CHAPITRE III

CONDENSATEl KS

7<M5. liiatoriqnp. — En 1746, Cuncus, voulant électriser l’eau, en emplit, à moitié, une bouteille à large goulot (fiy. 28!»), prit la lionteille à la main et lit pénétrer daim le liquide une lige métallique, qui était suspendue au conducteur d'une ttiacbine électrique. La machine se chargeait depuis

un certain temps, lorsqu’avec la main libre il vint à toucher le conducteur, et aussitôt il ressentit une violente commotion. Muschenbroeck, son maître, répéta cette expérience, et la commotion qu’il reçut, fut si violente qu’il n'osa plus s'y exposer; il appela électricité foudroyante le fluide qui l’avait frappé.

L’expérience de Levde fut répétée par un grand nombre de physiciens que n’effrayèrent pas les terreurs de Muschenbroeck. Parmi eux, l’on doit distinguer Le Monnier et l’abbé Nollet. La décharge que reçut l’abbé Nollel fut assez forte « pour lui faire plier le corps, lui couper la respiration; les « bras fureut soooués et repoussés en haut au point de lui faire quitter le « vaisseau de verre qu’il tenait à la main. * On reconnut que plusieurs personnes pouvaient ressentir, en même temps, la commotion. En présence du roi, deux cent quarante gardes françaises, se tenant la main, formèrent une chaîne: le premier de la chaîne tint la bouteille, le dernier toucha le con-

CONDENSAT EU H S.* *01

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ducieur.au moment voulu et tous furent secoués à lu 'fois. Il n’est pas * besoin d’ajouter que les précautions étaient prises |>our que ïa décharge no laissât rien à désirer.

707. Condensateur. — On ne tarda pas à reconnaître, que, dansla boitr teille de Leyde, l’eau et la main jouaient le rôle de deux corps conducteurs séparés par la jame isolante : toutes les fois que l’on construisit un appa* , ’ reil, où ces dispositions étaient réunies, des effets identiques à ceux de la bouteille de Leyde pouvaient être produits. Un tel

assemblage de corps possède, comme on l’a reconnu, la propriété de condenser l’électricité, d’où lui est venu le nom de condensateur.

Le plus simple des condensateurs se compose (firj. 290) de deux plateaux de métal A et B et d’une lame de verre I. Chacun des plulcaux porte un pendule a et b. Le plateau A est soutenu par un pied isolant, et muni d’un crochet C qui permet de le mettre en communication avec la machine électrique. Le plateau B peut être enlevé par un manche de verre. C’est avec cet appareil que nous allons exposer les points principaux de la théorie.

708. Charge que peut uequ£rir un eondueteur ni la en coniinuiilrnt i<m avec une source d’électricité. — Avant d’essayer de nous rendre compte des phénomènes que présente le condensateur, il faut nous occuper d'une élude préliminaire : il est nécessaire d’étudier la charge que la source donnerait au plateau A, s’il était seul, ou si du moins le plateau B se trouvait à une distance telle qu’il ne fit, pour ainsi dire, plus partie de l’appareil. Cette élude achevée, il sera facile de reconnaître l’effet produit par l’intervention de B, au moment où ce dernier plateau sera mis eu place.

L’appareil réduit comme la ligure 291 l’indique, est en communication par un conducteur CC’ avec une machine électrique, dont les pertes se réparent dès qu’elles ont lieu et que nous appellerons une source constante. Le plateau A, c’est un fait bien connu , se charge de la même électricité que la machine.

Mais quelle est la limite de la charge? Elle est évidemment telle, qu’une molécule, soit de fluide positif, soitde fluide négatif,

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*02 . » * ÊLBCTHICITK.

placée au point de contact G du conducteur CG' et du plateau, subisse une égale influence, d’une part, de l’électricité dont A est chargé, e* d’autre part, de celle qui, sc trouvant sur S et sur CC, agit en sens inverse. Tant que cela n’a pas lieu, cette molécule sera mise en mouvement par la force répulsive la plus grande : la charge de A subira des changements ; elle n’aura pas atteint sa limite.

700. Première expérience «ver le condensateur. — Le conducteur CC' étant enlevé (fig. 292), on note la déviation des pendules que porte le plateau A, puis l’on approche le plateau B, en ayant soin de le tenir en communication avec le sol. Alors on voit que les pendules « se rapprochent, et cela d’autant plus que B est plus voisin.

