PILE GALVANIQUE

519. THÉORIE DE VOLTA. Les deux principes, sur lesquels est fondée la construction de l'instrument inventé par Volta en 1800 , sous le nom de pile, sont : 1° la continuité de la production d'électricité par le contact; 2" de ce que les corps autres que les métaux, ne sont point électromoteurs j quoique d'ailleurs bons conducteurs.

La pile est composée de paires : on appelle ainsi un assemblage de deux plaques métalliques différentes, de même grandeur, qu'on nomme éléments : les paires sont disposées dans le même sens , et séparées les unes des autres par un corps conducteur non-métallique. Voyons maintenant ce qui se passe dans la construction de cet instrument.

520. Si l'on place l'un contre l'autre un disque de cuivre et un disque de zinc isolés (f. 343), ils prendront par leur contact,. le premier, du fluide négatif et le second, du fluide positif en quantités égales; représentons par 1 cette quantité de fluide. Si nous mettons alors le cuivre en contact avec le sol , il perdra son fluide et le zinc restera seul électrisé (f. 544) ; la chose étant ainsi disposée, chaque fois que par une cause quelconque on enlèvera au zinc une partie de son fluide positif, cette quantité de fluide sera aussitôt reproduite par l'effet de la force électromotrice qui existe entre les points de contact de ce disque de zinc avec celui de cuivre, et il se développera dans celui-ci une quantité égale de fluide négatif; mais ce fluide négatif se perdra constamment dans le sol par la communication établie , en sorte que le disque àe cuivre restera constamment à 0 d'électricité; tandis que le zinc restera toujours à -H 1.

Si donc au disque de zinc (f. 345) nous superposons une rondelle de carton humide, ce carton n'étant point sensiblement électromoteur et étant bon conducteur , prendra seulement du fluide positif à la plaque de zinc , de manière à avoir la même tension électrique que celle-ci ; d'ailleurs , d''après ce que nous venons de dire, cette quantité de fluide enlevée par le carton au disque de zinc , est aussitôt reproduite par la force éleclromotrice , et la quantité égale de fluide négatif dé^'eloppée dans le cuivre, se perdant dans le sol, celui-ci se maintient à 0, tandis que le disque de zinc conserve constamment sa tension 4 de fluide positif.

521. Plaçons maintenant sur la rondelle de carton une seconde paire, et voyons ce qui doit arriver ; la plaque de zinc z' de cette seconde paire était d'abord à -f- 1 , et celle de cuivre c' avait — 1 , comme nous l'avons vu pour la première paire ; mais lorsque le disque de cuivre c' se trouve en contact avec la rondelle de carton humide, il lui prend aussitôt du fluide positif et repasse à 0. Ce fluide positif pris au carton, est repris par celui-ci au disque z , qui le reproduit aussitôt : la quantité égale de fluide négatif développé dans c se perd dans le sol , et il en est toujours ainsi. Lorsque c' a passé à l'état'de 0, il ne peut y rester, étant bon conducteur, et il prend au carton une quantité de fluide positif telle, qu'il soit à la même tension, c'est-à-dire à -f- 1 : or le disque de zinc z' avait H- \ , lorsque le disque de cuivre c' était à 0. Donc celui-ci étant maintenant passé à H- 1 , celui de ziflc z' passera à -H 2. En eflet , la force électromotrice de la paire z'c' étant satisfaite, rien n'empêchera le fluide positif du conducteur de se répandre jusqu'en z'.

Ce qui se passe entre la première et la seconde paire, se passe également entre la seconde et la troisième , et ainsi de suite, comme il est aisé de le voir par l'inspection de la figure 343 (a) : il y a donc toujotirs une difi"érence de 1 dans la tension électrique de deux paires consécutives. Les tensions du fluide positif des plaques de cuivre sont entre elles comme les nombres 0,1,2,3,4, etc. ;

(a) 11 faut bien se rappeler que les si^es -f- et — indiquent, le premier , du fluide positif et le second, du fluide négatif. Les tensions du fluide sont représentées par les chiffres. Les quantités égales des deux fluides différents se neutralbant complètement, on a évidemment — 1 -h i — ^ 0.

les tensions du fluide des plaques de zinc sont entre elles comme les nombres 1,2,3,4,5,6 etc. Ainsi , à la dixième plaque de zinc, la tension électrique est décuple de ce qu^elle est dans la première, centuple à la centième, etc.

