De l'influence de la température sur l'aimantation du fer

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Submitted on 1 Jan 1888

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De l’influence de la température sur l’aimantation du fer

P. Ledeboer

To cite this version:

P. Ledeboer. De l’influence de la température sur l’aimantation du fer. J. Phys. Theor. Appl., 1888,

7 (1), pp.199-204. �10.1051/jphystap:018880070019901�. �jpa-00238818�

I99

Ces valeurs de r sont entièrement d’accord avec ce que ^{l’on sait} du pouvoir réflecteur de l’argent poli, pouvoir réflecteur énorme et changeant ^à peine ^avec l’incidence.

Ainsi, ^la proportion ^{de lumière} polarisée par émission est bien réellement très sensible sous toutes les incidences.

Ce fait intéresse non seulement la Physique, ^{mais encore} l’Astronomie, puisqu’il ^{corrobore les idées} d’Arago ^{sur la consti-}

tution _gazeuse de la photosphère solaire, ^ainsi que l’a remarqué

NI. Wolf ( 1 ) .

DE L’INFLUENCE DE LA TEMPÉRATURE SUR L’AIMANTATION DU FER;

PAR M. P. LEDEBOER (2).

On sait depuis longtemps que ^le fer porté ^{au rouge} perd ^com- plètement ses propriétés magnétiques. ^{Coulomb le} premier ^étudia

les variations du magnétisme ^d’une façon systématique il comp- tait la durée d’un même nombre d’oscillations effectuées par ^un même barreau porté ^{à diverses} températures; ^il put ^{ainsi constater} que ^le magnétisme ^{ne se} perd pas subitement, ^{mais avec une} grande rapidité ^{à une} température ^voisine du rouge sombre. Tou- tefois les expériences ^de l’illustre physicien manquent ^de préci- sion, ^{et de nombreux} expérimentateurs n’ont pas ^{cru inutile de}

.

(1) WoLF, Bulletin des séances de la Société française ^de Physique,

année 1888.

( 2 ) ^La figure qui accompagne ^cette Note nous

été obligeamment prêtée par La Lumière électrique.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018880070019901

200

reprendre ^la question. Nous citerons particulièrement ^les expé-

riences de L~.o~~~land, ^{Poloni et} lVlac Ree ; ^{mais tous ces auteurs}

n’ont guère dépassé dans leurs recherches la température ^{de 300°,}

et jusque-là ^les différences dans l’aimanta tion du fer sont peu notables. M. Berson, ^{dans un} intéressant travail publié ^en 1886, s’occupa ^de l’influence de la température ^sur l’aimantation des corps magnéuiques, ^{et il} put ^{atteindre des} températures ^assez

élevées pour ^{constater la} perte totale des propriétés magnétiques

du nickel; _pour ^ce corps la variation du magnétisme, ^{d’abord très}

1

lente, ^{devient très} brusque ^à partir ^{de 300° et la} disparition ^totale

du magnétisme ^{a lieu avant 31~0°. Mais à ces} températures ^les propriétés ^{du fer ne sont} pas sensiblement modifiée. Il ^{nous a} semblé qu’il y aurait quelque ^{intérêt à suivre le} magnétisme ^du

fer depuis ^les températures ordinaires jusqu’aux températures

du rouge ^en passant par ^toutes les températures intermédiaires.

Nous _avons, dans ce but, entrepris ^{une série} d’expériences que

nous allons relater.

Ces expériences comprennent ^deux parties principales : ^{1 ° la}

mesure de la perméabilité magnétique ^{du corps sur} lequel ^on opère; ^{~° la} production ^{et la mesure des} températures auxquelles

est porté ^ce corps.

Occupons-nous ^{d’abord de la} première partie.

1° lJlesure de la perlneabilité mag’nétique. - ^{Nous avons,}

dans un travail antérieur; ^démontré par des expériences ^directes (la ^théorie l’indique d’ailleurs) ^{que la} quantité d’électricité fournie par l’extra-courant ^est proportionnelle ^{au moment d’une}

bobine magnétisante ^dans laquelle ^{on a introduit un} barreau de fer.

Pour mesurer le moment magnétique ^d’un barreau de fer doux introduit dans une bobine magnétisante, il suffit donc de mesurer

le coefficient de self-induction de la bobine.

La bobine magnétisante ^a constitue l’une des branches d’un pont ^de Xvheatstone, ^{sur la branche} adjacente ^{se trouve une autre}

bobine identique; ^{les deux autres branches sont} formées par ^deux bobines formées par ^des fils en maillechort enroulés en double.

