Sur l’action de la torsion sur l’aimantation Ch. Maurain

HAL Id: jpa-00241218

https://hal.archives-ouvertes.fr/jpa-00241218

Submitted on 1 Jan 1907

HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entific research documents, whether they are pub- lished 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.

Sur l’action de la torsion sur l’aimantation

Ch. Maurain

To cite this version:

Ch. Maurain. Sur l’action de la torsion sur l’aimantation. J. Phys. Theor. Appl., 1907, 6 (1),

pp.380-388. �10.1051/jphystap:019070060038000�. �jpa-00241218�

380

SUR L’ACTION DE LA TORSION SUR L’AIMANTATION;

Par M. CH. MAURAIN.

J’ai étudié récemment

(i) l’action

^des oscillations

électriques

^sur

l’aimantation et montré comment cette

action, qui paraît

^au

premier

abord s’exercer de

façons

^très

diverses, peut

^être

interprétée

^d’une

manière

simple

par la considération de la courbe normale d’aiman- tation

qu’on peut

obtenir par l’action d’oscillations

électriques

^assez

intenses.

Dans le mémoire

actuel, je

^me propose de montrer comment la considération d’une courbe normale d’aimantation

analogue, qu’on peut

obtenir par l’action ^de

cycles

^de

torsion, permet

^{de même}

d’interpréter

^{les actions} de la torsion sur l’aimantation dans les différentes

circonstances,

^{et de donner un}

exposé

^assez

simple

^des

principaux

faits. Mes

expériences

étaient terminées

quand

^a paru

un mémoire de Bouasse et Berthier

(2)

^{sur le même}

sujet, rapportant

des

expériences

faites évidemment avant les

miennes,

^{mais dont}

je

n’avais eu aucune

connaissance ;

^ces

phycisiens

^n’ont pas

envisagé

le

sujet

^{au même}

point

^{de vue} que

moi,

^{et ce mémoire ne} fera pas double

emploi

^{avec le}

leur,

que

je

^{citerai souvent, ainsi}

qu’un

autre travail récent

important

^{de Piola et Tieri}

(3).

Courbe nor1nale d’ai1nantat’ion obtenue par l’action de

cycles

^de

,torsion. ^- Soit une

tige

^de fer soumise à l’action d’un

champ magné-

tisant

qu’ori peut

faire varier à

volonté; si,

^le

champ magnétisant

étant maintenu à une valeur

fixe,

^{on soumet la}

tige

^{à des}

cycles

^de

torsion

symétriques

^{d’une certaine}

amplitude,

l’aimantation se fixe très sensiblement à une valeur limite

après

^{un certain nombre de}

cycles

^de

torsion ;

^{or, si}

l’amplitude

^des

cycles

de torsion utilisés est

assez

grande,

^cette valeur limite de l’aimantation est fixe pour ^un

champ magnétisant donné,

c’est-à-dire la

même, quelle

que soit la valeur initiale de l’aimantation. Si donc on

représente

^{la variation}

de cette valeur limite de l’aimantation en fonction du

champ magné- tisant,

^{on obtient une courbe}

unique,

que

j’appellerai

^{la courbe nor-}

(1) ^{J. de} Phys., ^4e série, ^t. VI, p. 5 ; janvier ^1907.

(2) H. ROUASSE et BEHTHiER, Ann. de Chi1nie et de Physique, ^8e série, ^t. X, p. 199;

février 1907.

(3) F. PIOLA et L. TIERI, Rendiconti d. R. Accacl. dei Lincei, t. XV, p. 566, 4 er sem. 1906, ^{et t.} XV, p. 231, ^{2g sem. 1906.}

Article published online by EDP Sciences and available at

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019070060038000

male d’aimantation obtenue par l’action des

cycles

de torsion con-

sidérés.

