TEMPÉRATURE DE L'ARC

lume que difficilcmcnl.Desprelz cite celle autre parlicularilé singulière, qu'eulrc deux charbons verlicaux la longueur limite est plus grande quand le pôle positif est en haut que lorsqu*il est en bas : la différence peut varier de 7''"*,4 à S'^^^yô. En moyenne pour une lampe à arc dont les charbons positif et négalif ont 10"" et 8™°» de diamètre, et dont les bornes présentent une différence de potentiel de t\2 volts, la longueur de Tare devra être de 4"*">''> à 5"*™ et correspondre h une intensité de courant de 8 ampères. L'usure des charbons est de ^cm à 5rm ^ fheurc.

TEMPÉRATUBE DE L'ARC. — La température de Tare est sans doute la plus élevée que l'on puisse produire : la platine y fond comme la cire dans une bougie. Desprclz a montré que les corps les plus réfraclaires peuvent s y liquéfier et même s*y volatiliser; que les cônes de charbon se ramollissent, se courbent, se soudent et se réduisent en vapeur, et qu'après Faction ils sont devenus mous et traçants. D'après M. Jacquelain, le diamant se comporte comme tous les charbons, c'està-dire qu'il perd sa transparence et ses propriétés précieuses pour passer à Télat de graphite. Enfin M, Siemens (^ a montré qu'on peut employer industriellement la chaleur de l'arc électrique pour fondre à l'intérieur d'un creuset des quantités considérables des métaux les plus réfraclaires.

Les deux pôles ne prennent pas la même température : le positif s'échauffe plus ({ue le négalif. 11 suffit pour le démontrer de placer, comme le fit Gassiot (-), deux rhéophores de cuivre en croix : le positif rougit et le négatif reste obscur; ou bien, comme Tyrlow ('), de faire arriver le courant sur un bain de mercure par une pointe métallique : elle rougit; mais elle reste sombre et le mercure se volatilise quand on change la direction du courant. Enfin, si les deux rhéophores, au lieu d'être identiques, sont formés de deux substances inégalement conductrices, c'est celle qui l'est le plus qui s'échauffe en général le moins.

(') W. Siemens cl A. lUyjiSQToyf Sur fe fourneau électrique: l'Électricien, t. V, p. 32; i883, et Journal de Physique^ a* s«^ric, t. II, p. \^\. (') Gassiot, FhiL Magazine, 3« st^ric, l. XIIÏ; i838. (') Tyutow, Pogg, Ann., lAX; iHi;.

Les moyens précis pour évaluer la lenipéralure de Tare et celle des charbons font évidemment défaut, puisque nous ne possédons pas de thermomètre qui puisse atteindre ces températures. On peut cependant s'en faire une idée, d'après li composition et Tintensité de la lumière émise. Si, par exemple, on admet que la loi de Dulong et Petit (') est applicable aux températures très élevées comme aux basses températures, on pourra calculer la température des charbons de Tare électrique, comme nous avons déterminé celle du Soleil (*). A toulc autre hypothèse particulière, sur la loi du rayonnement, correspondra une évaluation différente de la température, el l'on comprend qu'il est très difficile, dans l'état actuel de nos connaissances, d'établir quoi que ce soit de rigoureux sur ce sujet (').

PHÉHOMÈHES DE TRAHSPORT. — Quand l'arc se produit dans l'air, les deux tiges de charbon diminuent de volume, parce qu'elles brûlent toutes deux; mais dans le vide cette combustion ne se fait pas, et l'on voit la pointe positive se creuserel diminuer de poids pendant que la négative augmente de volume el s'allonge : il y a donc un transport de matière du pùle positif vers le pôle négatif.

Ce transport se remarque quelle que soit la substance qui termine les deux rliéo|)liores; c'est probablement parce qu'il est plus aise avec les métaux mous, que l'arc se forme mieux entre eux, cl c'est aussi pour celte raison que cet arc est plus l)ean quand le courant va de l'argent au charbon que s'il marche du charbon à l'argent.

Les expériences de Van Brcda (^) ont montré ce piiéno-

(') Voir l. H, À" fasc. i-ii admellariL celle loi, M. Becquerel trouva que la |)artie la plus brillante des charbons était à une température comprise <ntre ■.i<)7()'' cl amo". L'arc était entretenu par le courant de 80 élément de Ihjuscn grandeur moyenne.

{■) Voir l. II, ^-^ l'asc.

(') D'après Ilosselli {Journal de Physique, r* série, l. VIII, p. 5^7,1^ t. \, p. ,|'')(3),la température maxinniiu du charbon positif serait de 3900 . celle du charbon négatif de 3i5o", celle de l'arc de '|Soo°, iodépendamincnl de la grandeur de l'arc el de l'intensité du courant

(') Van Uueda. Po^'g. Ann., L\X\.