710. Explication de cette expérience. — Le phénomène que nous venons d'exposer est une conséquence immédiate de la théorie de l’iufluence. Le fluide positif de A décom|>o8e, en partie, le fluide neutre de B, repousse le fluide positif qui disparail, et attire du fluide négatif qui vient vers la face du plateau H placée en contact avec la lame isolante. Ce fluide négatif à son tour réagit sur le fluide positif de A, en amenant une distribution nouvelle de ce fluide sur le plateau A. Avant que B n’eût été approché, le fluide positif était, par une raison de symétrie, en quantité égale sur les deux faces de A ; la présence de B, qui représente comme une source d’électricité négative, a pour effet de faire venir la majeure partie du fluide positif sur la face inférieure de ‘la lame isolante. Ce fluide abandonne donc les pendules qui doivent alors cesser de diverger.

711. Preuve expérimentale. — Il est facile de démontrer que les choses se sont passées ainsi. Il suffit de retirer la communication qui a lieu entre B et le sol et d'éloigner le plateau B en le tenant par son manche isolant (fig. 293). On voit alors le pendule a diverger comme auparavant, et le pendule b diverger aussi. Le bâton de résine frotté permet de reconnaître que B est chargé d’électricité négative et que A n’a pas cessé d’être chargé d’électricité positive.

7 12. Conséquences de cette première expérience. — Par l’analyse qui vient d’être faite, il est reconnu que le plateau B s’est chargé d’électricité négative lorsque, placé sur la lame isolante, il était mis eu communication avec le sol. Il est possible de tirer encore une conséquence de cette expérience fondamentale (7011), c'est que

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Fig. 293.

CONDENSATEURS. 403

le plateau H est moins chargé que le plateau A. En effet, pour que l'équilibre des fluides eût lieu, il fallait que les deux actions exercées par A et B sur une molécule de fluide placée en D ( fig . 292), au point où la communication avec le sol était établie, fussent égales; mais le fluide de A était le * plus éloigné du point D, il fallait donc, pour qu'il y produisit une action égale, qu'il fût en plus grande quantité. *

.712 bis. Si la lame isolante est très-épaisse, le rapport «les quantités sera un nombre très-différcut de l'unité: mais à mesure que l’épaisseur des plateaux diminuera, ces deux quantités tendront vers l égalité, sans jamais pourtant l'atteindre.

713. Nouvelle ronihnrnrf. — Que notre attention se reporte au point C (fiy. 292) où le conducteur CC' touchait à l’origine la face inférieure du plateau A. Quelles sont les actions qui s’exercent en ce point et qui tendent à éloigner du plateau une molécule de fluide positif? Avant que B n’intervienne (708), il n’y a d’autre action que celle du fluide positif, qui se trouve sur le plateau A. Aussitôt qu’on approche B qui communique avec le sol (709). le fluide négatif qui se développe sur ce dernier plateau et qui attire le fluide positif de A, combat en sens contraire et détruit en partie la force répulsive qui avait limité la charge de A.

714. Théorie «lu ronfirnuntru r . — De ceci, il résulte que. si l'on vient à rétablir la communication entre la source et le plateau A, par l’intermédiaire du conducteur CC’ [fig. 294) (lu source étant chargée comme primitivement), il résulte, dis-je, que le fluide positif ne sera plus en équilibre en C et qu’il se portera vers le plateau A ; le fluide négatif de C se portera vers la source. Par ces deux mouvements de fluide, la source perd une partie de son électricité; mais, nous l'avons dit, ses pertes se ré- |«rcnt de suite : il n’y a pas à s’en occu|>er. Ce qui mérite tou te notre attention , c’est q ne le plateau A a pris une charge nouvelle: un commencement de condensation s’est opéré.

Les phénomènes ne s’arrêtent pas là : à mesure que le fluide positif de la source envahit le plateau A, ce fluide nouveau agit par influence sur le fluide neutre du plateau B, le décompose et provoque un nou- \eau développement de fluide négatif, qui réagit à son tour: les actions

«04 ÉI.ECTHICITÉ.

ot les réactions signalées plus haut se coulinuent ainsi indéfiniment.

715. Limite «le la charge. — Les effets produits |tar ces aclions et ces réactions successives sont tels que, chaque fois, la quantité de fluide (lositif qui arrive sur A l’emporte sur la quantité correspondante de fluide négatif qui se développe en 11 (712). Ainsi la résultante des actions répulsives, exercées sur la molécule C par les fluides des deux plateaux, s’accroît sans cesse ; on compreuddonc qu’elle deviendra égale à l'action répulsive constante exercée par le fluide de la source sur la même molécule. Quand cette égalité existera, le condensateur sera chargé au maximum; car la. molécule C sera eu équilibre (*).

