HAL Id: jpa-00237732
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Submitted on 1 Jan 1880
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Phénomènes dits hydro-électriques et
hydro-magnétiques; théorèmes fondamentaux et leur constatation expérimentale
C.-A. Bjerknes
To cite this version:
C.-A. Bjerknes. Phénomènes dits hydro-électriques et hydro-magnétiques; théorèmes fondamen- taux et leur constatation expérimentale. J. Phys. Theor. Appl., 1880, 9 (1), pp.73-81.
�10.1051/jphystap:01880009007300�. �jpa-00237732�
PHÉNOMÈNES
HYDRO-MAGNÉTIQUES;
RÈMES FONDAMENTAUX ET LEUR CONSTATATION
EXPÉRIMENTALE;
PAR M. C.-A. BJERKNES,
Professeur à l’Université de Christiania.
Au moyen de vibrations isochrones de corps
sphériques
voisins.enfermés dans un fluide
incompressible,
il seproduit
entre cescorps
( comme
l’a montré la résolutionmathématique
d’un pro- blèmed’Hydrodynamique)
des forces apparentes, attractives ourépulsives, comparables
à cellesqui
se manifestent entre des corpschargés
d’électricité ou entre des aimants. J’ai même obtenu decette manière une sorte
d’électro-magnétisme, auquel
on ne connaîtcependant
riend’analogue
dans la nature.Pour éviter les
longueurs
dans lesexplications
etpouvoir
lesémettre aussi avec
plus
declarté, j’ai
cru devoir donner un nomdistinct à ces nouveaux
phénomènes.
Je lesdésignerai
ainsi commeune
hydro-électicité,
unhydro-magnétisme,
etc.Mais, abrégeant
ensuite et sous-entendant
qu’il
nes’agit
pas réellement dephé-
nomènes d’électricité et de
magnétisme, je parlerai
souvent dansce
qui
vasuivre,
sansnuire,
à ce queje
pense, à la netteté del’idée,
d’aimants au lieud’hydro-aimants,
de massesélectriques
aulieu de masses
hydro-électriques,
et ainsi de suite.Voici en
quoi
consistent maintenant les faitsprincipaux.
Unesphère pulsante, qui
se dilate et se contractepériodiquement 1
se
comporte
comme unpôle magnéilqite
ou comme une 7nasseélectrique;
unesphère
oscillante se comporte comme un aimant.Toutefois,
il y a une inversion à faire dontje parlerai plus
tard.La
sphère pulsante
doit être conçue comme unpôle
nord oubien comme une masse
électrique positive lorsque
son volumeaugmente. Le
pôle
est concentré au centre, la masseélectrique répandue
sur la surface moyenne.Inversement,
lasphère pulsante
doit être conçue comme un
pôle
sud ou une masseélectrique néga-
. tive
quand
le volume diminue.L’hydro-aimant représenté
par lasphère oscillante,
contient deuxpôles opposés :
lepôle nord,
du côté vers
lequel
le mouvement oscillatoire estdirigé;
lepôle sud,
du côté des lieuxquittés.
L’orientation du sud vers le nordJ. de Phys., t. IX. (Mars 1880.) 6
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01880009007300
74
est donc la nlême que la direction de la vitesse
oscillatoire,
et ellechangera
avec ellerégulièrement.
Maintenant, si,
poursimplifier,
nous ne considérons que les l’vibrations isochrones de deuxsphères voisines,
et que ces mou-vements aient
toujours
simultanément ou les mêmesphases
ou desphases contraires,
les vitesses vibratoireschangeront
de directionen même temps, ce
qui
revient au même que s’iln’y
avai t aucunchangement.
Alors on peut fixer convenablement le temps initialet supposer que désormais un
pôle
nord doit rester àjamais nord,
un
pôle
sud àjamais
sud. Le corpsélectrique gardera
par suiteson
espèce,
l’aimant avec ses deuxpôles opposés
sonorientation,
et, pourvu que l’on admette
qu’on
passe aux effets moyens dans le cours d’unepériode
commune, on peut même considérer les intensités comme étant constantes.Toutefois, quoiqu’on
ait uneanalogie
d’ailleurscomplète
entreles
phénomènes
dont nous nous occupons et ceux aveclesquels
on les compar e, le calcul montre une différence essentielle à si-
gnaler. Ici,
il fautgénéralement
admettre que lespôles
et aussique les masses
électriques
du même nom(nord, sud) s’attirent,
que ceux du nom
opposé
serepoussent.
