DAISS LESQUELS SONT PLONGÉS LES BARREAUX

ACTION EXERCÉS SUR UN BJlRRBâU M

Air

Eau

Dissolut, do chlorure de magnésium, concentrée

— de sulfate de nickel

— de protochlorure de fer, concentrée . .

On voit combien est grande l'intluence du milieu sur l'intensité, et même sur le sens de l'effet produit. Par exemple dans les dissolutions de sulfate ie nickel ei deprotochlorure de fer, les répulsions sur le soufre sont trois fois et soixante fois plus grandes que dans l'air.

Les nombres du tableau représentent, d'après le principe ci-dessus (1797),

DIAMAGNETISME.

les différences entre le magnétisme, à volume égal, dn barreau et du milieu environnant. En appelant V«, Va, Ve les effets produits sur des volumes égaux de sot^re, d^air et d'eau, on aura donc

V,—Vfl = — 0,9038, V,—V,= — 0,1004; d'où Ve— Va = — i,1004;

pour représenter l'action exercée sur Tcau, dans Tair. On trouverait de même les actions exercées sur les autres liquides du tableau, telles qu'elles seraient dans l'air. M. E. Becquerel a pris pour terme de comparaison, l'action exercée sur un certain volume d'eau dans l'air, et il la représente par — 40 ; il trouve alors, en partant des expériences faites avec les barreaux de soufre et de cire, les nombres suivants :

Eau,

chlorure de magnitium.

tulfate de nickel,

protoch. de fer

Avec le soufre.

Avec la cire. . .

Les nombres qui correspondent aux mêmes liquides étant très sensiblement les mêmes, M. E. Becquerel en conclut que la loi d'où il est parti pour les calculer est exacte. D'autres expériences , faites avec des barreaux de verre et de soufre plongés dans l'eau, dans des dissolutions de chlorure de sodium, de chlorure de calcium, de protosulfate de fer, ou dans l'alcool rectifié , l'ont conduit à la même conclusion.

4799. Ma^Bétlsiiie absolu de eerudmm «as. — M. E. Becquerel a pu constater, par la même méthode, queVoxygène est paratnagnétique ; ce que l'on n'avait pas pu encore décider. Pour opérer dans différents gaz ou dans le vide, il dis pose l'appareil comme on le yoii (fig. 1339). Le socle en bois B porte une cavité dans laquelle s'adapte une éprouvette de verre maintenue verticalement par deux montants en bois. Cette éprouvette porte h sa partie supérieure un couvercle et une virole en cuivre munie d'un robinet r, par lequel on peut faire le vide et introduire les gaz. La balle de plomb suspendue en a plonge dans une dissolution saturée de chlorure de calcium, qui ne donne pas d'humidité. Le fil de torsion est fixé à un petit treuil porté par un bouchon conique en cuivre s'adaptant exactement comme la clef d'un robinet. Le trou par lequel passe le fil de torsion est fermé avec de la cire, après qu'on a réglé la hauteur du barreau a.

Les premières expériences ont été faites sur l'air. Un petit tube de verre

Fig. 4339.

très mince, fermé à ses deux extrémités, et suspendu à un fil d'argent de 0°'"",045 de diamètre, était attiré; et Fangle de torsion qui mesurait Tattraction était de 6'',35. Le vide ayant été fait dans Téprouvette, le tube fut pb fortement attiré, et pour le ramener à sa position primitive, il fallut augmenler la torsion de {""^ib. L*air ayant été introduit, la torsion nécessaire revint ao terme de 6**, 35. Avec l'oxygène, Teffet fut 5 fois plus grand qu avec Fair; Taugmentation de torsion quand on eut fait le vide était de prés de 5°. L'oxygène et Fair sont donc paramagnétiques. L'hydrogène, l'acide carbonique, ne donnèrent pas d'effet appréciable. II en fut de même de l'azote ; d'où il faut conclure que l'air doit ses propriétés magnétiques à la présence de l'oxygène, qui forme { environ de son volume.

M. E. Becquerel a encore opéré par un moyen qui lui a permis de rendre ces résultats plus certains en les amplifiant, et d'obtenir des effets avec d'autres gaz (fue l'oxygène et l'air. Ce moyen consiste à condenser dans les pores d'an cylindre de charbon, les gaz, que cette substance a lafaculté d'absorber (1,149). Un cylindre de charbon de chêne, ayant 35"" de longueur et 10"» de diamètre fut recuit au rouge dans du sable, puis suspendu en a dans l'éprouvette ( fig. 4339). Il éprouva dans le vide une répulsion mesurée par un angle de torsion de — 3° ,85. L'éprouvelte ayant été remplie d*oxygène sec, il y eut une attraction mesurée par un angle de +4 8°, 55. Or, le charbon avait absorbé environ 9,25 fois son volume de gaz. C'est donc en vertu d'un volume absorbé égal à 9,25 — 4 = 8,25, que le charbon était attiré, puisque le volume d'oxygàie ambiant agit pour donner une répulsion égale à celle qui correspond au volume de gaz déplacé. Avec lair, l'attraction correspondait à +4°, 2 de torsion. Avec l'acide carbonique et le protoxyde d'azote, la force répulsive du charbon fut un peu augmentée ; de— 4°, 9 et — 4 %6 à —2^,90 et —2^,50, nombres trop faibles pour ne pas laisser quelques doutes. Lliydrogène et l'azoU n'ont donne aucun résultat appréciable. Il est vrai que le charbon ne condense pas tout à fait 2 volumes du premier, mais il condense jusqu'à 7,20 d'azote. M. E. Becquerel a plus tard vérifié ces résultats au moyen de la balance, par on procédé semblable h celui que nous allons décrire.