Ainsi,

l’action de

cycles

de torsion

d’amplitude

suffisante est

capable

de réduire

complètement l’hystérésis magnétique,

^{et la}

courbe normale

précédente

^est

analogue

^aux courbes normales d’ai- mantation

qui peuvent

^{être obtenues en réduisant}

l’hystérésis

par d’autres

procédés (action

^d’un

champ magnétique longitudinal

^ou

circulaire

d’amplitude décroissante, produit

par ^{un courant} alterna- tif ou par des oscillations

électriques,

^{action de}

chocs) (~ ) .

La courbe normale obtenue par l’action

répétée

^de

cycles

^{de tor-}

sion n’est pas

complètement indépendante

^de

l’amplitude

^des

cycles

de torsion

utilisés ;

^celle

qu’on

^obtient par l’action de

cycles

^{de tor-}

sion d’une certaine

amplitude

^{est très}

légèrement plus

^basse que celle

qu’on

^obtient par l’action de

cycles

^{de torsion}

d’amplitude moindre;

^{ces écarts sont très faibles tant}

qu’on

^ne

produit

pas de

cycles

^{de torsion}

capables

d’altérer d’une manière

appréciable

^les

propriétés magnétiques

^{de la}

tige,

^et les traits

qui représenteraient

des courbes normales

correspondant

^{à des torsions} différentes seraient à peu

près

^{confondus sur le}

graphique.

^{Dans ce}

qui suit,

je parlerai

^{donc de la courbe}

normale

d’aimantation obtenue _par l’action de

cycles

^de

torsion,

^{comme si} elle était entièrement

définie,

sauf à

revenir,

^{aux endroits}

convenables,

^{sur les}

conséquences

^des

cette

légère

indétermination.

Par

exemple,

pour ^une

tige

de fer doux de

1. mm,5

^{de diamètre et}

53 centimètres de

longueur,

la courbe normale obtenue par l’action de

cycles

de torsion

répétés

^est

représentée

^{en 1 dans la}

fig.

^{1 ou}

la

fig. ~,

^{où sont}

représentés aussi,

^{en trait}

plein,

^des

cycles

^d’ai-

mantation ordinaires de la même

tige.

^Les

champs magnétisants

^H

sont

indiqués

^en gauss, ^{avec une} échelle différente pour les deux

figures,

^et l’aimantation 1 en unités arbitraires

(méthode magnéto- métrique unipolaire).

Bouasse et Berthier ont bien obtenu une telle

courbe,

mais ils l’ont déterminée à

partir

^des

points

^d’un

cycle d’hystérésis

^à

grande ampli- tude ;

^les deux extrémités du

cycle correspondent

^{alors à des con-}

ditions voisines de la saturation

magnétique et,

par

suite,

^{sont très}

voisines

^des

points correspondants

^{de la courbe}

normale, qui

^tend

aussi vers la

saturation ;

^{dans les}

figures jointes

^{à leur}

mémoire,

(~) ^{J. cle 4e} série, ^t. III, p. 4i7; ^1904.

382

ces auteurs font passer la courbe dont il

s’agit

par les extrémités

FIG. 2. ^-

du

cycle d’hystérésis ;

^ils

indiquent cependant qu’elle

passe ^un peu au-dessus.

Pour des

cycles d’hystérésis

^moins

larges,

^les extrémités sont notablement au-dessous de la courbe

normale, qui

^est

indépendante

des

cycles d’hystérésis

^à

partir desquels

^on

l’obtient,

^{et la courbe}

hystérétique

coupe la courbe normale ^en des

points

^{B et B’ ~l}

et 2) .

Action de

cycles

de torsion

d’amplitude quelconque.

^-

Supposons

que, maintenant un

champ magnétique fixe,

^{on soumette la}

tige

^de

fer à des

cycles

^de

torsion;

leur action est de

rapprocher

^le

point représentatif

^de l’aimantation initiale du

point correspondant

^{de la}

courbe

normale,

c’est-à-dire du

point

^{de même abscisse}

(de

^même

champ magnétisant) .

