Étude du champ magnétique produit par un électro-aimant de Faraday

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1 Étude du champ magnétique produit par un électro-aimant de Faraday A. Leduc To cite this version: A. Leduc. Étude du champ magnétique produit par un électro-aimant de Faraday. J. Phys. Theor. Appl., 1887, 6 (1), pp < /jphystap: >. <jpa > HAL Id: jpa Submitted on 1 Jan 1887 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of scientific research documents, whether they are published or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destinée au dépôt et à la diffusion de documents scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, émanant des établissements d enseignement et de recherche français ou étrangers, des laboratoires publics ou privés.

2 238 nombreuses causes d erreurs, portant sur les lectures du thermomètre, et sur les circonstances physiques dans lesquelles il se trouve; cependant, en répétant cette détermination à diverses reprises dans de bonnes conditions, on peut être en général assuré d une précision de 0~,002 sur une moyenne de quelques observations. La plus grande cause de divergence provient des variations de la température ambiante. L effet de ces variations est multiple, et assez mal défini. Pour des températures qui diffèrent de i 5 à 20, les valeurs de l intervalle fondamental peuvent aisément présenter des divergences de o, 01. L identité de l intervalle fondamental de divers thermomètres si les obser- ne peut être garantie, dans les limites indiquées, que vations ont été faites pour une température ambiante peu différente. Les déterminations sont réparties le plus souvent sur un espace de plusieurs mois ; elles sont faites de préférence lorsque la température du laboratoire est comprise entre 6 et 12. L erreur de l intervalle fondamental ne porte sur la mesure d une or les température que proportionnellement à sa distance à zéro ; limites des mesures de précision dépassent à peine 50. En récapitulant les diverses causes d erreurs auxquelles est soumise l étude individuelle d un thermomètre, on voit qu un observateur habile, en se servant des méthodes les plus perfectionnées, peut déterminer la correction totale de chaque thermomètre étalon, à moins de trois ou quatre degré près. trait d un millièmes de ÉTUDE DU CHAMP MAGNÉTIQUE PRODUIT PAR UN ÉLECTRO-AIMANT DE FARADAY; PAR M. A. LEDUG. Dans notre électro-aimant les noyaux ont un diamètre extérieur de om, 16, un diamètre intérieur de om, 04 et une longueur de om, 2 8. Ces noyaux sont recouverts de vingt-sept tours par centimètre de longueur d un fil de cuivre de o~oo3 de diamètre (à nu). J ai adapté à cet appareil des pièces polaires de masse et de forme variées. Article published online by EDP Sciences and available at

3 239 J ai constaté que la cavité cylindrique des noyaux (qui permet de faire des expériences sur la polarisation de la lumière) n a pas d influence sur le champ produit entre les pièces polaires; on n altère aucunement la valeur de ce champ en remplissant de fer cette cavité. J ai examiné successivement l influence i De l intensité du courant qui circule dans les hélices magnétisantes ; ~ De la distance des surfaces magnétiques; ] 3 De la masse et de la forme des pièces polaires. Toutes les expériences ont été faites par décrites précédemmen t (~). les deux méthodes 1. Variation de l intenstté dit courant. - Les expériences les plus complètes ont été faites entre des armatures cylindriques ayant am, 07 de diamètre et om, 023 d épaisseur. Tant que leur distance n était pas inférieure à lcm, j ai disposé entre elles, normalement aux lignes de force, l explorateur de l appareil manométrique traversé un par courant convenable. Pour les distances inférieures à om, 01, j ai employé quelques-uns des filaments de bismuth dont la variation de résistance avait été préalablement étudiée. j ai pu rapprocher aisément les surfaces polaires à une distance de o~oo25, et j aurais pu les rapprocher davantage si je n avais craint de faire une erreur relative trop considérable dans l évaluation de cette distance. Quelle que soit cette distance, il m a paru impossible de représenter algébriquement, d une manière générale, la variation du champ magnétique (en son milieu) en fonction de l intensité C du courant magnétisant. La formule de Froelich M n = 1+/-1C ne convient assez bien que pour les valeurs de C comprises entre 3 et 3~ ampères, et si la distance des surfaces polaires ne dépasse pas 1 cm. Je me suis donc borné à représenter, en général, par des ( ) Voir p. 185 et 188 de ce volume.,