En d’autres termes, cenouveau genre d’électricité et de
magnétisme imaginaires
est d’uneespèce
inverse. Lespôles magnétiques
étant deplus,
dans la théorieprésente, équivalents
à des massesélectriques,
on aura encoreune action entre les nouveaux aimants et lesdites niasses, d’où un
électnomanétisme
dont on ne connaît pasl’équivalent
dans lanature : l’électricité fictive dont il
s’agit n’est,
eneffets, qu’une
électricité
statique.
Si l’onparlait
d’une action entre des aimantset des
pôles magnétiques,
on aurait bien desanalogies
connues;mais alors la difficulté ne ferait que
changer, puisqu’on
devraitavoir,
dans le cas desphénomènes naturels,
des massesmagné- tiques polaires
isolées : cequi
n’est pas.Ces
principes
ont été trouvés enrésolvant,
dans les années 1868et
187o,
unproblème d’Hydrodynamique
sur le mouvemen t deplusieurs sphères
variables dans un fluideincompressible,
et entiran t de
là,
en1875, quelques
nouvellesconséquences.
J’ai pour- suivi la vérificationexpérimentale
surtoutdepuis
l’été de cettedernière
année,
d’abordseul,
chezmoi,
avec des moyens natu- rellement bienlimitée, plus
tardaidé,
de temps en temps, parun
physicien disposant
d’unlahoratoire,
M.Schiôtz,
un de mescollègues
à l’Université deChristiania,
et à la fin enemployant
aussi un habile
assistante
M.Svendsen; je
dois aussi à mon filsune certaine
part
dans la réussite de monentreprise expérimentale.
Quant
aux détailstechniques,
en construisant des instrumentsplus
ou moinsprovisoires
oucomplets, je
les ai laissés ordinai-rement à mon
collaborateur,
M.Schiôtz,
et à notreassistant,
M. Svendsen. Au
premier j’ai
demandéaussi,
pour un Mémoire étendu queje prépare,
unedescription
circonstanciée des instru- ments, n’en donnant moi-mêmequ’une esquisse
contenant cequ’il
est le
plus
nécessaire de connaître. Lesprincipes
de construction dont nous nous sommes servis pour résoudre cesproblèmes expé- rimentaux, posés
par les théorèmeshydrodynamiques ,
ont ététrouvés successivement dans le cours de mes
premiers essais,
etencore
plus, peut-être,
par des efforts réunis dans les travaux communs.Les
appareils que j’ai présentés
à la Société dePhysique
et queje
décrirai ici sont au nombre desix,
mais ils se réd ui sent enquel-
que sorte à quatre. Je les
appellerai :
I.
L’appareil
depulsations (P);
II. Les
appareils
d’oscillations(Oc, 0’0 Or);
III. Les
appareils
mixtes(M,, Mr).
Les derniers se rapportent à la combinaison des mouvements
oscillatoires et des
pulsations.
Les troisappareils
de la deuxièmeclasse sont : i°
l’appareil
des actionscentrales, Oc;
2- desdépla-
cements normaux
(relativement
à l’actioncentrale), On ;
30 de larotation, Or.
Enfin les deuxappareils mixtes, qui
peuvents’établir,
du reste, par
quelques remplacements
très faciles à effectueravec les
précédents On
etOr,
comprennent les suivants : 1 °l’ap- pareil
des actionslinéaires,
soitqu’elles
consistent en des actions centrales ou en d’autresqui
sontnormales, Mr,
et 2°, en dernierlieu,
celui desphénomènes rotatoires, Mr.
1..Pulsations vers
pulsations (P).
- J’ai donc fait voir d’abord l’actiontoujours
centrale entre deux corpspulsants,
c’est-à-direqui
se dilatent et se contractentpériodiquement. Ici,
comme par- tout, les vibrations doivent être isochrones. Cespulsations
simul-tanées donnent lieu à des forces
agissant
inversement aux carrés76
des distances. L’attraction aura lieu alors pour des
pulsations
con-cordantes,
larépulsion,
aucontraire,
si elles sontopposées.
On aainsi des
phénomènes ccnalogues
auxphénomènes électriques
ou àun
17lagnétisl1ze polaire;
maistoujours
on aura une inversion àfaire, puisqu’ici
les électricités ou lespôles magnétiques
du mêmenom exerceront une
attraction,
celles du nomopposé
unerépul-
sion. Il y a
même,
dans cettethéorie,
uneéquivalence
déterminéeentre ces
phénomènes hydro-électriques
et ceuxqui
se rapportentaux actions des
pôles
dans les corps qne nous avionsappelés
deshydro-aimants.
