CONDENSATION DE L ’ É L E C T R I C I T É

363. Condensateur électrique. — On nomme condensateurs des appareils qui servent à accumuler les fluides électriques. Ils ont reçu des formes assez variées, mais tous sont essentiellement composés de deux corps conducteurs séparés par une substance isolante. Leur théorie, fondée sur l’électrisation par influence (350), se démontre ordinairement avec le condensateur d'Œpinus, ainsi appelé du nom de son inventeur, physicien de l’Académie de Saint- Pétersbourg, mort en Livonie en 1802.

Cet appareil se compose de deux plateaux métalliques A et B

isolés sur dos pieds do verre (fig. 268); entre eux est un carreau de verre ordinaire C, d’un diamètre plus grand que celui des deux plateaux de 10 centimètres environ. Le pied du carreau de verre est fixe, mais ceux des deux plateaux glissent sur une règle de cuivre, de manière à pouvoir être approchés l’un de l’autre jusqu’à ce qu’ils touchent le verre.

Cela posé, les deux plateaux étant mis en contact avec le carreau de verre, comme le représente la figure 269, on mot l’un d’eux

Fig. 268. — Condensateur d’CEpinus.

en communication avec la machine électrique, et l’autre avec le sol au moyen de cordons métalliques. Mettant alors la machine en activité, le plateau B s’électrise positivement, et s’il était seul, il prendrait, à surface égale, la même quantité d’électricité qu’elle; mais la présence du plateau A modifie complètement la distribution de l’électricité, et on va voir que c’est lui qui est la cause de son accumulation. En effet, le fluide positif du plateau B, agissant par influence au travers du verre sur le plateau A, repousse dans le sol le fluide de même nom et attire le fluide négatif. Or, ce dernier ainsi attiré sur le plateau A réagit à son tour sur le fluide contraire

ELECTRICITE

du plateau B et le neutralise, mais en partie seulement, à cause de l’intervalle qui les sépare. L’électricité du disque B se trouvant donc en grande partie neutralisée, sa tension ne fait plus équilibre à la tension qui a lieu sur la machine, et, par suite, celle-ci fournit au plateau B une nouvelle quantité de fluide positif, lequel, agissant comme la première fois, attire de nouveau du fluide négatif sur le plateau A; en sorte qu’il se produit ainsi progressivement

Fig. 269. — Charge du condensateur.

une grande accumulation d’électricités contraires sur chacun des plateaux B et A.

Lorsque l’appareil est fortement chargé, on supprime d’abord la communication avec le sol et ensuite celle avec la machine, en enlevant les deux cordons métalliques. A cet état, les deux électricités sont en présence sur les plateaux A et B, sans pouvoir se réunir, mais sans manifester aucun phénomène électrique, car leurs actions contraires tendant à se contrc-balancer, elles se neutralisent mutuellement; ce qu’on exprime en disant qu’elles sont dissimurlées. Toutefois, la dissimulation n’est pas complète, car le plateau collecteur , c’est-à-dire celui qui est en communication avec la machine électrique, contient toujours un excès d’électricité libre, comme l'indique la divergence d’un pendule b placé sur son support. Un pendule semblable fixé sur le pied de l’autre plateau

CONDENSATEURS ELECTRIQUES. 455

ne donne aucun signe d’électricité, du moins tant que les plateaux sont en contact avec le carreau do verre; mais si on les écarte, comme le représente la figure 268, on voit les pendules diverger; car maintenant les deux électricités ne se neutralisent plus. Les plateaux étant ainsi écartés, il est facile de vérifier qu’ils sont électrisés, l'un positivement, l’autre négativement. En effet, si un tube de verre frotté est présenté au pendule du plateau B, ce pendule est repoussé; ce qui montre qu’il possède la môme électricité que le verre; tandis que le même tube de verre étant approché de l’autre pendule, il y a attraction.

364. Décharge lente et décharge initantanée du condensateur ; excitateur. — Le condensateur étant chargé et disposé comme dans la figure 269, mais les cordons métalliques étant enlevés, on peut le décharger , c’est-à-dire le ramener à l’état neutre, soit par des contacts successifs, et alors on a la décharge lente; soit en mettant les deux plateaux en communication par un conducteur, et la décharge est alors instantanée.

.Si l’on touchait d’abord le plateau A, on n’en recueillerait aucune quantité d’électricité, puisque toute celle qu’il contient est neutralisée par l’électricité contraire du plateau B. .Mais il n’en est plus ainsi lorsqu’on touche ce dernier : on lui enlève toute son électricité libre, c’est-à-dire toute celle qui n’est pas neutralisée par le plateau A, et c’est alors sur celui-ci que se trouve une certaine quantité d’électricité non neutralisée. On le reconnaît en ce que le pendule b retombant, c’est le pendule a qui se met à diverger. En continuant à toucher ainsi alternativement les deux plateaux, on finirait par les décharger tout à fait, mais, par un temps sec, il faudrait plusieurs heures.

