PHÉNOMÈNES F ON D A M EN T A D X

340. Découverte de l’électricité. — Dès 600 ans avant l’ère chrétienne, le philosophe Thalès de Milel, l’un des sept sages de la Grèce, savait que le succin ou ambre jaune, frotté vivement avec de la laine, acquiert la propriété d’attirer les corps légers, tels que de petits morceaux de papier, des barbes de plume, des brins de paille. Comparant ce phénomène à l’aspiration de l’air avec la bouche, les Grecs disaient que l’ambre aspirait les corps légers, qu'il avait un souffle. Vu la rareté de l’ambre, espèce de résine qu’on ne trouve qu’à l’état fossile, et dont encore aujourd’hui on ignore l’origine, ils allaient jusqu'à dire que cette substance provenait des larmes d’un oiseau de l’Inde affligé de la mort du roi Méléagre.

Six siècles plus tard, on trouve que Pline, célèbre naturaliste romain , ne possède pas une connaissance plus approfondie de la propriété de l’ambre jaune. « Quand le frottement des doigts, écrit-il, lui a donné la chaleur et la vie, cette substance attire les brins de paille comme l’aimant attire le fer. » Là se bornent les faits observés par les anciens, et les siècles s’écoulent sans qu’aucun fait nouveau surgisse. Ce n’est qu’à la fin du xvi* siècle qu’un Anglais, William Gilbert, médecin de la reine Élisabeth, attire de nouveau l’attention des observateurs sur la propriété attractive de l’ambre jaune, en faisant voir qu’un grand nombre d’autres substances, comme le verre, les résines, le soufre, la soie, le diamant, acquièrent la propriété d’attirer les corps légers, lorsqu’elles ont été frottées avec une étoffe de laine ou une peau de chat.

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Pour répéter cette expérience, on frotte avec un morceau de drap un tube de verre ou un bâton de cire à cacheter, substance connue aussi sous le nom de cire d'Espagne, et qui n’est autre choso que de la résine colorée en rouge par du vermillon ; en présentant ensuite ce tube ou ce bâton à des corps légers, tels que des feuilles d’or, des barbes de plume, de petits morceaux de papier, on voit ceux-ci fortement attirés (fig. 248).

On reconnut bientôt que le verre, la résine et les autres substances nommées cidessus n’acquièrent pas seulement, quand on les frotte, la propriété attractive, mais qu’elles deviennent lumineuses, donnent des étincelles , présentent enfin une foule d’autres phénomènes dont la cause a été désignée sous le nom général à' électricité, d’un mot grec qui signifie ambre jaune, pour exprimer que c’est sur cette substance qu’ils ont d’abord été observés.

Autant les découvertes électriques avaient marché avec lenteur dans l’antiquité et dans le moyen âge, autant leur progrès a été rapide dans les xvm* et xix® siècles. Depuis soixante-dix ans surtout, les faits nouveaux ont été si nombreux et si remarquables, leurs applications si importantes et si curieuses, qu’on a comparé avec raison l’électricité à une fée complaisante à laquelle il suffirait de demander des prodiges pour les voir aussitôt se réaliser.

341. Source* d'électricité. — Les causes qui développent de l’électricité sont nombreuses : on peut les diviser en sources mécaniques, physiques et chimiques.

Les sources mécaniques sont le frottement, la pression et la séparation des molécules. Par exemple, lorsqu’on casse un morceau de sucre dans l’obscurité, on remarque une lueur faible qui est due à l’électricité dégagée au moment de la ségrégation des moléules.

Fig. 248. — Bâton de résine électrisé.

ELECTRICITE

Les sources physiques sont les variations de température ; on en constate les effets dans quelques minéraux, et surtout dans la tourmaline et la topaze, qui manifestent des propriétés électriques dès qu’on les chauffe ou qu’on les refroidit.

Enfin, les sources chimiqites sont les combinaisons et les décompositions des corps. Par exemple, les métaux, comme le zinc, le fer, le cuivre, plongés dans un acide, sont attaqués par cet acide avec

Fig. 24#.