Quand ^{la bol~ine a ne contient} pas ^de fer, l’équilibre ^existe

pour le régime permanent, ^aussi bien que pour l’extra-courant,

20I

car les conditions d’éciuilihre

et

sont sati sfaites, puisque nous avons fait R,

R2 ^e t L,

L2 ^d’unie part, ^et Ii.3 = Rif ^avec L3

Lx

^{o d’autre} _part.

Lorsqu’on introduit dans la bobine a un barreau de fer, l’équi-

libre permanent ^du pont n’est pas modifié, ^mais l’extra-courant donnera au galvanomètre ^une impulsion 0 proportionnelle ^{au mo-}

ment magnétique du barreau.

Nous nous sommes servi d’un galvanomètre Deprez-d’Arsonval,

dans le circuit duquel nous avons introduit une résistance _j~, telle que le ^mouvement du cadre soit apériodique, ^{mais sur le} point ^de

devenir périodique. ^{La formule} qui s’applique ^{à ce cas est}

T étant la durée d’une oscillation du galvanomètre ^{à circuit ouvert} i la constante du gaIN,anomèure,

ri..

g. la résistance totale du circuit galvanométriqtte, y compris ^la

résistance auxiliaire _1,

1 l’intensi té du courant de la bobine a.

Nous pouvons donc ^connaître le produit LI et, par conséquent,

mesurer en valeur relative le moment magnétique du barreau de

fer,

^et par suite ^sa perméabilité magnétique qui ^est proportion- nelle, coznzne nous l’avons dit, ^{à ce} produit.

L’intensité .T du courant dans la bobine cc se mesure d’ailleurs

en prenant la diflérence de potentiel ^{aux deux} extrémités de cette

bobine; pour cela, nous nous soznmes servi du même galvano-

mètre que celui du pont, ^{à l’aide d’un} simple jeu ^de commutateur.

Quand ^le pont ^{est bien} réglé, ^on introdui t le barreau de fer, puis ^{on mesure} 1 impulsion ^{due à} l’extra-courant, ^en _prenant

soin de déterminer avant et après chaque ^mesure d’impulsion ^la

différence de potentiel ^{aux deux} extrémités de la bobine a.

202

Il _y a quelques précautions ^à prendre, l’extra-courant de fer-

meture se trouve souvent ^un peu supérieur ^à l’extra-co uran t de rupture, ^{à cause du} léger ^{excès de} force électromotrice des piles,

au moment de l’établissement du courant; ^{mais on remédie} aisé-

ment à cet inconvénient.

Voyons maintenant la seconde partie ^des expériences.

2° Méthode de chauffag’e ^et évaCcccctzo~2 de Ici tej~2~ércctzcj~e.

La difficulté la plus grande ^{de nos} expériences ^{était d’arriver à}

chauffer jusqu’à ^{de très hautes} températures le barreau de fer; ^il fallait, ^en effet, pouvoir ^{obtenir cet} échauffement sans changer ^la température ^{de la} bobine, ^{dont la} résistance aurait varié; ^car

cette variation aurait détruit l’équilibre ^du pont.

Nous sommes parvenu ^à surmonter cette difficulté _par un pro- cédé qui pourrait, croyons-nous, ^{rendre de} grands ^{services dans}

un certain nombre de recherches de Physique ^et de Chimie. Il

permet ^en effet d’obtenir des températures élevées dans un gaz ^ou dans le vide.

Le barreau de fer introduit dans l’intérieur de la bobine

(fi-. 1) ^{est entouré d’une} spirale ^de platine ^FF’ qui ^{est enroulée}

en double, ^les spires ^{allant dans deux sens} inverses. Cette spirale

est isolée du fer _par une feuille mince de mica B; ^{elle est} par-

courue par ^{un courant} dont on peut ^élever l’intensité jusqu’à

18 ampères. ^On peut ^ainsi porter ^{le barreau de fer} depuis ^{la tem-} pérature ordinaire jusqu’au rouge-cerise.

Mais il faut, ^{nous l’avons} dit, empêcher ^{la bobine de} s’échauffer.

Pour cela, ^{on établit entre la} spirale ^de platine ^{et la bobine une}

circulation d’eau froide JJ’, résultat que l’on obtient ^{à l’aide} d’une double enveloppe ^{de cuivre GH ; la} spirale ^de platine ^{est d’ailleurs}

isolée de l’enveloppe de cuivre par du mica.

On constate aisément que, si l’on chauffe ^la spirale ^au rouge

sans le barreau, l’équilibre ^n’est pas dérangé; ^{de même on s’assure}

que ^la spirale ^de platine ^{est sans action} magnétique ^sur le barreau.

