Pile Daniell. — La pile Daniell se compose d'un vase

en grès ou en verre dans l'intérieur du quel est placé un second vase poreux en porcelaine (fig. 44). L'espace annulaire compris entre les deux vases est rempli d'eau additionnée d'acide sulfurique (1), dans laquelle plonge l'électrode positive formée d'une lame de zinc amalgamé (2), enroulée en forme de cylindre. Le vase poreux contient une dissolution saturée de sulfate de cuivre, dans laquelle plonge un cylindre de cuivre formant l'électrode négative. Les réactions qui se passent sont les suivantes. L'eau est décomposée : le zinc s'oxyde, et l'oxyde de zinc s'unissant à l'acide sulfuriquc donne du sulfate de zinc ; l'hydrogène produit décompose le sulfate de cuivre; il s'unit à l'oxygène de l'oxyde de cuivre pour reformer de l'eau, et le cuivre mis en liberté se dépose à l'état métallique. On voit donc qu'il se produit un double phénomène : l'eau acidulée contenue dans le vase poreux se charge de plus en plus de sulfate de zinc, qui finit par absorber tout l'acide sulfurique, et d'autre part la dissolution de sulfate de cuivre devient de moins en moins concentrée. Aussi la résistance intérieure de cette pile varie-t-elle rapidement, ce qui est un incon-

Fig. 44.

(1) 92 grammes environ d'acide sulfurique à 66° Baume pour 1000 grammes d'eau.

(2) On prend ordinairement la précaution d'amalgamer les électrodes de zinc, c'est-àdire de les recouvrir d'une mince pellicule de mercure, parce que le zinc du commerce, toujours un peu impur, est attaqué par le liquide même quand le circuit n'est pas fermé, tandis que le zinc amalgamé n'est pas sensiblement attaqué tant que la pile ne fonctionne pas.

vénient grave. Par contre la force électro-motrice est très sensiblement constante. Elle est égale à l v ,07. Aussi einploie-t-on souvent la pile Daniell, avec quelques légères modifications, comme étalon de force électro- motrice. 11 faut seulement avoir soin de ne monter la pile qu'au moment où on veut s'en servir pour faire des mesures, car elle pourrait à la longue se polariser légèrement.

35. Pile Callaud* — Pour diminuer la résistance intérieure des piles construites d'après le principe de Daniell, on a eu l'idée de supprimer complètement la cloison poreuse interposée entre les deux liquides, et pour opérer leur séparation on a mis à profit la différence de leurs densités. Telle est la pile Callaud, appelée aussi pile Meidinger, qui se compose (fig. 45) d'un vase de verre

Fig. 45.

Fig. 46.

dans lequel se trouve placé à la partie supérieure un cylindre de zinc amalgamé supporté par des crochets s'appuyant sur le bord du verre ; au fond du vase est une bande mince de cuivre enroulée en cylindre et fixée à une tige verticale de cuivre recouverte de gutta-percha , qui forme le pôle positif. Le liquide inférieur est une dissolution saturée de sulfate de cuivre, le liquide supérieur est constitué par de l'eau pure additionnée d'une petite quantité de sulfate de zinc

La figure 46 représente le modèle le plus récent des piles de ce genre, qui est construit d'une façon un peu différente. Pour monter

cette pile, on dispose les électrodes comme l'indique la figure, et on remplit le récipient d'eau pure jusqu'au niveau supérieur de l'électrode de zinc. On renverse ensuite le ballon, rempli de cristaux de sulfate de cuivre, de manière que son goulot pénètre dans le gobelet en verre qui contient l'électrode de cuivre. Le ballon est fermé par un bouchon traversé par un petit tube de verre, de sorte que l'eau monte dans le ballon d'une certaine quantité. Une partie du sulfate de cuivre se dissout, et la dissolution, plus lourde que l'eau, déplace peu à peu celle-ci en remplissant le gobelet. La pile est alors prête à fonctionner, le zinc étant plongé simplement dans l'eau. La dissolution de sulfate de cuivre est maintenue saturée tant qu'il reste dans le ballon des cristaux de sulfate de cuivre.

36. Pile Bunsen. — La pile de Bunsen, très fréquemment employée, est disposée d'une manière analogue à la pile de Daniell. Elle en diffère seulement en ce que le liquide contenu dans le vase poreux est de l'acide azotique à 36° Baume, et que l'électrode négative est formée par un prisme de charbon de cornue. Nous avons indiqué plus haut les réactions qui se produisent. Un inconvénient de cette pile, c'est que le bioxyde d'azote qui se dégage se transforme au contact de l'air en donnant des fumées d'acide hypoazotique (vapeurs nitreuses) assez désagréables à respirer. La force électro-motrice d'un élément est d'environ l v ,9. La résistance intérieure varie entre e0 , 08 et W ,11.

