AIMANTATION PAR LES COURANTS

Bsp«rleaees avec» les héilees. — Savary a aussi expérimenté avec des lices. En faisanl varier l'intensité de la décharge, il a obtenu des résultats ■blables à ceux qu'il avait observés en changeant la distance; ce qui semble ODTer que ces derniers étaient dus à la diminution d'action qui résulte de Ugnemenl. Ainsi, ayant placé dans un tube de bois enveloppé d'une hélice, nieurs aiguilles bien trempées, il obtint jusqu'à six changements de signe ! employant des charges successivement croissantes. En augmentant la résistée du circuit par l'allongement du fil, sans rien changer à l'hélice, on finit r n'avoir plus de modifications dans le sens, mais seulement dans l'intensité l'aimantation. Une hélice formée d'un fil d'argent de O^^jOSô de diamètre, donne plus de renversements de pôles quand on fait varier la charge. Enfin, ; changements de signe sont indépendants de la longueur des aiguilles tder; mais le degré d'aimantation en dépend.

laflaeDfw des dlmensloos de Théllee. — Arago avait trouvé que : des aiguilles égales s'aimantent également dans une môme hélice, quelle e soit la place qu'elles y occupent, quand elles ne sont pas trop près des trémités; ^^ l'aimantation est la môme dans deux hélices de diamètre diflfé- II, pourvu qu'elles soient assez longues, et que le pas soit le môme et assez tit. Quand le pas est assez grand, de 3°*°* par exemple, l'aimantation est un Q plus forte quand le diamètre est plus petit. Savary a retrouvé ces résultats; I constaté, de plus, que deux hélices superposées produisent sensiblement le )me effet qu'une seule hélice de môme longueur et d'un pas moitié moindre ; us l'intensité magnétique des aiguilles est loin d'être double de ce qu'elle nitavec l'hélice simple; le rapport change môme notablement avec l'intené de la décharge.

laflaenee des eondaeteurs Interposés. — Arago avait remarqué que Dterposilion des lames de substances peu conductrices ne modifie pas l'aimanlion des aiguilles d'acier. La découverte du magnétisme de rotation, dont m parlerons plus loin, lui fit soupçonner que les corps conducteurs devaient I contraire modifier l'action de l'électricité. En effet, Savary, ayant placé dans môme hélice, deux aiguilles dont une était enveloppée d'un cylindre épais de livre, vit que l'effet de la décharge était nul sur cette dernière. Il diminua ors peu à peu l'épaisseur du cylindre de cuivre, et l'aimantation se manifesta, de plus en plus ; elle atteignit, pour une certaine épaisseur, le môme degré 16 dans l'aiguille non enveloppée, le dépassa ensuite, atteignit un maximum, ûs se rapprocha de nouveau, à mesure que l'épaisseur diminuait enôore, du !gré d'aimantation de l'aiguille nue. L'épaisseur qui correspond à l'aimantion égale des deux aiguilles crott avec l'intensité de la décharge. Enfin, enveloppe change quelquefois le sens de l'aimantation. — Pour faire varier cilement l'épaisseur, Savary employait des lames d'étain roulées autour des goilles, après s'ôtre assuré que l'effet est le môme, à égalité d'épaisseur, i avec un cylindre d'étain massif. Du reste, les lames peuvent être séparées ou >n par des substances isolantes, mais il faut qu'elles soient continues : une

couche de limaille n*a plus d'action. Le mercure produit le même eflel «pelés autres métaux, quoique d'une manière moins prononcée. De deai total, celui qui a le plus grand diamètre exerce le p!us d'influence quand l'épisseur est la même. Quand le diamètre est le môme, c'est le tube le plus court qui a le plus d'action, pourvu que sa longueur dépasse toujours celle de l'aigoille.

M. Savary a encore opéré au moyen de courants rectilignes» sépara des } aiguilles par de larges plaques métalliques : tandis qu'une même plaque affiiiUit t beaucoup l'aimantation avec de faibles décharges, elle l'augmente pour des décharges plus fortes. Il en résulte que des plaques, minces et épaisses, produisent des effets contraires avec la même décharge, et qu'il y a une épaissev pour laquelle l'effet est nul. Quand la plaque est derrière l'aiguille par rapport au courant, son effet est tout opposé ; elle augmente l'aimantation pour les très faibles décharges, d'autant plus qu'elle est plus épaisse, et il y a telle décharge pour laquelle une plaque épaisse l'augmente, et une plaque mince la dimioDf. Pour des décharges plus fortes, l'une et l'autre l'affaiblissent, la deniiéfe surtout, et elle finit par donner aux aiguilles une aimantation négative. Les divers métaux agissent à des degrés différents sous la même épaisseur, mais les rapports entre leurs actions, non seulement changent, mais encore peureit être intervertis quand l'intensité de la décharge varie. Nous verrons plus taH que quelques-uns de ces résultats se rattachent à la théorie du magnélisino ei mouvement ; mais il en est d'autres, comme le changement de signe de l'aiott' tation quand la distance ou l'intensité de la décharge varient, qui n'ont pis encore été complélement expliqués.

i66S. CIrcoDstances qui InflaeDt sur raSmaotatloii par les c««rMli a rontiiius. — Savary a répété avec les courants continus, la plupart des expériences qu'il avait faites au moyen des décharges, mais les variations d'in!cnsilé des piles alors connues rendaient les résultats incertains. Néanmoins, ilapo obtenir, quoique d'une manière beaucoup moins nette, les principaux résultais que les décharges lui avaient donnés , môme les changements de signe de l'aimantation quand la distance augmente Du reste, les effets des courants se rapprochent d'autant plus de ceux que donne la décharge, que la pile est cooh posée d'un plus grand nombre de couples.

