Influence de la chaleur et du magnétisme sur la résistance électrique du bismuth

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Submitted on 1 Jan 1884

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Influence de la chaleur et du magnétisme sur la résistance électrique du bismuth

A. Righi

To cite this version:

A. Righi. Influence de la chaleur et du magnétisme sur la résistance électrique du bismuth. J. Phys.

Theor. Appl., 1884, 3 (1), pp.355-360. �10.1051/jphystap:018840030035501�. �jpa-00238255�

et par les bases ne font que ^nous révéler la

complexité

^{de con-}

stitution de leurs solutions aqueuses.

L’étude d’un

plus grand

nombre de substances

n’apporterait, vraisemblablement,

que peu de lumières nouvelles. Il convient

plutôt

^de

s’appuyer

^sur les résultats désormais

acquis

pour

aborder,

avec un

petit

nombre de corps bien

choisis,

^le

problème général

de la conductibilité des dissolutions à ^un

degré

^de concentration

quelconque.

^{C’est de ce côté que}

je

vais maintenant

diriger

^mes

efforts.

Qu’il me soit permis,

^en

terlninant,

de remercier M. J. Voisenat,

élève-ingénieur

^des

télégraphes, qui

m’a assisté avec

beaucoup

^de

zèle et

d’intelligence pendant plusieurs

^{mois. Son concours dévoué}

m’a été fort utile pour ^{mener à} bien les innombrables mesures

clu’exige

^{un travail} du genre de celui que

j’avais entrepris.

INFLUENCE DE LA CHALEUR ET DU MAGNÉTISME SUR LA RÉSISTANCE ÉLECTRIQUE DU BISMUTH;

PAR M. A. RIGHI.

Dans le cours de mes

expériences

^{sur le}

phénomène

^{de Hall}

(1), j’ai

^trouvé que ^la résistance du bismuth est

augmentée fortement, lorsqu’on

^le

place

^{dans un}

champ magnétique (2 ).

^{Voulant étu-}

dier de

près

^ces variations de

résistance, je

^me suis aperçu que l’échauffement du au courant

produisait

^une diminu tion de ré-

sistance,

^bien que,

d’après

Matthiessen et von Bose

( 3),

^{on sache}

que ^la résistance du bismuth augmente ^{avec la}

température,

^de

même que ^{celle des autres métaux.}

J’ai mesuré alors la résistance de lames de bismuth fondues sur

des lames de _verre, ^en les chauffant peu ^à peu

jusqu’à

^{100° envi-}

(1) ^Sul fenomeno ^{di Hall} particolarmente nel bislnuto (Mem. dell’ Accad.

di Bologna, 4e série, ^t. V; Journal de Playsique, ^2e série, ^t. III, p. 127, ^mars 1884).

(2) Cela a été depuis confirmé par ^{M. Hurion} (Colnptes ^{rendus de l’Académie}

des Sciences, p. 1257, ^{1884). Voir} ci-après, p. 360.

( i ) Pogg. Ann., ^t. CXV, p. 353.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018840030035501

ron. Leur résistance diminuait de

plus

^en

plus.

^{En mesurant les}

dimensions des

lames, j’ai

pu calculer leur résistance

spécifique,

ou le rapport ^{entre la} résistance vraie et celle d u mercure à 0°

ayant ^mêmes dimensions. La valeur trouvée était

toujours

^{deux à}

trois fois celle

qui

résulte des mesures deMatthiessen et von Bose.

J’ai eu l’idée _quc ces effets anomaux

pouvaient

^{être dus à la}

structure

particulière

^{du métal fondu en lames}

^{minces ;} j’ai

^donc

changé

^la

préparation

^{de la}

pièce métallique,

^et

j’ai

^{fait un}

grand

nombre de mesures avec un tube de verre en

U,

^{dont la}

partie

moyenne

capillaire

^était

pleine

^{de bismuth. Ce tube a été}

plu-

sieurs fois chauffé

jusqu’à

^{3100 dans un bain}

^d’huile,

^{ou refroidi}

jusqu’à -

5oO dans le

mélange

^{d’éther et d’acide}

carbonique

^so-

lide. La résistance variait d’une manière curieuse. Elle augmen- tait en chauffant le

métal,

^{entre certaines}

températures,

^{et dimi-}

nuait entre d’autres. A la fusion on avait une diminution

rapide

et très forte de

résistance,

fait découvert

jadis

par lVlatteucci

(1).