En

particulier,

^s’il

s’agit

^de

cycles

^{de torsion}

d’amplitude trop

faible pour réduire

complètement l’hystérésis magnétique après

^un

nombre suffisant de

cycles,

^le

point représentatif

^{se fixe en un cer-}

tain

point

^{limite sans atteindre la courbe}

normale,

^{et son}

déplace-

ment total est d’autant

plus grand

que

l’amplitude

^des

_cycles

^de

torsion est

plus grande.

On _{voit que,} suivant la

position

^du

point représentatif

^initial par

rapport

^{à la courbe}

normale,

^le

point représentatif peut

^{être relevé}

ou abaissé par l’action d’un ou de

plusieurs cycles

^de

torsion,

^{et l’ai-}

mantation

peut

^être

augmentée

^{ou diminuée en valeur}

absolue,

^{ou en-}

core

changée

^de

signe.

^Par

exemple,

supposons

qu’on parte

^de

points

du

cycle d’hystérésis représenté fly. 1;

pour ^une valeur du

champ magnétisant fli

inférieure à l’abscisse de

B,

^le

point

^{initial est M ou}

M’;

^l’action

répétée

^de

cycles

de torsion de faible

amplitude

^{amène le}

point représentatif

^{de 31 en}

Mi,

^{ou de iM’ en}

M’ 1 ;

^les

points

^limites

3Ij

^et

sont

^d’autant

plus rapprochés

l’un de l’autre que

l’ampli-

tude des

cycles

de torsion est

plus grande ;

^on pourra ^trouver dans le mémoire de Bouasse et Berthier des courbes

représentant

^leur

déplacement

^en fonction de cette

amplitude.

Dans le cas

précédent,

^{l’un des}

points

^{initiaux a été}

élevé,

l’autre

abaissé; mais,

pour ^une valeur du

champ magnétisant H2

^su-

périeure

^à l’abscisse de

B,

^{les deux}

points

^initiaux

possibles

^{sur le}

cycle

^{N et 1!T’} sont tous deux au-dessous de la courbe

normale;

^ils

sont alors l’un et l’autre relevés par l’action de

cycles

^{de torsion.}

On

pourrait ajouter

que l’action ^de

cycles

^{de torsion est nulle}

quand

^le

point représentatif

^{initial est sur la courbe}

normale,

par

exemple

^aux

points

^{B et B’ des 1}

et 2; cependant

ceci n’est pas entièrement exact, parce que, ^comme

je

l’ai fait remarquer

plus haut,

384

la courbe normale

dépend

^{un peu de}

l’amplitude

^des

cycles

^{de torsion.}

L’énoncé entièrement correct serait le suivant : étant donnés un

cycle d’hystérésis

^et la courbe normale obtenue au moyen de

cycles

de torsion

d’amplitude

^{± 0,} l’action d’un

cycle

de torsion ± 0

(ou

^de

plusieurs)

^{en un}

point

^du

cycle d’hystérésis

^est

positive (relèvement

du

point représentatif)

^{si le}

point

^est au-dessous de la courbe nor-

male, négative (abaissement)

^{si le}

point

^est au-dessus de la courbe

normale,

^{et nulle si le}

point

^{est sur la} courbe normale. Mais cet énoncé est encore sensiblement exact pour ^un

cycle

de torsion

d’ampli-.

tude

quelconque.