M. Abria a fait un grand travail sur le même sujet, au moyen de piles à courant constant ^ Les aiguilles à aimanter étaient placées dans des hélices, leur aimantation était mesurée par le nombre d'oscillations accomplies sois rinfluence de la terre, et l'intensité du courant était donnée par une boussole des sinus. Voici les résultats trouvés par cette méthode :

i° Comme l'avait découvert Savary, l'effet du courant se produit instaotaitèment; mais si l'on retire et si l'on introduit plusieurs fois l'aiguille dans l'hélice, l'aimantation s'accroît ; ce qui sembleindiquer qu'elle se produit au momeotoi) l'action commence ou au moment où elle cesse. Du reste, l'aimantation est la

< Annales de chimie et de physique^ 3« série, l. 1, p. 385.

AlIL^NTATION PAR LES COURANTS. 607

■èDe, quand elle est produite d'une seule fois , ou en plusieurs fois au moyen d0 courants successifs croissant graduellement.

%• Si Taiguille n'est enfoncée qu'en partie dans l'hélice, l'aimantation ne dipasse que de très peu la partie plongée, et le pôle qui se trouve à la limite de cette dernière recule à mesure que l'aiguille pénétre davantage dans l'hélice.

3* La trempe a une grande influence sur le degré d'aimantation ; M. Abria a en soin d'opérer toujours sur des aiguilles également trempées.

4^ La force magnétique croît avec l'intensité du courant, et d'autant plus npdement que le rapport entre la longueur et le diamètre de l'aiguille est plus pind. D'abord, la force magnétique croit proportionnellement à l'intensité du cenrant; puis, quand la longueur augmente par rapport au diamètre, elle finit |ar croître proportionnellement au carré de cette force.

&* La longueur de l'hélice n'a pas d'influence sur le degré d'aimantation,

fnnd le pas reste le même et que l'aiguille ne la dépasse pas ou ne la dépasse

ftetrès peu. Les deux hélices que l'on comparait étaient placées l'une à la

aite de l'autre dans le môme circuit. — Deux hélices de diamètre diff'érent

produisent aussi le même effet, quand elles ne sont pas trop courtes. Dans le

cas contraire, la plus étroite produit la plus forte aimantation. — Quand deux

hélices de mômes dimensions ont un pas diff'érent, et que le courant est assez

iitense, les nombres d'oscillations des aiguilles aimantées par leur influence,

tonten raison inverse des pas; mais si le courant est faible, l'intensité

aagnétique développée dans l'hélice dont les spires sont le moins serrées est

plos faible que la loi ne l'indique. — EnGn, les enveloppes métalliques n'ont

pas, avec les courants continus, l'influence qu'elles ont dans l'aimantation par

h décharge.

m. Des éleetro-aimants. «

466«. Electro-aimant. — Si l'on introduit un barreau de fer doux dans une hélice, il s'aimante pendant le passage du courant, avec d'autant plus de facilité {u'il n'y a pas ici de force coërcitive à vaincre. Mais le magnétisme disparaît iQssitôt que le courant est interrompu ; c'est pourquoi l'appareil se nomme électro-aimant ou électro-magnet. L'hélice se forme avec un fil de cuivre enveloppé le soie, auquel on fait faire un grand nombre de tours autour du barreau de fer ioux. C'est ce qui constitue V hélice magnétisante. Quand le barreau est plus ODg que l'hélice , les pôles sont situés dans les tranches de fer qui se trouvent immédiatement au-delà des extrémités de celle-ci ; l'aimantation s'étend ensuite in-dehors, assez loin de ces pôles; elle est la plus prononcée du côté où le barreau dépasse le plus l'extrémité de l'hélice. Souvent, le morceau de fer est recourbé en fer à cheval, et le fil est enroulé autour des deux branches, de manière que l'hélice soit dextrorsum sur l'une d'elles, et sinistrorsum sur l'autre; afin que le courant, qui entre par le bas dans la première et par le haut

ELECTRO-MAGNETISME.

dans la seconde, pousse le fluide austral vers la même extrémité, ou qoelesdni hélices soient la continuation Tune de Tautre quand le fer est supposé redressé. Le premier électro-aimant puissant a été construit par M. Feuillet. Cn de ces appareils , porté par un fort châssis en bois, est représenté dans b fig. 1216. A est le barreau de fer doux, dont les branches verticales soit entourées par les deux parties de Thélice magnétisante, c est un portint ei

fer doux, auquel sont suspendues par a crochet , des tringles de fer soutenant , à une petite distance du sol , une loBgM planche IT , sur laquelle on peut placer des poids ou faire monter plusieurs personnes pendant le passage du cooraoL Si Ton enlève le portant et qu*on préseott aux pôles une assiette remplie de clooi, on les voit obéir à distance à Tadiii magnétique, et rester suspendus les on aux autres en formant une longue tralife qui représente , sur une grande échelle, ces houppes de limaille que les aimaiU ordinaires retiennent à leur surface, il lieu de portant, on peut opposer aux pôles de Télectro-aimant, les pôles (fe nom fwtraire d*nn second électro-aimant ; ahrs la puissance de Tappareil est considénblcment augmentée , et c'est par miliien de kilogrammes qu'il faut compter IfS poids qu'il peut porter. Dans les deux cas, dés qu'on ouvre le circuit, la charge se sépare et tombe.