Pour obtenir une décharge instantanée, il suffirait de poser une main sur un des plateaux, et de toucher le deuxième avec l’autre main ; mais on éprouverait alors une violente commotion tout à fait différente de celle que donne l’étincelle de la machine électrique. On évite cette commotion en faisant usage de l’ excitateur . On nomme ainsi un arc métallique terminé par deux boules à ses extrémités, et à charnière en son milieu, de manière à se replier sur lui-mômo. Tenant cet arc à la main, comme le représente la figure 271 ci -après, on fait toucher l’une fies boules à un fies pla-

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leaux du condensateur, et on replie l’arc sur sa charnière, jusqu’à ce que la seconde boule vienne toucher l’autre plateau. A l’instant où cette boule est prés de le toucher, il part une forte étincelle, due à la réunion des électricités contraires accumulées sur le condensateur; mais ici on ne ressent aucune commotion, la recombinaison ne se faisant plus par les bras et le corps de l’expérimentateur, mais par l’arc métallique, qui est meilleur conducteur.

365. Limite de charge du condensateur. — Deux causes limitent la quantité d’électricité qui peut s’accumuler sur le condensateur. La première, c’est que celle qui n’est point neutralisée sur le plateau collecteur B (fig. 269) augmentant avec la charge électrique, il arrive un moment où la tension sur ce plateau égale celle de la machine, et alors celle-ci ne peut plus lui céder d’électricité. La seconde cause résulte de ce que la tendance des deux électricités contraires à se réunir augmentant avec l’accumulation sur les plateaux, cet effort finit par l’emporter sur la résistance du carreau de verre; alors il est troué, et les deux fluides se recombinent à travers.

366. Bouteille de Leyde — La bouteille de Letjde , ainsi nommée du nom de la ville où elle fut inventée, est un condensateur qui ne diffère que par la forme de celui qui vient d’être décrit. Elle fut trouvée par hasard, en 1746, par Musschenbroek , physicien hollandais. Voulant électriser de l’eau renfermée dans une bouteille, il avait passé dans le bouchon une tige métallique, puis il présenta celle-ci à la machine électrique. Or, à mesure que le liquide s’emparait de l’électricité de la machine, il agissait par influence, au travers des parois de la bouteille, sur la main de l’expérimentateur, et y attirait le fluide contraire. L’électricité s’accumulant ainsi à l'intérieur et à l’extérieur de la bouteille, il arriva que lorsque Musschenbroek, la tenant toujours d’une main, vint à toucher la tige de cuivre avec l’autre main, il reçut dans les bras et dans la poitrine un coup si violent qu’après deux jours il était à peine remis de la commotion et du malaise qu’il avait ressentis; et il écrivait à Paris, au physicien Réaumur, qu’il ne recommencerait pas cette expérience quand on lui donnerait le royaume de France.

Mais le fait découvert par Musschenbroek eut un trop grand retentissement pour ne pas trouver des imitateurs nombreux. Mal-

CONDENSAT Kl’ HS ELECTHly CES.

gré les récits effrayants, chacun voulut recevoir la commotion, et quoiqu’on ne se rendit pas compte encore de la théorie de la bouteille de Musschenbroek , ou bouteille de l.eyde , comme on l'appela, on parvint promptement à lui donner la meilleure disposition pour en obtenir le plus grand effet possible; l’Anglais Bcvis appliqua à l’extérieur une feuille d'étain, et l’abbé Nollet, professeur de

Fig. 270. - Charge de la bouteille de Leyde.

physique h Paris, remplaça l’eau par des feuilles do métal battu remplissant l’intérieur de la bouteille. Celle-ci prit donc dès lors la forme qu’on lui donne encore aujourd’hui et qui est représentée dans la figure 270 : c’est un bocal de verre mince, rempli de feuilles d’or ou de cuivre battu, qu’on a soin de laisser tomber simplement les unes sur les autres sans les tasser, afin qu’elles présentent une plus grande surface. Sur la paroi extérieure est collée une feuille d’étain qui recouvre aussi le fond, mais laisse le verre à nu jusqu'à une grande distance du goulot. Enfin, dans celui-ci est un bouchon de liège traversé par une tige recourbée à l’extérieur en forme de crochet, et terminée par une petite boule qu’on nomme le bouton ; à l'intérieur, cette tige se prolonge au travers des feuilles de métal qui remplissent la bouteille. On voit donc que cet appareil est un véritable condensateur, dont la lame isolante est la paroi môme de la bouteille, et dont les deux plateaux métalliques sont

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l’un la feuille d’élain extérieure, et l’autre les feuilles d’or qui remplissent la bouteille.

On donne ordinairement au crochet et aux feuilles d’or le nom A' armature intérieure, et à la feuille d’étain celui A' armature extérieure. Cela posé, pour charger la bouteille, on la tient à la main, comme le représente la figure 270, et on approche le crochet d’une machine électrique en activité. Le fluide positif de celle-ci s’accumulant alors dans la bouteille, agit par influence, au travers

de ses parois, sur la feuille d’étain et sur la main, pour y attirer une grande quantité de fluide négatif. La bouteille une fois chargée, on peut impunément tenir d’une main l’armature extérieure; mais il ne faudrait pas toucher en même temps , de l’autre main, le crochet, sinon on rece-

Fig. 271. — Décharge de la bouteille de Leyde.