FORCE ÉLECTROMOTRICi: DK L'ARC. i5t3*

nièae sous son véritable jour. Ayant établi Tare entre deux métaux différents, il a vu que tous les deux sont entraînés à la fois, le positif dans la direction du courant, le négatif dans le sens opposé et quelquefois en quantités égales. Matteucci (*) a confirmé l'exactitude de ces faits, bien que l'entraînement lui ait toujours paru plus abondant dans le sens du courant, ce qu'il attribue avec raison à la plus haute température du pôle positif. 11 y a donc, en général, un double transport des substances à travers l'arc; cela doit avoir lieu môme quand les rhéophores sont identiques, et dans ce cas l'expérience n'accuse que la différence entre les quantités de matière entraînées dans les deux sens.

Ces conclusions sont confirmées par des études toutes différentes, que nous avons déjà indiquées en Optique (-). Quand on examine le spectre de l'arc voltaïque, on le trouve composé des mômes couleurs que celui des rayons solaires, qui s'étalent d'une manière continue, mais au milieu desquelles se détachent avec un éclat très vif des raies brillantes, dont le nombre et la disposition varient avec la nature des pointes des rhéophores. Or, si ces pointes sonl constituées par des métaux différents, les raies observées sont formées parla superposition de celles qui caractérisent chacun de ces métaux : donc ils sonl tous les deux volatilisés et entraînés dans l'espace que l'arc illumine.

FORGE ÉLEGTEOMOTRIGE DE L'ARC. — Nous pouvons maintenant nous faire quelque idée de la constitution de l'arc voltaïque. Les pointes étant d'abord très rapprochées, une étincelle ordinaire se produit, c'est-à-dire que le courant franchit l'intervalle qui sépare les pointes et y entraîne tout d'abord des molécules matérielles. Alors celles-ci constituent une chaîne mobile de particules conductrices, qui transmet le courant par une sorte de convection et suivant des lois que nous ne pouvons prévoir, mais qu'il faut déterminer expérimentalement. Nous avons constaté que la température de l'arc est très

( • ) Matteucci, Comptes rendus <les séances de l 'Académie des Sciences, l. \\X, i85o.

(•) Voir t. III, 2* fasc.

lii* APPLICATIONS DE L'ÉLECTRICITÉ.

haute : c'est ce qui doit se produire, en vertu de la loi de Joule, si l'on assimile Tare à une résistance métallique ou électrolylique. En tout cas le courant est transmis plus aisément dans Tespace interpolaire ainsi modifié et Ton peut écarter progressivement les pointes sans que le courant cesse de passer, d'entraîner avec lui des particules matérielles et de les écliaulTer jusqu'à les rendre lumineuses. Mais, si Ton dépasse une certaine distance, le transport s'arrête et toat s'éleint. Dans ce cas, on ne peut rétablir le courant qu'en rétablissant la chaine ifes particules entraînées. Cela peut se faire en rapprochant les pointes, ou bien, comme Ta vu Daniell, en faisant jaillir entre elles l'étincelle d'une machine électrique, qui fait recommencer le double transport de la matière des électrodes.

Pendant que l'arc est allumé, le courant mesuré parunrhéomèlre convenable possède une intensité constante qui dépend essentiellement de la chute de potentiel totale entre la pointe positive et la pointe négative. Si l'on fait varier la longueur (le l'arc, on trouve tout d'abord qu'il est impossible de n»préscnler l'intensilé du courant en assimilant simplement l'arc à une résistance métallique proportionnelle à sa longueur. On peut essayer, comme l'a lait Edinnd (*), d'attribuer la chute de potentiel totale : i" à une force éleclromolricc inverse dont les pôles de l'arc seraient le siège; .i°à une résistance de l'arc proportionnelle à la lon^^ueiir. Ce qui milite en faveur dune force èleclromoirice inverse de l'arc, c'est (ju'eutre des électrodes déterminées on ne réussit à l'allumer et à le maintenir (|ue (juand la force électromoirice entretenant le courant eiil snpérienieà une ccMtaine limite, comme s'il existait dans l'arc allunjé une sorte de polarisation dont la valeur minimum atteindrait précisément celte limite.

Edhind a donc em|)lo>é uneircuit com|)renant deux pointes de charbon et un rhéostat à li(|ni(le impolarisable. On produit entre les charbons un arc de longueur variable, réglée elinesuré(» par une vis micrométri(iue,et l'on diminue ou Ton augnienie la longueur de la colonne li(|uide jus(iu'à ramener l'intensité du courant à une même valeur invariable. Les longueurs i»'de

(') Ldlu.nd, I*oi:^. Ann., c:\X\I, j». 'if<').

