COURANTS THERMO-ÉLECTRIQUES

!KH5. tir race à la’ découverte d’OErsted. qui fournit un moyen facile de constater le passage de l’électricité, Seebcck. en 1 8*29. put reconnaître qu’un courant se développait par l’application de la chaleur ‘sur l’une des soudures d’un circuit métallique formé par des métaux hétérogène»; L’expérience, par laquelle il fut amené à constater le phénomène, fit connaître aux physiciens une nouvelle source d’électricité, et les «Mirants, provoqués ninsi par la chaleur, ont pris le nom de courants thmno-élrctriqut*. Ce

sont les circonstances de leur production, les dispositions qui permettent d’agrandir leurs effets, enfin les applications qu'on a pu en faire qui seront l'objet de ce chapitre. ‘

997. Expérience «le Neebwk. — Seebeek avait soudé aux deux extrémités d’un cylindre de bismuth SS' ( fig . 457) les deux extrémités d’une lame de enivre C ; le circuit formait un rectangle métallique dont l’un

des côtés était le cylindre de bismuth et les trois autres côtés la lame de cuivre. Une aiguille aimantée mobile sur un pivot vertical était placée dans l’intérieur du * cadre, que l'on dirigeait d'abord parallèlement au méridien magnétique; Seebeek chauffait l’une des soudures S, et il constatait qu’aussitôt l’aiguille aimantée Fig. t.*»7 . était déviée. La déviation indiquait un

courant qui passait du bismuth au cuivré à travers la Soudure chauffée. Si Ton' chauffait également les deux soudures, aucun courant ue traversait le circuit.

L’expérience, qqi vient d’être faite, peut être reprise avec d’autres métaux ; si l’on remplace le bismuth par un lil de platine, le cuivre par un til de fer, on observe le même phénomène, et il en est de même avec tout circuit hétérogène. La seule différence à noter, c’est que la déviation de l’aiguille aimantée, qui manifeste l’intensité du courant, change de grandeur selon la nature des métaux employés.

Dans les piles ordinaires on a appelé force électro-motrice la force, quelle qu’elle soit, qui provoque la séparation des électricités au sein de chaque élément; le meme nom a été donné à la force qui détermine la mise en liberté des mêmes fluides lorsqu'il existe une différence de température entre deux soudures du circuit.

998. Emploi du galvanomètre. — L’expérience fondamentale, concernant la production des courants thermo-électriques, sc réalise très-bien avec un galvanomètre. Deux barreaux métalliques, cuivre et antimoine (/fy. 458), sotidésensenible, sont mis en communication chacun par leur bout libre A, A’ avec le fil d’un multiplicateur. Dès que la

Fig. 4S8. soudure est chauffée, l’aiguille du galvanomè-

tre dévie et, pourvu que les barreaux soient assez longs |>our que la chaleur n'arrive pas au fil du multiplicateur, la déviation est de même sens que dans l’expérience de Seebeek. Toutefois les essais, qui ont été tentés |>our l’élude de cette classe de phénomènes, n’ont pas lardé à montrer que le lil du galvanomètre devait être gros et court,

•COURANTS THKKMO-KI.ECTKigl ES. -

pour <pie lu déviation de l’aiguille ne fût pas moins considérable que dans l’expérience directe, et nous en avons donné la raison en discutant la formule d'Olim (919). On a encore reconnu que la soudure n’est pas indispensable : il suffit de poser un fil de fer sur un fil de platine, pourvoir un courant se développer lorsque l’on élève la température du point de contact.

999. Série thermo-électrique. — Une première recherche doit être exécutée : il faut reconnaître quel est le sens du courant qu’on obtiendra en associant ensemble différents métaux. A cet effet, on a répété l’expérience de Seebeek, en employant tous les métaux que l’on accouple deux à deux; et l’on a noté le sens de la déviation de l’aiguille aimantée, quand une des soudures est échauffée. M. Becquerel a surtout multiplié les essais de ce genre, mais au lieu d’opérer à la manière de Seebeek, il a préféré se servir du galvanomètre. Voici l’ordre suivant lequel il a rangé les sub-

stances métalliques :

BUnuilh.

Cuivre.

Zinc.

Platine.

Or.

• Antimoine

Ploinl)

Argent .

Etain.

Fer.

Chacun des métaux de la série forme, avec l’un quelconque des métaux qui suivent, un couple tel que le courant passe à travers la soudure chauffée en allant du premier métal au second. Ainsi, le bismuth et le platine étant associés, le courant va du bismuth au platine en traversant la soudure chaude.

1000. Interversion du courant ans diverses températures. — Le

tableau, que nous venons de faire connaître, a été obtenu dans des conditions oit la température de la soudure n 'était pas très-haute. L’expérience, a, en outre, fourni un résultat qu’il est utile de signaler : c’est que, dans ces conditions, l’intensité du courant est seusiblement proportionnelle à l'accroissement de température; mais cela n’est vrai que dans le cas où l’ élévation de température est très-petite. Si cette élévation devient considérable, l’intensité du courant grandit en général plus lentement que la température, et il arrive quelquefois un moment oy elle diminue. M. Kcgnault a constaté que, si l’on associe le enivre et le fer, et qu’on élève peu à peu la température, l’intensité du courant cesse d'augmenter vers 230®, l'aiguille du galvanomètre reste stationnaire de 230° à 260® : quand on atteint des températures plus hautes, l’aiguille rétrograde et l’intensité du courant diminue, quoique la température continue à croître. M. Becquerel a même reconnu qu’à des températures plus élevées encore le courant changeait de sens et se rendait du fer au cuivre à travers la soudure échauffée.

