Aimantation permanente de l'acier par une décharge apériodique rapide

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Aimantation permanente de l’acier par une décharge

apériodique rapide

Raymond Chevallier, Marcel Laporte

To cite this version:

AIMANTATION PERMANENTE DE L’ACIER

PAR UNE

DÉCHARGE

APÉRIODIQUE

RAPIDE Par RAYMOND CHEVALLIER et MARCEL

LAPORTE,

Professeurs de

_Physique

à la Faculté des Sciences de

_Nancy.

Sommaire. - L’un de nous ayant étudié récemment la structure des éclairs lumineux obtenus en

déchargeant un condensateur à travers un _{tube à gaz,} nous avons _pensé atteindre la valeur maximum de l’intensité pendant la décharge en lui faisant traverser un fil _rectiligne, en aimantant au _voisinage de ce

fil des _aiguilles d’acier parallèlement au _champ et en cherchant enfin le courant continu susceptible de

communiquer à ces _aiguilles le même moment permanent à la même distance.

Les résultats n’ont pas permis d’atteindre cette intensité maximum mais nous ont conduit à préciser

les _points suivants :

1° L’aimantation d’éprouvettes d’acier de formes variées (couronnes, disques, aiguilles) par une

décharge apériodique rapide de 3.10-5 sec _parcourant un _{fil rectiligne présente} les caractères généraux

décrits en 1826 par

Savary

pour des décharges de nature _imprécise:

L’aimantation est inversée dans la _{région’avoisinant} le fil, elle s’annule au _{point neutre, puis} devient

normale, passe par un maximum et décroît _{ensuite. L’inversion n’est donc pas liée} au caractère _périodique de la

_décharge.

2° L’aimantation est portée par la même droite que le champ et n’admet pas de composante

transversale.

3° Le rôle des courants de Foucault semble négligeable dans les _éprouvettes en tôle mince ou en

fils.

4° Le point neutre est d’autant _{plus éloigné} du conducteur rectiligne que le coefficient démagnétisant

de _{l’éprouvette} est _plus faible. Sa _position et celle du maximum ne _dépendent pas du nombre de décharges

pour un _type donné _{d’éprouvettes} mais l’intensité du maximum croît avec ce nombre

5° Le champ équivalent He, à la même distance d, varie en général suivant une loi _{complexe qui}

dépend de la nature et des traitements thermiques ou _magnétiques de l’acier.

Exceptionnellement on trouve une valeur constante pour le produit

Hed.

La valeur maximum 500 observée pour ce _{produit correspond} à une intensité équivalente de 2500 A, valeur considérable de

même ordre que l’intensité moyenne 2050 A.

L’un de nous

_(’)

a étudié

récemment,

par la mé-thode du miroir

_tournant,

les éclairs lumineux

obte-nus en

_déchargeant

un condensateur à travers un

tube _{à gaz} sous basse

_pression.

Rappelons

que le condensateur est

chargé

progres-sivement à l’aide d’un

_dispositif

_classique,

transforma-teur-kénotrons ;

ses armatures sont

réunies,

à travers le tube à

étudier,

par un circuit de résistance et de self très faibles

_(fils

_gros, courts et autant _que

_possible

torsadés);

lorsque

la différence de

_potentiel

entre les armatures et _{par suite} entre les

électrodes,

atteint la tension

_d’allumage

du

_tube,

une

_{décharge jaillit qui}

donne naissance à un éclair lumineux très intense et très court.

Le tube est

_placé

dans une

_boîte,

dont les

_parois

intérieures sont noircies ; une lentille de

quartz,

en-chàssée dans une

_paroi,

forme

_l’image

du tube sur une

fente fine verticale. Un miroir concave

_donne,

de cette

fente,

une

_image

_{réelle que l’on}

_reçoit

sur une

_plaque

photographique.

(1) J.

_Physique,

_i936, t. 7, p. 248.

Le miroir est mobile autour d’un axe vertical

en-traîné par une sirène. A

_partir

de la hauteur du son

émis par la sirène et de la distance de la

_plaque

au

miroir,

on calcule la vitesse de

_l’image

de la fente sur

la

_plaque.

Les

_{enregistrements photographiques}

_obtenus per-mettent de

_distinguer

si la

_décharge

est t oscillante ou

apériodique,

si elle

_présente

ou non une « structure fine o, c’est-à-dire des fluctuations d’intensité non

liées à des inversions du sens du courant.

On

obtient,

en

_particulier

une

_décharge

_{apériodique,}

sans structure

_fine,

dans la

_décharge

d’un condensa-teur de 46 mf à travers un tube à néon

_(pression,

8

_mm)

de 10 cm de

_longueur,

(le 6 mm de diamètre muni d’électrodes

d’aluminium,

dont la tension

d’amorçage

est V1

=1 400 V.

L’intensité

lumineuse,

qui

accompagne l’intensité du courant de

_décharge,

_part

de

_zéro,

atteint un

maxi-mum

_puis

décroît

_{(cliché 1).}

Les condensateurs ne se

_déchargent

_pas

complète-ment et

conservent,

après

le passage de

l’éclair,

une

tension résiduelle :

V2

= 150

V ;

la

quantité

454

cité mise en

_jeu

clans la

_décharge

est :

o

=

c (Vi

- V~),

soit

_0,0576

coulombs.

₍₁₎

D’autre

_part,

la durée de la

_décharge,

déduite de la

longueur

de

_{l’image photographique,}

est ûe 28.10-6 s.

Si l’on admet que cette durée

_correspond

à la durée réelle de la

_décharge,

on _{calcule que l’intensité}

moyenne du courant de

décharge

atteint 2 050 A.

