Mémoires sur l’électromagnétisme et l’électrodynamique

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MÉMOIRES

SUR

L’ÉLECTROMAGNÉTISME

Additions au mémoire précédent

Le temps m’ayant manqué pour achever la lecture de ce Mémoire dans la séance du 16 septembre, j’en lus dans la séance suivante un extrait contenant ce qui suit. Quant au Mémoire lui-même, il m’a paru inutile de l’insérer ici, parce qu’il ne serait guère qu’une répétition de ce qu’on peut voir, pages 278-286, dans le Mémoire de M. de la Rive fils, qui se trouve dans ce Recueil et de ce que j’y ai ajouté, pages 286-291.

Le Mémoire dont j’ai lu le commencement dans la séance du 16 septembre 1822 se compose de deux parties : la première contient les résultats de trois expériences nouvelles que j’ai faites à Genève avec M. Auguste de La Rive ; la seconde, les conséquences que j’ai déduites des lois que j’avais trouvées, en 1820, relativement à l’action mutuelle de deux conducteurs voltaïques, à l’occasion des expériences dues à ce jeune physicien, et qui sont décrites dans un Mémoire très remarquable, que leur auteur a lu le 4 septembre 1822 à la Société de Physique et d’Histoire naturelle de Genève. Voici l’énoncé des trois nouveaux faits contenus dans la première partie du mien.

1 Les différentes portions d’un même courant électrique rectiligne se repoussent mutuellement comme dans le cas où ce courant parcourt successivement les deux côtés d’un angle quelconque, en passant de l’un à l’autre par le sommet de cet angle. Je n’avais auparavant constaté cette répulsion par l’expérience que dans ce dernier cas ; mais j’avais annoncé, le 21 juin 1822, à l’Académie, que, d’après ma formule, elle devait aussi avoir lieu dans le premier ; l’expérience que j’ai faite pour vérifier cette conclusion a complètement réussi. M. Auguste de la Rive a bien voulu, à ma demande, en donner la description dans une addition à son Mémoire.

2 D’après le complément que la formule, que j’ai donnée, en 1820, pour exprimer l’action mutuelle de deux portions infiniment petites de courants électriques, a reçu par la détermination que j’ai faite, dans le Mémoire lu à l’Académie le 10 juin dernier, du coefficient constant qui se trouve dans cette formule, un conducteur fixe plié en arc de cercle dans un plan horizontal ne peut exercer aucune action sur un conducteur mobile d’une forme quelconque, qui ne peut se mouvoir qu’en tournant autour d’un axe vertical passant par le centre de l’arc, et dont les deux extrémités sont dans cet axe.

Je n’avais fait cette expérience qu’avec un conducteur fixe formant une circonférence entière, plusieurs fois redoublée, et j’en avais conclu la valeur du coefficient constant ; il restait, pour qu’il n’y eût rien à objecter à la détermination de ce coefficient, de la répéter en employant, un arc plus petit que la circonférence : c’est ce que j’ai fait à Genève, en me servant d’un conducteur fixe, formant une demi-circonférence plusieurs fois redoublée ; et comme l’action a été nulle, quel que fût l’angle que formât le plan du conducteur mobile avec le diamètre qui servait de corde à la demi-circonférence, on ne peut douter qu’elle ne soit nulle en effet pour un arc quelconque.

3 Il s’établit dans un conducteur mobile, formant une circonférence complètement fermée, un courant électrique par l’influence de celui qu’on produit dans un conducteur fixe circulaire et redoublé, placé très près du conducteur mobile, mais sans communication avec lui.

