ACTION DES COURANTS LES UNS SUR LES AUTRES

Davy (i) de son côte, mais plus tard, aimanta deux petites aiguilles d’acier en les frottant transversalement sur un simple fil conjonctif, ou même en les plaçant à quelque distance de ce fil, hors du contact. Il parvint aussi à aimanter deux petites aiguilles d’acier placées perpendiculairement à la direction d’un fil métallique dans lequel on transmettait l’électricité ordinaire.

Le 3o octobre, M. Amj)ère' annonça à l’Académie que l’action du globe terrestre tend à amener, dans un plan perpendiculaire à la direction de l’aiguille d’inclinaison, le plan d’une portion mobile du conducteur d’un appareil voltaïque, disposé de manière à former un circuit presque fermé.

M. Biot (2) lut dans la même séance un Mémoire sur l’action mutuelle des courants et des aimants, dans lequel il fit connaître le caractère de la force électrodynamique, c’est-à-dire la loi suivant laquelle cette force émanée du fil conjonctif s’affaiblit à diverses distances de son axe. Il fit ce travail en commun avec M. Savart, qui commençait alors la carrière scientifique qu’il a parcourue depuis avec tant de distinction. Ils reconnurent, au moyen d’un appareil, dont je ne puis donner ici la description , que la force exercée par le fil est transversale à sa longueur et révolutive, et quelle décroît dans un rapport exactement proportionnel à la distance.

Ce résultat était évidemment composé, puisqu’on divisant par la pensée le fil conjonctif en une infinité de petites tranches, chacune d’elles devait agir sur l’aiguille en raison de sa distance et de sa direction. Mais on pouvait remonter, au moyen du calcul; de la résultante trouvée par l’expérience à l’action simple; c’est ce que Laplace fit. Il trouva que la loi individuelle de chaque

(1) Journal de Physique, t. xct, p. 894.

(2) Journ. de Phys., t. xli, p. 5i ; Annal, de Çh. et de Phvs. , t. XV, p. 282.

y PÉRIODE, CHAPITRE PREMIER. 2ï3

force élémentaire agissait en raison inverse du carré de la distance.

MM. Biot et Savart cherchèrent ensuite à déterminer si l’action de' chaque tranche du fil était la même dans toutes les directions, ou si elle agissait avec plus d’énergie dans un sens que dans uu autre. Iis trouvèrent qu’en faisant passer le courant dans un fil plié ou un fil droit, 1 action était toujours réciproque à la distance, mais que l’intensité absolue était plus faible pour le fil oblique que poui’ le fil droit, dans la proportion de l’angle forme par la direction d un des bouts du fil avec l’horizon, à funité; ils trouvèrent par le calcul que l’action de chaque élément du fil oblique, sur chaque molécule de magnétisme austral ou boréal, est réciproque au carré de sa distance à cette molécule et proportionnelle au sinus de 1 angle formé par la distance au sommet de l’angle avec le fil.

Le () novembre 1820, M. Ampère annonça un fait relatif a 1 action des conducteurs pliés en hélice, fait qu’il avait remarqué long-temps avant d’en connaître la cause et que M. Arago avait observé de son coté. Il en conclut uu moyen très-simple de neutraliser l’c'ffet longitudinal d’un courant électrique dans un conducteur plié en hehce et d en réduire l’action à l’effet transversal, qui se trouve alors identique à ccdui d’un aimant.

Dans la séance du 4 décembre, il (i) lut un Mémoire sur l’expression analytique des attractions et répulsions des courants électriques. Il s’appliqua à montrer que tous les faits relatifs à l’action mutuelle de deux aimants, d’un conducteur voltaïque et d’un aimant ou de deux conducteurs, pouvaient être ramenés a une cause unique, consistant dans une force tantôt attractive, tantôt répulsive entre les portions infiniment petites de ce qu’il a nommé courants électriques, mais agissant toujours suivant la ligne qui joint leur milieu.