522. Si maintenant, au lieu de faire communiquer le cuivre avec le sol , on y fait communiquer le zinc (f. 346) , il en sera absolument de même que précédemment, si ce n'est que l'élçctricité produite par l'instrument ainsi disposé, sera négative au lieu de positive qu'elle était lors du premier arrangement.

523. Voyons maintenant ce qui doit arriver si la pile ne communique avec le sol ni parle zinc ni par le cuivre, c'est-à-dire si elle est isolée. Soit la paire zc (f. 347) sur laquelle on place une rondelle de carton r, et une deuxième paire z'c' : nons savons quelle sera la tension du fluide dans cette paire z'c' (f. 345) par suite du fluide positif enlevé au disque de zinc z , au moyen du carton bon conducteur j mais le fluide négatif, développé en quantité égale dans le disque de cuivre qui touche z , ne peut plus se perdre dans le sol et resterait accumulé dans c. Si maintenant, contre ce disque £ nous appliquons une rondelle de carton r' et une paire 2" c", cette troisième paire prendra du fluide négatif comme il a été indiqué par la figure 346 pour c' z' ; mais tout ce fluide négatif pris au disque de cuivre , fait disparaître de celui-ci tout le fluide que nous avons supposé s'y être accumulé , en sorte que la paire moyenne est à 0, tandis que le disque de zinc supérieur z' est à -f- 2 et le disque de cuivre c" inférieur à — 2 j en superposant de nouvelles paires au-dessus et au-dessous de celles déjà placées, elles augmenteraient de plus en plus de tension électrique , de la même manière qu'en ont augmenté les deux premières ajoutées z' c' et z" c". C'est comme si on avait réuni par leurs deux bases, en juxtaposant c contre z , ou en les faisant communiquer par un fil métallique ai, les deux piles représentées par les figures 345 et 346 : car alors l'élément c (f. 345) et Téiément z (f. 346) se seraient neutralisés réciproquement, et la double paire moyenne comprise entre z (f. 345) et c (f. 346) aurait été à 0. Or , cette double paire équivaut absolument à une paire unique.

524. Nous voyons donc que dans une pile , la paire moyenne est à l'état de 0, tandis qu'à partir de cette paire, la tension électrique des autres va en augmentant de plus en plus jusqu'aux

exlrémités de la pile. Où appelle pôle positif rextrémilé de la pile qui conlient le fluide positif, et pôle négatif, celle qui contient le fluide négatif.

Si l'on fixe des fils métalliques aux deux pôles de la pile, il jaillira entre les extrémités de ces fils suffisamment rapprochées , des étincelles continuelles, produites par la combinaison des deux fluides des pôles à travers Tair. Si Ton fait communiquer les deux pôles de la pile, l'électricité n'apparaîtra plus à l'extérieur, et il y aura dans le conducteur de communication un passage continuel de fluide électrique: ce qu'on appelle un courant électrique. Une dififérence essentielle qui existe entre la pile et les batteries électriques , c'est que réleclricité de la première se renouvelle continuellement.

523. THÉORIE CHIMIQUE. Quand on vérifie l'état électrique d'une pile, on trouve que la tension n'augmente pas aussi rapidement que le nombre de paires , et qu'en cela la théorie de Volta n'est pas complètement satisfaisante. On oppose depuis quelques années à la tbéorie de Volta une théorie différente, dans laquelle on considère l'état électrique de la pile comme étant due à des actions chimiques. En effet , chaque fois que deux corps se combinent , il 7 a décomposition de fluide naturel et production d'électricité. Si, par exemple, on plonge dans de Tacide nitrique deux fils de platine dont les exlrémités opposées communiquent avec un galvanomètre (instrument que nous verrons plus tard être propre à manifester les plus faibles courants électriques), et que dans le voisinage de l'un des fils seulement on verse quelques gouttes d'acide chlorohydrique, le mélange des deux acides attaque immédiatemeraent le fil voisin , et il se produit de Télectricité. Or. dans la pile, on interpose aux plaques métalliques un liquide acide ou salin qui attaque chimiquement l'un des métaux au moins.

