Un électro-aimant cinq ou six fois plus gros que les appareils existants est-il bien l’instrument qui convient aux différents buts envisagés ? Ce n’est pas à l’heure actuelle le seul procédé que nous ayons pour produire des champs magnétiques. Il y a une autre solution qui consiste à utiliser le champ d’une bobine sans fer. Nous allons comparer ces deux procédés.
Dans cette comparaison, il ne faut pas perdre de vue que l’instrument à réaliser doit être très souple, qu’il doit se prêter tout aussi bien à des essais multipliés de courte durée qu’à des expériences prolongées dans le cas du phénomène de Zeeman par exemple, on a souvent fait des photographies exigeant des poses de plusieurs heures. Il faut donc se préoccuper non seulement de l’instrument lui-même, mais de la dépense d’énergie qu’il occasionnera, du prix des expériences.
En augmentant les dimensions d’un électro-aimant du modèle ordinaire, les espaces utilisables deviennent immédiatement plus grands et cela est très précieux. Mais le champ obtenu dans un entrefer donné croît très lentement avec le diamètre des noyaux pris comme donnée fondamentale. C’est pour cela que les physiciens, comme M. Perrin, qui se préoccupaient avant tout de la valeur du champ, ont songé à utiliser des bobines sans fer. En augmentant simplement l’énergie électrique dépensée dans la bobine, on peut théoriquement faire croître le champ sans limites, mais pratiquement, il faut se préoccuper d’enlever l’énorme chaleur de Joule que produit le passage du courant dans la bobine.
M. Fabry a étudié ce projet de la bobine sans fer au point de vue de la dépense d’énergie électrique. Il a laissé de côté, mais non sans insister sur son importance, le problème consistant à enlever la chaleur en laquelle se dépense cette énergie électrique. Ses calculs, très utiles, déterminent la forme de bobine la plus avantageuse et permettent d’évaluer l’énergie nécessaire pour produire un champ donné dans une bobine de cette forme présentant à son intérieur une cavité cylindrique de rayon donné. La dépense d’énergie est proportionnelle à ce rayon, au carré du champ, à la résistivité du cuivre employé pour l’enroulement, enfin au rapport du volume total au volume du cuivre. M. Fabry admet pour ces coefficients des valeurs très avantageuses, et donne alors les résultats numériques relatifs à l’énergie à fournir.
Supposons d’abord que la bobine soit maintenue à la température ordinaire et comparons-la à un électro-aimant déjà réalisé. Dans une mesure absolue de biréfringence magnétique, je me suis servi d’un champ uniforme de 10cm de diamètre et de 20000 gauss : il fallait pour cela dans l’électro-aimant dont je