De

petites

^barres de bismuth obtenues en

aspirant

^{le métal}

fondu,

^{dans de}

petits

^{tubes de}

papier ^roulé,

^{ont donné les mêmes}

résultats. J’ai reconnu aussi que les

températures correspondant

aux inaxima et aux minima de résistance variaient avec la ma-

nière

plus

^{ou moins}

rapide

^aBec

laquelle

^le bismu th était re-

froidi. Le bismuth

pouvait

^se

tremper plus ^oumoins, comme l’acier,

et

plus

^{il était}

trempé, plus

^sa résistance était

grande.

J’ai

préparé

alors des fils de bismu th par

pression,

^{à la manière}

même de Matthiessen et von

Bose,

^en

comprimant

^le métal solide

et à une

température

peu au-dessous ^du

point

^de

^fusion,

^{dans un}

cylindre ^d’acier,

^{avec un}

piston

^{de la même} matière. Le métal sor-

tait en fil par ^un

petit

^{trou. Ces fils ont donné encore les mêmes}

résultats _{que les}

petites barrer,

^{ou lames}

fondues,

^{sauf une} aug- mentation de la résistance

spécifique,

dont la valeur

s’éloignait

encore

plus

^{de celle}

qui

résulte des mesures des deux

physiciens

cités.

Enfin

j’ai préparé

^{les fils} par

pression,

^{mais sans} cliauffer le métal. Pour les obtenir ainsi à la

température ordinaire, j’ai

^dû

faire

agir

^une

pression

^très

grande.

^{Ces nouveaux fils ont donné}

(’ ) ^Nuovo CÙnento) ^t. 1, p. 38.

357 des effets semblablcs à ceux des barres

fondues,

^{sauf une} augmen- Lation ^encore

plus

notable de la résistance

spécifique.

Ne pouvant obtenir d’aucune manière les résultats de Matthies-

sen et von

Bose, j’ai

^fait

analyser

^{le métal} que

j’avais

^acheté

comme pur. Il contenait

1,18

pour ¹⁰⁰ d’arsenic et des ^traces d’étain.

L’ayant purifié,

^{il a donné} sensiblement les valeurs des résistances

qu’on

peut déduire des mesures de Matthiessen et von

Bose,

^{et cette} résistance augmente ^{avec la}

température,

^comme

pour ^{les autres métaux} purs.

On aurai t pu conclure que les effets

singuliers présentés

par le bismuth non

purifié

étaient dus à la

présence

de l’arsenic.

Maïs,

en

ajoutant plus

^{ou moins de ce} corps ^au bismuth pur,

j’ai

^{eu un}

métal dont la résistance

augmentait régulièrement

^{avec la}

tempé-

rature.

Après quelques essais, j’ai

^{pu me}

persuader

que ^les

propriétés

curieuses du métal commercial étaient dues à l’étain. En

ajoutant

au bismuth pur ^un millième

d’étain, j’ai

^{obtenu de nouveau les}

mêmes résistances et les mêmes

changements

^{avec la}

température, que j’avais déjà

^{observés avec le} bismuth du commerce, la même

aptitude

^{à la} trempe, ^etc. Ce bismuth avec traces d’étain est au

métal pur ^ce que l’acier est par rapport ^{au fer. La courbe de ré-} sistance

change

^{avec la dose d’étain}

ajoutée

^{au bismuth.}

Retournant ^au

point

^de

départ, j’ai

^{mesuré les} variations de résistance dues ^au

magnétisme,

^et

j’ai

^trouvé des effets énormes

comparés

^aux variations semblables que

présente

^{le fer. J’ai} pu même faire des mesures avec des

champs magnétiques

^{de diffé-}

rentes

intensités,

que

je

déterminais _par la méthode

d’induction,

et à des

températures

différentes entre 18° et 100°, ^{et tant avec} le bismuth _pur

qu’avec

le bismuth-acier.