J’avais déjà tenté la même expérience au mois de juillet 1821 avec un appareil tout semblable, décrit dans ma lettre à M. le professeur Van Beek, qui a été insérée dans le Journal de Physique ; mais ayant probablement employé un aimant trop faible, je n’avais obtenu aucun signe de l’existence du courant électrique dans le conducteur mobile, ce qui m’avait fait rejeter, dans cette lettre, la production des courants électriques par influence ; cette dernière expérience doit la faire admettre : mais ce fait, indépendant jusqu’à présent de la théorie générale des phénomènes électrodynamiques, n’apporte aucun changement à cette théorie. Voici maintenant les principaux résultats des conséquences que j’ai déduites, dans la seconde partie de mon Mémoire, des lois auxquelles j’ai ramené ces phénomènes en 1820.

1 Une portion rectiligne du circuit voltaïque mobile dans un plan autour d’une de ses extrémités, tend à tourner toujours dans le même sens par l’action d’un conducteur fixe rectiligne et indéfini, situé dans ce plan ou dans un plan parallèle, toutes les fois que ce conducteur est dans tous ses points hors du cylindre droit, qui a pour base le cercle dont la circonférence est décrite par l’extrémité de la portion mobile opposée à celle autour de laquelle elle tourne ; le conducteur fixe rectiligne tend, au contraire, à amener cette portion mobile dans une situation déterminée, quand il entre dans ce cylindre et vient passer auprès de son axe.

2 Quand la portion mobile au lieu de se mouvoir, comme dans le cas précédent, en tournant autour d’un axe perpendiculaire au plan où elle est située, est au contraire assujettie à rester dans son mouvement de rotation, toujours parallèle à l’axe autour duquel elle se meut, l’action d’un conducteur rectiligne indéfini, situé dans un plan perpendiculaire à cet axe, tend dans tous les cas à amener la portion mobile dans une position déterminée, où le plan qui la joint à l’axe de rotation est parallèle au conducteur fixe, et où la portion mobile se trouve du côté positif de ce conducteur, quand le courant qui la parcourt va en s’approchant du même conducteur, et du côté opposé quand il va en s’en éloignant conformément à ce que j’ai déjà dit, relativement à des faits analogues, dans les Notes que M. Savary et moi avons publiées sur le premier Mémoire de M. Faraday (Annales de Chimie et de Physique, t. XVIII, p. 373, lignes 2-6, et p. 161 de ce Recueil).

3 Si l’on remplace le conducteur fixe rectiligne indéfini par un conducteur circulaire dont le diamètre soit suffisamment grand relativement aux dimensions du conducteur mobile, les effets produits seront sensiblement les mêmes que quand le conducteur fixe est supposé rectiligne, pourvu que le centre du cercle qu’il forme se trouve hors du cylindre droit qui enveloppe le conducteur mobile dans toutes les positions où il se trouve successivement en tournant autour de l’axe.

4 Ce n’est que dans le cas où le centre de la circonférence sur laquelle est plié le conducteur fixe circulaire se trouve au dedans de ce cylindre, que le conducteur parallèle à l’axe doit tendre à tourner toujours dans le même sens ; quant au conducteur mobile assujetti à se mouvoir autour d’une de ses extrémités dans un plan passant par le conducteur fixe ou dans un plan parallèle, cette circonstance ne fait rien au mouvement qu’il doit prendre toujours dans le même sens, par l’action du conducteur circulaire dont il est entouré.

En appliquant ces considérations aux ingénieuses expériences de MM. de la Rive sur l’action exercée par le globe terrestre sur les différentes portions d’un circuit voltaïque, qu’on dispose de manière à les rendre mobiles séparément, on voit que tous les résultats de ces expériences concourent à prouver que la terre agit sur ces différentes portions précisément comme un assemblage de circuits voltaïques qui se mouvraient de l’Est à l’Ouest dans des directions perpendiculaires aux méridiens magnétiques, et qu’ils auraient pu être aisément prévus d’après cette loi générale de l’action électrodynamique de notre globe, considérée comme je l’ai fait dans mes recherches sur ce sujet.

FIN.

