ÉLECTRO-MAGNÉTISME ET ÉLECTRO-DYNAMIQUE

Qu'eussent dit Newton, Halle? , Dufay, jEptnns, Francklin. Coulomb, si quelqu'un Irar avait annoncé qu'an jour Tiendrait où. à débnt d'arçuille aimantée, des navigateurs pourraient se diriger en observant des courants électriques ?....

(Araco, Biographie d'Ampère).

g 1. - ACTION DES COURANTS SUR LES AIMANTS. I. Lois des actioni électro-magnétique*.

4058. Dérouvert© de l'éleetre- magnétisme. — Les physiciens n'ODt possédé pendant longtemps que des notions vagues sur la corrélation du magnétisme et de l'électricité. On avait bien remarqué quelques effets de la foudre et des décharges des batteries, sur des fils d'acier et sur des aiguilles aimantées ; on avait vu l'aiguille de la boussole s'agiter sous l'influence du feu Saint-Elrae ; mais ces faits étaient isolés et sans lien théorique. On essaya plus tard de faire agir les pôles de la pile sur les aimants ; mais comme on avait soin de ne pas fermer le circuit, pour ne pas décharger la pile, parce qu'on ignorait alors ce que c'était que l'électricité dynamique, on n'eut garde de rien obtenir. M. Œrsted, professeur à Copenhague, guidé par les théories de Ritter, qui régnaient alors en Allemagne, et dans lesquelles on admettait que la terre avait des pôles électriques, annonça, en 1807, que l'électricité dans son état le plus latent devait agir sur l'aiguille aimantée ; mais ce ne fut qu'au commencement de 1819 qu'il chercha quelle pourrait être l'action sur cette aiguille, du conflit des deux fluides se neutralisant dans le fil conjonclif d'une pile. II découvrit alors le fait capital de la déviation de l'aiguille aimantée par le courant.

M. Œrsted expliquait ce phénomène par l'action d'un tourbillon de fluide circulant autour du fil; explication inadmissible. Aussi trouva-t-il d'abord beaucoup d'incrédules ; d'autant plus que les premiers physiciens qui voulurent répéter l'expérience ne purent réussir, parce qu'ils avaient grand soin de ne pas fermer le circuit. Enfin, M. A de La Rive ayant expérimenté en réunissant les pôles, reproduisit le phénomène, devant Pictet, Prévost, de Saussure,

Arago Ce dernier opéra, en 1820, devant l'Académie des sciences de Paris;

et dès lors Je phénomène de la déviation de l'aiguille par V électricité qui circule dans le fil conjonctif, prit rang dans la science. Ampère réunit dans un seul énoncé les différentes circonstances du phénomène, en disant que V aiguille tend à se mettre en croix avec le courant, de manière que son pôle nord soit à la gauche de ce dernier (4439). Schweigger imagina le multiplicateur ; Colladon fit yoir, ayec cet instrument, que l'aiguille aimantée peut être déviée par un courant d'électricité due au frottement; on fut bientôt amené à reconnaître les propriétés particulières de l'électricité en mouvement ; l'électricité dynamique fut définie et distinguée de l'électricité statique par Ampère, et il se déclara alors un immense mouvement scientifique, pendant lequel les découvertes se succédèrent avec une rapidité inouie. Plusieurs sciences nouvelles, fécondes en applications , prirent naissance : Y électro-magnétisme, qui est l'objet de ce chapitre ; Y électro-chimie et Y électro-physiologie, dont nous avons déjà traité, et dont la création fut la conséquence de l'invention de l'instrument sans lequel les physiciens n'auraient pu étudier les faits dans tous leurs détails ; du réométre , en un mot, dont nous avons si souvent eu à signaler les nombreuses applications.