Ayant

^{ainsi tracé la marche}

que j’ai suivie,

^{voici les} conclusions finales :

1. La résistance du bismuth du commerce croît en l’échauffant

entre certaines

températures

^{et diminue entre d’autres}

(généra-

tement elle diminue ^aux

températures

^{voisines de la}

température ordinaire),

^{et en} construisant la courbe de

résistance,

^{avec les}

températures

^{comme abscisses et} les résistances

spécifiques

^comme

ordonnées,

^{on obtient en}

général

^{une courbe en forme de M. On}

a un maximum à

température basse, puis

^un

^minimum, puis

^un

deuxième maximum ^un peu ^avant la

température

^de

fusion,

^et

enfin ^un deuxième minimum

après

^les

changements

^d’état.

Lorsque

le métal ^est

liquide,

^sa résistance augmente

régulièrement

^{avec la}

température.

2. La diminution de résistance

pendant

^{la fusion}

(c’est-à-dire

le passage ^du deuxième maximum au deuxième

minimum)

^réduit

à peu

près

^de moitié la résistance.

3. Les

températures

des deux maxima et du

premier

^minimum

varient avec les conditions de solidification et de refroidissement du bismuth.

4. Si l’on considère des barres de

bismuth,

^{don t la}

température après

^{la fusion a baissé de}

plus

^en

plus rapidement,

^{on reconnaît}

que ^les deux maxima

s’approchent,

^la

température

^du

premier

augmentant ^{et celle du} second diminuant. En même temps, le pre- mier maximum de résistance s’élève. Le

premier minimum, qui

est

compris

^{entre les deux}

maxima, disparaît

peu ^à peu, ^et la courbe de résistance

présente

^{à sa}

place

^deux inflexions.

Enfin,

avec un refroidissement encore

plus rapide,

^les inflexions

dispa- raissent,

^{les deux maxima se fondent en un}

seul,

^{et la courbe}

de résistance devient semblable à une

parabole.

^Les variations de résistance ne

présentent plus

^alors que deux

phases,

^la

première d’augmentation

^de résistance avec la

température,

^la deuxième de

diminution, qui

^{se continue}

jusqu’à

la fusion.

Par

exemple,

^{du bismuth très} lentement refroidi a montré le

premier

^{maximum à}

^{- 40°,}

^le

premier

^{minimum à}

^115°,

^le

deuxième maximum à 240° ^{environ. Du} bismuth refroidi très

rapidement

^{a donné un seul maximum à 50° environ. A ces chan-}

gements ^{de la courbe de} résistance

correspond

^une variation des caractères

physiques analogues

^{à ceux de la} trempe de l’acier. En outre, les ^fils

trempés

^{fondent à}

quelques degrés

^{au-dessus des fils}

recuits.

5. Les fils obtenus _par

pression

^à chaud donnent des courbes de mêmes

formes,

^mais

plus

^élevées.

359 6. Pour les fils obtenus par

pression

^à

^froide

^{on a des courbes}

semblables,

^{mais encore}

plus

^élevées.

7. La résistance du bismuth du commerce varie donc non seu-

lement ^avec la

température,

mais aussi avec la manière dont la

pièce

^est

^préparée,

^{et avec la}

^trempe.

^{Ainsi la} résistance à ol, par

rapport

^{au mercure, a}

varié,

^{selon le}

degré

^de trempe, ^de

2,4

^à

3, 5

pour ^{le métal}

fondu,

^de

3,3

^à

4,

² pour les fils obtenus par

pression

à une

température

^{voisine de celle de}

^fusion,

^{et de}

3,9

^à

^{6, 3}

pour les fils

fabriqués

par

pression

^{à froid. Pour le métal en fusion}

j’ai trouvé 1,3.