Courbes intermédiaires entre ^un

cycle d’hystérésis

^{et la courbe nor-}

-

Reprenons

^{les deux}

points

^limites

àli

^et

M/1

obtenus par l’action

répétée

^de

cycles

^{de torsion}

d’amplitude trop

^faible pour réduire

complètement l’hystérésis ;

^{si on}

détermine,

pour ^une

ampli-

tude donnée des

cycles

^de

torsion, les points

^limites

correspondants

en

partant

^de différents

points

^{d’un même}

cycle d’hystérésis,

^ces

points M/1

^se

placent

^sur deux courbes dont chacune est intermé- diaire entre la courbe normale et la branche

correspondante

^de

la courbe

d’hystérésis ;

^{telles sont} les courbes

pointillées

^de

elles

passent

par les

points

^{B et B’ où le}

cycle d’hystérésis

coupe la courbe normale et où l’action de

cycles

de torsion s’annule en chan-

geant

^de

signe.

On pourra ^trouver des courbes

analogues

dans le mémoire de Piola et

Tieri, qui

^ont

été, je crois,

^les

premiers

^à remarquer que l’action de

cycles

de torsion est tantôt de

diminuer,

^{mais tantôt aussi}

d’augmenter l’aimantation ;

^{on en trouvera}

également

^{dans le mé-}

moire de Bouasse et

Berthier; mais,

^{ces auteurs}

opérant,

^comme

je

l’ai dit

plus haut,

^{sûr un}

cycle d’hystérésis

^à

grande amplitude,

^les

points

^{extrêmes de ces courbes sont} peu différents des

points

^extrêmes

du

cycle d’hystérésis,

^{et, sur les}

figures jointes

^au

mémoire,

^sont

confondus

^{avec ceux-ci.}

Enfin,

^on

peut

obtenir des courbes intermédiaires

analogues

^en

faisant

agir,

^aux différents

points

^d’un

cycle d’hystérésis magnétique,

des

cycles

^{de torsion}

d’amplitude quelconque,

^{en nombre} insuffisant pour ^{amener le}

point représentatif

^{en un}

point limite ;

^{ces courbes}

sont alors le lieu

géométrique

^de

points analogues

^à

M1

^et

M’,,

^mais

qui

^{ne sont} pas des

points

^limites.

Comparaison

des courbes normales obtenues par l’action de

cycles

de torsion et par faction d"un

cha1np 1nagnétique alternatif

,sant. - On sait

qu’on peut

^réduire

complètement l’hystérésis

^ma-

gnétique

^en

superposant

^à l’action du

champ magnétisant

^ordinaire

celle d’un

champ magnétique

alternatif de même

direction, d’ampli-

tude initiale

suffisante,

^et d’intensité décroissant

graduellement jus- qu’à

^{zéro. On} obtient ainsi une courbe normale

d’aimantation,

^{et on}

peut

d’ailleurs

appliquer

^{à ce}

procédé

^de réduction de

l’hystérésis

des considérations

analogues

^{à une}

partie

^des

précédentes.

J’ai

comparé

^{dans un} travail antérieur

(~)

les courbes normales obtenues _par différents

procédés

de réduction de

l’hystérésis,

^et

montré

qu’en général,

^bien

qu’étant

^{de même forme et assez voi-}

sines,

^{elles ne} coïncident _pas. J’ai

comparé

^{de même} ici les courbes normales obtenues _par l’action de

cycles

de torsion ou d’un

champ magnétique

alternatif décroissant

(courant

^{urbain à 48}

périodes).

^On

peut

^dire

qu’elles

coïncident très sensiblement sur le

graphique.

Cependant,

^{dans cette}

comparaison

^se manifeste la

légère

^indétermi-

nation, signalée plus haut,

^de la courbe normale

correspondant

^{à la}

torsion : la courbe normale obtenue _par l’action d’un

champ

^alterna-

tif décroissant est,

elle,

^bien

déterminée ;

par

exemple,

pour le

.champ magnétisant

^{H - 74, son ordonnée est mesurée} par

63,5 ;

,or,

si, partant

^{de ce}

point,

^{on fait}

agir

^des

cycles

^de torsion d’am-

plitude + 60°,

^le

point représentatif

^{monte un} peu ^{et se} fixe à

64;

^si

~on fait

agir,

^à

partir

^{du même}

point

^initial

63,5,

^des

cycles

^{de tor-}

sinon

d’amplitude

⁺

120°,

^le

point représentatif

^{descend au contraire}

un peu ^{et se} fixe à

62,7.