37. Pile Leclanché. — Dans la pile Lcclanché, les électrodes sont constituées, l'une par du zinc amalgamé, l'autre par du charbon de cornue ou du charbon aggloméré. Le corps dépolarisant employé est à l'état solide : c'est le bioxyde de manganèse, qui est très facilement réductible. Le liquide actif est une dissolution de chlorhydrate d'ammoniaque (1), ou, dans les modèles les plus récents, une dissolution de chlorhydrate d'ammoniaque et de chlorure de zinc.

Il y a deux genres de piles Leclanché; les unes comprennent un vase poreux, les autres n'en ont pas. Dans le modèle à vase poreux, l'électrode de charbon est placée au centre d'un vase

(1) Chaque élément reçoit en général 125 gr. de chlorhydrate d'ammoniaque qu'on fait dissoudre dans 250 gr. d'eau.

poreux rempli d'un mélange de bioxyde de manganèse et de charbon en poudre. Ce vase poreux et l'électrode de zinc sont plongés dans la dissolution de chlorhydrate d'ammoniaque.

Dans le modèle sans vase poreux (fig. 47), on emploie des plaques agglomérées de charbon et de bioxyde de manganèse, composées de 40 parties de bioxyde, 55 de charbon et 5 de gomme laque, et soumises à une très forte pression. L'électrode de charbon est placée entre deux de ces plaques, contre lesquelles elle est serrée par des bagues en caoutchouc. Ces bagues en caoutchouc maintiennent également l'électrode de zinc, séparée par un isolateur en bois ou en porcelaine. L'ensemble des deux électrodes et des plaques agglomérées est placé dans un vase contenant la dissolution de chlorhydrate d'ammoniaque. Ce vase, en verre, est fermé par un couvercle en cire noire ou en bois verni dans lequel passent les extrémités des électrodes.

Certains modèles n'ont qu'une seule plaque agglomérée; d'autres en ont trois. Dans les modèles les plus récents, désignés sous le nom d'éléments Leclanché-Barbier, la pâte agglomérée est façonnée en forme de cylindre creux (fig. 48). Ce cylindre est terminé à sa partie supérieure par une bague en plomb munie d'une borne, et garnie d'une plaque de caoutchouc qui s'appuie sur le col du vase en verre, et forme joint à peu près hermétique. Le crayon de zinc, monté sur un bouchon en bois, est placé au centre du cylindre. L'extrémité inférieure du crayon est garnie d'un petit tube en caoutchouc pour éviter qu'un contact accidentel entre le zinc et le cylindre de charbon ne fasse travailler la pile en court circuit. Le liquide est une dissolution saturée de chlorhydrate d'ammoniaque et de chlorure de zinc.

La pile Leclanché, très fréquemment employée à cause de sa

facilité d'entretien, est excellente lorsqu'on n'a besoin que d'un fonctionnement intermittent. Si on la laisse longtemps en circuit fermé, elle finit par se polariser. Elle est employée dans un grand

Fig. 48,

nombre d'applications, par exemple pour les sonneries électriques, les réseaux téléphoniques, etc.

Une circulaire ministérielle du 21 janvier 1892 a rendu réglementaire dans la Marine la pile Leclanché-Barbier à aggloméré cylindrique. La Marine emploie également deux modèles de pile Leclanché à deux plaques agglomérées. La pile télégraphique, qui sert pour les épreuves des conducteurs et les communications télégraphiques entre les postes, est composée de 6 éléments associés en tension. La pile de bord modèle 1880, employée pour la mise en feu des torpilles, se compose de 8 éléments associés en tension. Dans ces éléments (fig. 49), l'électrode de zinc est enroulée en cylindre, et le vase en verre est fermé par un couvercle en ébonite serré par trois écrous.

Fig. 49.

Pour rendre les éléments facilement transportables, on a imaginé d'ajouter dans le liquide une dissolution iïagar-agar (sorte d'algue qu'on trouve dans les pays orientaux). Cette dissolution, appelée gélatine végétale, se prend en refroidissant en une gelée solide et élastique. On a ainsi les éléments dits à liquide immobilisé, qui peuvent être maniés sans aucune précaution. Dans d'autres modèles, dits éléments secs, l'électrode positive est formée d'un vase cylindrique en zinc, à l'intérieur duquel est placé le cylindre aggloméré. L'espace annulaire compris entre les deux cylindres est rempli par une pâte formée de chlorhydrate d'ammoniaque gâché avec du plâtre.