L'énorme puissance magnétique que l'on peut obtenir avec les électroaimants, a permis de reculer les limites de la science du magnétisme, et a conduit à la découverte de phénomènes nouveaux ; par exemple, les phénoniè«es du dtamarinélisme, que nous étudierons dans ce chapitre, et les modificatioos que subit la lumicre dans son passage à travers des substances transparentis soumises à des actions magnétiques très énergiques.

i667. Aimantation au moyen d*èlectro-almants. — Le moyen k plus puissant que Ton connaisse pour aimanter un barreau d'acier , consiste à le placer entre les pôles opposés de deux forts électro-afmants droits AB, A'B' {/Ig. 121 7), et de faire glisser sur le barreau, un anneau c refonvert de plusieurs tours de fil , en ayant soin de passer le même nombre de fois sor chaque moitié , et en exerçant des frictions. Un même courant parcourt les hélices de même sens des deux électro-aimants et de la bobine c. — Un barreu d'acier, soumis simplement à l'influence des électro-aimants fixes, s'aimante fortement quand on le frappe avec un corps dur, pour ébranler les molécules.

Fig. 121 G.

ÉLECTnO-AIMAXTS. 609

Aimé a imaginé de soumettre le barreau d*acier incandescent , à l'action fan électro-aimant en fer à cheval, et de le tremper dans cette situation, pour r développer la force coërcitive. Les hélices sont alors préservées du contact de rnn par une enveloppe

le «Minuit. — Quand

nsopprime le courant, Fig. 1217.

Télectro-aimant rentre

tnnédiatement à Tétat neutre ; mais il faut, pour cela, que le fer dont il est lait soit complètement dépourvu de force coërcitive. On emploie donc du fer iBSsi pur que possible ; on le recuit à plusieurs reprises après lui avoir donné ta forme , puis on achève de le travailler à la lime , pour éviter de Técrouir. ■algré toutes les précautions, il est bien rare qu'il ne reste pas un peu de force soërcitive ; alors les électro-aimants en fer à cheval dont les branches sont ^tîvement les plus longues , sont ceux qui rentrent le moins complètement i l'état neutre. De môme , quand on introduit le courant , l'électro-aimant firrive pas immédiatement à son maximum de force.

Haffnétlsiiie rémaneiit. — M. Walkins a reconnu que Tarmaturc appli- [Bée aux pôles, empêche la recomposition d'une partie notable du magnétisme, pand on vient à supprimer le courant : si elle se détache sous la charge qu'elle (apporte, l'état neutre se rétablit aussitôt ; mais si la charge n'est que le part ou môme le tiers du maximum que l'appareil peut soutenir, l'armature le se détache pas et peut rester indéfiniment adhérente à l'électro-aimant iprés la suppression du courant. Si on la sépare violemment, l'électro-aimant soDserve encore un peu de magnétisme, et en quantité d'autant plus grande {ne le contact a été plus prolongé. On a cherché à expliquer ces résultats par l'influence du magnétisme développé dans le fer de l'armature, sur celui du fer le l'électro-aimant.

Le magnétisme, qui persiste sous l'influence de l'armature après la sup- (Iression du courant, est désigné sous le nom de magnétisme rémanent ; il présente de graves inconvénients dans une foule d'applications. Il disparaît [ircsque totalement, quand on a soin d'interposer entre l'électro-aimant et 100 armature une lame de bois, ivoire, carton..., ou même une couche fair, en disposant de petites chevilles de cuivre montées à vis, dont on peut Ure varier la longueur. M. Alexandre a reconnu qu'on enlève, ou du moins [u'on diminue beaucoup la faculté qu'a le fer de garder du magnétisme rémalent, en le faisant chaufl'er fortement dans la flamme de l'alcool pendant que e courant passe. Pendant l'opération, l'hélice est enveloppée de gomme laque [oif malgré son état de fusion, en isole encore suffisamment les tours.

Un faisceau de fils de fer doux, perd plus rapidement son aimantation qu'un larreau massif. Une enveloppe en métal non magnétique, sur laquelle est

Fig. 1248. — 1/5.

enroulée Thélice magnétisante, retarde au contraire le retour à Tétai neutre. Il faut donc employer de préférence des enveloppes en carton, bois, étoffes- Cette influence des enveloppes conductrices est analogue à celle dont noos avons fait mention plus haut (4664) , et elle se rattache à la même mtt Elle n'afi'ecte pas, du reste, la force de Télectro-aimant.

1669. Monvemeats prodalts pmr Im snppressioB aa le reavenement fréquent dn coarmnt aatoar da fer doax. — On a imaginé divOS appareils qui mettent en évidence la rapidité prodigieuse avec laquelle le

magnétisme se développe , disparaît « change de sens dans le fer doux. Noos allons en décrire quelques-uns.