Fig. 250.

Pendule électrique.

lequel ils s’unissent pour former des sels. Or, pendant ces combinaisons, il se développe des quantités considérables d’électricité; il en est de même dans les décompositions chimiques, c’est-à-dire dans la séparation des éléments des corps.

Les deux plus puissantes sources d’électricité sont le frottement et les actions chimiques. Nous allons d’abord nous occuper uniquement de l’électricité due à la première cause ; nous étudierons plus tard la seconde sous le nom d 'électricité voltaïque.

342. Eleotroscope» , pendule électrique. — On désigne SOUS le nom général A'électroscopes tous les appareils propres à faire recon-

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naître qu’un corps est électrisé. Le plus simple est le pendule électriquequi consiste en une petite boule de moelle de sureau suspendue à un fil de soie, comme le représente la figure 249; ce fil est attaché à une tige de cuivre portée elle -même sur un pied de verre.

Cela posé, pour constater si un corps est ou n’est pas électrisé, il suffit de le présenter au pendule électrique; dans le premier cas il y a attraction, tandis que dans le second il n’y a rien. Toutefois, un corps chargé d’une tres-faible quantité d'électricité n’agirait pas sur le pendule électrique; il faut alors avoir recours à des appareils plus sensibles, qui seront décrits plus tard sous le nom ü électromètres.

343. Expérience qui conduit à distinguer deux espèces d’électricité. — Lorsqu’on présente au pendule électrique un bâton de cire à cacheter, frotté avec du drap, la petite boule est d'abord fortement attirée par la résine, mais aussitôt qu’elle l’a touchée, elle en est vivement repoussée, comme le montre la figure 230. Si , au lieu d'un bâton de résine, on présente un tube de verre frotté, même attraction, puis même répulsion aussitôt après le contact Jusque-là il y a donc identité entre l’électricité développée sur la résine et celle développée sur le verre; mais on va voir que ces électricités diffèrent. En elîet, lorsque le bâton de résine a touché la petite boule et la repousse, si on approche de celle-ci le tube de verre, on remarque qu’elle se précipite sur lui. De même, après que le verre a touché la boule et là repousse à son tour, elle est fortement attirée par la résine. L’électricité du verre n’est donc pas la même que celle de la résine, puisque chacune attire ce que l’autre repousse, et réciproquement. C’est à Dufay, physicien français, qu’on doit, en 1734, la connaissance des deux électricités qui se dégagent par le frottement, l’une sur le verre et l’autre sur la résiné. La première a reçu le nom d électricité vitrée , et la seconde celui à.' électricité résineuse.

344. Hypothèxe de» deux fluide» électrique». — Malgré les nombreuses découvertes faites en électricité, on ignore encore et on ignorera probablement toujours la nature de cet agent physique. Néanmoins, se basant sur les effets opposés qui avaient conduit Dufay à la découverte de deux électricités différentes, on a admis

ÉLECTRICITÉ

l’hypothèse de deux fluides invisibles et tres-subtils, existant simultanément et en quantités égales dans tous les corps, où ils se neutralisent mutuellement, formant ce qu’on appelle 1 e fluide neutre. Celui-ci, dont la terre peut être regardée comme un immense réservoir, n’a par lui-même aucune propriété particulière, et les corps qui le contiennent sont à Y état neutre', mais si, par le frottement, par les actions chimiques , ou par toute autre cause, le fluide neutre vient à être décomposé, si les deux fluides sont séparés, aussitôt apparaissent les phénomènes électriques.

Ces deux fluides ont d'abord reçu les noms de fluide vitré et de fluide résineux; mais ces dénominations sont généralement remplacées aujourd’hui par celles de fluide positif et de fluide négatif, expressions adoptées par Franklin, et qui marquent mieux l’opposition qui existe entre eux. L’électricité positive se représente par le signe +, qui, en algèbre, s’énonce plus ; et l’électricité négative par le signe — , qui s’énonce moins.