715 bis. Force condensante. — La charge ayant atteint sa limite, si l’on compare la quantité d’électricité, que le plateau A contient, à celle dont il aurait été chargé, si le plateau B n’était pas intervenu, on obtient l’expression de ce qu’on a appelé la force condensante de l'instrument. Cette force condensante dépend, comme nous l’avons déjà vu (712 bis), de la disluuce des deux plateaux. Quand leur distance diminue, lu force condensante augmente. Aussi, lorsque l’on désire une condensation énergique, a-t-on soin de prendre une lame isolante très-mince. Toutefois, le plus souvent on se trouve arrêté par la fragilité de la lame : les électricités de noms contraires, qui sont en regard, sur chacune des faces, s’attirent assez fortement pour la briser, quand la charge est puissante. Mais si la source est faible, une condensation énergique n’étant plus à craindre, on réduit la lame isolante à une feuille de mica où-même à quelques couches

de verni?, dont l’épaisseur n’atteint pas — de millimètre.

71G. 4|ue riuit-on entendre par l’expression Électricité dissimulée 1

— Je suppose que l’on rompe au point D la communication établie avec le sol, et qu’après l’avoir rompue, on la rétablisse. Il est bien clair que ce rétablissement ne change rien : il ramène simplement les conditions primitives; l’électricité négative qui se trouve sur B, y reste comme avant le nouveau contact, aucun phénomène électrique ne se manifeste, tout se passe comme si l’appareil était à l’état naturel. Ce fait a conduit à dire que l’électricité de B était dissimulée par le fluide de nom contraire répandu sur A. Ce mot dissimulée exprime un fait vrai, mais il faut se garder de le mal comprendre, Pour déterminer le sens exact qu’on doit lui attribuer, recherchons dans quel état se trouvait l’appareil, avant que l’on eût supprimé la communication du plateau B avec le sol. Avant cette suppression les fluides électriques étaient en équilibre sur le plateau B : au point D,

(*) Dans la théorie du condensateur, nous avons toujours suppose le plateau II en communication avec le sol, parce que c’est toujours ainsi qu’on emploie l'instrument. Si II était isolé, le fluide positif qui resterait sur ce plateau s’opposerait, en partie, k l'action il u lluide négatif et la condensation serait moins énergique.

condensateurs.

spécialement, la résultante des actions exercées sur une molécule de fluide était nulle ; donc les fluides des deux plateaux agissaient avec la même puissance sur toute molécule d’électricité, qui s’y trouvait. Lorsque l’on ôte lu communication et que l’on touche de nouveau, aucun mouvement électrique ne doit se manifester, parce que les deux actions contraires de A et de B continuent à être égales. En résumé, le fluide de B ne se manifeste pas dans les conditions de l’expérience, parce que les actions, qu’il exerce, sont combattues par des actions égales et contraires de A.

717. HlffV-rpnre de chnrec de» deux plateaux. — De tout Ce qui précède (71 5 et 716), il résulte que le fluide positif de A est en plus grande quantité que le fluide négatif de B, et qu’à égalité de distance il produirait des effets plus intenses.

71B. iK-ehni-ffe» »ucce«»iTe». — De cette différence déchargé (717), nous déduisons immédiatement, que sur un conducteur communiquant avec le sol et présenté en K à une petite distance du plateau A ( fîy . 2t)ô), une décomposition de fluide neutre a lieu; l’action prédominante du fluide positif de A doit développer du fluide négatif sur ce conducteur, et repousser du fluide positif vers le sol. A mesure que le conducteur s’approchera, le dégagement de fluide deviendra plus grand, et quand il arrivoraen contact avec A, le fluide négatif développé neutralisera une partie du fluide |>ositif de A. La neutralisation se continuera, jusqu'à ce que l'action, exercée sur G par le fluide positif qui reste en A, soit égale à celle du fluide négatif de B ; alors le fluide qui existe, en un point quelconque du conducteur K, ne sera entraîné, ni dans un sens ni dans un autre.

G, et équilibre nouveau étnhli, le fluide négatif de B doit être en quantité plus grande que le fluide positif qui demeure sur A après le contact. Il suit de là, que si on enlève le conducteur et qu’on lui fasse toucher le plateau B, l’action du fluide de B l’emportera sur l’action du fluide de A, et une partie du fluide négatif sera neutralisée; ce qui permettra d’enlever une nouvelle quantité du fluide de A, puis une nouvelle do B, et ainsi desuite. Le condensateur perdra son électricité par une succession de petites décharges alternativement produites en A et en B, elcoinme nousl’avonsdéjàexpliqué, chacune de ces décharges donnera lieu à une étincelle.