M. Phuker a fait de nombreuses expériences sur le magnétisme des gaz'. Au moyen de sa balance en verre (1794), à laquelle il suspendait un ballon à robinet, en verre très mince, rempli du gaz à étudier. Les pièces polaires élaieol écliancrées de manière à s'appliquer sur le contour du ballon. Après avoir établi l'équilibre pendant le passage du courant dans l'électro-aimant, on cherchait les poids nécessaires pour le rétablir après la suppression du courant. L'action sur le verre de la sphère vide avait été préalablement évaluée.

M. Plucker a trouvé par ce moyen que V hydrogène est légèrement repoussé. Le btoxyde d'azote est fortement magnétique, et à peu près comme si Toxygéfle y était simplement mélangé. L'acide azoteux, obtenu en mélangeant un volume

> Annales de chimie et de physique, 3® série, t. XXXIY, p. 342.

DIAMAGNÉTiSME. 767

d*oxygène avec 4 volumes de bioxyde d*azote, est moins magnétique que ce dernier gaz. L acide hypo-azotique est à peu prés insensible au magnétisme; l'introduction d'une certaine quantité d*oxygéne dans la sphère remplie de bioxyde d*azote, diminue donc Tattraction. L'acide hypo-azotique liquéGé par le froid est repoussé; il en est de môme de l'acide azoteux liquéfié, tandis qu'il est magnétique à Tétat gazeux. De plus, le gaz obtenu par l'évaporation du liquide est moins magnétique que celui qui a été préparé directement. M. Plucker en conclut que Tacide azoteux liquéfié, et le gaz qu'il donne en s'évaporant, ne sont pas identiques avec les gaz préparés directement. Ces résultats singuliers ne sont pas les seuls qu'ait observés M. Plucker : ayant rempli le ballon d'oxygène, et ayant placé dans le plateau opposé de la balance le dixième des poids nécessaires pour séparer le ballon des pièces polaires, il le vit s'éloigner quand il supprima le courant. Ayant rétabli celui-ci, mais en sens inverse, il vit que la sphère était sensiblement reponssée avant de subir l'attraction ; ce qui semble prouver que l'oxygène se comporte comme un corps doué de force coè'rcitive.

4800. DE LA POLABiri DiAHABirinQUB. — Les corps magnétiques soumis à l'action d'un aimant, reçoivent, avant d'être attirés, une polarité en vertu de laquelle les éléments magnétiques sont tous disposés de la môme manière, ou les courants d'Ampère tous dirigés dans le môme sens que ceux de l'aimant ; d'où il résulte des centres d'aclion. Il semble naturel d'admettre qu'il en soit ainsi dans les corps qui sont repoussés par les aimants, et que la répulsion soit précédée d'une polarité sans laquelle elle ne s'exercerait pas. Cependant l'existence de h polarité diamagnétique a été fort controversée, tant sont faibles les actions répulsives observées ; elle a môme été niée par plusieurs physiciens, tandis que d'autres la reconnaissaient et constataient en môme temps que les pôles qui se forment dans les corps diamagnétiques sont de môme nom que les pôles en présence qui les repoussent. Il faut donc admettre que, dans ce cas, les courants d'Ampère sont parallèles à ceux de l'aimant, mais dirigés en sens contraire.

M. Reich a, le premier, établi la polarité diamagnétique', par l'expérience suivante'; il suspendit une balle de bismuth au levier de la balance de Cavendisch modifiée par lui (1,142), et après avoir vérifié qu'elle était repoussée par l'un ou l'autre pôle d'un aimant en fer à cheval, il reconnut que, si l'on dispose ces pôles de manière qu'ils se trouvent à la môme distance de la balle, il n'y aplus de répulsion, malgré l'extrême mobilité de l'appareil. Les actions répulsives des deux pôles ne s'ajoutent donc pas, mais l'eflet est dû à leur différence, comme lorsqu'il s'agit des attractions sur le fer. Le premier effet du magnétisme sur le bismuth comme sur le fer, est donc d'y développer par influence une polarité préalable, d'oô résulte ensuite la répulsion.

MM. Weber et Poggendorff ont cherché à confirmer l'existence de la polarité diamagnétique. M. Poggendorff approcha de l'extrémité d'un barreau de bis-

1 Anndlet de chimie et de physique, 3* série^ t. XXXYI, p. 127.

ffluth placé dans la direction équatoriale entre les pièces polaires, un des pôles d*une petite aiguille aimantée située à une égale distance des branches de Félectro-aimant, de manière qu'elle n*en subtt pas Tinfluence, et il vit que le pôle de cette aiguille était repoussé par Textréroité du barreau qui Taurait attiré, si, au lieu d'être en bismuth, ce barreau eût été en fer.

M. Weber plaçait un barreau de bismuth dans une hélice parcourue par on courant, et observait que les effets produits par ses extrémités sur les pôles d'une aiguille aimantée, étaient inverses des effets qu'aurait produits un barreau de fer. Pour rendre les résultats plus sensibles, on changeait la positioo du barreau de bismuth à la fin de chaque oscillation de l'aiguille. Mais dans ces mouvements, il se produit des courants d'induction dans le barreau, comme M. Faraday l'a constaté dans une belle série d'expériences < qui lui ont montré que les effets n'augmentent pas avec le pouvoir diamagnétique des barreaux, mais avec leur conductibilité, ainsi que M. de La Rive l'avait déjà reconnu. De plus, ces effets disparaissent quand on remplace le barreau par un faisceau de fils de même métal ; et M. Von Feillitzsch, ayant remplacé le barreau métallique par des butons de cire, ou de verre pesant, substances diamagnétiques, mais isolantes, n'obtint aucun résultat.