Avertissement

LES MAITRES DE LA PENSÉE SCIENTIFIQUE

Collection de Mémoires et Ouvrages

Publiée par les soins de Maurice SOLOVINE

MÉMOIRES

SUR

L’ÉLECTROMAGNÉTISME

ET

L’ÉLECTRODYNAMIQUE

PAR

André-Marie AMPÈRE

PARIS

GAUTHIER-VILLARS ET , ÉDITEURS

LIBRAIRES DU BUREAU DES LONGITUDES, DE L’ÉCOLE POLYTECHNIQUE

Quai des Grands-Augustins, 55.

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1921

AVERTISSEMENT. ─────

L’accroissement rapide des découvertes scientifiques engendre fatalement l’oubli des découvertes passées et de leurs auteurs — oubli encore favorisé par le fait regrettable que la plupart des mémoires et des ouvrages, où ces découvertes se trouvent exposées, sont complètement épuisés et introuvables.

La collection des Maîtres de la Pensée scientifique comprend les mémoires et les ouvrages les plus importants de tous les temps et de tous les pays. Elle est destinée à rendre accessibles aux savants et au public cultivé les travaux originaux, qui marquent les étapes successives dans la construction lente et laborieuse de l’édifice scientifique. Tous les domaines de la Science y sont représentés : les mathématiques, l’astronomie, la physique, la chimie, la géologie, les sciences naturelles et biologiques, la méthodologie et la philosophie des sciences. Étant la plus complète, elle fournira les documents indispensables aux historiens de la science et de la civilisation, qui voudront étudier l’évolution de l’esprit humain sous sa forme la plus élevée. Elle permettra aux savants de connaître plus intimement les découvertes de leurs devanciers et d’y trouver nombre d’idées originales. Les philosophes y trouveront une mine inépuisable pour l’étude épistémologique des théories, des hypothèses et des concepts, au moyen desquels se construit la connaissance de l’univers. Elle offre enfin à la jeunesse studieuse un moyen facile et peu coûteux de prendre contact à leur source même avec les méthodes expérimentales et les procédés ingénieux que les grands chercheurs ont dû inventer pour résoudre les difficultés — méthodes concrètes, infiniment plus suggestives et plus fécondes que ne le sont les règles schématiques des Manuels.

On trouve encore dans les mémoires classiques, où la profondeur de la pensée et la justesse du raisonnement se manifestent sous une forme remarquablement lucide et élégante, le secret d’exposer les découvertes et les conceptions scientifiques d’une façon claire et précise, comme l’ont demandé à plusieurs reprises les savants les plus illustres de notre temps.

Les mémoires et les ouvrages français sont réimprimés avec grande exactitude d’après les textes originaux les mieux établis, et ceux des savants étrangers sont traduits intégralement et avec une rigoureuse fidélité.

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Notice biographique

NOTICE BIOGRAPHIQUE. ──────

André-Marie Ampère naquit à Lyon le 20 janvier 1775. Son père, Jean-Jacques Ampère, ayant quitté le négoce peu de temps après la naissance de son fils, se retira à Polémieux près de Lyon. André reçut son instruction dans la maison paternelle et ne fréquenta jamais d’école. « Il n’a jamais eu d’autres maîtres que lui-même », dit son père. Dès sa plus tendre enfance, il montra une aptitude remarquable pour les mathématiques et lisait, avec avidité tout ce qui lui tomba sous la main. À peine âgé de 14 ans il lisait l’Encyclopédie de d’Alembert et de Diderot d’un bout à l’autre, et sa mémoire était d’une force telle qu’il pouvait en citer de longs passages relatifs aux sujets les plus éloignés des connaissances communes. Une fois en possession des connaissances mathématiques élémentaires, il aborda la lecture des œuvres des grands géomètres, tels que Euler, Bernoulli, etc.

