LOI DE COULOMB

Balance de torsion. — Loi des répulsions. — Loi des attractions. — Méthode des oscillations. — Quantités d*électricité. — Expériences de Coulomb relatives aux quantités d*électricité. — Recherches récentes sur la loi de Coulomb.

Après avoir reconnu le sens des actions électriques, il faut chercher à déterminer les lois numériques qui les règlent. Dans ce sujet d'études, nous devons nous attendre à rencontrer de grandes difficultcs, car les forces que nous allons mesurer sont extrêmement petites, et, d'un autre côté, elles diminuent graduellement pendant les expériences, puisque les corps perdent assez rapidement l'électricité qu'on leur a donnée. Coulomb parvint néanmoins à comparer ces forces par un procédé qui ne laisse rien à désirer sous le rapport de l'exactitude et que nous connaissons déjà pour l'avoir employé à mesurer Tattraction universelle. Concevons un fil métallique extrêmement fin, fixé à son extrémité supérieure et supportant à l'autre bout une aiguille horizontale isolante terminée par une balle de sureau ; si nous touchons cette balle avec un corps électrisé, il la repoussera en déviant l'aiguille, et la torsion <|ue le fil éprouvera agira pour ramener la balle dans sa position première. On pourra donc équilibrer la répulsion électrique par la force de torsion, et, comme celle-ci est proportionnelle à l'angle de torsion, on comparera les forces électriques en comparant les angles dont il faudra tordre le fil pour les équilibrer.

BALAICE DE T0R8I0H. — La balance de torsion que Coulomb ( * )

(* ; Mémoires de l'Académie des Sciences, p. 870; 1780. La balance employée

4tà ÉLECTRICITÉ STATIQUE.

construisit dans ce but est renfermée dans une grande ctge en verre [fig.8) : sur le couvercle s*élève verticalemeot un tube, et au haut de celui-ci on voit un treuil A qui soutiem le fil métallique AB. Ce treuil, qui peut tourner dans sa monture, sert à orienter Taiguille et à la placer dans It direction initiale BC, vis-à-vis du point I, qui est le zéro des divisions.

Le fil AB qui descend dans la cage est la pièce essentielle de Tinstrument. Un de ceux que Coulomb employa était en

Fijî. 8,

argent, et si fin, qu*une longueur de i"* ne pesait que o'',oi ; quand il était placé dans la balance, il ne fallait pour

le tordre de i° qu'une force égale à

l'ioo

de milligramme, ap-

pliquée à la boule G. La réaction qu'il exerçait, après avoir été tordu, était donc extrêmement faible et tout à fait comparable aux répulsions électriques. L'aiguille BG, qui tend le fil, devant être à la fois parfaitement isolante et très légère, Coulomb la fil d'une paille enduite de cire d'Espagne et te^ minée par une aiguille de gomme laque. A Tune des exlrémllés

par Co:i1>uiil) élail cyliiidriqie cl (liflVn*ait par plusieurs détails de coustrucl.on de c Mie qui Obt lijuree ci-conlrc.

BALANCE DE TOIISION.* 43

il colla une petite balle de sureau G et à Tautre, pour faire contrepoids et éteindre les oscillations, un disque de papier passé'à la térébenthine. Une petite pièce de bois D supporte un petit cylindre terminé par de la gomme laque à laquelle est fixée la balle de sureau G. Elle se trouve en regard de la première et reste, pendant les expériences, fixement placée vis-à- \\s le point I. Avant de commencer les mesures, on enlève la balle fixe ; on fait tourner le treuil A pour amener Taiguille BG en équilibre vis-à-vis du point I, puis on replace la boule fixe, ce qui écarte un peu la balle mobile, et toutes deux se tiennent au contact, un peu pressées Tune contre Tautre, par la légère torsion qu*éprouve le fil. Gela fait, on électrise une grande épingle isolée par un manche de cire d*£spagne où elle est implantée par sa pointe; on l'introduit dans la balance par un trou M disposé à cet effet, et aussitôt qu'elle a touché Tune des balles elles s'électrisent et se repoussent toutes deux; Taiguille se déplace en tordant le fil et, après quelques oscillations, elle se fixe en BG : à ce moment, la force de torsion fait équilibre à la répulsion électrique. On ne tarde pas à reconnaître que la distance des deux balles diminue peu à peu : cela tient à la déperdition progressive de Télectricité, déperdition qui est très rapide dans Tair humide, mais fort lente dans Tair sec; aussi doit-on prendre la précaution essentielle de placer dans la cage, longtemps avant d'opérer, des substances desséchantes, comme le chlorure de calcium, et alors les . pertes deviennent assez faibles pour que les résultats ne soient pas sensiblement altérés par elles.

Il faut, maintenant, pouvoir apprécier dans chaque cas la distance CG des deux balles, et changer à volonté la torsion du fil; il faut conséquemment adapter à l'appareil deux svslrmes de divisions. Le premier est tracé sur une bande de papier IIKL collée sur la cage à la hauteur des balles; les traits qu'elle porte pacieiit du zéro I qui est tracé sur le milieu, ils se continuent à droite et à gauche et mesurent en degrés les angl<»s d'écart CBG : cela revient à dire que les longueurs des divi^i()ns, à partir du point zéro, sont les tangentes dos angles d'écart. Pour apprécier ces angles quand l'aiguille s'est déviée, on place l'œil dans la direction prolongée de cette aiguille

et on lit les numéros des divisions qui *se trouvent dans le rayon visuel.

Le deuxième système de division, qui est destiné k mesurer et à faire varier la torsion du Ql, est placé au sommet de l'appareil; la pièce AEF {Jig. 8], qui porte le Ql, s'emboîte en EF sur la douille qui termine le tul)e de verre, peut tourner sur elle à frottement doux, et les contours de ces deux pièces portent. Tune un cercle divisé, l'autre un vemier qui le parcourt. On peut donc, si la boule a été écartée jusqu'en G par la répulsion électrique, la ramener vers G en tournant le micromètre supérieur de G vers G, ou augmenter la distance GG en tournant inversement Tappareil. L'angle de rotation se mesure dans tous les cas par le déplacement du vernier.

LOI DES BtPULSIOHS. -^ Tel est, dans son ensemble, l'appareil de Coulomb; nous n'avons plus qu'à indiquer comment on va s'en servir, et nous supposerons d'abord que, les deux boules ayant été chargées d'une électricité commune, on veuille mesurer leur répulsion à diverses distances. Dans une expérience de Coulomb, l'angle initial d'écart fut de 3&', et à ce moment la torsion du fil était elle-même de 3&*. Alors on tourna le micromètre supérieur de G vers C, ce qui força les balles à se rapprocher, et, quand elles furent à i8" Tune de l'autre, on mesura la rotation du micromètre qui fut trouvée de 126*». Ici le fil a éprouvé deux torsions. Tune parce que le micromètre supérieur a marché de 126", de G vers C; l'autre parce que l'aiguille inférieure a été déplacée de 18° de C en G, ce qui a produit une torsion totale égale à la somme 126+ 18 de ces angles, ou à i44**- Aussitôt que celle mesure est lerminéCj^on continue de déplacer le micromètre dans le même sens jusqu'à réduire l'angle d'écart à 8J degrés, ce déplacement est de 567", et la torsion est alors égale à 567 ■+- 8 ^degrés; ou à 575^ degrés. Nous résumons ces divers résultats par le Tableau suivant, dans lequel on a d'un côté les angles d'écart et de l'auU* les angles de torsion; l'on y verra que, les premiers variant à

peu près comme i,-? -j^ les derniers suivent sensiblement la