M. Plucker et M. H. C. Œrsted ont cherché à prouver la polarité diamagnélique, en faisant agir sur les corps diamagnétiques placés entre les pôles d'im électro-aimant , des lames de fer doux qui en subissaient l'influence ; mais M. Faraday a reproché, avec raison , à cette méthode de ne pouvoir donner de résultats concluants, parce que la distribution des forces dans le champ magnétique de l'électro-aimant est modifiée par l'approche des pièces de fer. xM. Matteucci a cherché, mais en vain, à modifier les oscillations d'une petite aiguille de bismuth oscillant entre les pôles d'un aimant, en en approchant des masses du même métal. — Le même physicien a fait de nouvelles tentatiies par le moyen qui suit : un système de courants asiatiques était suspendu aa milieu d'un carré, aux quatre angles duquel étaient placées des hélices verticales égales, de manière qu'il n'y avait aucune déviation quand on faisait passer des décharges dans les hélices. Si l'on introduisait dans l'intérieur des deni hélices opposées, des cylindres de cire mélangé avec des quantités, même très petites , d'oxyde de fer , la déviation se manifestait au moment de la décharge ; mais si l'on remplaçait ces cylindres par des barreaux en bismuth, il n'y avait aucun effet.

Expériences de M. Tyndaii. — L'existence de la polarité diamagnétique restait donc toujours douteuse. C'est à M. Tyndall qu'il était réservé de la prouver'^. La /î^. 1^40 représente l'appareil qu'il a fait construire, d'après les indications de M. Weber. Deux hélices égales et verticales hh, h'h\ de 2*" de diamètre intérieur, sont enroulées sur des tubes de cuivre qui les dépassent

» Bibl. univ. de Genève (Arch des se), l. XVI, p. 89. •i liibL univ. de Genève (Arch. des Se), l. XXXIl, p. 89.

DIAMAGNETISME.

f, et reçoivent, en sens contraire, un même courant. Elles sont fixées ! forte planche appliquée contre un mur, et dans leur intérieur, sont indus deux petits barreaux diamagnétiques /, V , attachés à un cordon

fin qui passe sur deux poulies P, P'. Un système astatique d'aimants ontaux «n, que Ton voit en projection en NS, N'S', est suspendu àlahaulu milieu des hélices. H, H', par des fils de soie, attachés au e d'un cercle de torsion r. Ce cercle peut tourner indépenaent de la vis v , qui prend son écrou dans une traverse livre fixée aux extrémités des tubes de cuivre t, l\ Les aimants «n, NS, N'S', sont renfermés dans une botte livre aa\ destinée h amortir leurs oscillations ; ils sont s par une tige de laiton , sur laquelle on peut les 'ocher plus ou moins. Un miroir m , M , est destiné à Ter les déviations du système des aimants, par la lion d'une échelle horizontale éloignée, suivant la ode de M. Gauss (1247). Tout l'appareil est renfermé une cage dont la paroi antérieure s'enlève à volonté.

nous supposons que les barreaux diamagnétiques ivent la polarité pendant le passage du courant dans les es, le système des aimants ne sera pas dévié tant que les ux de ces barreaux seront à la hauteur des aimants ; les as exercées sur chacun de ces derniers s'entre-détruisant. quilibre n'a jamais lieu exactement, à cause du défaut ntité des hélices et des aimants ; mais on peut toujours )lir au moyen d'un circuit auxiliaire placé à quelque nce. Si ensuite, en faisant tourner la poulie P, on amène ^rreaux à avoir, l'un , /', son extrémité supérieure, *e, /, son extrémité inférieure dans le plan des aimants, oe dans la figure , ces extrémités ayant une polarité aire , agiront concurremment , pour dévier le système limants. Si l'on abaisse à son tour le barreau I, et •n élève /', la déviation aura lieu en sens contraire, pareil est tellement sensible, que les plus faibles agita-

de l'air déplacent les aimants ; c'est pourquoi on met Fig. ^340. i ouale ou des feuilles de papier dans la botte de cuivre partout où ces corps ne peuvent gêner les mouvements des aimants. . Tyndall a fait un grand nombre d'expériences avec cet appareil. Des »ux de bismuth lui ont donné, en les faisant passer de la position indi-

dans la figure à l'autre position, une déviation de 25 divisions de son Ile. Quand il renversait le courant dans les hélices, les déviations se festaient en sens contraire. Ces résultats , constatés à diverses reprises , savent être attribués à des courants d'induction développés dans le bismuth ;

i« les déviations persistent pendant l'état de repos des barreaux; S» elles in 49

se produisent avec le 'bismuth pulvérisé, quoique Toiydation superficielle des parcelles en rende la masse assez peu conductrice pour qu'elle intercepte le courant d'une pile; 3» ces déviations sont a peine sensibles avec le enivre, qui, cependant, conduit 40 fois mieux que le bismuth; 4o enfin, elles se manifestent, quoique faiblement, avec les substances non conductrices : verre pesant, spath d'Islande, marbre, phosphore, soufre, eau, sulfure de carbone... Les liquides sont renfermés dans des tubes en verre mince. Des substances magnétiques y limaille, oxyde de fer, sulfate, carbonate et chlorure de fer, ardoises, dissolutions de sels de fer, nickel, cobalt..., ayant été substituées aux barreaux diamagnétiques, le système des aimants éprouva une déviation, mais en sens contraire de celle que produisent, dans les mêmes circonstances, les corps diamaynétiqiies.

Ces belles expériences mettent hors de doute l'existence de la polarité diamagnétique. H eût été bien difficile de concevoir qu elle ne précédât fis la répulsion exercée par les aimants ; car il faudrait alors admettre une actioi du magnétisme sur la matière, ce qui serait tout à fait opposé aux idées qof nous nous formons de la manière d'agir des agents impondérables. En outre, les lois suivant lesquelles varient les actions diamagnétiques, lois dont noos allons parler, conduisaient à admettre la polarité. On s'explique donc bia les efforts persévérants des physiciens pour la prouver par l'expérience ; nuis les effets qu'elle produit sont tellement faibles, qu'il fallait, pour les discerner, un appareil d'une délicatesse extrême.