Appareil éleetro-aiosieal. — Ce petit appareil , imaginé par M. Fromeil, et nommé aussi sirén« éûctro-magnétifim, est représenté dans la fig. i2i8). Oert un électro - aimant fixé à un suppart métallique /*; une armature en fer doox, ac, est appuyée sur la branche inférieure, dans laquelle elle enfonce deux pointes placées sur une même hgne horizontale, autour de laquelle cette armature peut osciller. Le ressorte, dont la font est réglée par la vis t;, écarte Tarmature, de T électro-aimant, et Tappuie conlR un second ressort r réglé par lavis v\ Le courant arrini ]>ar le fil b, parcourt le fil de l'électro-aimant, passe dais le support f, la tige /, la pièce métallique o, et le ressorte, suit l'armature ca, le ressort r, et retourne à la pile par le support n , qui est séparé de la pièce o et commoniqie avec le fil h' . Mais aussitôt que le courant est établi, l'armature, attirée par l'électro-aimant, s'écarte du ressert /', et le courant est interrompu. Aussitôt, l'armature obéit à l'action du ressort c, vient s'appuyer sur le ressort r,ei le courant étant rétabli, elle est de nouveau attirée, ce ^ rompt le circuit...., et ainsi de suite. Ces mouvements sont tellement rapides , qu'il se produit un son musical dont on peut faire varier le ton en agissant sur les vis r et v' . On peut reconnaître, par ce moyen, si un courait passe dans un circuit, et reconnaître, au son, si l'intensité en est constante oo variable ; il faut , pour que l'appareil fonctionne bien , que le fer soit d'nie grande pureté.

Appareil tournant de Ritchie. — Cet appareil met en évidence la rapidité avec laquelle peut changer le sens de l'aimantation. Entre les brandies d'à (''lectro-aimant ou d'un aimant ACB (fig, i2t9) est fixée une colonne C, i l'extrémité de laquelle peut tourner, autour d'un axe vertical, un petit électroaimant horizontal ah. Les extrémités de l'hélice magnétisante de ce denûer

ELECTRO-xUMANTS.

odeot verticalement, et viennent effleurer la surface du mercure contenu an vase cylindrique n, divisé par une cloison transversale en bois. Le ire se trouve, par un effet capillaire (I, 217), plus élevé que la cloison , miére que les extrémités des fils de Télectro-aimant peuvent plonger le mercure, et passer par-dessus la cloison pendant le mouvement de on. Les pôles de la pile communiquent, l*un avec le mercure qui estd*un Je la cloison , l'autre avec celui qui est de Tautre côté. Si le courant dans le sens indiqué, le pôle austral de T électro-aimant o^ est en a, et est ssé par le pôle homonyme A. Il y a, de même, répulsion entre b et B, et ime dans le sens de la flèche ha; mais quand a sera venu tout près de B ittire, les fils verticaux passant par-dessus la cloison changeront de comlent, le courant sera renversé dans Thélice de ah, et les pôles y seront ertis ; il y aura donc de nouveau des pôles cons en présence , et le mouvement continuera ainsi niment, avec une grande vitesse qui, montre comte renversement des pôles en ab peut se faire ;ment.

I^llle éleclro-mai^iiétiqae de M. Breton. — tit appareil prend un mouvement de rotation sous ence de la terre, ab (fig. 1220) est un électroit assez léger pouvant tourner autour d*un axe qui par son centre de gravité, et que l'on dirige perculaircment au méridien magnétique. Les extréde rhélice magnétisante sont soudées à deux •anneaux métalliques, représentés à part en o, o', es par de l'ivoire, et pressés par deux ressorts faibles r, r' qui communiquent avec les pôles de î. L'élcctro-aimant se place d'abord parallèlement à Taiguille d'inclinaison, s nord en bas ; mais dés qu'il arrive dans cette position, les demi-anneaux nt d'un ressort à l'autre, le courant est interverti dans rhélice, et le pôle se trouve en haut. L 'électro-aimant se retourne donc, et la vitesse acquise aele mouvement continue dans le sens où il avait commencé. 70. DE LA FOHCB DES iLECTRO-AiHANTS. — La forcc des élcctro-aimants id : i<» de l'intensité du courant; 2* du nombre de spires de l'hélice magnée ; 3o de la nature, des dimensions et de la forme du fer ; 4<» des dimenet de la forme de l'armature.

laflaenee de rintensilé da coarant. — MM. Lenz et Jacobi avaient h que l'intensité magnétique d'un même électro-aimant, était proporslle à l'intensité du courant, quand le fer doux n'était pas trop long par rt à son diamètre. Mais on peut reconnaître tout d'abord que cette loi ut être vraie en général. En effet, il y a, pour chaque barreau de fer, un [« saturation qui ne peut être dépassé, quelle que soitTintensité du courant, ur démontrer ce fait important, M. Mûller a disposé perpendiculairement

Fig. 4 220.