FORCE ÉLECTROMOTUIGE DE L'ARC. i25*

liquide supprimées se Irouvcnt liées aux longueurs / de Tare par une formule telle que

w=za -\- bl.

L'arc ne se comporte donc pas comme une résistance métallique. On pourrait être tenté d'interpréter les expériences en admettant qu'il y a, à la surface de séparation des charbons cl de Tare, une résistance au passage analogue à celle qui se produit quelquefois sur les électrodes par suite de la formation d'un dépôt mauvais conducteur. Mais les expériences suivantes d'Ëdlund ne peuvent laisser subsister aucun doute sur Texistence de la force électromotrice inverse de l'arc.

Edlund profite de ce que l'espace compris entre les deux charbons conserve une certaine conductibilité après la suppression de Tare, tant que la température reste suffisamment élevée. Il suffit d'intercaler les deux charbons dans un circuit secondaire comprenant un galvanomètre et que Ton ferme, à l'aide d*un commutateur, aussitôt api*ès la cessation de l'arc, pour reconnaître que l'espace précédemment occupé par l'arjc voltaïque est alors traversé par un courant inverse; or celui-ci ne peut être entretenu que par la force électromotrice propre de l'arc. Cette disposition expérimentale est identique à celle que l'on emploie d'ordinaire pour manifester l'existence de la force électromotrice de polarisation.

Ajoutons que, d'après Edlund, la force éleclromotrice de l'arc serait indépendante de l'intensité du courant qui le produit, dès que cette intensité dépasse une certaine limite : la force électromotrice de polarisation des voltamètres nous a déjà offert le môme caractère. Enfin la force électromotrice de l'arc dépend de la nature des électrodes entre lesquelles il se produit, comme la polarisation elle-même dépend de la nature des métaux et des liquides. Elle est moindre quand l'arc jaillit entre deux pointes de cuivre qu'entre deux charbons (*).

(*) Oo pcat essayer de rapprocher rorigiiic de la force éleclromotrice de l'arc de celle des phénomènes ihermo-éleclriqucs, puisque les températures des deux charbons sont très difîérentes; on peut aussi, à Tcxemplc de M. Silvanus Thomson^ attribuer la force éicctromotrice inverse de l'arc au travail de la volatilisation du carbone.

i*.(i* APPLICATIONS DE L'ÉLECTRICITÉ.

En moyenne on peut admettre pour la valeur de la force éleclromolrice inverse de Tare 38 volls environ, 3a^o**%5 pour l'éleclrode positive et 5*®"% 5 pour Télectrode négative.

ÉCLAT DE L'ARC. — Quand on projette sur un écran une image très ajj^randie de l*arc électrique, on peut regarder celleci h Tœil nu et se rendre compte de ta coloration et de l'éclat relatif de ses diverses parties. On voit alors que la principale (juantité de lumière est fournie par les extrémités des charbons incandescents, et surtout par le pôle positif, qui est le plus chaud. La lumière de Tare est teintée en bleu et beaucoup plus riche en radiations ultra-violettes que celle des charbons, (lomparé au spectre solaire, le spectre de Tare électrique s'étend bien plus loin du coté des radiations les plus réfrangibles, ce qu'il faut attribuer soit à l'absorption exercée sur la lumière solaire par Talmosphère de vapeurs à température relativement basse dont la photosphère est entourée, soit à l'absorption exercée par l'atmosphère terrestre.

Malgré la différence de constitution du spectre solaire et du spectre de l'arc, il n'est pas sans intérêt de rappeler le résultat d'une expérience de comparaison réalisée dès i844 P^r MM. Fizoau ol Foucault (').<]es physiciens isolaient deux cônes do rayons ayant le nièmi* angle et |)arlanl l'un d'un point du Soleil, l'autre d'un |)oiiit du charbon |)()silif; ils les coiiccn- Iraieul au moyen de lentilles, et les faisaient agir sur une |)laqu(^ daguerrieniie jus(|n'à produire une iuipression iileiirM|U(\ delà exigeait des temps diflerenls f|u'on mesurait ei qui doivent être sensiblement en raison inverse de rinlensité actinicuie d(^s deux sources, (^e rapport fut trouvé égal à o.3î^, avec un arc piodnit par trois séries de quarante-six couplos I5unsen fonctionnant depuis une hein'e. Il croit avec l'intensité (lu cotu'anl, c'est-à-dire avec la température de l'arc.

(') FizKAi; et I''(tr(.AT;i.T. Cnmptes rendus des séances de rAcadaïuc tie^i Sciences, t. W lll, |>. 7'|<' «'^ '"^''o- ^^ùivres de Foucault, p. >^-.

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