4801. Kelation entre les actions dlamasnétiqnes et Tinteniilé du eourant. — H résulte des expériences de MM. E. Becquerel , Tyndall. Plucker, Reich, que les actions diamagnétiques varient sensiblement en raim du carré de lintetisité du courant. M. E. Becquerel a établi cette loi aumojefl de l'appareil ( fig. 1338 ). L'intensité du courant était mesurée par une boassole des sinus placée dans une chambre séparée, très loin de l'électro-aimafll. Ce courant a été fourni successivement par 20, 17, 44, 10 couples à charbon: ce n'est donc qu'entre les limites d'intensité correspondantes, que la loi zHit vérifiée ; et , en effet, la théorie des électro-aimants indiquait qu elle ne peut être vraie que lorsqu'ils sont loin du maximum d'aimantation. Voici commeni M. E. Becquerel rend compte de la loi, en partant de la polarité développée dans les corps par l'électro-aimant : un aimant d'une intensité I, développe dans une molécule placée à une distance 1 , une force (±ml), m étant uk constante ; d'où il résulte un effet dont l'intensité sera représentée par {±:ml) X I, ouihwl^. Or, l'intensité magnétique 1 d'un électro-aimanl e>l proportionnelle à l'intensité du courant tanl qu'on reste assez éloigné du poloi de saturation (1670). Donc, dans ces limites , les actions magnétiques, ob diama*i;nétiques, sont proportionnelles au carré de l'intensité du courant.

IHO^. De rexpllcalion du dlama^nétisme. — M- Faraday, d'aCt'Oni avec la plupart des physiciens, regarde le diamagnétisme comme une propriéié spéciale, distincte du magnétisme. On avait été tenté d'abord de considérer

DIAMAGNÉnSME. 77i

la direction équatoriale comme provenant d'une distribution particulière du magnétisme ordinaire dans les barreaux. Mais nous avons vu que des masses non allongées sont directement repoussées par les pôles de Télectro-aimant. M. E Becquerel, à la suite de ses belles recherches citées plus haut (1798) , a proposé la théorie suivante.

Théorie de M. E. Bceqnerei. — M. E. Becquerel repousse Texistence da diamagnétisme comme phénomène particulier. Il suppose que tous les corps sont plus ou moins attirés par les aimants ; s'il y a répulsion pour certains d'entre eux, cela tient à ce qu'ils sont moins magnétiques que le milieu dans lequel ils sont plongés (4797) ; de même que les corps pesants s'éloignent de la surface de la terre , quand ils pèsent moins, à égal volume, que le milieu environnant. Voici comment M. E. Becquerel applique le principe à sa théorie : soit C un centre magnétique placé dans l'intérieur d'un milieu attirable h Taimant. Il s'établira dans ce milieu un certain état d'équilibre , dans lequel il y aura un accroissement de pression dans les parties les plus rapprochées do centre C. Si nous séparons, par la pensée, une masse limitée m du fluide, elle sera attirée vers C avec une certaine force f, et comme cette masse reste en équilibre, il faut qu'elle soit soumise à une force, — /*, égale et opposée. Si maintenant on remplace la masse m par une masse M d'une autre substance, de même forme et de même volume, qui soit sollicilée par le centre C avec une force F, la force — f agissant sur cette masse M, comme elle agissait sur la masse m du fluide, l'effet observé sera dû à la différence F — f ; et, suivant que cette différence sera positive ou négative, la masse m sera paramagnétique ou diamagnétique, — Une objection se présente immédiatement : c'est qu'il existe beaucoup de corps qui sont diamagnétiques dans le vide. M. E. Becquerel a cherché à lever la difficulté en admettant que Féther qui remplit le vide, est magnétique et plus magnétique que les substances qui prennent dans le vide la direction équatoriale. Il faudrait donc supposer que l'éther produit des pressions sur les corps, à la manière des fluides pondérables, ce qu'il semble bien difficile d'admettre. D'un autre côté, la polarité diamagnétique qui est de nature contraire à celle qui se produit dans les corps magnétiques, semble indiquer une opposition tranchée entre les deux ordres de phénomènes.

M. Weber a proposé une autre théorie qui a été reprise et complétée par M. de La Rive , et présentée par lui de la manière suivante ' : il faut supposer d'abord que chaque atome des corps possède une polarité naturelle, en vertu de laquelle de rélectricité négative tend à s'accumuler en un certain point a de cet sXome m (fig. 1341), et de l'électricité positive, au point opposé 6. Si l'atome est seul et bon conducteur , ces électricités se recombineront par sa surface, en formant des courants de sens contraire à ceux qui se forment, par une cause'quelconque, daus son intérieur, pour y rétablir continuellement la

i TrmU ^éUctridU théorique et appliquée (4854), t. 1, p. 569.