L’hypothèse des deux fluides électriques est due à Svmner, physicien anglais; c’est en les séparant que le frottement développe de l’électricité. Par exemple, lorsqu’on frotte un tube de verre avec de la laine, le fluide neutre du corps frottant et celui du corps frotté se trouvant décomposés, le fluide positif se porte sur le verre, tandis que le fluide négatif se rend sur la laine. En frictionnant de la même manière un béton de résine, c’est l’inverse qui a lieu; le fluide positif passe sur la laine, et le fluide négatif sur la résine.

345. Lois des attractions et des répulsions électriques. — Dans l’expérience du pendule électrique rapportée ci-dessus, on a vu le verre frotté attirer la boule de moelle de sureau, puis la repousser aussitôt qu'il y a eu contact. Or, comme pendant ce contact le verre cède à la boule une certaine quantité de son électricité positive, on en conclut que la répulsion a lieu lorsque le verre et la boule sont tous les deux électrisés positivement. En expérimentant avec le bâton de résine, on l’a vu repousser aussi la petite boule après le contact, c’est-à-dire une fois que l’un et l’autre sont électrisés négativement. Donc, dans les deux cas, les corps chargés de la même électricité se repoussent. De plus, comme la boule électrisée positivement par son contact avec le verre a été attirée par la

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résine, et qu’électrisée par celle-ci , elle a été attirée par le verre, on en conclut encore que deux corps chargés d’électricités contraires s’attirent. On peut donc formuler cette loi générale sur l’action mutuelle des deux fluides électriques :

« Les fluides de même nom se repoussent, et ceux de nom contraire s’attirent. »

Coulomb, physicien français, a de plus constaté par l’expérience, à la fin du siècle dernier, que « les attractions et les répulsions électriques s’exercent en raison inverse du carré de la distance. »

346. Corps conducteurs et corps isolants. — Gray, physicien anglais, mort vers 1720, observa, le premier, que les corps électrisés revenaient instantanément à l’état neutre aussitôt qu’ils toucliaient la terre, ou qu’ils étaient mis en communication avec elle soit par une tige métallique, soit par des supports de bois, de pierre, ou par des substances humides quelconques; mais qu’au contraire, posés sur du verre, de la soie, de la résine, du soufre, ces mêmes corps conservaient longtemps leur électricité. Il en conclut que certains corps donnaient un libre écoulement au fluide électriquo vers la terre, qu’on appelle alors le réservoir commun, tandis que d'autres s’opposaient à son passage. Les premiers corps ont reçu le nom de bons conducteurs, et les seconds celui de non-conducteurs, ou plutôt de mauvais conducteurs, car il n’est pas de corps qui ne conduise un peu le fluide électrique. On donne encore à ces derniers le nom de corps isolants ou d’isoloirs, parce qu’on les emploie comme supports quand il s’agit de conserver à un corps conducteur l’électricité qu’on lui a communiquée.

Les meilleurs conducteurs du fluide électrique sont les métaux; après eux viennent la plombagine, le charbon bien calciné, les dissolutions salines ou acides, l’eau à l’état liquide ou de vapeur, le corps humain, les végétaux et, en général, toutes les substances humides.

Les mauvais conducteurs sont le soufre, les résines, les gommes, le caoutchouc, la gulta-percha, la soie, le verre, les pierres précieuses, le charbon non calciné, l’essence de térébenthine, les huiles, l'air et les gaz quand ils sont secs.

347. Électrisation des corps conducteurs. — Les corps isolants ne s’électrisent que par frottement; mais les corps conducteurs

électricité.

peuvent être électrisés par trois procédés : par frottement, par contact et par influence. Toutefois, pour électriser un métal par frottement, il doit être isolé; fixé, par exemple, à un manche de verre, et frictionné en outre avec un corps isolant , comme un morceau de soie ou de taffetas ciré; sinon l’électricité développée par le frottement s’écoule immédiatement dans le sol par le bras et le corps de l’expérimentateur.