On

_peut

_{penser que la valeur de la durée de}

_l’éclair,

déduite de 1 examen des

clichés,

est inférieure à leur

durée

_réelle,

_{l’impression photographique}

_pouvant

cesser de se

_produire,

_{par manque de sensibilité des}

plaques,

avant que le courant ne soit devenu

_nul;

mais il est

_{également possible}

_{que des}

_phénomènes

de

post-luminescence

continuent à rendre le tube

lumi-neux

_après

_{que le courant de}

_décharge

s’est annulé

et,

s’il en est

_ainsi,

_{la durée du passage du}

courant,

dé-duite de l’examen des

clichés,

serait au contraire

supé-rieure à la durée réelle. Pour ces

_raisons,

il y a lieu de penser que l’estimation de l’intensité moyenne du

courant,

déduite de l’examen des

_clichés,

est

approxi-mativement correcte.

L’intensité instantanée

_part

_{de zéro et passe, avant}

de

s’annuler,

par une valeur maxima

_qu’il

nous a _paru

intéressant de déterminer.

Nous avons

_songé,

_{pour cette}

_{détermination,}

à

utili-ser des

phénomènes

d’aimantation,

A cette

_fin,

une

_portion

du circuit de

_décharge

est formée d’un

fil,

ou

_plus

exactement d’une

_tige

de

lai-ton

_rectiligne,

d’environ m de

_long;

le

_champ

magnétique

instantané, à une distance d de l’axe du fil est

₍₂₎

Si le courant passe par une valeur

_{maximum ’lot}

il en sera de même du

_champ

_qui

_prendra

une valeur

correspondante

si l’on

_place

une

_{petite aiguille}

d’acier

_{tangentiellemeut}

à une

_ligne

de force du

_champ

magnétique,

à une distance d du

courant,

on

_peut

penser

qu’elle

prendra

une aimantation rémanente dont la valeur sera liée à celle du

_champ

maximum

Ho.

D’autre

_part,

il est

_possible

de

_communiquer

à une

aiguille identique

la même aimantation rémanente en

la soumettant à l’action d’un

_{champ magnétique}

va-riant, lentement,

entre des limites 0 et Nous avons

espéré

que ce

_{champ He,}

_que nous

_{appellerons « champ}

équivalent

o, serait

justement

égal

à

_Ha,

en fournirait la valeur

_et,

_par

suite,

celle de l’intensité cherchée

io.

En

_réalité,

les choses sont moins

simples

et il

con-vient de donner du

_{champ équivalent}

une définition

plus générale

dans le cas de

décharges

répétées.

Supposons que l’éprouvette

soumise à iV

_décharges

successives ait

_pris

un certain moment

permanent,

on

peut communiquer

le même moment à une

_aiguille

identique

en la soumettant au même nombre de

_cycles

lents admettant comme limites 0 et

He.

C’est le

_{champ H,}

_{ainsi déterminé que} nous

appelle-rons d’une

_{façon générale}

«

_champ

_équivalent

».

Mesures

magnétiques. -

a)

Moment

magné-tique.

-- En

principe,

un solénoïde

Ci

est fermé sur un

balistique.

Une

_aiguille

aimantée de moment inconnu est

_placée

suivant l’axe du solénoïde

_{qui reçoit}

un flux d’induction

₍₁₎

_{(cf. note)}

L’aiguille

est extraite

_rapidement

de

_Ci,

le flux tombe à zéro et le

_{galvanomètre}

accuse une _déviation

pro-portionnelle

à ~, donc à 111. Cette déviation mesure

ainsi les moments en valeur relative. Si nous les vou-lions en valeur

absolue,

il suffirait de tarer l’ensemble

solénoïde-galvanomètre

avec un moment

_magnétique

connu en

_C.G.S.,

_par

_exemple,

le moment M =

_S2i2

d’une

_petite

bobine de surface

S2

parcourue par un

courant i9

U.E.M.

b) Champ équivalent.

- Un solénoïde de

cons-tantes

_{géométriques}

connues, parcouru par un

cou-rant

_défini,

fournit le

_champ

inducteur H en _gauss.

L’aiguille

témoin

_placée

suivant l’axe est soumise à

plusieurs

cycles

o-H-0. Elle

_prend

un moment

magnétique

i°Y/ Îonction de H et du nombre des

_cycles.

Des mesures

_répétées

fournissent la courber

_{(H) pour}

un nombre donné de

_cycles.

Les moments

_permanents

obtenus à la suite de N

_décharges

étaient

_reportés

sur

la courbe

_M(H)

_{pour N}

_cycles

d’une

_aiguille

iden-tique.

A

_chaque

moment

_{correspondait}

un

_champ

équi-valent

_He

connu en _{gauss. Il}

_importait

_{pour l’étude à}

grande

distance d’avoir un moment _{aussi élevé que}

possible

et

_pourtant

d’être loin de la

_saturation,

afin d’obtenir une certaine

_précision

sur

_He.

Nous avons choisi nos aciers au mieux _{pour satisfaire à} ces

condi-tions.

Reproductibilité

des

_{phénomènes. -}

Nous

avons d’abord vérifié que les aimantations

_produites

par une

_décharge

sur

_{plusieurs aiguilles}

_identiques,

placées tangentiellement

aux

_lignes

de force et à une

même distance du

courant,

étaient sensiblement les

mêmes.

(1) Une bobine _{plate C2} se trouve placée à l’intérieur d’un solénoïde _C, de ni spires au centimètre, dans la _région ofl le

champ est uniforme. La normale à C2 fait un angle 6 avec 1"axe Z

du solénoïde.