tension polaire, et les actions que ces courants tendraient à produire i l'extérieur s'entre-détruiront. Si maintenant on suppose que l'atome m fait partie d'un groupe moléculaire, tous les atomes du groupe agiront les uns sur les autres, de manière que les pôles contraires soient en regard, comme on le voit dans la figure; les électricités, au lieu de se recombiner par la surface de chaque atome, formeront des décharges intermoléculaires, et par conséquent un courant dirigé dans le sens des flèches extérieures. Les courants semblables qui existent dans tous les groupes moléculaires ne sont autre chose qoe les courants d'Ampère ( 4744 ) ; ils ont des directions très diverses, et l'aimaih tation les amène au parallélisme. Ces courants ne peuvent se propager à travm les atomes du groupe» qu'autant que ces atomes sont suffisamment rapprochés. Or, nous allons voir, en étudiant le magnétisme spécifique (4741), que les corp$

les plus magnétiques sont, en général, ceux doot les atomes sont le plus rapprochés, ou ceux qui en renferment le plus grand nombre dans ruoité de volume. Nous verrons aussi que la chaleur, qui écarte les atomes des corps, diminue leur puissance magnétique , et peut même la faire disparaître. I^s corps diamagnétiques sont ceux dont les atomes sont très écartés. Cependant , le ^tnc etie cuivre, dont les atomes sont très rapprochés, sont un peu diamagnétiques. M. de La Rive ex- ^«g <34r plique cette anomalie en observant que ces mé-

taux étant de très bons conducteurs, la recoiop(h sition des fluides doit se faire par la surface de chaque atome, malgré leur faible distance; et, à l'appui de cette explication, il fait remarquer que, si l'on combine le cuivre avec le chlore ou l'oxygène, qui diminuent sa conductibilité, il dcvieot magnétique. L'oxygène est le seul gaz magnétique ; M. de La Rive en coodot que ses atomes sont arrangés en groupes très serrés , et il rapproche f<ile hypothèse de l'explication qui a été donnée de Voxygène ozone, que certains physiciens considèrent comme de l'oxygène dont les groupes moléculaires auraient été désagrégés (4579).

Pour expliquer le diamagnétistne, M- de La Rive remarque que les atomes des corps repoussés par les aimants sont très écartés, de manière qu'ils ne peuvent agir les uns sur les autres, et présentent l'état indiqué dans l'atone ïso\è m (fig. 4344 ). Mais si l'on présente aux atomes polarisés et indépendants les uns des autres, un courant , ou le système des courants d'Ampère constituant un aimant, ces atomes seront orientés par les molécules polarisées dans le courant, comme cela a lieu dans l'induction (4747), et de manière que \ti pôles contraires étant en regard, ces atomes se placeront, dans le groupe moléculaire qu'ils forment , dans le même ordre que ceux de la /ï^. 4341; mais leur arrangement sera tel que les pôles en présence dans les atomes à courant etdansceuxqui en subissent l'influence, seront partout de signe cx^otraine.

MAGNÉTISME SPÉCinQUE. 773

Si maintenant l'action exercée est assez énergique, la polarité des atomes du groupe moléculaire sera augmentée parleur influence mutuelle, et des décharges auront lieu qui détermineront un courant de sens opposé à celui de Taimant. II y aura donc répulsion. On voit que la différence entre les corps magnétiques et les corps diamagnétiques tient surtout à ce que, dans les premiers, les courants préexistent autour des groupes moléculaires ; tandis qu'ils ne prennent naissance dans les autres que sous l'influence de courants énergiques capables de diriger les atomes. Nous verrons plus loin des phénomènes diamagnétiques produits par les cristaux , qui viennent confirmer cette ingénieuse théorie. Mais malheureusement le potassium et le sodium^ dont les atomes sont plus écartés que ceux du bismuth, sont, d'après M. Lamy, un peu magnétiques , et leur conductibilité est intermédiaire entre celle du fer et du cuivre ^

n. Magnétisme spéoiflqve.

4803. L'action exercée par un aimant sur un corps magnétique ou diamagnétique dépend de la force de l'aimant , et en même temps de la polarité moléculaire que peut acquérir le corps. Plusieurs physiciens se sont appliqués à chercher les rapports entre les intensités des actions exercées par un même aimant sur divers corps de môme volume et de même forme, placés à la même distance. M. E. Becquerel a donné le nom de magnétisme spécifique à l'action exercée par un aimant sur l'unité de volume du corps placé à l'unité de distance, action comparée à celle qui s'exerce sur une certaine substance prise pour terme de comparaison. On peut encore comparer les eflets produits sur une petite aiguille aimantée, par un cube égal à l'unité de volume, placé à l'unité de distance de celte aiguille. Les substances comparées ne doivent jamais conserver d'aimantation permanente. Avant la découverte de l'universalité du magnétisme, on avait cherché à comparer ce que l'on appelait la puissance magnétique des corps magnétiques proprement dits. Nous allons d'abord nous occuper de ce cas particulier.

4804. I. MASNinSMS SPicmaUE DES C0BF8 HABirftTIQUES PBOPHBHBNT DITS.

— Dès 1822, M. Barlow avait comparé les pouvoirs magnétiques du fer et de quelques-uns de ses composés, en observant leurs efl'ets sur une aiguille aimanti§e, et il avait trouvé qu'en représentant par 100 l'action exercée par le fer doux, celle qui correspond à différentes espèces d'acier est compnse entre 74 et 66 avant la trempe, et entre 53 et 49 après la trempe; le fer fondu a donné le nombre 34 ^.

M. E. Becquerel a fait un travail étendu sur le même sujet ^. Il procédait en

< Annales de chimie et de physique, 3« série, t. LI, p. 305. ^ Annales de chimie et de physique, ««série, t. XX, p. 4 08.

» Comptes-rendus de VAcad. des se. de Paris, t. XX p. 4708, el Traité de l'électr., (1856)» t. III, p. 39.

774 ÈLECTRO-MAGNÉTiSMË.

faisant osciller un petit barreau de la substance à essayer, entre les pôles contraires de deux forts aimants. Le barreau était suspendu par un fil de cocon, sous une cloche de verre : on lui donnait toujours la même forme et le même volume. La masse ayant de Tinfluence sur la durée de l'oscillation, M. E. Becquerel a fait usage de la formule suivante, qui donne la force développée feo fonction de la masse P et de cette durée f:

l est la demi-longueur du barreau, et g la pesanteur.