La force électro-motrice d'un élément Leclanché varie de r,4 à r,5- La résistance intérieure est très variable suivant les modèles, comme l'indique le tableau ci-dessous :

TMohtancie InUrtaira.

Élément à aggloméré cylindrique

Élément de pile télégraphique .

Élément de pile de bord

Élément sec

Élément à vase poreux

38. Pile au bichromate de potasse. — La pile au bichromate de potasse, imaginée par Poggendorff et fréquemment modifiée depuis, emploie comme liquide dépolarisant une dissolution de bichromate de potasse (ou quelquefois de soude), additionnée d'acide sulfurique. Les électrodes sont formées l'une de zinc, l'autre de charbon. Dans la pile Poggendorff, le liquide dépolarisant est placé dans un vase poreux, où plonge l'électrode de charbon : l'autre liquide est de l'eau acidulée. Le modèle le plus usité, dû à M. Grenet, ne comprend qu'un seul liquide (1). Il se compose d'une bouteille sphérique en verre (fig. 50), fermée par un cou- Ci) C'est-à-dire que le liquide actif et le liquide dépolarisant sont mélangés l'un à l'autre. La composition du mélange est en général la suivante :

Eau 1000 gr.

Bichromate de potasse 100 gr.

Acide sulfurique 300 gr.

vercle en ébonite qui porte deux plaques de charbon parallèles descendant dans le vase et plongeant dans la dissolution de bichromate. Entre ces plaques est disposée une plaque de zinc amalgamé, attachée par son extrémité supérieure à une tige de laiton qui peut glisser dans le couvercle et est maintenue par une vis de pression. On peut ainsi retirer la lame de zinc lorsqu'on ne veut pas faire fonctionner la pile. Cette pile est souvent employée pour de petites installations d'éclairage. Sa force électro-motrice est d'environ l v ,9. Sa résistance intérieure est de W ,07 à 0°\08. -

La pile d 'inflammation ou pile vigilante employée dans la Marine pour l'inflammation des torpilles, n'est qu'une légère modification de la pile de Poggendorff. Elle diffère seulement en ce que le liquide actif, contenu entre le vase poreux et le vase extérieur, est formé par de l'eau douce saturée de sel marin (1). Sa force électro-motrice est de l v ,9 à 2 V ; sa résistance intérieure est d'environ W , 25.

La pile vigilante réglementaire est formée de 30 éléments associés en tension, répartis en 6 boites de 5 éléments chacune.

39. Pile Renard. — La pile Renard, comme la pile Grenet, ne comporte qu'un seul liquide, constitué par un mélange du liquide actif et du corps dépolarisant. Ce liquide est un mélange d'eau, d'acide sulfurique, d'acide chlorhydrique et d'acide chromique. C'est ce dernier qui joue le rôle de dépolarisant (2). L'élec-

(1) La composition du liquide dépolarisant est en général la suivante :

Eau 1000 gr.

Bichromate de potasse 200 gr.

Acide sulfurique 240 gr.

(2) On préparc les trois liquides suivants :

Liquide A. — Eau 770 gr.

Acide chromique 530 gr.

Liquide Bci. — Acide chlorhydrique du commerce ramené à 18° Baume par addition d'eau.

Liquide B«. — Acide sulfurique à 66° 450 gr.

Eau 800 gr.

On mélange les liquides B B et Bci, la proportion du second liquide étant d'autant plus

Ëhand*

Mi* eau du Gçuuie.'

trode positive est formée par un crayon de zinc de 9 m / m de diamètre : ce zinc n'a pas besoin d'être amalgamé. L'électrode positive est constituée par un cylindre d'argent recouvert d'une mince couche de platine; ce cylindre est creux et entoure le crayon de zinc; il a 25 m / m de diamètre extérieur, et •— de millimètre d'épaisseur. Le modèle de pile représenté par la fig. 51, qui peut être employé pour de petites installations d'éclairage, se compose de 7 éléments associés en tension. Chaque cylindre d'argent platiné est encastré dans un vase cylindrique en verre terminé à sa partie inférieure par un ajutage étroit. Les 7 vases de verre sont scellés à la partie supérieure dans une plaque de cuivre formant le couvercle d'un vase cylindrique en cuivre mince, doublé intérieurement de plomb. Au-dessus du couvercle en cuivre est fixé un bouchon d'ébonite dans lequel les crayons de zinc sont maintenus au moyen de vis de pression ; les connexions des divers éléments sont établies à l'intérieur de ce bouchon. Le liquide est introduit par un trou percé dans le couvercle, et qu'on peut fermer hermétiquement. Lorsque la pile est au repos, le niveau du liquide est dans la position représentée sur

grande qu'on vent avoir une pile plus forte. On a ainsi le liquide R. Enfin on mélange à Tolumes égaux les liquides A et B.