Doué d’un esprit inventif de premier ordre et d’une ardente imagination, il s’essayait de très bonne heure aux sujets les plus difficiles. C’est ainsi qu’il conçut l’idée, après avoir lu l’article langue dans l’Encyclopédie, de reconstituer la langue primitive et de montrer comment les langues existantes en sont sorties par voie de dérivation. Il avait ensuite ébauché la grammaire et le dictionnaire d’une langue nouvelle dans laquelle il avait même composé un poème.

En 1793, le père d’Ampère retourna à Lyon et y accepta les fonctions de juge de paix. Après le siège de Lyon par l’armée républicaine, Collot d’Herbois et Fouché y commirent les pires excès et Jean-Jacques Ampère fut une de leurs nombreuses victimes : il mourut sur l’échafaud le 24 novembre 1793.

Cet événement tragique porta un coup terrible à André Ampère, il dépérissait à vue d’œil et tomba dans un état d’hébétude complète. Cet état pénible durait plus d’une année, et il en fut tiré grâce aux Lettres sur la botanique de J.-J. Rousseau qui lui tombèrent par hasard entre les mains. S’adonnant avec passion à l’étude de la botanique, il reprit de l’intérêt aux recherches et réussit même à déterminer la place que doit occuper le Begonia dans la classification des plantes, problème que les botanistes n’arrivaient pas à résoudre.

Ampère épousa le 2 août 1799 Carron et fut obligé de donner des leçons de mathématiques à un prix dérisoire pour subvenir aux besoins du ménage. Au mois de décembre 1801 il obtint une place à l’école centrale de Bourg dans le département de l’Ain, où il enseigna la chimie, la physique et l’astronomie. Il y continua d’ailleurs à donner des leçons particulières pour augmenter ses maigres revenus.

Après avoir composé quelques mémoires restés inédits, il publia en 1802 ses Considérations sur la théorie mathématique du jeu qui excita l’admiration de Delambre. Grâce à l’intervention de ce dernier, Ampère fut nommé en 1803 professeur au Lycée de Lyon. C’est cette année même qu’il perdit sa femme qu’il aimait d’un amour sans bornes. Cette perte le plongea dans une profonde prostration et le rendit malheureux pour tout le reste de sa vie.

En 1805 il fut nommé répétiteur à l’École Polytechnique, en 1806 membre du bureau consultatif des arts et métiers, en 1808 inspecteur général de l’Université, en 1809 professeur d’Analyse à l’École Polytechnique, en 1814 membre de l’Académie des Sciences et en 1824 professeur de Physique au Collège de France.

Depuis son arrivée à Paris en 1805 jusqu’en 1820 Ampère s’est occupé de questions de mathématiques, de physique et de chimie. Il établit sa réputation de grand géomètre par les deux mémoires sur l’intégration des équations aux dérivées partielles, publiés dans le tome XI du Journal de l’École Polytechnique. Mais c’est dans le domaine de l’électricité qu’il lui était réservé de faire des découvertes d’une portée incalculable.

Les marins avaient depuis longtemps observé que les violents coups de foudre occasionnaient tantôt des affaiblissements, tantôt des destructions, tantôt des renversements de polarité dans les aiguilles des boussoles. Vainement les chercheurs essayèrent de fixer par des lois la connexion entre ces deux ordres de phénomènes. Æpinus est celui qui, dans son discours académique de 1760, avait insisté avec beaucoup d’énergie sur l’identité de ces deux forces de la nature. Cette simple hypothèse reçut une confirmation éclatante par les expériences mémorables du physicien danois Œrsted sur les déviations d’une aiguille de boussole par le courant électrique. Il les commença en 1819 et en communiqua les résultats définitifs dans son Mémoire intitulé Experimenta circa effectum conflictus electrici in acum magneticam, qui fut publié en 1820 et envoyé à tous les grands physiciens et aux Sociétés savantes de l’Europe. Cette expérience fut répétée devant les membres de l’Académie des Sciences le 11 septembre 1820, et, dans la séance suivante, le 18 septembre, Ampère exposa devant l’Académie les résultats des expériences faites pendant la semaine et les publia aussitôt après dans les Annales de Chimie et de Physique (t. XV). Ils forment la plus grande partie du premier mémoire, qu’il suffit de lire pour comprendre l’enthousiasme qu’il a provoqué dans le monde savant. On ne sait en effet ce qu’il faut y admirer le plus, la perspicacité de l’esprit d’Ampère, ou l’ingéniosité des expériences, ou la finesse des appareils, qu’il a lui-même inventés et fait construire à ses frais. Son humble cabinet de la rue des Fossés-Saint-Victor, où il faisait ses étonnantes découvertes, devint un lieu de pèlerinage pour les physiciens français et étrangers. Aujourd’hui, à un siècle de distance, l’admiration pour ce travail doit être plus grande encore, car aucune découverte scientifique n’a été suivie de conséquences aussi prodigieuses, théoriques et pratiques, que celles d’Ampère.