^{Ces écarts}

sont,

^{comme on}

voit,

^{très faibles.}

Action

cyclique

de la torsion en un

point

de la courbe normale. ^-

Lorsqu’on

^{commence à} effectuer des

cycles

^de

torsion,

^le

champ magnétisant

^{restant constant, le}

point représentatif

de l’aimantation

décrit,

^{en fonction de la}

torsion,

des courbes d’abord ^non

fermées, puis

^{où la forme}

cyclique

^{se dessine en se}

précisant

^de

plus

^en

plus, jusqu’à

^{ce que le}

cycle

aimantation-torsion soit bien fixé. A

partir

^de

ce moment, ^{de nouveaux}

cycles

de torsion font décrire au

point représentatif

^une courbe fermée déterminée. La forme de ces

cycles

aimantation-torsion varie naturellement avec la valeur du

champ magnétisant

^{et la}

position

^du

point

^limite

auxquels

^ils

correspondent.

On pourra ^{en trouver} de nombreux

exemples

dans les traités clas-

siques

^{et dans} les mémoires de Piola et Tieri ou de Bouasse et Ber- thier. Ces derniers

physiciens

^{ont en}

particulier

^{cherché comment}

(i) ^{J. de} Phys., ^4e série, ^t. III, p. ~I’7; ^{:t 904.}

386

varie

l’amplitude

^de l’aimantation dans des

cycles aimantation-torsion

correspondant

^aux

points

d’une des courbes que

j’ai désignées plus

FIG. 3.

haut par le ^nom de courbes

intermédiaires ;

^{cette variation est assez}

complexe,

^ce

qui provient, je crois,

^{de ce fait}

qu’aux points

^initiaux

l’hystérésis magnétique

n’est pas

complètement

^réduite.

J’ai obtenu des résultats

plus simples

^en déterminant ^la forme des

cycles

aimantation-torsion en différents

points

^{de la courbe nor-}

male ;

la seule variable est alors la valeur du

champ magnétisant,

ou, si on veut, la valeur de

l’aimantation, puisqu’m

^seul

point

^de

la courbe normale

correspond

^à

chaque

^{valeur du}

champ magné-

tisant. Pour amener

rapidement

^le

point représentatif

^{sur la courbe}

normale

correspondant

^{à la}

torsion, j’utilisais

^la

quasi-coïncidence

de cette courbe avec la courbe normale obtenue par

champ

^alterna-

tif

décroissant; je

^faisais

ag ir

^{d’abord un}

champ

alternatif décrois- sant, ^ce

qui

^ne

comporte qu’une

^{manoeuvre de}

rhéostat ; j’effectuais

ensuite

quelques cycles

de torsion de

l’amplitude

^que

je

^me pro-

posais d’employer

^ensuite

(± 100°),

^et

qui

fixaient l’aimantation à

une valeur d’ailleurs extrêmement peu différente de la

première.

La

fig.

³

représente

^{de tels}

cycles ;

^{ils sont tracés avec la même}

échelle _{pour les}

ordonnées,

c’est-à-dire sont directement _compa- rables en

grandeur

^{et en}

position;

^{les abscisses}

représentent

^les

torsions totales en

degrés ; chaque

^courbe

correspond

^au

champ magnétisant indiqué

^en

regard

^{sur la}

figure :

pour ^un

champ

^ma-

gnétisant

^{nul ou une} aimantation

nulle,

^{l’action de la torsion est}

FIG. 4.

insensible,

^ce

qui

^{était assez évident a}

(la composante

^verti- cale du

champ

^{terrestre était}

compensée

par ^un faible courant de

sens

convenable) ; puis l’amplitude

^des

cycles

aimantation-torsion augmente ^{avec le}

champ magnétisant

^ou

l’aimantation,

passe par

un

maximum,

^{décroît et tend vers zéro à mesure} que l’aimantation

approche

^{de la} saturation. Tous les

cycles

^ont,

d’ailleurs,

^{des formes}

analogues.