Le débit varie avec la proportion d'acide sulfurique. Avec un liquide B contenant 80 O/o du liquide Bg, on a 10 à 15 ampères par décimètre carré de zinc. Avec le liquide Bci seul, sans acide sulfurique, on peut atteindre 50 à 60 ampères par dm-. Mais la pile s'épuise alors très vite.

Coupe MN.

la figure, et le liquide ne baigne pas les électrodes. Pour rendre la pile active, on insuffle de l'air dans le vase de cuivre au moyen de la poire de caoutchouc P. le liquide monte dans les vases de verre et vient baigner les électrodes. On ferme alors le robinet R pour empêcher l'air de s'échapper, et la pile est prête à fonctionner. Pour la ramener au repos, on dévisse le bouchon de décharge B : l'air s'échappe et le liquide redescend.

Cette pile a été inventée par le Commandant Renard pour alimenter le moteur électrique de son ballon dirigeable. Le poids total du modèle de 7 éléments est de 16 k . Sa force électro-motrice est de 10 à 11 volts, soit l v ,43 environ par élément.

On a essayé dans la Marine un modèle de 24 éléments pour alimenter les signaux électriques à bord de certains navires qui ne possèdent pas d'autre source d'électricité, notamment à bord des torpilleurs. Dans cette pile, le couvercle en ébonite qui porte les électrodes peut être soulevé au moyen d'un petit treuil. On peut ainsi maintenir les électrodes hors du liquide de manière à mettre la pile au repos. L'emploi de cette pile est peu pratique à bord des petits navires, à cause des mouvements brusques auxquels peut être soumis le liquide.

40. Pile à eau. — La Marine emploie sous le nom de pile à eau une pile formée d'une lame de zinc et d'une lame de charbon plongeant dans de l'eau de mer ou de l'eau saturée de sel marin. Cette pile est celle des appareils d'essai dont nous avons parlé au chapitre IV. Elle se polarise très lentement par suite de la faiblesse du courant qui la traverse. Dans les appareils d'essai les plus récents, la pile est simplement formée d'une cuvette en zinc contenant une éponge imbibée d'eau de mer, sur laquelle presse une plaque de cuivre formant couvercle, isolée de la cuvette de zinc par un cadre en ébonite.

41. Indicateur de pôles. — Nous avons dit que dans les modèles de piles les plus usuels, l'électrode positive était toujours constituée par du zinc. Lorsqu'on emploie des électrodes d'une autre nature, il peut arriver que l'on hésite sur la désignation des pôles, et par suite sur le sens du courant produit.

On distingue facilement les pôles d'une source d'électricité quelconque par le procédé suivant. On attache à chaque pôle un

fil de cuivre, et on plonge les extrémités des deux fils dans un vase contenant de l'eau acidulée. On voit un des fils noircir, et des parcelles d'oxyde de cuivre noir se détacher. Ce fil est celui qui est relié au pôle positif.

Plus simplement, on relie les pôles aux bornes d'un volt-mètre à aimant permanent. La déviation de l'aiguille se produit dans le sens de la graduation si la borne -f- du volt-mètre est reliée au pôle positif, en sens contraire si elle est reliée au pMe négatif.

On emploie aussi dans le même but des appareils spéciaux appelés indicateurs de pôles. Tel est par exemple l'indicateur de Berghau-

sen, qui est constitué par ^j OBly ^ \

un tube de verre de 15 m / M de diamètre (fig.

52), rempli d'un liquide spécial (1), et renfermant F i g< 52 .

deux électrodes métalliques distantes de 25 m / m . Lorsqu'on fait passer un courant dans l'appareil, le liquide prend une coloration pourpre dans le voisinage de l'électrode qui est reliée au pôle négatif. Cette coloration disparaît lorsqu'on agite le tube. Pour que l'appareil fonctionne bien, il faut que la différence de potentiel entre ses bornes soit au minimum de 5 volts.

(1) La composition du liquide est la suivante :

Glycérine chimiquement pure à 30° Baume 30 cm 3 .

Pbtaléine du phénol en dissolution dans l'alcool à

12,5 %, décolorée au noir animal 2 cm 3 .

Solution aqueuse d'azotate de potasse à 24 % 30 cm 3 .

ÉLECTBICITÉ PRATIQUE.