71!). Ilrrharcr Imlnntnnée. — Prenons l’excitateur à manche de verre, qui est constitué, comme l'indique la figure 29<>. par deux liges de cuivre 1) et C

Fig. 295.

Il Ht ÉLECTRICITÉ.

mobiles autour d’une charnière au point 0, et munies de manches en verre à l’aide desquels on tient l'excitateur. Touchons, avec l’extrémité D, un point du plateau H; aucun phénomène nouveau n'apparail, nous le savons à l'avance. Approchons du plateau A, l'extrémité C de l'excitateur jusqu’au contact, tout en laissant D dans sa position primitive : un mouvement d’électricité aura lieu dans l'arc excitateur ; la boule C soumise à l'influence prédominante de A se chargera d’électricité négative, et aussi sous cette influence de l’électricité positive sera repoussée vers 1). De |à, une perturbation de l’équilibre des fluides des deux plateaux, une neutralisation d'abord partielle du fluide de A. puis du fluide de B, cl ainsi, par un mouvement continu d'électricité sur l’arc interposé, une série de décharges amènera 1a décharge complète. Il ne restera sur l’appareil que le fluide positif en excès.

En fait, les décharges partielles dont nous venons d’indiquer la production s'opèrent dans un temps d’une durée trop petite pour être appréciée : en outre, quand le condensateur est suffisamment chargé, une étincelle jaillit toujours avant que l’excitateur ne touche les deux plateaux; cette étincelle fait disparaître presque toute l'électricité de l'appareil; au contact, la décharge est plus complète.

Lorsque l'excitateur n'est pas isolé, les mêmes phénomènes ont lieu, sauf ipie le condensateur ne conserve plus aucune trace d’électricité après le contact.

"720. Mouvement dV-lertrtclté sur lVxrlIatrur. — La théorie, que nous venons de douner, montre que, pendant la décharge, il y a, sur l’excitateur ou sur le conducteur intermédiaire, deux mouvements d’électricité en sens inverse l’un de l’autre, exactement comme cela a lieu pour les corps soumis à l'influence. Et l’on voit aussi, qu’il est inexact de dire que les électricités du condensateur se réunissent par l'intermédiaire de l’arc métallique interposé. En réalité, ce sont les fluides de l’excitateur qui viennent se combiner avec ceux qui composent la charge des plateaux.

721. Carreau de i.e^de. — On donne le nom de carreau de Leyde à un condensateur formé d'une simple lame de verre (fitj. 297), dont les deux faces sont recouvertes chacune d’une feuille d'étain : c'est exactement le condensateur que nous avons employé tout à l’heure, seulement les lames métalliques ont ici une épaisseur très-petite. Avec cet appareil facile à construire, on peut reproduire toutes les expériences signulées précédemment. Il a un avantage : il prend une charge plus considérable que notre

l'ig. 297.

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CONDENS ATKl'RS.

premier condensateur ; cela tient à ce qtio les lames collées sur le verre sont plus rapprochées l’une de l’autre que nos plateaux A et B. Aussi, quand on décharge ce condensateur, obtient-on une magnifique étincelle.

722. Huutriiie de Ltjdr. — La bouteille de Leyde (fig. 298) est aujourd’hui formée par un flacon à col étroit, qui contient des feuilles d'étain et de clinquant. Celles-ci représentent, par leur ensemble, le plateau métallique A du condensateur ordinaire. Elles communiquent avec l’extérieur par l’intermédiaire d’une tige de métal |>ortnnl une boule à l'une de ses extrémités; cette tige pénètre au milieu des feuilles de clinquant et se trouve fixée au goulot par un bouchon. La surface latérale de la bouteille est recouverte, presque jusqu’au goultfl. d’une feuille d’étain, qui recouvre aussi le fond, cette feuille lient la place du plateau B. On donne le nom d’arm are* aux corps conducteurs qui sont ainsi séparés par la lame isolante. Pour que les deux armures soient bien isolées l’une de l'autre, on a soin de vernir le goulot et même le haut de la bouteille.

Pour charger une bouteille, on tient en général l'armure extérieure à la main, on met l’armure intérieure en communication pendant un temps suffisant avec une machine électrique en activité. La bouteille peut être ensuite écartée; on est sûr qu’elle a atteint sa large limite, lorsque le petit pendule mobile que porte habituellement la machine a pris son écart maximum. La figure 299 montre une des méthodes employées pour la décharger. L’excitateur BB' est entièrement métallique et la décharge a lieu sans donner de commotion à celui qui le lient, pourvu que le contact soit établi d’abord eu B’ avec l’armure extérieure. La déchargepasse à travers le métal dont la conductibilité est très-supérieure a celle du corps de l’homme.