^La

fig.

^-4

représente

la variation de

l’amplitude

^{de ces}

cycles

^{avec le}

champ magnétisant.

Réduct£on de

l’hystérésis

dans l’ccction de la torsion. ^--- Nous

venons de voir

qu’un cycle

de torsion

agissant

^sur l’aimantation en un

point

^limite donne lieu à une courbe fermée

aimantation-torsion

^T

le

champ magnétique

^{restant constant. Mais}

si,

^pour

chaque valeur

de la

torsion,

^{dans un tel}

cycle,

^on superpose ^à l’action da

champ magnétisant

^constant celle d’un

champ magnétique

alternatif dé-

croissant,

^{on réduit}

l’hystérésis

dans l’action de la

torsion;

^cette

388

réduction

peut

^être

complète,

^si

l’amplitude

initiale du

champ

^alter-

natif est

suffisante,

c’est-à-dire

qu’on

^obtient

alors,

pour ^une même valeur de la

torsion,

^{la même} valeur finale de

l’aimantation,

^{à tor-}

sion croissante ou

décroissante,

^et l’aimantation est

représentée

^en

fonction de la torsion _par une

simple

courbe. J’ai déterminé ^une courbe de ce genre pour ^un des

points

de la courbe normale corres-

pondant

^au

champ magnétisant

^{H =} c’est-à-dire que ^cette courbe

unique remplace

la courbe

cyclique, qui

^{a très} sensiblement le même

point

^de

départ.

C’est la courbe

pointillée

^{de la}

fig.

^3.

Si on fait

agir

^un

champ

alternatif

d’amplitude faible,

^{la réduction}

de

l’hystérésis

dans l’action de la torsion est

incomplète,

^{et le}

point représentatif

subit seulement un certain

déplacement;

toute autre action réductrice de

l’hystérésis magnétique produirait

^{sans doute des}

effets

analogues,

^{et c’est dans cette}

catégorie

^de

phénomènes

que rentre le détecteur

magnéto-élastique

^de

Sella,

^dans

lequel

^l’action

réductrice est celle d’un

champ magnétique

^oscillant

produit

par des oscillations

électriques (1).

En

résumé, je

pense avoir

montré,

^{dans ce mémoire et dans celui} que

j’ai

^cité

plus haut,

l’intérêt de la considération des courbes nor-

males d’aimantation pour ^le

groupement

^et

l’interprétation

^de

phé-

nomènes très

variés ;

^elles

permettent d’expliquer pourquoi,

^dans

certains cas, l’aimantation

est=augmentée

par ^une action

donnée,

^et

dans d’autres cas

diminuée ;

^elles

permettent

^{aussi de}

séparer

^les

deux sortes d’effets _que

peut produire

^{une même}

action,

la torsion par

exemple,

^effets irréversibles ou réducteurs de

l’hystérésis

^et

effets

cycliques,

^{en étudiant ceux-ci en des}

points

^où

l’hystérésis magnétique

^en fonction du

champ magnétisant

^est

complètement

éliminée. Je montrerai

prochainement

que des considérations ^{du même} genre

peuvent

^être

appliquées

^à l’action de tensions

longitudinales.

L’hystérésis

intervient constamment pour

compliquer

^les

phéno- mènes ;

^on

simplifie

leur étude en cherchant d’abord ce

qui

^se

passe

quand

^{on la}

supprime.

(1) ^A. SELLA, Rendiconti d. R. Accad, dei Lincei, ^t. XII, p. 182 et 340 ; ’1903 ; -

J. de Phys., ^4e série, ^t. IV, p. 309; ^1905.