Si un courant _il parcourt elle flux d’induction reçu par C2

est

En vertu de la _{réciprocité} des coefficients d’induction mutuelle,

si C2 est parcouru par un _{courant iz} le flux reçu par Cl sera

Mais S~ i~, est le moment magnétique de la bobine C;, 82 i2 cos 0 la _composante illz suivant l’axe. donc

Il est évident que ce flux ne _{dépend pas de l’origine} du

mo-ment qui peut être aussi bien dû à un aimant permanent ou

temporaire. D’où il résulte que :

Le flux envoyé par un _système de moment

_{magnétique li1}

dans le solénoïde _C, est proportionnel à la composante M. du

Exemple :

corde à

_piano,

diamètre

1,02

mm;

lon-gueur 16 mm; distance au courant 3 _cm, les moments mesurés pour deux

aiguilles

sont en valeur relative :

3,5

et

_3,4,

c’est.à-dire

_égaux,

dans les limites des erreurs

_{d’expérience.}

Nous verrons _{que cette}

_{reproductibilité}

des

phénu-mènes a

_toujours

été vérifiée

_(dans

les limites de la

précision

des mesures) pour l’aimantation

d’éprou-vettes

_magnétiques

de natures et de formes différentes

(disques, couronnes).

Influence de la distance.

_{Inversion ;}

_point

neutre. - Dans

_{l’hypothèse}

où le

_champ

_équivalent

est

égal

au

_champ

maximum et

_correspond

à l’intensité

maxima du courant de

_décharge,

_{il y} a lieu de s’at-tendre à ce _{que le}

_produit

_{II,.d = 2 io}

reste

_constant,

lorsque

les

_aiguilles

sont

_placées

à des

distances d,

différentes.

Fig. 4.

Les

_expériences

ont été conduites de la

_façon

sui-vante : le fil

_rectiligne

est

_disposé

_{horizontalement,}

il traverse une

_planchette

_di

dont le

_plan

est

perpendicu-laire au

_{courant, ;}

sur cette

_planchette

sont tracées des rainures

_tangentes

aux

_lignes

de

_force,

à des distances exactement mesurées de l’axe du

fil ;

dans ces rai-nures, on

_place

des

_aiguilles

d’acier,

aussi

_identiques

que

possible, ajustées

à la même

_longueur,

_par usure

des extrémités à la

_meule,

une des extrémités étant

différenciée de l’autre par un

_léger

trait de lime. Les distances ont varié enture 1 et 35 cm , les résul-tats obtenus sont les suivants :

A

_petite

_distance,

l’airraantation est iiiversée, c’est-à-dire que la c’est-à-direction sud-nord des

aiguilles

est en sens

inverse de la direction du

_{champ magnétique,. puis}

l’aimantation

_s’annule,

à une distance _que nous

appel-lerons cc

_point

_{neutre »,}

_prend

ensuite 2cra sens

_norrnal,

croit,

passe par un maximuin et décroît à

_qi-aîide

dis-tan,ce, La courbe 1

_{(fig. 1)}

résume ces résultats. Nous retrouverons des courbes

_analogues

pour les variations de l’aimantation d’échantillons de formes et de natures différentes. Les clichés

2,

3, 4,

5,

6 met-tent

_{qualitativement,}

ces résultats en évidence pour

des

_{disques découpés}

dans une tôle d’acier de

_0,06

mm

d’épaisseur.

Ces

_disques

ont été

_disposés

tangen-tiellement à des

_cylindres

_{de différents rayons,} sui-vant l’axe

_desquels

_passait

le fil

_rectiligne

parcouru par la

décharge.

Ils ont été

_{placés respectivement}

aux

distances

_10,

_25,

_80,

100 et 200 mm du

courant;

la différence de netteté des

_spectres

manifeste les diffé-rences d’intensité d’aimantation: assez _{forte à 10 mm,} presque nulle à 25

(distance

voisine du

_point

_neutre)

maxima vers 100 mm et

_déjà

fortement affaiblie à 200 mm. Sur le cliché

_7,

on a

_rapproché

deux

_disques,

aimantés

_{respectivement}

à 10 et 80 _{mm ;} la

_répulsion

des

_lignes

de force manifeste l’inversion de l’aimanta-tion.

Sur toutes ces

_{photographies,}

la direction de l’ai-mantation est nettement

_visible;

elle est confondue avec la direction du

_{champ ;}

nous reviendrons

_plus

loin sur ce résultat.

Le renversement très curieux du sens de

l’aimanta-tion dans des

_champs

intenses et de courte durée a

déjà

été

_signalé

_par

_Savary,

dans des

_expériences

anciennes mais extrêmement intéressantes

_(1).

Ce

_{physicien déchargeait}

un condensateur dans un fil de

_platine

et aimantait des

_aiguilles

d’acier au

voi-sinage.

L’inversion

_qui

se manifestait pour les fils gros et courts

disparaissait

pour les fils

longs

et de

_petit

diamètre.

Pour

_expliquer

les résultats de

_Savary,

on a

sup-posé

(2)

que l’inversion était liée à l’existence d’oscilla-tions dans la

_décharge;

cette

_{supposition s’appuyait}

sur le fait que l’inversion

disparaissait lorsque

la résistance du circuit de

_décharge

était

_augmentée.

Cette

_{interprétation}

ne

_paraît

_pas

_pouvoir

être sou-tenue : on

_conçoit

_{mal que le caractère oscillant de la}

décharge puisse

rendre

compte

de l’inversion de l’ai-mantation et de ses variations avec la

distance ;

sans

doute,

lorsque

la résistance

_{augmente suffisamment,}

la

_décharge

devient

_{apériodique,}

mais,

en même

temps,

sa durée

_augmente

et, simultanément, l’inten-sité moyenne du courant de

_décharge

_diminue;

on ne

_{peut donc,}

avec

certitude,

attribuer la

dispari-tion de l’inversion à la seule

_disparition

des

oscilla-tions ;

nos

_{expériences apportent}

contre cette

interpré-tation un

_{argument décisif,}

_puisque

l’inversion de

l’aimantation se

_produit

dans des conditions

où,

de

(1) SAVAIT. Ann. de _Phys. et de _{Chimie, 1821, 34, p.} 5-57. ’

456

par l’examen des clichés

d’éclairs.

on est _{assuré que la}

décharge

est

_{apériodique.}

Cette conclusion nous amènera à chercher d’autres

causes

_possibles

à ce

_remarquable

_phénomène;

les

expériences

conduites à cette fin scront

_{exposées plus}

loin.

