MESURE DU TRAVAIL DES FORGES ÉLECTRIQUES

Théorie.

Lorsqu'on décharge différents conducteurs électrisés en les mettant en communication avec le sol, ils reviennent à l'état neutre en produisant un travail : on peut évaluer l'énergie potentielle du système en mesurant ce travail ou son équivalent, la chaleur dégagée.

La théorie du potentiel permet de démontrer que la chaleur développée par la décharge d'une batterie est, pour un même potentiel, proportionnelle à la surface de la batterie, ou, pour une même charge, en raison inverse de la surface; enfin, qu'elle varie proportionnellement au carré de ce potentiel ou de cette charge.

Ces résultats avaient été trouvés par M. Riess longtemps avant qu'on les eût déduits de la théorie : nous nous proposons de reproduire les remarquables expériences par lesquelles les faits ont été établis (*).

Il est nécessaire que la décharge de la batterie n'effectue aucun travail extérieur et qu'elle n'ait à traverser aucune substance isolante : cependant la résistance du circuit doit être considérable et l'on est obligé d'y introduire un fil fin.

La chaleur dégagée dans le conducteur se mesure à l'aid^ d'un instrument très sensible, connu sous le nom de therma^ mètre électrique de Riess.

(*) Cf. Riess, Annales de Poggendorff, t. XL; Verdet, Théorie mécanique ^ la chaleur, t. II, p. 108; Jamin et Bucty, Cours de Physique de l* École Poljrtec^ nique, t. I, 3* fasc, p. 269, 3* édition.

{ nu TUVàIL ses forges tLECTSIQUES. a3 r

Description.

lermomèlrc, représenté {fig. 75) en K, n'esl pas sans ie avec le calorimèlre de Favre et Silbermann : on mechalcur dégagée par les variations de pression d'une d'air renfermée dans un ballon de verre. La décharge

ue à travers une spirale de platine : un manomètre à tube incliné, permet d'évaluer la chaleur Q par la for-

Q=^K(MC + nic)/sinu>,

quelle M et m sont les masses d'air et de platine, C et chaleurs spécilîques, l le déplacement de la colonne ettd l'inclinaison du tube sur l'honzon. Ce calcul est mais généralement inutile, car Q est proportionnel à /, iC les conditions de l'expérience restent les mêmes. . par l'éleciromètre de Lane que se mesurent les quan- 'éleclricité accumulées sur la batterie : cet instrument

'232 GHÀP. X. — ÉLECTROSTATIQUE.

ost une bouteille de Leyde dont les armatures communiquent avec deux boules métalliques de décharge, susceptibles d'être rapprochées plus ou moins Tune de l'autre à Taide d'une vis micrométrique. Une étincelle jaillit entre les deux boules dès que le potentiel de l'armature intérieure acquiert une valeur déterminée. L'unité de mesure est proportionnelle à la capacité de la bouteille et elle dépend de la distance explosive : elle varie aussi avec la résistance du conducteur qui joint l'armature extérieure et la boule de décharge. Il faut veiller à ce que la communication entre la tige et l'armature intérieure soit toujours parfaite : M. Mascart donne la préférence aux bouteilles à goulot large, dans l'intérieur desquelles on peut coller des bandes d'étain; quelques tiges de laiton arc-boutées contre la paroi assurent alors une communication certaine entre le conducteur central et l'armature. L'usage du clinquant est moins bon, car les contacts se détruisent par volatilisation au bout d'un temps très court.

Pour évaluer la charge d'une batterie A isolée, on met la source B en communication avec son armature intérieure; d'autre part, son armature extérieure est reliée à l'armature intérieure d'une bouteille de Lane G, posée sur le sol, de manière à déverser dans le réservoir commun l'électricité repoussée par A. Dans ces conditions la quantité d'électricité qui s'écoule à chaque étincelle est toujours la même et la charge de la batterie peut être mesurée par le nombre même des étincelles qui ont jailli entre les boules : l'influence des résidus est éliminée par la répétition des expériences.

Voici comment M. Riess disposait ses expériences : l'extérieur de la batterie était relié à la source par l'intermédiaire d'un excitateur universel I dans lequel était intercalée une résistance / variable à volonté ; le fluide mis en mouvement traversait enfin le thermomètre électrique K et un déchargeur composé d'une tige LM qu'on faisait tomber en la tirant par un cordon de soie m sur le conducteur N qui communique avec la machine électrique B.