Il admit que l’action de cette force n’était pas seu-

(i) Annal, de Ch. et de Phys., t. xx, p. 398.

aiZi ROTATION DES COTTRANTS AUTOUR DES AIMANTS.

lemeiit fonction de la distance, mais qu’elle dépendait aussi des angles qui déterminent la position respective des deux portions infiniment petites des courants électriques de la ligne qui enjoint les milieux.

Dans la séance du i8 décembre, M. Biot lut un Mémoire dans lequel il fit connaître le complément des recherches qu’il avait entreprises conjointement avec M.Savart sur l’action mutuelle des courants et des aimants.

Dans un dernier Mémoire lu à l’Académie des sciences les 8 et 1 5 janvier 1821, M. Ampère donna quelques essais de calcul relatifs a l’action mutuelle d’un fil conjonctif d’un aimant.

§ II. Rotation des courants autour des aimants. Multiplicateur électrique; suite des travaux de M. Am- ' père.

En 1821, M. Faraday (1) fît l’expérience delà révolution d’un fil conducteur autour du pôle d’un aimant, dont Wollaston avait eu l’idée (2). Il obtint ce mouvement en plaçant l’aimant dans une position verticale et suspendant le conducteur mobile, de manière à ce qu’il pût produire autour de l’une des extrémités de cet aimant un cylindre ou un cône. Le sens de rotation changeait suivant celui du courant. Il réussit également à faire tourner un aimant parallèlement autour d’un fil conducteur, mais non autour de son axe, en plongeant l’aimant dans du mercure, lui donnant une position verticale au moyen d’un lest en platine pjacé au bout inférieur et faisant arriver, au moyen d’un fil conducteur, un courant électrique qui se distribuait dans tout le mercure.

M. Faraday chercha si l’on pouvait imprimer à un aimant un mouvement de rotation autour de son axe.

(1) Oii Electro-Magnetisni motions and the Theory of Magnetisin. Septembre 1821 ; Annai. de Ch. et de Phys., t. xvin,

(2) Précisées Phénomènes électro- dynamiques , inséré dans le vol. de Chimie de Thompson; trad. de M. Riffaud.

y PÉRIODE, CHAPITRE PREMIER. 21 5

Mais, d’après le mode d’expérimentation dont il se servit, il constata que ce mouvement était impossible. Le Mémoire dans lequel il rendit compte des tentatives qu’il fît à ce sujet, ayant été publié dans les Annales de Chimie et de Physique, M. Ampère et Savary y joignirent des notes où ils montrèrent que ces trois faits étaient une suite nécessaire de la théorie de M. Ampère. Ce dernier (i) s’aperçut ensuite que si le mouvement de rotation de l’aimant sur son axe n’avait pas eu lieu dans les expériences de M. Faraday, c’est que le courant ne passait ni dans l’aimant, ni dans une portion de conducteur qui y fût solidement attachée. Il réalisa cette pensée et obtint le mouvement de rotation avec une grande vélocité. Il démontra en même temps que cet effet résultait de sa théorie, ainsi que le résultat négatif obtenu par M. Faraday. Il attribua tous ces mouvements à la suite non interrompue des attractions et des répulsions que les courants de l’aimant et le courant électrique exerçaient dans toutes leurs positions les uns sur les autres.

A l’appui de sa théorie, il prouva qu’avec les mêmes hélices qui lui avaient servi à imiter les propriétés des aimants que l’on connaissait alors, il pouvait reproduire les faits découverts par M. Faraday.

Davy ayant plongé dans du mercure les extrémités de deux conducteurs en communication avec les extrémités d’une pile, et ayant approché l’un des pôles d’un aimant puissant, près de la surface du mercure en contact avec ces conducteurs, il vit aussitôt le mercure prendre un mouvement de rotation rapide dont le sens dépendait de la nature du pôle de l’aimant et de celui de la pile. Ce phénomène rentrait évidemment dans le premier des trois faits découverts par M. Faraday.

Davy fît une expérience trèsùntéressante qui tendait à montrer que les actions des aimants sur les conducteurs,

(i) Annal, de Ch. et de Phys. , t. xxii, p. 389.