Il s’agit maintenant de connaître la température ^à laquelle ^on opère, pour ^{cela on} glisse ^entre le barreau de fer et la spirale ^de platine ^un couple thermo-électrique ^{C isolé à} l’aide des feuilles de

mica B, D, ^E.

Ce couple ^{a été fait en suivant} exactemen t les indica tions don-

203

nées par AI. Le C~hâtelier; ^{il est formé} par ^du platine pur ^{et du}

platine ^{rhodié ;} les extrémités de ses fils communiquent ^{avec les}

bornes d’un galvanomètre Deprcz-d’Arsonval ordinaire d’une résistance d’environ 200 obms, ^{dont on lit les} déviations ^{sur une} échelle transparente.

Le thermomètre ainsi constitué est gradué par l’observation ^de

plusieurs points ^{fixes ;} nous avons pris l’ébullition de _corps faciles à obtenir _purs, et les nombres donnés par ^les meilleurs expéri-

mentateurs.

Fig.

ll convient de remarquer que, ^le couple ^{étant extérieur au fer,}

sa température ^{était sans doute} légèrement supérieure ^{à celle du} barreau ; ^{mais en} revanche elle devenait inférieure lorsqu’on ^di-

minuait l’intensité de la source de chaleur, ^et l’on faisait facile-

ment la correction nécessaire. D’ailleurs on pourrait prendre ^un

tube de fer creux et introduire à l’intérieur la soudure thermo-

électrique, ^mais nous avons expérimentalement ^{constaté que cette} précaution n’était pas nécessaire.

Telles sont les dispositions que ^{nous avons} adoptées : ^{elles nous}

ont permis, ^{une fois} l’appareil installé dans le laboratoire d’ensei- gnement physique ^{à la Sorbonne, de} procéder ^très facilement à de nombreuses mesures et d’obtenir quelques ^résultats qui ^nous

~

semblent assez intéressants à résumer rapidement.

204

Résultats obtenus. - Nous avons opéré ^{sur un morceau de}

fer doux du Berry; ^{nous ne} nous sommes pas occupé ^{de déter-}

miner le magnétisme ^rémanent qui dépend ^{surtout de la forme du} barreau, ^et qui ^{était du reste très faible dans nos} expériences, puisque le barreau n’était pas ^très long par rapport ^{à son dia-}

mètre. Nous avons constaté, pour ^des valeurs différentes des

champs magnétiques ^{variant entre 35 et 200 unités Câ.G.S, des ré-}

sultats très concordants; jusqu’à ^une température ^{voisine de} 68o",

la perméabilité magnétique ^{du fer reste à} peu près constante : elle semble cependant ^{aller un} peu ^en augmentant ^{au fur et à mesure} que le barreau s’échauffe. A partir ^{de 680° la} diminution est très

rapide, ^{et le fer cesse} complètement ^d’être magnétique ^à -6oo.

>

Cette variation est donc comprise ^{dans un} intervalle de tempé-

rature de 80° ; il semble qu’à ^la température ^de 68o" il y ^{a un saut}

brusque ^{dans les} propriétés magnétiques. ^{La courbe} représen-

tative de la perméabilité ^{en fonction de la} température présente

un point anguleux ^{à cet} endroit. Nous devons faire observer la

grande analogie qui ^{existe entre ces résultats et ceux} que ^81. Pion- chon a trouvés dans un travail très soigné ^{et très} remarquable ^sur

les chaleurs spécifiques ^{à haute} température. ^M. Pionchon avait été amené à penser que le fer éprouve ^un changement allotropique

entre 660° et 720°. Si l’on réfléchit à la difficulté d’évaluer exac- tement les hautes températures ^{et aux} légères différences qui

existent entre deux échantillons de même fer, ^on pensera que ^la

température critique ^trouvée par ^nous semble bien identique ^à

celle de M. Pionchon, ^et nous aurons ainsi confirmé la remarque faite à l’Académie des Sciences par ^1~2. Becquerel ^{à l’occasion}

d’une Note de M. Pionchon.

Nous n’avons jusqu’à présent opéré que ^{sur un} seul barreau de

fer, ^{notre intention} _ayant ^{été tout} d’abord d’étudier la marche

générale ^du pliénomène ^et d’apprécier la valeur de nos disposi-

tions expérimentales ; ^nous publierons prochainement ^d’autres expériences effectuées sur de l’acier, ^{du fer} électrolytiques, ^{de la}

fonte et du cobalt; nous aurons soin alors de donner une analyse chimique rigoureuse ^des substances employées. ^{Nous comptons}

aussi opérer ^en échauffant d’abord le barreau et le laissant re-

froidir.