Partant du principe newtonien de l’égalité de l’action et de la réaction des forces, Ampère s’est ensuite proposé de trouver les formules analytiques représentant l’attraction et la répulsion entre deux éléments infiniment petits de deux conducteurs voltaïques. Les résultats de ces recherches sont contenus dans le second mémoire, publié en 1822. Il poursuivit ses investigations avec un effort inlassable, raffermissant ses conceptions par des expériences de plus en plus délicates, et publia en 1827 son Mémoire sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques uniquement déduite de l’expérience.

L’Électrodynamique a été construite de toutes pièces par Ampère, et sur des assises d’une solidité inébranlable. « L’étude expérimentale, dit Maxwell, par laquelle Ampère a établi les lois de l’action mécanique qui s’exerce entre les courants électriques, constitue un des plus brillants exploits de la Science.

Il semble que cet ensemble de théorie et d’expérience ait jailli dans toute sa puissance, avec toutes ses armes, du cerveau du Newton de l’électricité. La forme en est parfaite, la rigueur inattaquable, et le tout se résume en une formule, d’où peuvent se déduire tous les phénomènes et qui devra toujours rester la formule fondamentale de l’Électrodynamique. »

Il faut encore mentionner son important travail sur la classification des corps simples et celui dans lequel il soutient que la chaleur et la lumière résultent de mouvements vibratoires.

On aurait une idée incomplète d’Ampère si l’on ne mentionnait pas son goût très vif pour la psychologie et la métaphysique. Dès son arrivée à Paris, il fréquenta la Société d’Auteuil, où il discuta passionnément sur ces problèmes avec Destutt de Tracy, Maine de Biran et Cabanis. Vers 1830, il fit sienne la théorie de l’unité de plan des êtres animés, soutenue par Geoffroy Saint-Hilaire, et la défendit au Collège de France contre l’opinion contraire de Cuvier. En 1834, Ampère a publié son Essai sur la philosophie des sciences ou exposition analytique d’une classification naturelle de toutes les sciences humaines, qui abonde en réflexions profondes et en aperçus de génie.

Les travaux d’Ampère rendent un témoignage éclatant de son immense savoir, de sa puissante intelligence et de son sens critique aigu, auxquelles qualités il faut ajouter sa chaude tendresse et sa grande bonté de cœur. Non seulement les malheurs de la France, mais encore ceux des peuples les plus lointains lui causaient de vifs chagrins, comme si c’eussent été des malheurs personnels. Prenant un intérêt très vif à tout ce qui concernait l’humanité, il croyait à sa perfectibilité et à son progrès indéfini.

Les tourments et les chagrins qu’il a subis pendant son existence ont fortement ébranlé sa santé. Pendant une tournée d’inspection, il fut frappé à Marseille par une pneumonie à laquelle il succomba le 10 juin 1836.

M. S.

Remarque. — Les deux mémoires figurant dans ce volume sont reproduits d’après le Recueil d’observations électrodynamiques, publié en 1822. C’est à ce Recueil que se rapportent les renvois d’Ampère.

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