Un levier creux AA’
(.fiE’. 1) peut
se mouvoir avec laplus grande
Fig. 1
facilité autour de son
point d’appui,
dans unplan
horizontal. Ilest terminé par un tambour A fermé par une membrane très
élastique
et formant le corpspulsant.
Le même levier estporté
parun
tuyau
de caoutchoucT,
fixéplus
haut etlégèrement tendu,
etil
communique
aveclui,
en sortequ’un
courantd’air,
en entrantet en sortant
alternativement, puisse produire
lespulsations
de-mandées (1).
Celles-ci se feront alors sans occasionner aucun mouvement horizontal.Pour les
effectuer,
on se sert d’une pompe construited’après
lemême
principe
du tambourC,
en attachant à lamembrane
(1) Je me sers, pour plus de commodité dans les expériences, d’un cylindre pul-
sant au lieu d’une sphère pulsante; les résultats seront alors les mêmes quant à la partie principale de l’action.
avec de la cire à
cacheter,
unpiston
mis en mouvement parune roue tournante D. Le corps
pulsant
sedéplacera
111ainte-nant très
aisément,
pour peu que des forces convenablement diri-gées
commencent àagir;
maistoujours
il restera en repos tantqu’il
ne subit d’autres actions que cellesqui
provoquent sespul-
sations. Avec des moyens
analogues,
maisplus simples,
on auraencore le second corps
pulsant B,
et on le met en communicationavec une nouvelle pompe fonctionnant comme la
première.
Pourmontrer les
phénomènes,
onapproche
B tenu avec lamain,
et l’onaura bien tous les effets
qu’on cherche,
selon ladisposition
donnéeaux manivelles. Ces manivelles
appartiennent respectivement
àl’une ou à l’autre des deux pompes
agissantes.
II. Oscillations vers oscillations
(Oc, On, Or).
- Lesphéno-
mènes
magnétiques,
ouplus précisément hydro-lnagnetiques,
sontbeaucoup plus
nombreux. Ilsnaissent,
comme nous venons de ledire,
d’une tout autre sorte de vibrations : d’oscillations recti-lignes.
Au moyen des troisappareils 0,, On, Or,
on fait voir les actionsprincipales qui
seprésentent
alors.Les
lignes
décrites par les centres dessphères oscillantes,
parconséquent
aussi les axes des aimants, peuvent avoir maintenantplusieurs positions relatives,
et chacune d’elles donne lieu à desmouvements d’un caractère distinct. De
là,
legrand nombre
dephénomènes qui
naissent. Nous allons énumérerplus
bas tousceux
qu’on
doit considérer commeprincipaux
etindiquer
ensuitequels
sont les effetsqui
en résultent.D’abord,
on aura les ccctionscentrales, qu’on
étudiera au moyen deOc.
Onvoit,
conformément aux théorieshydrodynamiques,
que des
aimants,
s’ils sontplacés longitudinale7nent
l’un à la suitede
l’autre,
doivent se repousser ou s’attirer selonqu’ils
sontdirigés
dans le même sens ou en sens contraire. Si les mêmes aimantsson t parallèles,
c’est ceux d’une orientationpareille qui s’attireront;
ceux, aucontraire, qui
sontdirigés
en sensopposés
se repoussent. Avec des aimants
naturels,
c’est évidemment l’in-verse
qui
aura lieu. Enfin les aimants ou bien leshydro-aimants
dont il
s’agit pourraient
avoir aussi une autreposition qu’il
ap-partient
d’étudierici, position
que nous convenons de nommernormale-transvensale. Les axes
magnétiques
seront alors non78
seulement
perpendiculaires
à laligne centrale,
cequi
constituera latransversalité,
mais ils seront encoreperpendiculaires
entre eux.Au moyen de la
théorie,
on se convaincra facilement que, pourcette nouvelle
po si tion,
la force centrale s’annulera.L’appareil
nous montre bien ces résultats. On remarquera cepen- dant que,quand
tout est bienarrangé,
on aura, dans le derniercas, une faible attraction au lieu d’une neutralité
colnplète.
Maiscette attraction se
perd
très vite avec les distancescroissantes, puis- qu’elle dépend
de forces dedegrés supérieurs
que nous avons icinégligées.