4 240 courbes, les résultats de mes expérienccs, en ayant soin de déterminer chacune d elles par un grand nombre de points. Le Tableau ci-dessous donne un exemple de la marche du phénomène; il est extrait d une expérience faite avec une distance de om, 02 entre les surfaces polaires : m On voit que le rapport M, qui a quelque analogie avec la perméabilité magnétique de Thomson, présente un maximum au voisinage de 3amp, 3 et diminue ensuite pour prendre à 3o ampères une valeur inférieure à la moitié de sa valeur maxima. Le champ produit n est donc sensiblement proportionnel au courant C que jusque vers 4 ou 5 ampères, et l on peut admettre pour la valeur du champ jusqu à cette limite J oo unités par ampère. On jugera par le Tableau ci-dessus de l erreur que l on commettrait en appliquant la même règle pour des courants plus considérables. Ainsi que nous venons de le voir, cette erreur serait de 5o pour 100 au voisinage de 3o ampères. Les expériences faites avec des pièces polaires de masse plus considérable et en faisant varier la distance des surfaces magnétiques ont donné lieu à des remarques analogues. JB1ais : 1 Le maximum de M se produit pour des valeurs de C d autant plus petites (et pour des valeurs de M d autant plus grandes) que les armatures sont plus rapprochées ; 2 La diminution de M est d autant plus rapide que les armatures sont plus rapprochées.,

5 2. ln, flue~2ce de la distance des surfaces polaires J ai fait varier cette distance de om, 0025 à om, 08, en la doublant successivement. Tant qu elle ne dépasse pas 0~02, on peut admettre que le champ est absolument uniforme à l intérieur des deux troncs de cône ayant pour grandes bases les surfaces polaires et pour petite base commune un cercle de om, 03 ou même om,04 de diamètre, placé au milieu du champ normalement à l axe de l appareil. Le champ ne décroît que très lentement quand on s éloigne de l axe à l intérieur du cylindre circonscrit aux pièces polaires. Il n en est plus de même lorsqu on augmente la distance de ces pièces. Ainsi, à la distance de o-, o4, on observe que le champ magnétique a, en son milieu, une valeur inférieure de i à 2 pour ioo à celle qu il prend près de l une des armatures. Pour une distance des armatures de o~,08, cette différence peut dépasser 10 pour 100. Il est bien clair que, si les surfaces polaires étaient plus étendues, ces différences ne se produiraient que pour des distances plus grandes des armatures.

6 242 Je ne prétends point généraliser et appliquer, par exemple, au champ des machines dynamos les résultats que j ai obtenus avec un certain électro-aimant et des pièces polaires de forme et de dimensions données. Toutefois, il n est pas sans intérêt de tirer de ces expériences quelques conclusions que les courbes de la figure (fig. y et le Tableau ci-dessous mettent en évidence. Ce Tableau est à double entrée, la colonne verticale de gauche indique la distance des surfaces polaires et la rangée horizontale supérieure le courant qui passe dans les hélices de l électro-aimant. Les nombres situés dans le corps du Tableau mesurent en unités C.G.S. l intensité magnétique observée au milieu du champ. On voit que, si le champ ne dépasse pas 5ooo ou 6000, sa valeur est à peu près en raison inverse de la distance des surfaces polaires. Ainsi l on a obtenu au moyen d un courant de 2 ampères un champ de 5400 avec une distance de o, 005, et de 43o avec une distance de o, 02. La loi ci-dessus aurait donné, dans ce dernier cas, le nombre r35o, dont l erreur n atteint pas 6 pour 100. Il n en est plus de même lorsque le champ varie au delà de et particulièrement lorsqu il dépasse Ainsi, un champ de n a pas été réduit de moitié lorsque l on a multiplié par 8 la distance des armatures. Si l on envisage l application aux machines, il est clair qu il ne faut pas seulement chercher à obtenir des champs d une grande intensité, mais bien à rendre maxima, un pour certain travail dépensé, une certaine fonction de cette intensité du champ et de son volume utile, telle que le produit de ces deux grandeurs. Or, si nous désignons par cc la distance que l on doit nécessairement laisser entre la dernière couche de fil de l induit et la surface po-

7 laire de l inducteur, ce produit est proportionnel à 243 Chacun de ces facteurs augmente avec D; il en est de même de est obtenu avec d autant la distance entre l anneau et les inducteurs leur produit. On voit donc que le champ plus d économie que est plus considérable. Il ne faudrait pas cependant que cette distance devînt plus grande que la moitié de la largeur des pièces polaires, car la valeur moyenne du champ décroîtrait alors plus vite que n augmenterait cette distance. Proposons-nous maintenant d obtenir un champ d une certaine intensité, et examinons, par exemple, dans quel rapport croîtra la dépense d énergie (EC) si l on veut doubler la valeur d un champ précédemment obtenu sans changer la distance des surfaces polaires. Il est clair que, si l on reste dans les limites où ce champ estproportionnel au courant qui sert à le produire, il suffira de doubler le champ magnétisant, et par suite de multiplier par 3 environ la dépense d énergie. Si l on part, au contraire, d une valeur du champ telle que celuici ait cessé d être proportionnel au courant, nos courbes montrent qu il faudra tripler le champ magnétisant, et il est facile d établir que la dépense d énergie se trouvera multipliée par un nombre supérieur à cinq. Les champs les plus faibles sont donc les plus économiques, et il importe beaucoup de ne pas dépasser la limite, variable avec la distance d entre-fers, pour laquelle le champ magnétique cesse d être proportionnel à la force magnétisante.