6i2 ÉLECTRO-MAGNÉTISME.

au méridien magnétique, une hélice dans laquelle il pouvait introduire successivement divers barreaux de fer bien doux. Dans la direction de Taxe de ces barreaux était placé le centre d*une aiguille de déclinaison ou d*un magnétomètre (1247), à une distance assez grande pour que la tangente de la dériatiii fût proportionnelle à la force qui la produisait. Il observait d'abord la démtiii produite par Thélice seule, quand elle était parcourue par le courant m l'absence du barreau de fer, puis quand le barreau était introduit. La dil* rence des tangentes des déviations donnait la mesure de la force magnéUqie du barreau. L*intensité du courant était mesurée par une boussole des taigentes. M. Mûller a reconnu ainsi que la loi n*est approchée que poor la faibles courants, et d'autant plus que le barreau est plus gros par rapport ia longueur. Ainsi, il Ta trouvée sensiblement exacte, dans les limites de M expériences, pour un barreau de 44 millimètres de diamètre ; mais pour da barreaux de 15, 12 et 9"" de diamètre, l'accroissement de l'intensité magnéti* que a toujours été beaucoup moins prononcée que l'accroissement de l'intensili du courant. M. Mûller a représenté l'ensemble des résultats qu'il a obteM»

par la formule empirique l = 2'^(yd*tang———— , dans laquelle 1 est

l'intensité du courant, ou plus exactement le produit de cette intensité pirb nombre des spires de l'hélice, d le diamètre du barreau, et m le moment magit' tique dû à son action. Quand d est grand, et m, et par conséquent I, asseï

petit, le rapport 0000-^2 devient lui-môme assez petit pour qu'on pnisse

prendre l'angle pour la tangente, et la formule exprime la loi de MM. Lenz rf Jacobi.

Etat de saturation. — On peut conclure de la formule qui précède, quel croissant indéfîniment , m tend vers une limite finie, puisqu'une tangente môme infinie correspond à un arc fini. Il doit donc y avoir, pour chaque barreau, un état de saturation, c'est-à-dire un maximum d'aimantation, dansfe voisinage duquel les variations deviennent insensibles quand on augmente beaucoup la valeur de I, c'est-à-dire l'intensité du courant et le nombre de tours de l'hélice.

Pour démontrer l'existence de ce maximum, M. Mûller a fait plusieurs séries d'expériences avec des hélices différentes, dans chacune desquelles il introduisait successivement des cylindres en fer bien doux, ayant la môme longueur, mais des diamètres différents, et il a représenté les résultats par des courbes, en prenant pour abcisses et ordonnées les valeurs de I et de m. La /i^. Iffli représente les courbes, a, b, c, correspondantes à trois barreaux de 588""dc longueur, et ayant pour diamètre 12™", 9""» et 7'°",1. La valeur del variait dans le rapport de 1 à 6 environ. La forme des courbes montre de la maniéff la plus évidente l'existence d'un maximum, surtout pour le barreau le plos

1 AnmUs de chimie et de physique, 3« série, t. LXYIII, p. H 9 et 493.

Fig 1221.

ni, qui correspond à la courbe c. On voit aussi que la loi de MM. Lenz et riii n*est sensiblement vraie que pour les faibles valeurs de 1 ; car ce n*est ï de petites distances de oy que les courbes se confondent sensiblement avec

lignes droites. L'existence d'un maximum magnétique avait été d'abord mie de la théorie par M. Thomson, puis oubliée, établie nouveau par M. Joule, puis par de Haldat, et enfin par Peilitzsch et par M. MûUer, qui ignoraient qu'ils avaient précédés dans la découverte de ce fait important. I. Des dlaieiisioiis da fil de rhélice. — L'intensité [oétique développée dans un barreau de fer parait être lortionnelle au nombre des tours de l'hélice , du moins

que le fil n*en forme qu'une seule ; car s'il en formait leurs, superposées les unes aux autres , les dernières lient plus éloignées du barreau et agiraient moins efficaent. Sous ce rapport , un fil fin est donc préférable à un plus gros ; mais il ne faut pas oublier qu'un fil plus fin stant davantage, affaiblit le courant. Il peut donc se faire qu'on perde d'un

ce qu'on gagne de l'autre. Quand le courant est assez faible pour qu'on se admettre la loi de MM- Lenz et Jacobi, la force magnétique développée ( un même barreau avec une même pile, atteint son maximum quand la iiance de l'hélice est égale à celle de la pile.

nE

n effet, l'intensité du courant est donnée parla formule 1= — — (i620)

ant la résistance de l'hélice. Si nous supposons l'armature assez grosse ' qu'il s'y développe par infiuence une quantité de magnétisme égale à celle *électro-aimant, l'action attractive exercée entre les deux surfaces en act sera proportionnelle au carré de I; elle est, de plus, proportionnelle ombre de tours de l'hélice, ou à la longueur du fil qui la forme, ou enfin

. Cette action sera donc représentée par l'expression , qui a un

imum correspondant à R = yir; car, si nous prenons R pour variable, la

rée sera

niE^(wr— R)

, qui devient nulle pour R = nr. H faudra donc,

arriver au maximum de magnétisme d'un barreau de fer soumis à l'action e pile donnée, employer de préférence un fil fin faisant un grand nombre )urs. Plus la pile aura de couples, plus il faudra donner de longueur à ce lette règle pratique peut encore s'appliquer au cas où le courant aurait une de intensité, qui ne serait plus proportionnelle à la force magnétique dévête ; car, dans ce cas, l'affaiblissement que l'allongement du fil fait éprouver ntensité du courant, correspond à une faible diminution dans la force nétique, comme il résulte de l'inspection des courbes de la fig. 1221. ITf. III. DimensioBS et forme da fer doBx. — La force d'un électront dépend, toutes choses égales d'ailleurs, de la longueur et du diamètre