Action sur une file de molécules. — Quand OU veut, avec cette formule, calculer /*pour des masses différentes d'une même substance, il ne suffit pas de changer la valeur de P ; car l'action magnétique exercée sur chaque molécule dépend de la forme du corps. Des expériences faites avec des faisceaux de 6b de fer doux de même longueur, ont conduit à la loi suivante : les aû>e$ ia temps des oscillations sont proportionnels mix poids de ces faisceaux, ou aux carrés des diamètres de barreaux cylindriques de même longueur et de même section que les faisceaux. En introduisant cette loi dans la formule précédeate, on obtient l'action sur une file élémentaire de molécules, et Ton trouve que cette action diminue quand le diamètre du barreau augmente, et qu'elle est à peu près en raison inverse de la puissance f du poids du barreau. En effet siP et P' sont les poids de deux barreaux de même substance et de même longueur,

/, t' les temps des oscillations, on a P : P' = ^^ : t'^, d'où P> : P'» =. t^it^: mais la formule [1| donne le rapportdes forces correspondantes /": f = P/^ : ?T. En appelant fi, n les nombres de files de molécules dans les deux barreaux, ;; le poids d'une de ces files, on aura ? =npy P' = n'py ei fif =nt"^ln't^\

d'où — : -Ît = (^ : ^2 = pj i p'î. Or, — et V ne sont autre chose que les

intensités moyennes des actions exercées sur une file de molécules dans chacoD des barreaux.

La diminution d'effet sur chaque file, à mesure que leur nombre augmente, s'explique par leur influence mutuelle, comme cela a lieu dans les faisceani aimantés (i7i4). En effet, si l'on éloigne ces files, en donnant au barreau la forme d'un tube de même poids, on trouve que l'action sur chacune d'elles est plus prononcée, que dans un barreau massif.

M. E. Becquerel a encore comparé les actions exercées sur du fer en limaille ou en poudre impalpable précipitée de l'oxyde par l'hydrogène, et disséminéf régulièrement dans un cylindre de cire, ou mélangée dans un tube de papier avec de la limaille de zinc ou de cuivre. 11 nomme densité magnétique, le poidi du fer divisé par le volume du cylindre dans lequel il est disséminé. Il a trouve ainsi que la force qui fait osciller une file de molécules magnétiques, est proportionnelle au carré de la densité magnétique, tant que les parcelles sont assez

MAGNÉnSMR 8PÊ(:iFlQCE. 775

rapprochées pour réagir facilement les unes sur les autres; ce qui a lieu tant que la densité magnétique n*est pas inférieure à ^. Quand les particules sont très éloignées, l'action élémentaire est proportionnelle à la densité, comme Coulomb Pavait reconnu. Entre ces deux limites, la loi est fort compliquée. Il résulte aussi de tous ces faits que Faction exercée èur le fer doux, ne change pas quand on le réduit en limaille ou en poudre impalpable, la densité magnétique restant la même.

En appliquant le même procédé «^ diverses substances, M. E. Becquerel a trouvé que le fer le plus doux est celui qui possède le magnétisme spéciGque le plus prononcé , comme on pouvait le prévoir, la force coêrcitive s'opposant au développement de la polarité qui précède l'attraction. Le nickel et le cobalt ont, à poids égal, sensiblement le même magnétisme spécifique que le fer doux ; celui de la fonte n'en est que les 0,80.

480S. Inflaeaee des actions niéeaiiiqa«s sur le nacBétisnie spéelll^ne dn fer. — Nous avons vu que les actions mécaniques qui modifient d'une manière permanente l'état moléculaire, exercent une grande influence sur l'aimantation que peuvent conserver le fer et Tacier. Ces mêmes actions affectent aussi le magnétisme spécifique, c'est-à-dire que, sous leur influence, la polarité magnétique produite par une cause donnée est plus ou moins modifiée, même quand les actions mécaniques n'altèrent que temporairement l'arrangement moléculaire; quand le corps abandonné à lui-même, revient à son premier état, il reprend en même temps sa puissance magnétique primitive. On a expérimenté principalement sur la torsion.

iBflneaeede la torsion. — Pour mettre en évidence les variations du magnétisme spécifique pendant la torsion, M. E. Becquerel a eu l'idée heureuse de se servir des courants induits que produit toute variation d'aimantation d'un barreau, dans une hélice qui l'enveloppe. Il suspendit donc verticalement un fil de fer bien recuit. Ce fil , tendu par un poids, traversait uii tube de verre autour duquel était enroulée une hélice en rapport avec un réomètre très sensible à fil court. Toutes les fois qu'une torsion était imprimée au fil, l'aiguille du réomètre était déviée, toujours du même côté, quel que fût le sens de la torsion. Qusfod le fil revenait à son état d'équilibre, l'aiguille éprouvait une déviation contraire ; c'est que le fil de fer était aimanté sous l'influence de la terre, et que la torsion diminuant sa puissance magnétique , il se produisait brusquement un affaiblissement dans la polarité produite, d'oi\ résultait, dans l'hélice, un courant induit instantané direct. Quand, la torsion étant détruite , la puissance magnétique et la polarité s'accroissaient brusquement, il se développait dans l'hélice un courant induit inverse. M. E. Becquerel a obtenu un courant continu, en laissant le fil osciller librement par tomon, et interposant dans le circuit du réomètre un commutateur qui renversait les courants produits chaque fois qu'ils changeaient de sens, c'est-à-dire aux instants où le fil oscillant passait parla position d'équilibre, et où il arrivait au maximum de torsion dans un sens ou dans l'autre.

ELECTRO-MAGNETISME.

M. Matteucci a fait de nombreuses expériences sur le même sujet , eo employant, au lieu de fils, des barres de fer doux ou d'acier, aimantées par oot' hélice enveloppante, prés de laquelle se trouvait l'hélice dans laquelle devaient se développer les courants induits pendant la torsion >.