Laissant de côté, pour

l’instant,

les

phénomènes

d’aimantation à courte

_distance,

_{proposons-nous} d’étu-dier avec

_plus

de

_précision

ce

_qui

se _passe à des dis-tances

_{beaucoup plus grandes}

_{que la distance}

d’inver-sion,

notamment à des distances où la courbe 1

prend

une allure

_{hyperbolique,}

c’est-à-dire où l’aimantation semble suivre

_plus

exactement la loi

_{He. c~ =}

cons-tante.

Aimantation à

grande

distance. - Les

expé-riences ont d’abord

_porté

sur deux échantillons

d’acier.

~)

Corde à

_piano,

diamètre :

_1,02

mm ;

b) Aiguilles

à tricoter,

diamètre:

1,35

mm

_{en segmen ts}

de 30 mm de

_longueur.

Pour ces

_{échantillons,}

le

_produit

reste

cons-tant,

aux erreurs de mesures

_{prés, lorsque}

la distance varie entre ~.~ et 30 cm ainsi

qu’il

ressort du tableau

suivant :

Les

_{éprouvettes, coupées}

et taillées à la

meule,

pré-sentent

_quelquefois

une

_petite

aimantation

_initiale;

on

n’a utilisé que celles pour

lesquelles

cette aimantation était

_{négligeable.}

Influence d’un traitement

_préalable

des aciers.

- Pour

opérer

avec

_plus

de

_précision,

on

_peut

essayer, par différents

procédés,

d’annuler l’aimanta-tion initiale des

_{éprouvettes.}

Ces essais nous ont

mon-tré l’influence considérable des traitements

_auxquels

a été soumis un

_{échantillon,}

sur l’aimantation

_qu’il

est

susceptible

de

_prendre

dans un

_{champ magnétique}

de

grande

intensité et de faible durée.

1°

_Si,

_par

_exemple,

les

_éprouvettes

sont désaiman-tées dans un

_champ

alternatif

_{(50 périodes)}

d’ampli-tude

décroissante,

on _{trouve que le}

_produit

d reste

indépendant

de la nature de l’acier et du nombre des

décharges

qui

ont servi à

_{l’aimantation,}

mais,

_qu’au

lieu de rester

_constant,

il décroît

_{régulièrement lorsque}

la distance

_augmente,

ainsi

_qu’il

ressort du tableau

suivant,

relatif aux échantillons a et b.

~° Pour désaimanter les

_{éprouvettes,}

on

_peut

aussi les recuire au _rouge

_cerise,

dans un tube de

_quartz

placé

dans un foor à

_creuset,

_puis

les laisser refroidir lentement dans le four.

Pour les échantillons ainsi

traités,

on _{trouve que le}

produit

est _{le même pour les deux}

_{aciers ;}

il varie moins avec la distance

_qu’après

la désaimantation par

champs alternatifs,

par contre il varie nettement avec

la

_répétition

des

_décharges.

Les nombres suivants sont des moyennes pour les deux aciers :

, ... ".. ..

3° Les

_{éprouvettes,}

chauffées comme

précédem-ment,

ont été

_trempées

par immersion

brusque

dans l’eau

_{froide ; après}

ce

_traitement,

les deux aciers se

comportent

de

_façon

très _{différentes : pour la corde à}

piano

le

_produit

_Red

_dépend

énormément du nombre des

_{décharges ;}

pour les

aiguilles

à

_tricoter,

il est

remarquablement

constant.

L’ensemble de ces _{résultats montre que les}

trai-tements,

tant

_magnétiques

_que

_thermiques,

subis _par un échantillon

d’acier,

modifient considérablement le

comportement

de cet acier dans des

_champs

magné-tiques

de

_grande

in tensité et de courte durée.

Relativement au but

_primitif

de la

recherche,

qui

était de déterminer le

_{chàmp magnétique}

maximum et par suite l’intensité maxima du courant

_pendant

la

décharge,

ces résultats

_paraissent

laisser peu

_d’espoir;

nous verrons

_cependant,

_qu’en

se

_plaçant

dans des conditions

_{particulières,}

il est certainement

possible

d’utiliser des

_{éprouvettes magnétiques}

pour détermi-ner,

approximativement,

l’intensité de courants très intenses et très brefs.

Sur les causes

_possibles

de l’inversion de

l’ai-mantation. - Le

_{phénomène remarquable}

de l’inver-sion de l’aimantation a ensuite retenu notre attention et nous nous sommes

_proposés

d’en déterminer la

cause.