Quant
auprincipe
de la construction de cetappareil,
il peut êtreexpliqué
en peu de mots. On a un levierqui peut
tourneravec la
plus grande
facilité autour d’un axe vertical. Aux bouts sontplacées
deuxsphères
A et B( fig. 2), qui
seront mises en oscilla-Fig. 2.
tion ou par un mouvement oscillatoire
vertical, qu’on
donne àtoute la
balance,
ou par un mouvement oscillatoire ethorizontal, perpendiculaire
à la direction de cette dernière.Puisque
ces mou-vements sont renversés à
chaque instant,
la balance sera moyenne-ment en repos.
Cependant,
onpourrait
craindre une instabilitéexcessive,
ou bien une tendanceprononcée
vers despositions
stables
qui
différeraient trop despositions
d’oû l’on doitpartir quand
on veut exécuter uneexpérience.
Pour remédier àcela,
on peuts’arranger
de manières diverses : par depetits
abaissements etrelèvements,
oncorrige
l’étatd’équilibre;
on donne à la balanceune
position légèrement oblique
dans unplan vertical;
ouenfin,
ce
qui
est leplus commode,
on se sert des aimants Nagissant
surles bras de ladite
balance, qui,
pour cemotif,
sont de fer. A côtéd’une
première
balanceassujettie
àpouvoir
tourner autour d’unaxe vertical et dans le même
liquide,
on enplacera
une autrequi
peut bien
osciller,
maisqui
ne tournepoint;
et cettedernière,
unpeu courbée et pourvue aussi de boules fixées aux
IJOLIts,
estplacée
de manière à croiser la
première.
Un troisième
appareil, On,
montrera lesdeplacelnents
normale-rzzezzt à la
ligne cenlrale;l lesquels
seproduiront lorsque
l’un desaimants est
placé longitudinalement,
l’autreplan-transversalement.
Si le dernier est
empêche
de tourner, il sedéplacera
en effetnormalemen t à cette
ligne centrale;
mais cela ne sera que d’ unpetit chemin,
comme on peut s’en convaincred’après
la théoriecomme
d’après l’expérience.
Lephénomène
est naturellementencore
opposé
à celui des aimants naturels dans le cas depositions analogues. Quant
à la manière d’effectuer cette nouvelleexpé- rience,
nous n’en dironsrien;
car on se servira du mêmeprincipe qu’auparavant.
Enfin les
hydro-aiolants
peuvent avoir despositions
tellesqu’il
en résulte des rotations.
Lorsqu’en
effet on fait en sorte que l’une dessphères
oscillelongitudinalement
et l’au treplan-transvcr-
sctleiiietit,
alors,
si l’on ne permet à la dernière que dechanger
dedirection,
le centre des oscillations restantfixe,
cechangement
s’effectuera et l’on aura de nouveau les mêmes mouvements, mais
en sens
inverse,
comme pour les aimants naturels. On obtiendra les mouvements contrairescorrespondant
à despositions parallèles
aux anciennes si les nouveaux aimants dont nous
parlons
sontnormal-transversalement
placés.
Dans tous les cas, du reste, lemouvement rotatoire est tellement
dirigé, qu’il
tend à amener lecorps tournant dans la
position
de laplus grande
attraction.L’expérience
montrée par unquatrième appareil, 0,.,
con-siste en ceci. On a un cadre
rectangulaire,
verticalementplacé, qui
peut se tourner avec laplus grande
facilité autour d’un axevertical. Dans le même niveau et de côtés
opposés
ducadre,
ilpasse une
tige horizontale, qui
a ainsi uneposition parallèle
auxcôtés horizontaux. Cette
tige,
portant dans son milieu unesphère
dont elle traverse le centre, peut être mise dans un mouvement
longitudinal
et alternatif. Au moyen d’unsimple mécanisme,
pourvu d’un ressort
réagissant,
un mouvement semblable d’unetige verticale, auquel
donne lieu la rotationprimordiale
d’une roue,sera transféré au
premier,
et de cetéchange
de mouvements il résultera des oscillations pour lasphère
fixée sur latige
horizontale.Ces oscillations n’auront de
plus
aucune influence pour faire tour-80
ner le
cadre,
et par là lasphère
elle-même.Cependant
elles chan-geront
très aisément leurs directions s’il y a une action de forcespouvant
causer un telchangement,
et l’on aura évidemmentune action de cette
espèce
de la manière que nous venons d’indi- quer.Pulsations vers oscillations
(Mr, Mr).-
On aura enfin les actionsentre les corps oscillants
et pulsants,
c’est-à-dire entre des ¡nasseshydro-électriques
et deshydro-aimants.