6 1 4 ÉLECTRO-M ACNÉTISBIE .

du fer doux. MM. LenzetJacobi, puis M. Mûller, avaient trouvé que la longaeor des branches d*un (5Icctro-aimant n'avait aucune influence sur sa force. M. M a trouvé, au contraire, que cette force augmente avec la longueur; ce qui parait très rationnel ; car, quand la longueur est plus grande, les deux pèles contraires sont plus éloignés Tun de Vautre. M. Nicklès * a expliqué cette contradiction, en montrant que la force magnétique augmente avec la longueur, qoaoi le barreau est droit, ou quand, étant en fer à cheval, Thélice n'enveloppe qo'uoe seule branche, ou est de même sens sur les deux branches. Une expérience frappante prouve Tinfluence de la longueur des barreaux droits : M. Nicklès approche très prés de Tun des pôles de Télectro-aimant, une armature trop lourde pour être soulevée ; il allonge ensuite le barreau de fer, en appliquait sur le pôle opposé un cylindre de fer de même grosseur ; aussitôt rarmatnre est attirée, adhère avec force, et se détache dès qu'on enlève le cylindre de fer. Il y a, du reste, une limite à partir de laquelle l'attraction diminue quand h longueur augmente. M. Nicklès annonce aussi que la proposition de M. M est vraie pour les électro-aimants en fer à cheval, quand on fait agir l'attraotion d'un seul pôle, pour se placer dans les conditions d'un barreau droit. Mab quand on fait agir les deux pôles, la longueur des branche» est sans influence.

Distanee des pôles. — M. Nicklès a aussi étudié l'influence de la distance des pôles des électro-aimants en fer n chevaP. M. Dub avait trouvé que la fora ne dépend pas de cette distance quand elle change peu et que le courant est faible. Mais quand le courant est intense, M. Nicklès a reconnu que la force augmente avec la distance des pôles, comme dans les électro-aimants droits, et qu'elle atteint un maximum qui correspond à un écart d'autant plus grand que l'inlensité du courant est elle-même plus grande. Pour écarter à volonté les pôles, M. Nicklès se servait d'un électro-aimant formé de deux cylindres en fer perpendiculaires à une birre de même métal sur laquelle un d'eux pouvait se déplacer parallèlement à lui-même.

Grosseur du fer doux. — Toutes choses égales d'ailleurs, un électroaimant est d'autant plus puissant que le diamètre du fer est plus grand. C'est ce qui résulte de l'inspection de la jîg. 1221. De plus, la formule de M. Mûller exprime que le maximum d'aimantation est proportionnel au carré du diamètre;

carsil'on pose îî^— — = 90°, on en tire m = 90° x 0,00005 d'. Il

paraît, au reste, que le résultat dépend plutôt du volume extérieur que de h masse du fer ; car de Haldat a reconnu qu'un tube de fer attire tout aussi fortement, pendant le passage du courant, quand il est vide et quand il est rempli par un cylindre de fer prenant bien juste 2. Nous avons déjà vu comment de Haldat a conclu de là la tendance du magnétisme à s'accumuler vers la surface

^ Annales de chimie et de physique ^ 3« série, t. XXXVII, p. 399.

2 Comptes-rendus de l'Académie des sciences de Paris, t. XXXIX, p, 635.

3 Annales de chimie et de physique, 3« série, t. XI, p. 457.

es aimants (4248). Cependant il semble que le fait n'est pas incontestable ; car [. Pfaff a trouvé qu'un électro-aimant creux ne pouvait porter que ta moitié de i charge que soutenait un autre appareil identique, mais dont le fer était lassif et pesait à peu prés deux fois plus. Ayant fait entrer de force un cylinrc de fer dans Télectro-aimant creux, la force ne fut pas modifiée *, Ces résulits semblent infirmer les conclusions de de Haldat. Du reste, ils dépendent de épaisseur des parois du tube. En effet, M. Du Moncel trouve qu'il faut, pour ne l'aimantation reste la même qu'avec un cylindre massif, que cette épaisseur lit au moins égale au quart du rayon du cylindre.

IV. infloenee de Tarinature. — Cette influence a été étudiée par IM. Pfaff, Barrai, Dub, Nicklès, Du Moncel. La force avec laquelle un électroimant retient son armature augmente avec la masse de celle-ci ; mais, jusqu'à De certaine limite, pour laquelle la masse de l'armature est inférieure à celle aferdeFélectro-aimant, d'aprésM. Du Moncel. M. Liaisatrouvé, par le calcul, le Fadhérence d'une armature rectangulaire de longueur constante croît )mmela racine cubique de la largeur de la face appliquée contre les pôles, et Nnme la racine carrée de l'épaisseur des faces perpendiculaires à celle-ci. De Mie que, si la même armature est appliquée par une de ses plus larges faces, le adhère plus fortement que si elle est appliquée par l'une des deux plus roites ; de plus, à égalité de masse, on obtient le maximum d'effet quand épaisseur est environ le tiers de la largeur.