8. Le bismuth

chimiquement

^{pur se}

comporte

^{comme les autres}

métaux;

^{il ne}

peut

pas ^se

tremper

sensiblenlent et sa résistance

àoOaétél,I5.

9. La différence entre le bismuth pur ^et celui du commerce

tient à des traces d’étain

qui

^lui

communiquent

^des

propriétés

semblables à celles par

lesquelles

l’acier diffère du fer.

10. En

ajoutant

^au bismuth de l’étain en

quantité

^de

plus

^en

plus grande,

^la résistance

spécifique

^croît

beaucoup jusqu’à

^un

maximum, puis

^{elle diminue.} La résistance à 0° pour ^du bismuth

qui

^{contient 0,10;}

o, 23 ; o, 56 ;

2,00; 10,00 pour

i oo d’étain, a

été

respectivement : 2)47; 3,47; ^{4, 24 ;} 3,65; 1,84.

^{Ces valeurs}

correspondent

^{au métal} refroidi lentement.

11. La

présence

de l’étain en

quantité

^de

plus

^en

plus grande

modifie la courbe de

résistance,

^de la même manière

qu’une

trempe

^de

plus

^en

plus

^forte.

12. La résistance du

bismuth,

soit pur ^ou non,

augmente

^lors-

qu’on

^le

place

^{dans un}

champ magnétique.

13. Cette

augmentation

de résistance a lieu soit

lorsque

^la

barre ou la

lame,

parcourue par le courant dans la direction de sa

longueur,

^est

placée

suivant les

lignes

^{de force}

magnétiques,

^soit

lorsqu’elle

les coupe ^{à un}

angle droit; mais,

^{dans ce dernier} cas,

elle est

beaucoup plus

forte. Dans mes

expériences, l’augmenta-

tion de résistance est arrivée

jusque -

^{de sa valeur.}

14. Le bismuth

trempé

^est moins sensible au

magnétisme

que celui

qui

^{ne l’est pas,} en ce sens que ^le

rapport

^{entre la variation}

de résistance et la résistance initiale est

plus petit.

^{De même le}

bismuth

comprimé

^{est moins sensible} que celui

qui

^{a été}

fondu,

^est

le bismuth du commerce un peu moins que le métal pur

(1).

15. La variation de résistance ^est

proportionnelle

^{à la force}

magnétique,

^sauf pour les faibles

valeurs,

^car alors elle croit un

peu

plus rapidement

que l’intensité ^du

champ.

16. Les variations de résistance dues au

magnétisme

^diminuent

en élevant la

température

^du

^bismuth,

^{du moins}

jusqu’à

^envi-

ron 100°.

(Je

n’ai pas

expérimenté

en ce sens pour des

tempéra-

tures

plus élevées.) (2).

VARIATIONS DES PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DU BISMUTH PLACÉ

DANS UN CHAMP

MAGNÉTIQUE ;

PAR M. HURION.

Des

expériences

^{récentes de M. Leduc}

(3), qu’il

^{est assez facile}

de

répéter,

^montrent que, si l’on

place

^{une lame de} bismuth dans

un

champ magnétique

^et normalement aux

lignes

^de

^force,

^les

surfaces

équipotentielles

^{d’un courant} traversantla lame se trouvent

déviées de leur direction

primitive,

^{d’où il} suit que la constitution

physique

^{du métal se trouve altérée.} Cette altération peut ^{se tra-} duire par d’autres

effets,

^notamment par l’action ^{sur la} lumière _po- larisée.

(1) ^Je viens de vérifier que le phénomène ^{de Hall se} produit sensiblement avec

la inéme intensité avec le bismuth pur ^{et avec} celui du commerce.

(2) ^{On trouvera} dans le Mémoire complet (Académie ^de Bologne) ^la description

des méthodes de mesure, les Tableaux numériques ^des résultats, ^{et les courbes} qui ^les représentent.

(3) Journal cle Physique, ^2e sér ie, ^t. III, p. 33.