Autrementdit,
on auraencore, en
quelque
sorte, un certainélectroznagnétisme.
Au moyen de
l’appareil Oll
transfornié enlB1r,
en yremplaçant
la
partie
oscillatoire et fixe par le tambourpulsant,
on montrerafacilement les attractions et les
répulsions
naissanteslorsque
l’ai-mant nouveau est
IojzbitLCdij2cclemLez2t placé,
par rapport au corpsélectrique ;
de même lesdéplacements
normalement à laligne
cen-trale
qui
seproduisent si,
relativement à ce corps, le même aimanta une
position
lransversale. Lalongueur
de l’axe détern1inée par celle des oscillations étant icipetite,
lesdéplacements
seront aussinécessairement très courts. On peut d’ailleurs modifier un peu les deux
expériences
et les réunir dans une seule d’une manière bien instructive.Si,
au lieu de donner au corpshydro-électrique
une po-sition
fixe,
on le laisse suivre l’aimantcontinuellement, pendant
les
déplacements
transversauxqui s’accomplissent,
cesdéplace-
ments se
renouvelleront,
et on peut l’entraîner aussi loinqu’on
veut;
ensuite,
enchangeant
deplace,
en sorte que l’on ait pour cet aimant entraîné uneposition longitudinale,
relativement au corpsélectrique,
l’aimant retournera vers saposition
antérieure. Onpeut
recommencer ainsi indéfiniment.Enfin, l’appareil Mr provient
deOr
d’une manière semblable.Quand
on yremplace
lesparties
oscillatoire et fixe par le tambourpulsant,
on voitapparaître
des rotations ducadre,
parconséquent
aussi du corps
oscillant ;
et l’on auraainsi,
conformément à lathéorie,
par une sorte de forceshydro-électromagnétiques,
unerotation d’un aimant
produite
par l’action d’un corpsélectrique.
L’électricité et le
magnétisme
doiventtoujours
êtrecompris
dansle sens modifié que nous donnons aux mots pour
abréger.
Je
pourrais dire, après
avoir donné cetteexposition générale
etrésumée,
cequ’est
dans cette théorie une coucheélectrique,
unegnasse
magnétique,
etc. Je me borne àindiquer
que lapremière
sereprésentera
par l’intensité dans un courant radial et que le 1110-ment
magnétique
se rapportera à unequantité
de mouvemen t.L’explication
de tout cela m’entraînerait troploin,
etje
me bor-nerai à renvoyer le lecteur à mes
cinq
articles insérés dans lesComptes
rendus pour mai etjuin 1877,
à deux articles dans lemême recueil en
janvier
et février1879,
commeaussi,
pourplus
de
détails,
à un dernier article lu à l’Académie le 21juillet 1879.
On y trouvera l’histoire de
l’origine
et dudéveloppement
successifde cette théorie et une annonce des Mémoires
préparatoires.
Jeme propose de
l’exposer
avecplus
de détails dans un Mémoire étenduque j’insérerai
dans les écrits de la Société desSciences,
à Christiania.
CHALEURS SPÉCIFIQUES ET POINTS DE FUSION DE DIVERS MÉTAUX RÉFRACTAIRES
(1);
PAR M. J. VIOLLE.
Pallaclium. - La chaleur
spécifique
dupalladium
a été mesuréesur trois échantillons de métal pur, pesant
respectivement 4ogr, 626, 402gr,35
et88 gr 225, qui
m’avaient étédonnés,
lepremier
par M.Debray,
les deux autres par M.Matthey
dontl’inépuisable obligeance,
aussi bien connue et aussi souvent mise à contributionen France
qu’en Angleterre,
ajadis permis
à Graham ses bellesrecherches sur ce même
palladium.
La méthode suivie pour déterminer la chaleur
spécifique
dupalladium
auxtempératures comprises
entre o° et 13000 est la _même que celle
qui
m’a servi à obtenir la chaleurspécifique
duplatine
aux mêmestempératures.
Si toutefois on a, comme con- trôlenécessaire,
mesuré directement au thermomètre à air ouplutôt
à azote un certain nombre de
températures,
on a pu, dans laplupart
des cas, obtenir latempérature qu’eût
donnée le thermo-mètre à air par une
simple expérience calorimétrique
effectuéeavec le
platine.
Pour mesurer la chaleurspécifique
dupalladium
(1) Voir Journal de Physique, t. VII, p. 6g ; 1878.