465». LOI DBS ACTIOKB ÉLBCTtOHÀOriTC-

tro. — L'action d'un courant sur une aiguille aimantée dépend de la quantité d'électricité qui passe, et parconséquentdela grandeur des couples de la pile (1656). Cette action diminue avec la distance; MM. Biot et Savart ont cherché par l'expérience les lois de cette diminution. Pour cela , ils ont suspendu par un fil de cocon, à un support t

(fig. 1209), un barreau d'acier très court et fortement aimanté a, rendu astatiqueparle voisinage d'un aimant A convenablement placé, ce est un fil métallique vertical de 3 mètres de longueur, dans lequel passe un courant qu'on peut regarder comme indéfini dans les deux sens. Le petit aimant a se place de luimême perpendiculairement à la plus courte distance de son centre au fil ce, dont il peut être plus ou moins éloigné au moyen d'un pignon denté et d'une crémaillère m portant une division. Si l'on dérange l'aimant a de sa position d'équilibre, il oscille, et le carré du nombre des oscillations accomplies pendant un temps donné est proportionnel à la force électro-magnétique (121 1 ). Pour se mettre à l'abri des erreurs provenant des variations de la pile, MM. Biot et Sawt employaientla méthode des observations alternées. Ils ont trouvé ainsi que Y action du courant varie en raison inverse de la simple distance, en supposant que cette distance soit assez grande pour que l'action soit la même sur les deux pôles de l'aimanta dans toutes ses positions. Si l'aiguille aimantée n'était pas asiatique, on orienterait l'appareil de

Fig 4209.

ELECTRO-MAGNETISME.

Fig, 424 0.

manière que l'aiguille en équilibre fût dans le méridien magnétique, et l'on tiendrait compte de l'action terrestre, par la méthode du n* 1211.

Coaraat angulaire. — Si le courant se compose de deux parties indéfinies ab, ac ( fig. 1210) également inclinées par rapport au plan horizontal qui contient l'aimant, l'intensité de l'action qu'il exerce sur ce dernier varie toujours en raison inverse de la distance du point a au centre de l'aimant , et de plus cette intensité est proportionnelle à la tangente trigonométrique de la moitié de V angle que fait le courant avec le plan horizontal, c'està-dire à tang-£- a. Si l'on a a=90° , l'intensité est égale à i , si «=0, l'intensité est nulle ; ce que l'on conçoit facilement, car les deux parties ai oc du courant sont alors appliquées Tune sur l'autre et s'entre-détruisent.

1866. Actloa d'aa éléareat de coaraat aar «a éléateat aMcaetiaae. — Nous ne retrouvons pas ici la loi générale de la variation des effets en raison inverse des carrés des distances ; mais ce n'est qu'une apparence, qui tient à ce que l'on observe la somme des actions inégales exercée sur l'aiguille par tous les éléments, de longueur infiniment petite, du fil. Laplace, en parlant des lois expérimentales de MM. Biot et Savart , a trouvé, par le calcul, que l'action f d'un élément de courant mn (fig. 1211) , sur une particule magnétique M, à une distance Mo = r, est représentée par la formule

Mc8 sin <p

dans laquelle M est l'intensité magnétique au point M, c l'intensité du courant , et 9 la longueur de l'élément mn. Cette formule montre que l'action d'un élément de courant varie : 1° en raison inverse du carré de la distance ; 2° proportionnellement au sinus de l'angle y que fait sa direction avec la ligne qui joint son milieu au point sur lequel il agit. Laplace a trouvé, de plus, que cette action est dirigée suivant la perpendiculaire au plan Mm» qui passe par le point M et par l'élément considéré. Comme vérification, on peut montrer que cette formule conduit aux lois de MM. Biot et Savart.

En effet , soit ds un élément du courant xay (fig. 1211), et * une constante qui dépend de l'intensité du courant et de celle du point magnétique M ; on a,

k sin 9 . ds

d'après la formule, f=-

Pour exprimeras et r en fonction de la va-

riable f, abaissons MP perpendiculaire sur as, et considérons successivement les triangles rectangles MPa et MPo ; ils donnent, en représentant par D la dis-

D 8ÎD CI

tance Ma, MP = D sin a = r sin y ; d'où r = — : . Le triangle MPo donne