Les trois

_hypothèses

suivantes ont été successi-vement

_{envisagées :}

lo Le

_champ

_{magnétique produit}

_par un courant de très

_grande

intensité et extrêmement bref

_présente

des anomalies au

_voisinage

immédiat du conducteur dans

lequel

le courant se _{propage ;}

~~~ Des courants de Foucault

_prennent

naissance dans le métal de l’échantillon

_magnétique

et y pro-duisent un

_{champ magnétique}

de sens inverse à celui que

produit

le courant de

_décharge

et suffisant pour

renverser le sens de

l’aimantation ;

31 Les aimants élémentaires de la matière

magné-tique reçoivent

un choc violent et se fixent suivant une

orientation moyenne différente de celle du

champ

L"hypothèse,

d’ailleurs fort

_improbable,

d’une

ano-malie du

_{champ rnagnétictue}

doit être

_rejetée

en raison

des résultats de

_{l’expérience}

suivante : le fil

_rectiligne,

parcouru par la

décharge,

étant

disposé

verticalement,

on forme sur une feuille de

_papier

le

_spectre

de

limaille;

deux ou trois

_décharges

suffisent pour

orien-ter les

_{grains qui}

se

_disposent

sur des circonférences

cen trées sur le

_{courant ;}

on _{n’observe pas autour du fil}

l’existence d’un anneau où les

_grains

de limaille ne sont pas

orientés,

comme cela arriverait si

_{le champ}

magné-tique

s’annulait à une certaine distance.

Le cliché 8 est la

_reproduction

d’un tel

_spectre

_pris

directement sur

_papier

_{photographique.}

Le cliché 9 montre ce _{que devient le}

_spectre

au bout d’une trentaine de

_{déc’harges,}

au cours

_desquelles

on

observe que les

grains

de

limaille,

ou bien se

préci-pitent

sur le fil et tombent dans l’interstice

_compris

entre le fil et le

_papier,

ou bien sont

_repoussés

sur une circonférence d’environ 17 mm _{de rayon.}

Ce résultat

_s’explique

aisément : un

_grain

de

limaille est attiré ou

_repoussé

_{par le} courant, à l’ins-tant d’une

_décharge,

_{suivant que} son moment

magné-tique

permanent,

produit

par les

décharges

précé-dentes,

est

_dirigé

dans le ~ens du

_champ

ou en sens

inverse. La

_région

avoisinant le fil se trouve ainsi peu à peu

balayée;

le rayon du cercle

balayé

donne une mesure

_{approximative}

de la distance du

_point

neutre

_(1).

L’hypothèse

attribuant aux courants de Foucault l’inversion de l’aimantation est

_{plus vraisemblable ;}

pour élucider le rôle de ces

_courants,

on

_peut

choisir la forme et les dimensions des

_éprouvettes

de

façon

à diminuer au maximum leur effet.

Nous avons

_découpé

à

_{l’emporte-pièce,}

dans une feuille _{d’acier pour}

ressort,

de

_0,06

mm

_{d’épaisseur,}

des couronnes de

7,5

mm de diamètre intérieur et de ‘~U mm de diamètre extérieur. Six de ces couronnes ont t été serrées l’une contre l’autre de

façon

à former une

couronne

_{unique d’épaisseur sextuple}

_qui

a été

_placée

normalement au courant et centrée sur

_lui;

_après

pas-sage de la

décharge,

les mesures faites pour trois d’entre

elles, après séparation,

ont donné comme moment

magnétique spécifique : -730,

-70, - 26,

c’est-à-dire une aimantation inverse sensiblement la même pour

chaque

couronne. On a ensuite aimanté deux

cou-ronnes

_disposées

comme la

_précédente

mais

_séparées

l’une de l’autre et l’on a encore trouvé une aimantation inverse avec un moment

_spécifique

du même ordre (1) Au _voisinage du fil. on ohserve que les attractions ou

répulsions produites à _{chaque décharge} sont _brusques; par suite du frottement avec le papier, les grain3 s’immobilisent

après chaque impulsion avec des orientations variables par

rapport aux _lignes de forces du champ ; suivant le sens de leur moment magnétique, ils sont ou fortement attirés on fortement

repoussés à la _{decharge suivante ;} on _peut voir certains _grains

s’approcher ou s’écarter alternativement du courant. Ceux qui

sont _{rPpoussés jusqu’à} la zone neutre, s’immobilisent dans cette région puisque leur aimantation rémanente étant nulle ils ne sont _plus attirés ou _repoussés par les décharges

succes-sives.

que pour les couronnes accolées : -744 et -7à2.

Cette

_expérience

_{conduit à penser}

_{qu’il n’y}

a _{pas lieu}

d’attribuer aux courants de Foucault le

_phénomène

de l’inversion de l’aimantation. Pourtant le rôle des

cou-rants de _{Foucault n’est certainement pas}

_négligeable

et il semble bien

_qu’il

faille leur

_rapporter

les résultats de certaines

_expériences

de

_{Savary qu’il}

nous

_paraît

inté-ressant de

_rappeler

ici.

1-

_Savary

_place

à l’intérieur d’un

_solénoïde,

traversé par la

décharge

d’un

_{condensateur,}

deux

_aiguilles

d’acier,

l’une nue, l’autre

enveloppée

d’un

_cylindre

épais

de

_cuivre;

la

_décharge

_qui

aimante fortement la

première

est sans action sur la seconde.

2° Il refait la même

_expérience

en

_enveloppant

la seconde

_aiguille

de couches

_plus

ou moins nombreuses de

_papier

d’étain : le

_moment,

_{nul pour les}

_grandes

épaisseurs,

croît

_quand

cette

_épaisseur

diminue,

dépasse

celui de la

_{première aiguille,}

atteint un

maxi-mum et revient au moment de

_l’aiguille

nue.

3~~ Deux

_{aiguilles identiques (diamètre}

0,4

mm, lon-gueur : 15

mm)

sont

_{enveloppées :}