2i6 multiplicateur électrique.

onde ceux-ci sur d’autres conducteurs, étaient dues aux attractions et répulsions des courants, sans que les parties matérielles y fussent pour quelque chose. Nous avons déjà vu qu’en faisant passer la décharge d'une très-forte pile entre deux pointes de charbon, il se produit un jet de lumière dont l’éclat est si vif que l’œil ne peut en supporter la vue. Davy ayant présenté un aimant à ce jet de lumière, il vit qu’il en éprouvait une action semblable a celle d’un conducteur métallique mobile, cest-a-dire, qu’il en était attiré et repoussé selon le pôle en regard et le sens du courant.

J ai déjà dit que M. Ampère pensait qu’un aimant était formé de courants électriques tournant autour des molécules, dans une direction perpendiculaire à la ligne des pôles. Il rendit probable cette conjecture en prouvant qu’un fil de cuivre recouvert de soie et enroulé en hélice autour d un tube de verre, se comporte comme un aimant par rapport à un aimant ou à d’autres courants, c€^st-a-dire que chacune des deux moitiés possède un magnétisme différent. La découverte récente de M. Faraday , relative a la production des courants par induction, est venue confirmer cette conjecture.

En même temps queM. Ampère étudiait les propriétés magnétiques des hehces, M. Schweiger, en A llemagne ( i ), imaginait le multiplicateur électrique, fondé sur le même principe. A l’aide de cet appareil, qui est, sans contredit, une des plus belles applications de la decouverte de M. OErsted, on rend sensible faction de très-faibles courants sur 1 aiguille airnantee, ce qui permet d’étudier la question du dégagement de l’électricité dans une infinité de circonstances ou il y avait impossibilité de le faire avant. Sa construction varie suivant la source qui produit l’électricité que l’on veut observer. Mais le type general est un châssis en bois, ouvert sur deux faces et autour duquel est enroulé un fil de cuivre recouvert de

(i) Bibl. univ. , t. XVI, p. 197.

3 PERIODE, CHAPITRE PREMIER. 2 I y

soie. Le diamètre et le nombre des circonvolutions dépendent de la nature de la source de rëlectricité. Une aiguille aimantée, librement suspendue à un fil simple de soie, est placée dans l’intérieur du châssis. Aussitôt que le fil est traversé par un courant, les actions partielles de 1 aiguille aimantée sur chacune des circonvolutions, supérieures et inférieures, s’ajoutent et produisent une résultante, qui suffît pour faire dévier l’aiguille aimantée, même quand le courant est très-faible.

Un des grands avantages de cet instrument sur tous ceux qui servent à constater la présence de l’électricité, est de faire connaître en même temps le sens du courant ou la nature de chacune des électricités par celui de la déviation de l’aiguille et son intensité par la grandeur de la déviation , ce qui n’a pas lieu avec les autres électroscopes. On y a fait depuis plusieurs perfectionnements dont je parlerai ci-après.

Aussitôt que AI. Ampère eut fait connaître l’action des courants les uns sur les autres et sui' les aimants, il prouva que le globe terrestre se comportait^ dans son action sur les conducteurs et les aimants, précisément comme s’il existait dans le globe des courants cheminant de 1 est à l’ouest. Il suspendit à cet effet un conducteur fermé dans un plan vertical et libre de se mouvoir autour d’une ligne verticale passant par son centre de gravité; ce conducteur, lorsqu’on y fît passer un courant, obéit a l action du globe et se plaça dans une direction perpendiculaire à celle du méridien magnétique. En changeant le sens du courant, le conducteur faisait une demirevolution pour se placer de nouveau perpendiculairement au méridien magnétique, de manière à avoir, dans ce cas-ci comme dans l’autre, le courant dans la partie inférieure dirigée de l’est à l’ouest.

En substituant une hélice au conducteur, il eut un résultat analogue, mais plus marqué; l’hélice se comporta dans ce cas comme un aimant. Ce résultat vint fortifier M. Ampère dans les idées qu’il s’était faites de la cons-

2 l8 ROTATION DES COURANTS AUTOUR DES AIMANTS.

titulion des aimants et l’engagea à les appliquer au magnétisme terrestre.

