EXPÉRIENCES SUR LES CORPS MAGNÉTIQUES

Les corps magnétiques ont dû être les premiers soumis à notre étude. Les lois connues de l'action inductrice du fer doux étaient pour nous un moyen de contrôler l'exactitude des conclusions que nous voulions tirer de nos expériences. D'autre part, l'examen des substances faiblement, mais certainement magnétiques, telles que

<" Celle précaution avait moin» pour objet rie* rendre les lectures plus exacte* que d'éviter les courants d'air produits mus la cloche du galvanomètre p flr \ e corps de l'observateur.

tes composas ferrugineux, devait nous renseigner sur le degré de sensibilité de notre méthode.

Les expériences qu'on va lire nous semblent satisfaisantes à ce double point de vue.

Une plaque de fer doux, animée d'un mouvement de rotation eh présence d'un aimant ou d'un solénoîde, peut être regardée comme nn aimant qui change périodiquement de situation et d'intensité. En même temps, des courants induits s'établissent dans son intérieur comme dans tout autre corps conducteur, mais leur effet est négligeable devant l'effet de l'aimantation, ainsi qu'on le verra plus loin par la comparaison des expériences relatives au fer doux, et des expériences relatives à l'argent et au cuivre rouge. Nous en ferons abstraction dans tout ce paragraphe.

Considérons d'abord le cas ou la plaque mobile est aimantée par l'influence d'un solénoîde. Prenons la plaque dans une position telle (fig. à), que sa plus grande dimension MN, que nous appellerons son axe, soit perpendiculaire à la ligne des pôles AB, et supposons que le sens du mouvement soit indiqué par les flèches de la figure. Pendant le premier quart de révolution, l'axe s' approchant de la ligne des pôles , les lois élémentaires de l'induction indiquent qu'il doit se développer dans le fil des bobines un courant de direction contraire au courant du solénoîde. Nous appellerons ce courant, pour abréger le discours, un courant négatif. Pendant le deuxième quart de révolution, l'axe de la plaque s'éloignant de la ligne des pôles jusqu'à la position perpendiculaire, le courant induit doit être positif, c'est-à-dire de même sens que le courant du solénoîde. Pendant le troisième et le quatrième quart de révoluion, les mêmes phénomènes doivent se reproduire sans aucune iiffé'rencc.

L'expérience n'est pas entièrement d'accord avec ces indications de la théorie. Une plaque de fer doux, de 1 1 centimètres de longueur, A q millimètres de largeur et 8 millimètres d'épaisseur, ayant

été fixée sur l'axe de notre machine, et le commutateur ayant reçu successivement diverses positions, de manière à observer l'action exercée sur le galvanomètre par les courants induits durant le passage de la plaque d'une position angulaire quelconque à une autre position angulaire différente de 20 degrés, nous avons constamment reconnu que le changement de direction des courants induits n'avait pas lieu au moment précis indiqué par la théorie, mais quelque temps après.

Le tableau suivant expose les résultats d'une série d'expérience*. La première colonne indique la période de la rotation pendant laquelle le commutateur laisse circuler le courant; le signe -[-signifie que, durant cette période, l'axe de la plaque va en s'éloignant delà ligne des pôles, et le signe— qu'il va en s'en rapprochant. Ainsi la notation de + aoà + ào correspond à l'effet observé pendant que l'angle formé par l'axe de la plaque et la ligne des pôles a varié de aoà io degrés. Les colonnes marquées 1, 11 et ni contiennent les effets observés en donnant successivement à la plaque les trois vitesses définies plus haut, le commutateur conservant une position constante. On n'a d'ailleurs inscrit que la déviation initiale de l'aiguille dans chaque expérience; on n'a pas observé la déviation stable, la disposition des expériences ne permettant évidemment pas d'obtenir de véritables mesures W.

Dans l'expérience dont je donne les résultats, le solénoïde était traversé par le courant de 1 éléments de Bunsen. La distance du plan de rotation de la plaque aux extrémités du solénoïde était de 6 millimètres.

De - 90 h — 70°

De — 70 h — 5o

De — 60 à — ko

De — ko à — 90

De — 90 à

De à h- 90

- ko

De 4- 90 à 4- ho

De -+- ko h 4- 60

De 4- 5o h 4- 70

De + 70 à 4- 90

(') Dans toutes ces expériences, aussi bien que dans les expériences relatives aux corps

On voit que le courant induit demeure quelque temps encore positif, après que la plaque a commencé à se rapprocher de la ligne de» pôles, et que, pour de grandes vitesses de rotation, il peut elre négatif pendant que la plaque commence à s'éloigner de la ligne des pôles '". Ainsi , si l'on représente par des abscisses négatives les angles

formés par l'axe de la plaque et la ligne des pôles pendant la période de rapprochement, par des abscisses positives les mêmes angles pendant la période d'éioignement, et par des ordonnées les intensités correspondantes des courants induits, la théorie assigne à la courbe ainsi construite une forme analogue à celle de la figure 5 , et l'expérience une forme analogue à celle de la figure 6 , les points où l'ordonnée change de signe s'étant d'autant plus déplacés que la vitesse de rotation a été plus grande.

La seule explication qu'on puisse donner de ces différences consiste à admettre que l'aimantation n'est pas un phénomène instantané, et qu'en conséquence le maximum et le minimum d'intensité du magnétisme de la plaque n'ont pas lieu au moment précis où son axe est parallèle ou perpendiculaire à la ligne des pôles, mats quelnon magnétique!, on a comparé de deux manières différentes les deux périodes tlu mouvement. Tantôt, pour chaque position du commutateur, on a fait tourner les plaque* dans les deui sens opposés, et il a suffi, pour une eipérience complète, défaire varier la position du commutateur entre des limites éloignées de 90 degrés l'une de l'autre; tantôt on « toujours fait tourner les plaques dans le même sens, mais en faisant varier la position du commutateur entre des limites éloignées de 1 80 degrés. Les deux méthodes ont donné des résultats tout semblables, et celle concordance suffit pour écarter diverses objections qu'on aurait pu tirer de la disposition du commutateur.