la

_première

_a)

dans

un

_cylindre

de cuivre de 5 mm _{de rayon ; la seconde}

b) dans

un

_cylindre

d’étain

_identique;

une troisième

aiguille

semblable est utilisée sans

_enveloppe;

on les

place

toutes les trois dans un même

_solénoïde;

_après

passage d’une forte

décharge

on observe des moments

proportionnels

à

_1,8,

et - 2 ;

l’aiguille

nue a son

mo-ment

_{inversé ;}

40 L’action des

_enveloppes

_{est presque annulée si l’on} y

pratique

cles sections méridiennes.

Toutes ces

_expériences

J1lontrent _{que les} de Foticetult

_q2ci

_prennent

naissance

_{ont pour}

_eflet

de

dimi-7iiieî- le

_{champ magnétisccrct}

dû à la

décharge

et de à

_{l’apparition}

dit

_phénoméne

d’inversion au

lieu de cnracourir à le

_jJroduire;

on est donc conduit à supposer que l’inversion pourra encore se manifester à des distances

_plus

_grandes,

c’est _{à dire pour des}

champs

magnétisants

plus faibles,

lorsque

l’action des courants de Foucault sera mieux

_{évitée; effectivement,}

nous avons _{constaté que le}

_point

neutre

_qui

est seule-ment à 13 mm avec les

_aiguilles,

s’écarte à 17 mm avec

les files de

limaille,

atteint 22 mm avec les

_disques

et

se

_{déplace jusqu’à}

45 mm dans le cas des couronnes de tôle

mince,

pour

lesquelles

l’action des courants de Foucault est

_{particulièrement}

diminuée.

Il résulte de ces

_expériences

_{que le rôle des courants}

de Foucault tend à faire

_disparaître

le

_phénomène

d’inversion de l’aimantation

_plutôt

_qu’à

lui donner naissance.

La troisième

_hypothèse

_que nous avons

_envisagée

pour rendre

compte

de l’inversion consiste à

_imaginer

que les aimants élémentaires de la matière

magné-tique

reçoivent

pendant

la durée très brève de la

décharge,

un choc

_brusque

à la suite

_duquel

ils se

fixent suivant une _{orientation moyenne différente de}

celle du

_{champ magnétique}

et variable avec les condi-tions du « choc

_{magnétique ».}

L’orientation du moment résultant ne

_peut

être mise en évidence avec des

_aiguilles

_{qui prennent}

_toujours

458

un moment

magnétique dirigé

suivant leur _{axe ;} nous avons alors utilisé des

_disques

_découpés

à

l’emporte-pièce ;

ces

_disques,

comme il a été

indiqué,

ont été

disposés tangentiellement

à des

_cylindres

de différents rayons

ayant

pour axe le conducteur traversé par la

décharge.

Deux diamètres

_{rectangulaires}

ont été tracés sur

chaque disque ;

l’un des diamètres orienté cOl1une un

vecteur,

a été

_disposé

dans la direction et le sens du

champ inagnétique.

l,es iesiti-es de

ili(igiiéti,,Iîtes

n10ntrCJlt _que

n’obtient aucune

_{cotïipos(iiiie}

de l’ainloulation

perjJelldicu/airenleJlL

« la direction du

_{cltroll p.}

Un résultat

analogue

a été obtenu avec les couronnes,

dans

_{lesquelles nprès}

aimantation,

on

_pent

t

_découper

des fragments ;

le moment ue ce>

_fragments

ne

_présente

pas de

composante

radiale, c’est-à-dire normale au

champ;

i’aimantation

_spécifique

est

_{indépendante}

de l’azimut du

_fragment.

On ne

_peut

_cependant

_{pas conclure de} ces

expé-riences que l’inversion de l’aimantation n’est pas due à

l’impulsion

des aimants élémentaires sous le choc

magnétique

produit

par la

décharge,

mais elles

éta-blissent, qu’à

la suite de tels

_chocs,

ces aimants sont

« en _moyenne »

_{disposés symétriquement}

_par

_rapport

à la direction du

_champ.

Répétition

des

_{décharges. -}

_{L/aimantation} pro-duite par une

_décharge

étaiil nulle au

_point

neutre, il

nous a _{paru intéressant de vérifier}

_qu’elle

restait nulle en ce

_point,

_après

des

_{décharges répétées;}

c’est en effet sensiblement ce _{que l’on observe.}

La

_position

du

_point

neutre ne se

_déplace

_{que de}

à 9 0 mm _{pour les}

_aiguilles,

et de 22 à 20 seulement pour les

disques,

lorsque

le nombre des

décharges

passe de 1 à

250 ;

ces

_{petits déplacements}

_peuvent

tenir à des variations des conditions de la

_décharge

dans le tube à gaz pour des

décharges

répétées

très nombreuses.

A des distances autres que celles du

point

neutre,

l’aimantation

_augmente

avec la

_répétition

des

dé-charges,

mais elle tend vers une

_limite,

ainsi

_qu’il

ressort du tableau suivant :

Corde à

_piano,

aimantée à une distance de 30 mm.

la courbe

III,

figure

1 rend

_compte

de ces variations. La distance

_qui

_correspond

au maximum de

l’aiman-tation est

_{indépendante}

du nombre des

_{décharges ;}

ce

résultat ressort de la

_comparaison

des courbes 1 et

_II,

figure

1

_qui

_{représentent,}

en fonction de la

_distance,

les moments

_{obtenus, respectivement après}

1 ou 250

décharges.

Ce résultat a été retrouvé avec les

_disques,

pour

lesquels

le maximum d’aimantation se

_produit

à 60 mm _{aussi bien pour} une _{que pour 250}

_décharges.

A

_grande

_distance,

l’effet des

_{répétitions}

diminue de

plus en

plus.

Intensité

équivalente. -

Soit

He

gauss le

champ

équivalent

il la distance d cm du courant

_{rectiligne ;}

nous avons _{constaté que le maximum atteint par} le

_produit

était de l’ordre de encore ce

chiffre

n"est-il

_{obtenu que pour} un

_petit

nombre de séries. _{On le trouve pour la corde à}

