale de Weber. .Ce physicien a réussi, en effet, à déduire les lois de Tinduction directement de celles de rélectro-djiiamiqQe. Sans vouloir aborder le détail de cette théorie, nous relèverons toutefois cette conséquenoe immédiate, à savoir que le courant induit doit être dirigé en sens contraire du coonmt inducteur, quand ce dernier 8*approche, et, dans le même sens, quand la distance augmente; cela découle nécessairement de Thypothèse admise pour expliquer les phénomènes électrodynamiques, hypothèse d*après laquelle les fluides de nom contraire s'attirent moins énergiquement que ceux de mdme nom ne se repoussent (cf. § 335).

Ainsi donc tout mouvement de Télectricité dans un conducteur engendre un courant indiit dans un circuit voisin. Par conséquent, on peut obtenir des phénomènes d*induction ToltaîqQe aussi bien avec le courant de décharge de la machine électrique qu*avec les aimants on le courant de la pile. De même, les courants qui prennent naissance dans un drcuît induit mit susceptibles de développer des courants induits dans un deuxième circuit : ces demiov, à leur tour, exercent une action inductrice sur un troisième circuit, et ainsi de suite. On a de cette manière des courants induits d'ordres de plus en plus élevés.

350. Emploi des courants induits en physiologie ot on thérapoiitlqne. — Les coarants induits développés sous l'influence des aimants ou des courants de pile sont surtout utilisés pour exciter les nerfs et les muscles. Ces tissas animaux, soumis à Taction d*un courant qui commence ou qui finit, ont la propriété de réagir en produisant une commotion ou une sensation, suiTsnt la nature de la partie électrisée ; aussi, pour obtenir une excitation cootinue, a-t-on recours habituellement à Temploi de courants induits, se succédait à des intervalles très rapprochés. [Ce mode d'électrisation porte le nom de faradisation.] On utilise aussi dans le même but l'extra-courant direct engendré dans le circuit inducteur.

Les appareils d'induction qui fournissent ces courants sont de deux ordres : dans les uns, appelés voila- far adiques, Tinduction est engendrée par b fermeture et la rupture alternatives d*un circuit que traverse le courant d*.une pile ; dans les appareils magnélo-faradiques^ l'induction est produite par un aimant; un mouvement de rotation place périodiquement les pôles de nom contraire de cet aimant en présence d'un circuit fermé qai se trouve ainsi parcouru par des courants induits alternativement directs et inverses.

350*. Appareils d'indnotion volta-faradlqaos . — - [Cesappareils se composentessentiellement d'une pile, de deux circuits distincts enroulés en hélice sur deux bobines séparées ou sur la même bobine et d'un mécanisme interrupteor. Le fil parcouru par le courant inducteur complète le circuit de la pile;lefii dans lequel circulent les courants induits aboutit à deuxi)ornes d*où partent des rhéophores destinés à amener l'électricité d'induction dans les parties sur lesquelles on veut la faire agir. Les interruptions du courant inductesr peuvent être obtenues par des mécanismes variés; mais on a recours presque exclusivement aujourd'hui au dispositif connu sous le nom de trenibletff de Neef, dont nous avons déjà donné la description (voy. § 346).

La figure 437 représente les parties fondamentales que nous veaoL? d'indiquer et montre la manière dont les courants induits et l'extra- coumi peuvent être recueillis. Les deux pôles de la pile A sont mis en commttai cation avec les deux extrémités du fil de la bobine B B par rintermèdiaire

des rliéophores pp'etwi'; sur le trajet de ce dernier se trouve le trembleurE qui produit les interruptions du courant; les fils de dèrivatiuu P n' et Np' permettant d'utiliser l'extra-Kwaraut engendré par la rupture du courant inducteur. Le circuit induit est enroulé sur la bobine B' B' et aboutît aux b:irnesP', N', auxquelles se fixent les électrodesqui conduisent lescourants ■.'inductioD sur les parties à êlectriser. Le noyau de fer doux C, placé dans Tintérieur de la bobine i:iductrice, s'aimante par le passage du courant de la pile, et attire le marteau Ë, ce qui rompt la continuité du circuit; de là résulte la production d'un extra-courant direct fk