M. Wertheim, à la suite de son beau travail sur la torsion (lyiM), s'est occupé de l'influence qu elle exerce sur le magnétisme. Il s*esi servi pour cela de l'appareil {fiy. 1342 ) déjà décrit (1,440). La barre est enveloppée par deux hélices placées l'une à la suite de l'autre, et n'occupant qu'une faÂle partie de sa longueur. La première, à gros fil, reçoit un courant qui aimante la barre. La seconde, à fil fin, est en rapport avec un réométre, et doit recevoir les courants induits ; son ouverture intérieure est assez large

Fig. 1342.

pour que la dislance de sa surface intérieure à des barres de différente grosseur , Ipuisse être regardée comme constante. L'expérience a prouvé que les résultats restent les mêmes, quelle que soit la distance aux extrémités delà barre, de l'une ou de l'autre hélice. Toutes les expériences ont été répétées avec un appareil en bois muni d'étaux en bronze ; et les résultats sont restés les mêmes.

M. Wertheim a d'abord constaté, après Coulomb et M. Marianini (1678), que le fer le pins doux possède toujours une certaine force coërcitive, et consenc un état de magnétisme permanent, dont les actions mécaniques temporaires accélèrent l'établissement. Par exemple, une barre de fer aussi doux que possible, placée horizontalement, et aimantée par l'action terrestre, présentait, quand on la retournait bout à bout et qu'on essayait son pôle nord avec une petite aiguille aimantée, une force magnétique plus faible que celle qu'elle présentait dans la première position , c'est que la barre avait conservé presque la moitié de l'aimantation produite alors.

Cela posé, voici les principaux résultats constatés par M. Wertheim : 1® les

t Comples-rendus de l'Académie des sciences, t. XXIV, p. 304 ; et XXXVl, p. 742.

torsions et détorsions ne produisent par elles-mêmes aucun magnétisme , car on n*obserYe pas de courant dans l*hélice induite, quand la barre est perpendiculaire au méridien magnétique. — 2<* Si la barre est dirigée dans le méridien magnétique, ou soumise à l'action d*un aimant placé sur son prolongement, ou au courant de Fhélice magnétisante, les torsions et détorsions accélèrent l'action magnétisante de la cause extérieure ; mais une fois Téquilibre magnétique établi, les torsions affaiblissent Taimantation totale, et les détorsions la ramènent à sa première valeur, comme l'indiquent les courants induits direct et inverse qui se succèdent alors. Ces courants sont mesurés par les déviations impulsives de l'aiguille du réométre, lesquelles sont proportionnelles aux forces. On voit donc que le maximum d'aimantation a lieu dans l'état à^équilibre mécornique, 3° Si la barre est soustraite à l'action qui l'aimante , les torsions et les détorsions font rapidement disparaître l'excès d'aimantation temporaire, mais elles continuent indéfiniment à agir sur l'aimantation permanente , qui est diminuée par les torsions et rétablie par les détorsions. — 4» Quand la barre se trouve dans un état quelconque d'équilibre magnétique, tous les effets de la torsion sont proportionnels aux angles de torsion ; mais la grandeur de ces effets parait dépendre beaucoup plus de l'aimantation permanente que de l'aimantation temporaire produite par la cause extérieure. Par exemple, dans une expérience, la suppression du courant de l'hélice magnétisante réduisit à on sixième l'état magnétique du barreau ; mais les variations d'intensité produites par la torsion sur le magnétisme permanent qui restait seul, ne furent pas même réduites à moitié. — 5° La forme de la section ne parait pas avoir d'influence, mais les déviations augmentent avec son étendue et l'intensité de l'aimantation. — 6o Quand on essaie différentes espèces de fer, la marche est la même pour toutes ; il n'y a de différence que dans les intensités absolues des effets. Le fer le plus dur demande le plus de torsions et de détorsions pour arriver à son équilibre magnétique, qui est indiqué par l'égalité des courants opposés qu'elles produisent. — 7» L'acier présente avec le fer une différence fondamentale : plus il est trempé, plus il faut de torsions ou détorsions pour qu'il atteigne l'équilibre magnétique, quand il est soumis à l'aimantation. Une fois l'équilibre établi, M. Wertheim trouve que les torsions ou détorsions ne peuvent à elles seules le modifier, comme cela a lieu pour le fer. Mais M. Matteucci a toujours obtenu des courants induits très faibles, et d'autant plus faibles que la trempe était plus dure. — 8» Les fers durs ont présenté une anomalie qui n'a pas été expliquée ; souvent les déviations qu'ils produisent par la torsion sont plus grandes immédiatement après l'interruption du courant magnétisant , que pendant le passage de ce courant. Dans ce cas, il n'y a de diminution qu'au bout de quelque temps.

Au lieu de partir de la barre ne possédant aucune torsion, M. Wertheim a ensuite cherché quels sont les résultats quand on la met, avant de l'aimanter, dans un état de torsion temporaire ou permanente ; et il a reconnu que les résultats restent les mêmes, c'est-à-dire que le maximum magnétique cor-

respond, noD à l*état de torsion qui sert de point de départ, mais à rétatqiii correspond à l'équilibre mécanique. De sorteque, si l'on fait toarner h rooe dans le sens qui diminue la torsion primitive, le magnétisme s'accrott , et qu'il diminue quand on revient à la torsion primitive. Mais si la torsioD permanente qui sert de point de départ est produite pendant que la barre est soumise à l'action du courant aimantant, on observe la rotation du maj^wurn, c'est-à-dire que le maximum se déplace, et dans le sens de la torsion; et l'angle de rotation est d'autant plus prononcé que le fer est plus dur et la torsiou permanente plus grande. Cet angle est toujours au-dessous de U moitié de la torsion temporaire qui a nécessairement lieu pendant qu'on produit une torsion permanente.