f 67S. Actions ft distanee. — Dans tout ce qui précède, nous avons consiîfé l'attraction exercée sur une armature en contact avec l'électro-aimant. orsqu'il n'y a pas contact, l'action diminue avec une extrême rapidité quand la stance augmente. Chaque élément magnétique agit bien en raison inverse du irré de la distance ; mais comme tous les points de l'extrémité de l'électromant ne sont pas à la même distance du point attiré, et n'ont pas ordinaireent la même puissance magnétique, la loi est toute différente quand on iDsidére l'ensemble de leurs actions. On ne sait que peu de chose à cet égard. - )ici étendant quelques résultats recueillis par divers observateurs : si l'exémité du fer doux présente la forme d'un cône à sommet arrondi, la force agnétique est concentrée dans un espace restreint, et la variation d'action avec

distance s'éloigne moins de la loi ordinaire du magnétisme. Il en est de érac quand le fer doux est très long par rapport à son diamètre. On exprime lelquefois ce résultat en disant que l'électro-aimant a beaucoup de force ipirante. Quand le fer doux se termine par une section droite, la variation est »iucoup plus rapide. M. Barrai a conclu d'expériences nombreuses, qu'on peut iprésenter le poids maximum P que peut porter un électro-aimant agissant vr une armature placée à une distance x de son extrémité, par la formule npirique P = a l{h-\-c^) ; a, h, c étant des constantes qui dépendent des

1 AnnaUs de chimie et île physique, 2« série, t. LXXV, p. 335.

dimensions et de la forme de rélectro-aimant eldeTarmature ^ Si Ton tenmiw le fer doux par un disque, la surface de ce dernier forme ce que M. Faraday nomme un champ magnétique. Généralement, la force magnétique est au maiimum sur le contour du champ; on peut le reconnaître par rexpérience, ea suspendant une balle de fer au-dessus du centre ; on la voit se porter vers les bords.

f 673. Diffrérentes formes d*61ectro-ainaBt8.' — Nous avODS déjà signalé les électro-aimants droits, et en fer à cheval. Les branches de ces derniers soat réunies tantôt par une partie courbe, tantôt par une bande de fer rectiligoe, comme dans la (pg. 1218). Mais il parait que, dans ce cas, on ne peut |»s développer autant de puissance magnétique, sans doute à cause des solutions de continuité des angles. Ordinairement, on donne aux branches une longueur égale à 3 ou 4 fuis leur diamètre, et la distance qui les sépare en dedans est égale à 1 fois i à 2 fois ce diamélre. 11 est bon que le fer dépasse un peu l'hélke magnétisante.

Eleelro-almant triffkirqaé. — Cet appareil, imagioé par M. Nicklés, est représenté , vu par les extrémiléj des pôles, en afc(fig. 1222); a'nna' est une coupe suivant oo. /*, /'représente un prisme en fer doux, enveloppé par rhélicc, et ac, ac ; an, a'n, des plaques de fer doox réunies par une plaque de même métal fin, et dans lesquelles la même hélice développe une aimantatioi contraire à celle du prisme /", f. Les électro-aimanU tuhulaires de MM. Fabre et Kunemann sont établis d'après le même principe : f est alors un cylindre en fer doux, et a', c' la coupe d'un tube en fer qui enveloppe l'hélice magnétisante.

Frein mai^nétiqne. — MM. Nicklès et Aubergcr ont appliqué les électroaimants trifurqués à la construction de freins destinés aux chemins de fer; placés très près des rails, ils s'y appliquent et y exercent un frottement considérable par leur adhérence magnétique, dès qu*on y fait passer un couraDt Ayant enveloppé la partie inférieure des roues motrices d'une locomotive, avec une hélice enroulée sur un cadre horizontal , dans lequel la roue pouvait se mouvoir sans frottement, ils ont pu augmenter l'adhérence aux rails, par atlra^ tien magnétique, de ^ environ pendant le repos; mais l'adhérence était beancoop moins prononcée pendant le mouvement, à cause du déplacement continuel di j)ôle inférieur dans le contour de la roue, dont le fer était loin d'être dépoumid* force coiircilive. La pile employée était composée de 64 couples à cbarlMHi intérieur.

Electro-aimants circulaires. — Ce genre d'électro-aimant , imaginé par M. Nicklès, et susceptible de diverses applications, consiste en un gros cylindre

Fig. 1222.

* Comptes-rendus de l'Académie des sciences de Paris, t. XXY, p. 758.

MOUVEMEiNTS MOLÉCULAIRES PENDANT L* AIMANTATION. 617

m fer doux, aux bases duquel sont appliqués des disques en fer a, h ( figAi^S). lie cylindre est entouré d*une hélice magnétisante m, dont l'action développe ians les deux disques un magnétisme contraire. L'aimantation se porte prin- ^paiement vers le bord des disques , comme on peut i*en rendre compte en décomposant l'appareil , par la pensée, en tranches passant par l'axe, tranches que l'on peut considérer comme formées de deux fers à cheval ioodés dos à dos. L'hélice étant supposée fixe, et le fer, mobile autour de son axe, on conçoit que la distribution du magnétisme ne changera pas pendant le mouvement , puisque tout y est symétrique autour de Taxe. Un disque de fer appliqué par son contour sur bcontour du disque a, y adhère fortement et est entraîné dans son mouvement, de manière à former un engrenage magnétique. Si les disques a et 6 sont appuyés sur des rails, ils y adhèrent de même.