_piano

_trempée

et pour les

aiguilles

a tricoter

_trempées

et désaimantées. Pour les

_disques

aimantés

_jusqu’à

d== 20 cm, le

maxi-mum atteint vers 12 cm a encore _{été de 4)0 pour} une

décharge

et _{de 500 pour}

_décharges.

Ilésignons

par

I,

l’intensité du courant continu

recti-ligne

susceptible

de

_produire

le

_{chalnp He}

à la dis-tance d :

Nous

_appellerons

1,

l’intensité

_{équivalente.}

On _{voit que le maximum}

_{f~~~= 50O}

fournit une

intensité

_équivalente

nombre de même _{ordre que le courant moyens} 1 moyen == 2 000

ampères.

Il n’est _pas sans intérêt de retrouver par voie

magné-tique

cette intensité considérable. Cela _{confirme que le}

tube à gaz est traversé

_pendant

la

_décharge

_par une

intensité très élevée et _{que la}

_pointe

atteint sans doute

plusieurs

fois la valeur

_{précédente.}

Le sen-s

_physique

de l’intensité

_équivalente

se

_précise

quand

on

_représente

le

_phénomène

_{par le schéma}

suivant :

Supposons

que le

champ

H en un

_point

varie en

fonction du

_{temps t}

suivant une loi

où k est un nombre. La fonction

_f

_part

de

zéro,

passe par un maximum et s’annule au bout d’un

_{temps fini;}

nous dirons

_qu’elle

_représente

une

_percussion

magné-tique.

Soit

_H,

la valeur de H à

l’instant t,

pour k

- f. Si retrouvons la même valeur

_Ht

à l’ins-tant

en _{sorte que tout} se _passe comme si l’axe des t avait été dilaté. Le

_champ

_prend

les mêmes

_valeurs,

il atteint en

_particulier

le même

maximum,

mais sa

variation est de

_plus

en

_plus

lente et la

_percussion

magnétique

dure de

_plus

en

_{plus longtemps.}

Supposons

maintenant

qu’une

semblable

_percussion

aimante une

_éprouvette.

Le moment

_permanent

com-muniqué

est maximum

_quand

la

_décharge

est infiniment

lente;

il ne

_dépend

_{alors que de la valeur maximum}

du

_champ

nullement de la forme de la fonction

_f.

Nous

l’appellerons

moment

_statique.

Mais si la

_percussion

devient

_{plus rapide}

le moment

_permanent

diminue et

_peut

même s’inverser.

inférieur au moment

statique ;

le

_champ

_équivalent

e~t

au

_{plus égal}

au

_champ

vrai maximum et l’inten-sité

équivalente

est

_plus

_{faible que le maximum} dïnten-sité atteint au cours de la

_décharge.

Les 2 500

_alllpères

trouvés

_plus

haut sont donc une limite inférieure de l’intensité maximum dans la

dé-charge

apériodique.

Comme l’intensité et le

_champ

_{équivalent dépendent}

largement

d.’s traitements

_thermiques

et

_{magnétiques,}

il n’est _pas

_impossible

à

_priori

de trouver une matière

qui

obéisse il une

_{percussion magnétique rapide}

beaucoup

mieux _que les aciers utilisés dans nos

expé-riences. On

conçoit

tout l’intérêt

_qui

s’attache à la recherche d’une semblable matière

_{qui jouerait}

_pour le

_{champ magnétique}

le rôle d’un thermomètre à maxima _pour les

_{températures.}

Retour sur

_l’analyse

des

_champs

composants.

-~ Il convient d’insister

sur ce résultat fondamental

qui

semble se

_dégager

des faits Le moment

_permanent

d’une

_éprouvette

est

_{complètement}

_{déterminé par le}

-champ

intérieur H

_qu’elle

subit.

Comme

Il est

la résultante de trois

_champs

compo-sants :

->-Il’ le

_champ

extérieur

_appliqué

_{créé par le courant}

rectiligne

-11" le

_champ

_{démagnétisant}

_provenant

du

_magnétisme

libre de

_{l’éprouvette}

Y

/7 le

_champ

dù aux courants de Foucault.

Quand

la somme de ces trois

_{champs reprend}

la même

_valeur,

on doit retrouver le même

_moment,

_qui

->-doit varier avec suivant une loi

_analogue

à sa varia-tion avec la distance au fil

_rectiligne.

Les faits confirment

_{qualitativement}

ce

_point

_{de vue,}

en effet :

1°

_Quand

l’intensité de la

_décharge

devient

_plus

+

-faible,

on retrouve la même valeur de H’ et de H à une distance

_plus

_proche

du fil.

)0

Quand,

la

_décharge

restant

constante,

le

coeffi

-cient

_{démagnétisant}

de

_{l’éprouvette}

au-meiite,

H"

aug

-mente et _{pour retrouver} encore la même valeur de

H

il faut se

rapprocher

du fil.

Or voici ce _{que dit}

_{Savary (p. 29).}

« Au lieu des

changements

de

signe qu’offrent

les

aiguilles

minces,

les

_aiguilles

_{moyennes n’offrent}

_qu’un

minimum en contact avec le fil même et _{les grosses}

aiguilles

un décroissement continu d’intensité à"mesure

qu’elles

s’éloignent

de ce fil.

« Les séries que

_présentent

les

aiguilles

_{moyennes et}

les

_plus

_épaisses

sont _{celles que l’on obtiendrait} avec

les

_{petites aiguilles}

_{pour des}

_décharges

de

_plus

en

_plus

faibles ; pour des

décharges

de

_plus

en

_{plus fortes,}

les

_aiguilles

_épaisses

olfriraiellt elles-mêmes des

chaii-gelnents

de

_signe.

»

Rappelons

que nons avons nous mêmes constaté que

le

_point

neutre est d’autant

_plus

_{loin du fil que le} coef-ficient

_{démagnétisant}

de

_{l’éprouvette}

est

_plus

faible.

3"

Quand

la

_décharge

reste constante et _que

l’éprou-Yette ne varie _pas, mais

_qu’on

_{l’enveloppe}

de

_cylindres

-plus

ou moins

conducteurs,

on diminue Il en

aug-1

- j 1

mentant j

et les moments

parcourent

la courbe

_{1 ;}

4° Une