Si Ton interrompt le courant pendant qu'il existe une torsion permanente sans torsion temporaire, le maximum, qui appartient alors au magnétisme permanent qui subsiste seul, conserve la même rotation. Mais si l'interruption a iieo pendant que la barre est soumise à une torsion temporaire, il se produit nue nouvelle rotation dans le sens de cette torsion. Cette rotation, toujours moindre que l'angle de torsion temporaire , est d'autant plus prononcée que le fer est plus doux; tandis que la rotation est plus grande avec le fer le plus dur, quand on la produit au moyen d'une torsion permanente produite pendant le passage du courant.

Traction, flexion. — M. Mattcucci a reconnu qu'un allongement imprimé brusquement par tension à un fil de fer ou d'acier soumis à l'action d'une hélice magnétisante, produit une augmentation dans la force magnétique, et que le raccourcissement produit une diminution. Ces changements se reconnaissent par les courants induits dans une hélice enveloppante. Ayant introduit dans cette hélice un tube en cuivre rempli de limaille de fer, qu'il comprimait au moyen d'un piston à vis, M. Matteucci a reconnu que le magnétisme était augmenté par la compression. Quand il retirait le piston ou qu'il agitait la limaille, il y avait diminution du magnétisme. Le même physicien a encore expérimenté au moyen d'un très gros électro-aimant à deux branches , dont les hélices étaient indépendantes Tune de l'autre ; Tune servant à aimanter le fer doux , l'autre représentant l'hélice induite. Quand il imprimait un choc, une vibration, une compression au fer doux, il observait des courants induits, indiquant une augmentation de magnétisme. M. Wertheim a obsenré, depuis, quelques-uns de ces résultats; il a trouvé, de plus, que la ftexion ou U déflex\on agissent comme la torsion et la délorsion. Tous ces phénomènes se conçoivent par les déplacements imprimés aux molécules (1677) , lesquels favorisent leur arrangement , soit dans le sens convenable pour augmenter l'aimantation, soit dans le sens opposé.

M. Wertheim trouve dans l'augmentation de la capacité magnétique par la traction, l'explication de ce fait singulier, qu'un aimant que l'on charge graduellement devient de plus en plus fort (1228); lorsqu'on enlève la charge, l'aimant se raccourcit et ne peut plus la porter. Le môme physicien explique

par les variations du magnétisme spéciGque, dues aux flexions inévitables pendant la marche, l'impossibilité où Ton est de se fier aux indications de la boussole dans les grands navires en fer, les compensateurs (1233) ne tenant pas compte des variations que les flexions apportent à Taimantation du fer par l'influence de la terre.

4806. ■ABiinnB SFicmauB des gohps DiAïA&MiriQinu on no ■ABirtnauis- — M. Plucker a comparé les pouvoirs magnétiques d'un grand nombre de corps solides et liquides, au moyen de poids ■ : il suspendait par des cordons de soie, h la balance en verre renfermée dans la cage'de son appareil {fig. 1334), un anneau mince en cuivre sur lequel il posait un verre de montre rempli de la substance à essayer, liquide ou réduite en poudre impalpable. Une plaque de verre prenant bien juste fermait le verre de montre, de manière qu'il contint toujours des volumes égaux et de même forme des différentes substances. L'équilibre étant établi pendant le passage du courant dans l'électro-aiinant , on cherchait les poids nécessaires pour le rétablir après la rupture du circuit. En divisant ensuite ces poids par la masse du corps, on obtenait la force exercée rapportée à l'unité de masse. Cela suppose que, pour une même substance , Taction exercée est proportionnelle à la masse. M. Plucker a cherché à vérifier ce principe en opérant sur des volumes égaux de cire, auxquels il mélangeait des quantités variables de fine limaille de fer. Dans toutes les expériences , il tenait compte de l'action exercée sur le verre de montre vide.

M. Plucker a déterminé ainsi le magnétisme spécifique d'un grand nombre de substances, principalement des composés du fer et des dissolutions de ses sels. En représentant par 100,000 le magnétisme du fer, il a trouvé, pour la pierre d'aimant, 40227 ; pour le fer oligiste, 533 ; pour l'oxyde brun , 7i, nombre le plus faible pour les composés du fer , solides ou liquides.

Voici quelques-uns des résultats relatifs aux substances diamagnéiiqves , à la température ordinaire et à poids égal, par rapport à Teau :

Kan 400

Phosphore 4 00

Sulfure de carbone 4 02

Acide cblorhydrique 102

Elher sulfuriquc 4 27 (

Essence de térébenthine. . . 4 23 \

Fleur de soufre 74 l

Sel marin 79 ^ *

Acide azotique 48 i

Azotate de bismuth 35 i

Acide sulfurique. ...» 34 i '

Mercure 23 ^

On voit que les diamagnétismes des différents groupes sont exprimés à peu près par des rapports simples ; mais on ne peut décider si ce résultat est dû au hasard, ou s'il exprime une loi réelle.

i80V. Expériences de H. E. Beeqnerel. — M. E. Becquerel a déterminé le magnétisme spécifique d'un grand nombre de substances, au moyen des appareils que nous avons décrits plus haut (1 798,1 799). Il mesurait l'intensité

> Annala de chimie et de physiqw, 3« série, t. XIIX, p. 138.

de raction exercée par rélectro-aimaDt, soit parla torsion, soit avec la balance. Le magnétisme spécifique des liquides était déduit de la diSërence des actions e.xercées successivement sur un môme barreau , dans le vide et dans le liquide en question. Le tableau suivant contient une partie des résultats obtenus par M. È. Becquerel; les substances marquées B ont été éprouvées avec la balance, et les autres, marquées T, par la torsion. Le magnétisme de Teau est pris pour unité, et les résultats se rapportent à des volumes égaux.