On a déjà vu, à la fin de la première période et même de la seconde, toutes les tentatives qui avaient été faites pour remonter à la cause de cette propriété, ainsi je n’y reviendrai pas.

La découverte de l’électro-dynamique fournit de nouveaux moyens de reprendre cette question, et M. Ampère ne laissa pas échapper une si belle occasion de montrer toutes les ressources de son esprit. Ayant supposé, comme nous venons de le voir, que le magnétisme terrestre devait être attribué à des courants électriques qui circulaient dans la terre h peu de distance de la surface de l’est à l’ouest, il chercha à vérifier cette hypothèse par l’expérience, en montrant que l’on pouvait imprimer un mouvement de rotation à un circuit mobile, parcouru par un courant, au moyen de l’action du globe.

Il ne suffisait pas d’admettre que le magnétisme du globe était dû à des courants électriques circulant à peu de distance au-dessous de sa surface, il fallait encore rendre probable cette conjecture en s’appuyant sur quelques faits dont on pût supposer l’existence. Davy en fournit les moyens à M. Ampère : il avait avancé que le globe était peut-être formé d’un noyau métallique de potassium, de sodium, de silicium, etc., recouvert d’une couche oxidée ; dès lors M. Ampère supposa qii tà la surface de contact il s’opérait encore continuellement des réactions chimiques qui produisaient une foule de courants électriques auxquels on pouvait rattacher le magnétisme terrestre. INous reprendrons plus loin cette question, après avoir exposé les phénomènes th ermo-électriques.

M. Delarive, la même année, publia un Mémoire touchant l’action de la terre sur une portion mobile d un circuit voltaïque fermé, dans lequel il fit connaître que cette action, dans un rectangle par exemple , s’exercait sur les portions verticales seulement. Il établit alors

y PÉRIODE, CHAPITRE PREMIER. 2 10

cette loi générale (i) : Qu’un courant vertical susceptible de tourner autour d’un axe vertical auquel il est lié ^ se dirige constamment de façon que le plan qui r unit a son axe soit perpendiculaire au méridien magnétique ^ se plaçant lui-même à Test s’il est descendant^ à T ouest s’il est ascendant.

De ce qu’un courant horizontal n’est pas affecté par le inagnétisine terrestre, il n’est pas dit pour cela que son action soit complètement nulle; aussi M. Delarive a-t-il trouvé que cette action existait et qu’elle était soumise à cette autre loi : Qu un courant horizontal susceptible de semoucoir parcdlélement cl lui-même ,, se meut de cette manière dans un sens ou dans un autre, suivant sa propre direction,, et que ce mouvement a lieu dans toutes les positions ou on le met,, qu il soit placé dans la direction du sud au nord, dans celle de l’est a V ouest ou dans toute autre intermédiaire.

Ptl. Ampère admit ces deux lois après avoii' prouvé qu’elles résultaient de celles qui étaient relatives à l’action électro-dynamique, qu’il avait établie depuis long-temps.

AI. Berzelius , dans une lettre adressée à AI. Berthollet , qui en fit la communication à l’Académie des sciences , le 8 janvier 1821 , exposa ses idées sur l’état magnétique des corps qui transmettent un courant électrique (2). Suivant lui, en faisant passer un courant électrique dans un parallélipipède métallique, chacune de ses arêtes est un pôle magnéticjue, dont la largeur est égale à la longueur du parallelipipède. T^es arêtes diamétralement opposées contiennent la même espèce de polarité, tandis que celles qui terminent la même face, contiennent une polai’ité opposée Ainsi on pouvait représenter l’état magnétique intérieur, sur la coupe ti’ansversaie du conducteur, par celui de deux aimants

(1) E^({nis.se historique sur les principales découvertes faites dans l’électricité. Delarive, p. 63.

(2) Recueil d’observat. électro-dynamiqnes, par M. Ampère, p. 93.