Il convient de se servir de. la machine de Holtz, qui donne beaucoup plus d'électricité que les anciennes machines etdont les deux pôles fournissent les deux fluides : le modèle à deux rotations inverses débite une plus grande quantité d'électri-

UT* M. — «HltE oltTHÀVÀlI, DBS POnCIg tLECTBtQUES. a33

ité que le modèle ordinaire, attendu que quatre peignes sont liiuentés par une rotation relative double des plateaux. A. Baille a reconnu que le signe de l'électricité est indif- [érent : cependant il est plus commode d'employer l'éleclricité négative, qui ne donne pas d'aigrettes et de pointes comme la posiUve (').

('] It DMchine da HoItE est un inalrument très délicat, qu'il n'est pas aisé dtrMltre en actUité. EitrËmement sensible k l'humidité atmnsphériqiie, elle l'iosne quelquefois très difUcil émeut, alors mèniB qu'on aurait disposé lon^ lonpih l'avaDce, sous U table qui la supporte, un réchaud Garni de braise de durfaon de bois. Les poussières folles qui f1ollcnt]dans l'air peuvent aussi ■Mtrela machine hors d'usage : aussi conseilleroas'nous d'en laver de temps kutre les pltteani arec un linge neuf, légèrement imbibé d'buile de pétrole, l'iiae d'ébonite par laquelle on charge la machine doit être l'objet d'une ptide attention : ai l'on ne peut pas l'électriser par froltement au point d'en ^nr uec le doigt des étincelles de quelques millimètres, on est exposé à de

Fie- 76.

'■-iiUiuer,

losgiet et Blériles tentatives, et quelquefois on se Toit obligé de recourir aui "Hinnes de frottement. Toutefois un appareil très ingénieux, imaginé par le ^'Villaume, permet d'atteindre le résulut voulu avec un simple biton de. ré- «« ; c'est un eonducteur plat isole terminé par un peigne (^g-. 76) qu'on at- '*^a sur les mâchoires de la machine en face des armures de papier; le dessin ^-MBtre le représente placé sur les mâchoires, mais les plateaux de verre entre laqiiels il est engagé ont été supprimés. 11 suffit d'approcher le bïton électrîsé <'« peigne pour charger le papier par l'inQuence du conducteur plat : je recom- «Uûds aui physiciens ce petit dispositif, aussi efficace que peu dispendieui.

fsiionï observer encore que, pour la mise en traiu delà machine, il est indis- F^auiile de mettre d'abord les deux pAlaa au contact, en faisant tourner le plttMi dans une direction opposée h celle des pointes de papier. Un bruis- *'iuiit particulier indique le fonctionnement de l'appareil : Il Tant alors une

23/i GHAP. X. — ÉLBGTROSTATIQUK.

On expérimente sur une batterie ou sur une cascade; dans ce dernier cas, on peut écarter beaucoup les contacts du déchargeur, parce qu'il est possible d'établir sur les armatures extrêmes d'une batterie en cascade une grande différence de potentiel sans que la batterie se décharge d'elle-même ou se brise; en employant une batterie ordinaire, il y a au contraire quelque danger à établir une trop grande différence de potentiel entre ses armatures.

L'éleclromètre à poids H, placé sous le conducteur Q, permet de vérifier que le potentiel V est proportionnel au quotient de la quantité M d'électricité accumulée sur l'armature de la batterie par sa surface S ; en effet, l'expérience montre

que -^ est proportionnel à sjp^ p étant le poids qui fait équilibre à la force répulsive exercée entre les boules Q et ^.

1° Toutes choses étant disposées de la manière qu'indique la fig, 74, on charge la batterie par la machine de Holtz et, en même temps que l'observateur compte le nombre d'étincelles à l'électromètre de Lane, un aide relève exactement la hauteur du liquide dans le thermomètre électrique.

2° La charge ayant atteint la limite qu'on s'est assignée, on effectue la décharge en abaissant le fléau LM : le liquide baisse de /dans le thermomètre.

S** On fait varier la charge de la batterie, le nombre des bouteilles dont elle se compose et la résistance du fil de l'excitateur et du thermomètre, et l'on répète l'expérience précédente dans ces conditions nouvelles.

Résultats.

Le Tableau ci-dessous, emprunté à M. Riess, démontre q^^ la chaleur dégagée en un point du circuit est en raison direct^^ du carré de la charge de la batterie et en raison inverse ^^ nombre des bouteilles.

Les bouteilles employées avaient o°**ï, i6 de surface; la di^ tance explosive de l'électromètre était égale à 2°^",25.