® vrait une com-

motion extrêmement forte, résultant de la recombinaison des deux électricités contraires par les bras et par le corps.

C’est pourquoi, lorsqu’on veut décharger une bouteille de Leyde, on établit toujours la communication entre les deux armatures au moyen de l’excitateur, en ayant soin de l’appliquer d’abord sur l’armature extérieure qui est celle qu’on tient à la main ou qui communique avec le sol ( fig. 271 ), sinon on reçoit la commotion. Si la bouteille était isolée sur un disque de verre ou de résine, peu importerait qu’on touchât d’abord l’armature extérieure ou l’armature intérieure.

367. Batterie électrique. — - Une batterie électrique est une

réunion de plusieurs grandes bouteilles de Leyde placées dans une caisse de bois (fig. 272). Toutes les armatures intérieures communiquent entre elles par des tiges métalliques qui vont se réunir à un bouton central commun ; quant aux armatures extérieures, elles sont en communication par une feuille d’étain qui revêt le fond de la caisse, et sur laquelle elles s’appuient. Une batterie se charge comme la bouteille de Leyde ordinaire, en faisant communiquer l’armature intérieure avec la machine électrique au moyen d’une

Fig. 272. — Batterie électrique.

tige métallique, et l’armature extérieure avec le sol par une chaîne.

Les bocaux qui composent une batterie prennent le nom de jarres. Leurs parois sont recouvertes d’étain en dedans comme en dehors, et les feuilles d’étain intérieures no communiquent que par une petite chaîne métallique au bouton de chaque jarre. Plus celles-ci sont nombreuses et plus leurs armatures présentent de surface, plus on peut y accumuler d’électricité; mais aussi plus il faut de temps pour charger la batterie. Sur l’une des jarres on place un petit électromètre à cadran, qui sert à faire connaître le degré de charge de l’appareil; il no prend jamais qu’une faible divergence, l’électricité qui s’accumule dans les jarres étant en

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partie dissimulée par le fluide contraire attiré sur les armatures extérieures.

La batterie une fois chargée, on enlève le conducteur qui établit la communication avec la machine, en ayant soin, pour cela, de faire usage d’un crochet à manche de verre, afin d’éviter la commotion, qui pourrait occasionner des accidents graves quand la batterie présente une grande surface. On la décharge ensuite en faisant communiquer entre elles les deux armatures au moyen.de l’excitateur; mais ici, au lieu de faire usage de l’excitateur simple représenté dans la figure 271, on en prend un à manche de verre, comme dans la figure 276, et on a soin de toucher d’abord l’armature extérieure.

368. Électromètre condensateur. — Nous terminerons l’étude des condensateurs par l’application qui en a été faite par Volta à l’électromèlre à feuilles d’or. On a vu que ce dernier est un appareil très-sensible pour accuserde faibles quantités d’électricité (354); or, il acquiert une sensibilité bien plus grande lorsqu’on y ajoute deux disques ou plateaux condensateurs, comme le représentent les figures 273 et 274. Le disque inférieur est soudé à la tige t qui porte les feuilles d'or; le disque supérieur est muni d’un manche de verre par lequel on l’enlève à volonté. Les deux disques sont en cuivre jaune et recouverts, sur les faces qui se regardent et sur leurs bords , d’une couche de vernis isolant faisant l’office de la lame de verre dans les condensateurs précédemment décrits, mais qui, étant bien plus mince, augmente la force condensante de l’appareil.

Cela posé, pour constater des développements très-faibles d’électricité, on pose le disque à manche de verre sur le disque fixe, comme le montre la figure 273; puis, prenant le disque inférieur pour plateau collecteur, on met en contact avec lui le corps sur lequel on veut expérimenter, et en môme temps on fait communiquer le disque supérieur avec le sol en posant le doigt dessus. Dans notre dessin, le corps mis en contact avec le plateau inférieur est un système de deux lames, zinc et cuivre, soudées ensemble. Or, on verra bientôt ( 382 ) que dans un pareil système, par le contact même des deux métaux, le zinc s’électrise positivement et le cuivre négativement. Ce dernier métal étant donc mis

en contact avec le plateau inférieur, lui cède de l’électricité négative, laquelle, agissant par influence au travers du vernis isolant des deux plateaux, attire sur le supérieur do l’électricité positive. Quand les électricités contraires se sont ainsi accumulées sur les plateaux, on retire d’abord le doigt qu’on avait posé sur le plateau

Fig. 273. Fig. 274.

Électromètre condensateur.

supérieur, puis ensuite la lame cz. Les feuilles d’or ne divergent pas encore, l’électricité négative du plateau inférieur étant neutralisée par l'électricité contraire du plateau supérieur; mais si l’on enlève celui-ci, comme le montre la figure 274, aussitôt une partie de l’électricité du plateau fixe passant dans la tige t et dans les feuilles d’or, celles-ci divergent. On constate ainsi la présence de l’électricité dans des cas où elle échapperait complètement à l’électromètre sans condensateur, représenté dans la figure 259 ( page 442 ).

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