_décharge

d’intensité croissante

_parcourant

un solénoïde

_communique

successivement aux

_{aiguil les}

les moments de la courbe 1. Tous ces faits semblent

-bien montrer _{que le}

_champ

intérieur 11 détermine

corn-plètement

le

_phénomène.

2013>-En réalité Il varie durant la

_décharge

de _{même que} les

_champs

_composants

et sa loi de variation est un des facteurs du

_phénomène.

Nous ne _{pousserons donc pas}

plus

loin

_l’analyse,

mais il était intéressant de

_signaler

ce

_groupement

de faits.

Conclusion. - Les résultats de cette étude sont les suivants :

i" 0

L’aimantation

_{d’éprouvettes}

d’acier de formes variées

_{(couronnes, disques,}

_aiguilles)

_par une

_décharge

apériodique rapide

de 3.10-e sec

_parcourant

un fil

rectiligne, présente

les caractères

_généraux

décrits

en 1H2G par

_Savary

_{pour des}

_décharges

de nature

im-précise.

L’aimantation est inversée dans la

_région

avoi-sinant le

fil,

elle s’annule au

_point

neutre,

_puis

devient normale, passe par un maximum et décroît ensuite.

L’inversion

n’est

donc _pas liée ait caractère

_périodique

de la

_décharge;

‘~~ L’aimantation est

_portée

_{par la même droite} que le

champ

et n’admet pas de

composante

trans-versale ;

3° Le rote des courants de Foucault semble

négli-geable

dans les

_éprouvettes

en tôle mince ou en

_fils;

4° Le

_point

neutre est d’autant

_{plus éloigné}

du fil que le coefficient

démagnétisant

de

l’éprouvette

est

plus

faible ;

sa

_position

et celle du maximum ne

dé-pendent

pas du nombre de

décharges

pour un

_type

donné

_{d’éprouvettes,}

mais l’intensité du maximum croît avec ce

_{nombre ;}

5° Le

_{champ équivalent}

He

à la distance d varie en

général

suivant une loi

_{complexe qui dépend}

de la

na-ture et des traitements

_thermiques

ou

_magnétiques

de l’acier.

Exceptionnellement

on trouve une valeur constante pour le

produit H,,I.

La valeur maximum 500 observée pour ce

_produit

_correspond

à une intensité

_équivalente

de 3 500

_aiiipères,

valeur considérable de même ordre que l’intensité moyenne de 2 050

ampères.

Sans nous hasarder dans une

_explication

hâtive avec un aussi

_petit

nombre de

_faits,

_{il semble bien que} l’in-version ne soit liée

_qu’à

la

_rapidité

de variation d’un

subs-460

tance aimantable

_qui

obéit

_plus

ou moins bien à la

percussion magnétique. L’image

habituelle que l’on se

fait des

_{ferromagnétiques}

conduit en effet au

_point

de vue suivant :

Le

_problème

de l’aimantation _par un

_champ

lente-ment variable est le

_problème

_statique

de

_{l’équilibre}

dans ce

_champ

d’un

_système

de doublets

_placés

aux noeuds d’un réseau : les forces de

_rappel

interviennent

seules. Tandis que pour un

_{champ variant rapidement,}

c’est le

_problème

_dynanlique

des mouvements du même

système,

conduisant,

après

annulation du

_champ,

à

un état

_{d’équilibre qui}

définit le moment

_permanent.

On comprend

que cet état final

_{dépende essentiellement}

d’une

_part

de la loi de variation du

_champ,

d’autre

part

de l’inertie des doublets et des forces

_visqueuses

qui s’opposent

à leur

_{déplacement,}

toutes

_grandeurs

qui

n’interviennent pas dans le

problème statique.

On

conçoit

donc que, pour une loi de

_champ

_donné,

le résultat final

_dépende

essentiellement des

_propriétés

de la matière et

_{spécialement}

de sa viscosité

magné-tique.

Les

_{présentes expériences}

montrent ce

_qu’il

faut entendre par variation

rapide

ou lente. Il est certain

qu’une

variation durant 10-5 sec doit être considérée

comme

_rapide

au

_point

de vue de l’aimantation

pernlanente.

L’acier _{n’atteint pas la valeur}

_statique

et les doublets

élémentaires,

par

conséquent,

ne suivent pas le

champ.

D’autre

_part

des

_expériences

d’Arkadiew montrent que la

perméabilité

initiale d’un acier conserve sa

valeur habituelle à des

_fréquences

de 106. Il

_n’y

a _pas

là contradiction car dans ce dernier cas nous sommes

en

_régime

_permanent,

_{tandis que dans le nôtre} nous sommes en

_régime

variable. Or si l’on considère

une excitation

_périodique

de

_période

T

_qui

met en

_jeu

les _{oscillations propres des doublets} et une

_impulsion

de durée

T’, qui

fait

_jouer

les

_périodes

du

système

de

doublets,

on

_conçoit

_{que l’ doive être très}

_supérieur

à

T pour amener à un état final limite

_indépendant

de

la durée de l’excitation. La durée de la

_décharge

apé-riodique qui

conduirait au moment

_permanent

_statique

serait donc une constante

intéressante,

qui

rensei-gnerait

sur les oscillations d’ensemble du

_système

des doublets. Nous l’aborderons dans une nouvelle série de recherches.

Manuscrit reçu le 15 juillet 1936.

LÉGENDESjDES

CLICHES DE LA PLANCHE Cliché 1. -

Photographie de l’éclair du tube à néon. Clichés 2, 3, 4, 5, 6. -

Spectres magnétiques de _disques aimantés

à diverses distances. Cliché 7. -

Répulsion des lignes de force du disque aimanté à 10 mm _(inversé) et de celui aimanté à 80 mm _(direct).

Cliché 8. -

Spectres magnétique après une _décharge

(au voisinage du conducteur _rectiligne). Cliché 9. -

Spectre magnétique après trente décharges