IT. ItifaieBtf , aetioBs moléeiiUiTet et Tibrations produites par les eonrants ,

corps magnétiques.

dans les

lt'ar4. MonveaieBto da fer doax dans les hélices. — Si l'on introduit dans une hélice AB ( /?^. 1234) parcourue par un courant, un barreau de fer doux FF pouvant s'y mouvoir librement, et dont le milieu ne coïncide pu avec celui de l'hélice, il se met en mouvement jusqu'à ce que la coïncidence ait lieu ; et l'on peut, au moyen de poids placés en C , reconnaître quel est l'effort qu'il faut faire pour déranger le barreau de sa position d'équilibre. Du reste, le résultat est le môme , que le barreau soit plus «Wrt ou plus long que l'hélice. Il est facile de saisir fe rapport qu'il y a entre ce fait et les expériences de M. Boisgiraud sur une aiguille flottante (1662) ; élément , ici, l'équilibre est toujours stable, parce ^e le pôle austral est nécessairement à la gauche <i> courant. Des balles de fer placées dans l'intérieur i) Une longue hélice horizontale , roulent jusqu'au milieu, et finissent par s'y arrêter , après avoir fait iQdques oscillations. M. Du Moncel s'est servi de ce mode d'action, dans la instruction de certains moteurs électro-magnétiques.

Une tige de fer mobile, se dirige en présence d'un aimant de manière que ^Xe magnétique qui s'y forme soit parallèle à la droite qui joint les pôles de ornant. Les hélices agissent de la même manière, et un morceau de fil de fer y tourne parallèlement à leur axe. Il suffit, pour observer ce résultat , de

Fig. 1224.

poser des brins de fil de fer sur une lame de carton qu'on introduit dans Thélice (fig. i2<24) ; on les voit se dresser verticalement. Si Ton jette de h limaille sur le disque de carton, on la voit former, quand le disque est près de Tcaverture , de petites houppes séparées les unes des autres, de 2 à 3 centiaiètRS de hauteur, et qui s'inclinent vers Taxe de Thélice. Quand le disque est enfoncé jusqu'au milieu de celle-ci, les amas de limaille s'écartent les uns des autres, et se portent vers l'extérieur. Il en est de même avec des brios k fil de fer ; ce qui s'explique facilement , car ils forment autant de petiu aimants parallèles et orientés de la môme manière, dont les pôles homoojBes se repoussent.

Ces résultats, observés par M. de La Rive, montrent que les diverses molécules d'un barreau soumis à l'action d'une hélice, sont sollicitées avec des forces inégales et dans des directions différentes; d'où l'on doit conclure qu'elles tendent pendant l'aimantation, à se déplacer les unes par rapport aux autres, et que, par conséquent, le corps magnétique est sollicité à changer de fonne. C'est, en cITet, ce qui résulte des expériences qui suivent.

f 675. Chans^ements de forme et de dlmenalolis da fer seofliisà raetioB d'un eoarant. — M. Guillemin ' ayant enroulé un fil en hélice aoloor d'un barreau de fer doux de i«™ de diamètre, et de 20 à 30«" de longueur, fixé horizontalement par un bout, et légèrement infléchi par un poids attaché à l'autre, le vit se redresser pendant le passage d'un courant, d'une quaitité appréciable sans l'emploi d'instruments grossissants. M. Wertheim a obten des résultats semblables; il a reconnu , de plus, que le déplacement n'est pis proportionnel à l'abaissement primitif produit par le poids ; d'où il condot qu'il n'est pas dû à un changement dans l'élasticité. 11 a reconnu , en effet, qu'un fil de fer tendu sur un sonomètre et enveloppé par une hélice, s'allonge de quantités égales sous une charge donnée, quand il est aimanté et quand il est à l'état neutre.

M. Joule a observé des changements de dimensions dans le fer, sous l'infloeoee d'hélices magnétisantes ^ ; mais ces changements sont tels , que le volu» ne varie pas ; car, ayant renfermé une barre de fer dans un tube de terre surmonté d'un tube capillaire et rempli de liquide, le niveau ne variais pendant le passage d'un courant dans une hélice qui enveloppait le tube. M. Wertheim a confirmé ce résultat, que nous pouvons rapprocher de cchi qu'avait obtenu Gay-Lussac, qui a reconnu qu'un tube d'acier surmonté d'oi tube capillaire, présente le même volume intérieur, avant et après l'aimantatloo.

M. Joule a ensuite reconnu qu'une barre de fer s'allonge, pendant le passife du courant dans l'hélice enveloppante. L'allongement était amplifié 3000 fois, au moyen d'une disposition analogue h celle du comparateur (1,18) ; sa valeur^ d'autant plus prononcée que le fer était plus doux, était d'environ jjoqôô^^^

* Comptcs-rcndua de l'Acad. des se, de ParU, l. XXII, p. 264.

2 Bihl. univ. de Genève (Arch. des Se), t. IV, p. 98, et t. V. p. 51.