111 11 est même probable qu'avec un commutateur plus étroit celte anomalie aurai! pu •'observer pour de petite» vitesses de rotation.

que temps après que cette position a été dépassée. De là le déplacement des limites où le courant induit change de signe (I) .

Lorsqu'on remplace le solénoide par un aimant, l'action inductrice qui vient d'être analysée subsiste toujours, mais il s'y en ajoute une autre, la variation de l'intensité de l'aimant qui résulte du mouvement de la plaque. Il est même facile de voir que cette action l'emporte de beaucoup sur la précédente et détermine la marche générale des phénomènes. A cet effet, l'aimant étant placé dans les bobines de l'appareil, et la plaque de fer doux étant retirée, on approche de l'extrémité d'une des bobines un petit conducteur fermé, traversé par un courant voltaïque. On observe un courant induit, développé à la fois par l'action directe du courant mobile sur les bobines, et par le changement temporaire de l'intensité de l'aimant. Si l'on recommence la même expérience, après avoir retiré l'aimant, de manière à ne laisser subsister que l'action inductrice directe, le courant induit qui s'observe n'est qu'une petite fraction (au plus un huitième dans mon appareil) du précédent.

C'est donc aux variations temporaires de l'intensité de l'aimant qu'on doit attribuer le principal rôle dans le développement des courants de la machine de Page (2) . D'ailleurs les lois élémentaires de l'induction indiquent des effets exactement analogues à ceux qui viennent d'être analysés. La plaque de fer s'éloignant de la ligne des pôles , le magnétisme de l'aimant diminue d'intensité , et il y a induction d'un courant de même sens que les courants particuliers de la théorie d'Ampère, c'est-à-dire d'un courant positif. La plaque se rapprochant de la ligne des pôles, l'intensité magnétique augmente, et le courant induit est négatif. La loi théorique des phénomènes peut donc être représentée par une courbe analogue à celle de la figure 5 ; l'influence du temps sur l'aimantation doit encore déplacer les points où la direction du courant change de signe, de façon que les phénomènes puissent être représentés par la courbe de la figure 6.

(l) Celte durée sensible nécessaire au phénomène de l'aimantation est bien connue des constructeurs de machines électro-magnétiques et de télégraphes électriques.

O Ces variations du magnétisme d'un aimant d'acier trempé n'ont rien qui doive surprendre. Des faits très-nombreux onl prouvé depuis fort longtemps que l'acier trempé.

L'expérience confirme entièrement ces prévisions. Voici le tableau d'une série d'observations prises parmi plusieurs autres tout à fait semblables. Le galvanomètre employé était toujours le même; mais, à l'aide d'une dérivation, on ne laissait circuler dans le galvanomètre qu'une très-petite fraction des courants induits. Les notations sont les mêmes que ci-dessus :

De - 90 à - 70°

+ ii°

De — 70 à — 5o

De — 60 h — ho

De — 60 h — ao

De — ao à

De à+90

De -t- ao à + Ao

De h- Ao à h- 60

H- Al

De -+- 5o à -h 70

De 4- 70 à 4- 90

Si même on compare ce tableau à celui de la page 5 a , on reconnaît que l'influence du temps est beaucoup plus sensible avec l'aimant qu'avec le solénoïde. La cause de cette différence est probablement dans la différence de l'acier trempé et du fer doux, et peut-être aussi dans une réaction des courants induits sur le magnétisme de l'aimant, semblable à la réaction des courants de la machine de Clarke sur le magnétisme du fer doux que M. Lenz a découverte et étudiée (l) .

Quoi qu'il en soit, il est résulté de ces expériences la nécessité de substituer le solénoïde à l'aimant dans mes recherches sur les métaux non magnétiques, toutes les fois que l'intensité des phénomènes l'a permis.

Après le fer doux, il m'a paru intéressant d'examiner d'autres corps magnétiques. Je n'ai pas eu à ma disposition de nickel, ni de cobalt métallique; mais avec des substances bien moins magnésous l'influence d'un aimant on d'un courant extérieur, peut éprouver des changements d'aimantation qui disparaissent dès que celte influence a cessé d'agir. On trouve un résumé et une discussion complète de ces phénomènes dans le mémoire de M. Poggendorff ayant pour titre : Sur quelques phénomènes d'aimantation ( Pogg. Annalen, t. XLV).

il} Mémoire sur l'influence de la vitesse de rotation dans les machines électro-mngnétiques (Po/jrg. Annalen, t. LXXVI).

tiques, telles que les principaux composés du fer, j'ai tenté des expériences qui m'ont entièrement réussi (1) . Ces substances étaient réduites en poudre et placées dans de petites boites de bois, ayant exactement les dimensions des pièces de fer doux. On les mélangeait avec un peu de mastic, afin de donner aux grains de poudre un degré de cohérence suffisant (,) .

Voici les résultats de deux séries d'expériences comparatives qui se rapportent au sulfure et à l'oxyde de fer. Le sulfure avait été préparé en précipitant par le sulfhydrate d'ammoniaque une dissolution de sulfate de fer; l'oxyde était du colcothar, obtenue la manière ordinaire.

Dans la première série d'expériences, on a fait usage du solénoïde traversé par le courant de 20 éléments de Bunsen. En raison de la faiblesse des courants induits, on a pris un commutateur qui établissait la communication pendant une partie de la rotation égale à 35 degrés. On a obtenu les effets suivants :