526. Si Ton plonge dans de l'eau acidulée une plaque de zinc, il se forme un dégagement d'électricité, positive vers le liquide et négative vers le zinc, mais ces deux fluides se recomljinent dans le liquide même. Si alors on plonge dans celui-ci une plaque de cuivre qui communique par un fil conducteur avec celle de zinc, les fluides développés dans le liquide et sur le zinc pourront se rejoindre en partie par ce conducteur et y former un courant. Si, au lieu de deux plaques, nous considérons une pile, c'est

que, dans chacune des paires, le fluide positif passera par le liquide et le cuivre et ira neutraliser le fluide négatif, porté sur la face du zinc de la paire suivante, tandis que le fluide négatif, passant par le zinc et le cuivre, ira neutraliser le fluide positif du liquide de la paire précédente. Cette action se continuera jusqu'aux extrémités de l'instrument , où il s'accumulera, d'une part du fluide positif, et d'autre part du fluide négatif. La tension de ces fluides extrêmes augmentera jusqu'à ce qu'ils soient capables de vaincre toutes les résistances intermédiaires et de se recombiner à travers la pilej à partir de ce moment, les nouvelles quantités de fluide produites se combineront, soit à travers la pile, soit à travers un conducteur où elles formeront un courant. Dans cette théorie chimique de la pile, la tension des pôles dépendrait donc de l'énergie de raction chimique , source de l'électricité et de la résistance qu'opposeraient les parties intérieures de la pile à la réunion des deux fluides accumulés vers les pôles, c'est à- dire de la conductibilité intérieure de la pile.

527. Quand on joint les deux pôles d'une pile par un conducteur métallique , il s'y fait un courant électrique qui doit se continuer jusqu'à ce qu'on interrompe le circuit. On a donné le nom de rhéophores (porte-courant) à des parties de conducteurs soudées aux extrémités de la pile ; on leur a donné aussi le nom ài'électrodes (route des fluides). On a proposé le nom âi'anode pour l'électrode positif, et celui de catode pour l'électrode négatif. On est convenu de considérer le courant comme se faisant dans le sens du pôle positif au pôle négatif.

528. Force de la pile. La force de la pile galvanique dépend de trois choses , savoir :

1° De la production de fluide j 2° de sa propagation , c'est-àdire de son passage de l'élément d'une paire à l'élément opposé de la paire suivante; 3° de sa tension. Nous allons les examiner successivement.

1° La quantité de fluide produite dépend de la nature des corps mis en contact et de la grandeur de leurs surfaces. Le cuivre et le zinc développent, par exemple, plus d'électricité que l'argent et l'or. La production du fluide ne dépend nullement de l'étendue du contact des deux corps ; c'est-à-dire , que ceux-ci développent la même quantité de fluide, soit qu'ils se touchent sur de grandes

surfaces, soit qu'ils ne se toachent que par quelques points seulement.

2° La propagation du fluide dépend de la nature du corps conducteur interposé à deux paires successives j celte propagation du fluide et, par suite, la force de la pile sont d'autant plus grandes que le corps est meilleur conducteur , qu'il a une surface plus étendue, et qu'il est moins épais.

3" La tension du fluide électrique aux pôles de la pile ne dépend nullement de la grandeur des paires, mais seulement de leur nombre. La grandeur de surface des paires ne fait qu'augmenter la quantité absolue du fluide contenu dans chacune d'elles ; mais la tension , c'est-à-dire , le rapport qu'il y a entre les intensités électriques de deux mêmes paires, est toujours la même, quelle que soit la grandeur des paires , et ne dépend que du nombre

de celles-ci (o).