Quant à l'électrisation par contact, elle résulte de la conductibilité. En effet, lorsqu’un corps conducteur, à l’état neutre et isolé, touche un corps conducteur électrisé, une portion de l’électricité de ce dernier passe instantanément sur le premier. Si les deux corps sont de même forme et de même surface, par exemple deux sphères de même diamètre, le fluide se répartit alors également sur l’une et sur l’autre; mais si les corps en contact varient de forme ou de surface, l’électricité se distribue inégalement sur les deux.

Le troisième mode d’électrisation, celui par influence, sera traité ci-après (330).

348. Accumulation du fluide électrique à la surface des corps.

— De nombreuses expériences font voir que lorsqu’un corps est électrisé, tout le fluide électrique se porte à la surface, où il s’accumule sous une couche extrêmement mince, tendant sans cesse à s’échapper, et se dégageant, en effet, aussitôt qu’il n’est retenu par aucun obstacle.

Parmi les expériences entreprises pour démontrer l’accumulation de l’électricité à la surface du corps, nous citerons surtout la suivante due à Coulomb. On a une sphère de cuivre isolée sur une colonne de verre ; sur cette sphère s’appliquent exactement deux hémisphères creux, aussi en cuivre, munis chacun d’un manche de verre (fig. 251). Ces deux hémisphères étant appliqués sur la sphère de manière à la recouvrir exactement, on communique à tout le système une certaine quantité d’électricité en le mettant un seul instant en contact avec un corps électrisé, avec la machine électrique par exemple ( 351 ). Cela posé, si l’on enlève brusquement les deux hémisphères en les tenant de chaque main par les manches de verre, on reconnaît, en les présentant au pendule électrique, qu’ils sont tous les deux électrisés, tandis que la sphère.

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présentée de la même manière au pendule, ne donne aucune trace d’électricité. On voit donc qu’en enlevant à un corps électrisé sa surface, on lui enlève en mémo temps tout le fluide libre qu’il contenait, fait qui prouve bien que celui-ci réside en entier à la surface.

Ce qui montre encoro que l’électricité se porto uniquement à la

Fig. 251. — Boule de Coulomb.

surface des corps-, c’est que deux sphères métalliques de même diamètre, l’une pleine et l’autre creuse, se chargent exactement de la môme quantité d’électricité, lorsqu’on les fait communiquer avec une même source électrique.

Accumulé à la surface des corps, le fluide électrique tend toujours à s’écouler sur les objets voisins avec un efTort qu’on désigne sous le nom de tension. Celle-ci augmente avec la quantité d’électricité. Tant quelle n’a pas dépassé une certaine limite, elle est

ÉLECTRICITÉ

équilibrée par la résistance que lui présente la mauvaise conductibilité de l’air, quand il est sec; mais si la tension augmente, cette résistance est vaincue, et l’électricité jaillit avec bruit et lumière, sous forme d’une vive étincelle. Dans l’air humide, la tension est toujours faible, parce que le fluide électrique s’écoule lentement, conduit par la vapeur d’eau. Dans le vide, où il n’y a pas de résistance, la tension est nulle, et l'électricité se dégage d’une manière continue en répandant une faible lueur.

349. Influence de la forme de» corps sur l’accumulation de l’élec-

Fig. 252. — Distribution de l'électricité à la surface des corps.

tricité ; pouvoir de» pointe». — La loi suivant laquelle le fluide électrique se distribue à la surface d’un corps conducteur varie avec la forme de celui-ci. S’il est sphérique, l’accumulation est partout la môme, ce qu'on pouvait prévoir d’avance et ce qui se constate à l'aide du plan d'épreuve. On nomme ainsi un petit disque de clinquant fixé à l’extrémité d’un bâton de gomme laque, espèce de résine qui isole très-bien. Tenant ce bâton à la main, comme le représente la figure 252, on applique le petit disque successive-