1001 . Intensité «le» eourant» produit». — 11 ne suffit pas de savoir la direction du courant qui se produit par l'union de deux métaux, il y a encore lieu de rechercher quelle intensité il possède, ("est ee «pie M. Bec<|uerel

572 ÉLKCTKiciTË.

ii fait. Hans ce but. il forma une chaîne de métaux soudé* les uns à la suite des antres (fig. 45») ; cette chaîne était constituée de telle sorte que

. l’on eiît toutes les associations possibles des métaux qui la composaient. Toutes les soudures furent successivement maintenues à 0* .

•sauf une seule qui était portée à 20° et dont réchauffement produisait un courant mesuré par la déviation de l’aiguille dn galvanomètre (899).

Par là, on pouvait apprécier la valeur des différents couples. On obtint les résultats suivants :

lntriiftitc

fcttudure chauffée. du courant.

Fcr-élain 31,24

Fer-cuivre 27,!Hi

Cuivre-platine 8, SS

lot entité

Soudure chauffée. d» courant.

Fer-platine ’ 38,81

Argent-cuivre , î

1002. Courant» thenno-f lertriq un obtenus avec nu seul métal

présentant un défaut dMaomoffénélt*. — Des OOIirantS peuvent être produits au moyen d’un seul métal, mais il faut que deux des parties successives de ce métal, où le courant doit se produire, présentent une différence de structure. Que l’on prenne un til de laiton écroui et que l’on recuise une partie de ce fil, en laissant à l’autre la dureté et la structure particulière qu’il possède après le passage à la filière; puis, qu’on chauffe au point de séparation de la partie recuite et de celle qui ne l’est pas, on trouve un courant qui va de la partie recuite à la partie écrouie en traversant le point chauffé. Les mêmes expériences ont réussi avec un fil d’argent, de cadmium, de cuivre, etc. Le courant marche au contraire de la partie écrouie à la partie recuite lorsqu’on expérirnento sur des fils de zinc et de fer. C’est à M. Magnus que sont dues ces expériences, qui montrent nettement l’influence exercée par l’hétérogénéité de structure sur la production des courants thermo-électriques.

Avec lu bismuth seul on a obtenu des courants thermo-électriques,

en composant un ensemble hétérogène au moyen d’un procédé ingénieux. M. Svanberg a placé en contact un morceau de bismuth cristallisé B (fig. 460) dont la longueur était parallèle au plan de clivage du cristal et un autre fragment B' dont la longiuuir était perpendiculaire à ce même plan. On avait ainsi une barre

ftg. 460.

COUDANTS THEHMO-Él.KCTUlyL’ES. U73

formée d’un seul métal. mais la moitié de dette barre avait une structure différente dé celle de l’autre moitié. En eliauffanl le point de contact des deux petits barreaux , on obtint un courant. La même expérience a été répétée avec l'antimoine.

Si l’on prend un til de métal et si l’on vient à faire un meud à ce lil, l’action mécanique exercée a amené une modification dans la structure de la substance, et l’on observe un courant dès que l’on élève la leni|*é- • rature près du nœud. De même, si l’on vient à chauffer un lil écroui et bien homogène, tant au point de vue chimique qu’au point de vue physique. ou observe un courant ; l’élévation de température a eu pour résultat de recuire le til en partie, et dès lors l'homogénéité a cessé d’exister. -

4003. Toutes les fois qu'il n'y a pas différence de structure, il est impossible d’obte- A • • B f t

nir le développement d’un courant. M. Magnus

amincit un gros til de cuivre AD en son milieu BT, (Ji'g. 401 ) de manière que les deux bouts, qui avaient un très-fort diamètre, se trouvaient réunis par un fil très fin. 11 ne putoblcnir aucun courant, en chauffant le point où le diumèlrc des fils changeait

brusquement. De ^ ^

même avec le

mercure, qui ne peut pas présenter d'hétérogénéité de structure, il est impossible d’obleuir pn courant thermo-électrique. Une colonne DE de mercure chaud {fi;/ 402) ne donne pas de corn ant quand on la réqnil avec une autre colonne mercurielle froide BC, chacune d’elles étant mise d'avance, par les fils A et F, en rapport avec le galvanomètre.

1004. film ikrrmo-firrtriqDn. — Des que les courants thermo-électriques ont été connus, on n'a pas tardé à construire des appareils, où les éléments producteurs d’électricité se trouvaient groupés, suivant la méthode que Volta avait employée pour associer les éléments de la pile. Alors furent composés des instruments auxquels on a donné le nom de pile » thermo-électriquet . Veut-on construire une pile avec le fer et le platine, on soude, l'un au bout de l’autre, une série de fils de fer et de platine, en faisant en sorte que les métaux se succèdent toujours dans le même ordre. Puis, le circuit étant fermé par un conducteur quelconque, on chauflc les soudures de dpnx en deux, les soudures impaires par exemple. On pro-

Khç. 461.

ÊI.KCTHICITK.

voque l:i formation de courants <jui vont à travers ces soudures, en passiint du platine au 1er, et qui se trouvent de même sens. Il faut avoir bien soin de ne pas chauffer les autres soudures, parce que des force» électro-motrices inverses naîtraient et détruiraient les premières.

Une pile ainsi constituée peut être fermée sans conducteur interpolaire : il suflit que le dernier fit de platine soit réuni au premier fil de fer. Un effet se remarque, qui pourrait surprendre : si l’on place en présence de l’aiguille aimantée une partie du circuit au moment où la pile est en activité, la déviation de l’aiguille demeure toujours la même, quel que. soit le nombre dos éléments de la pile, pourvu que la portion du circuit, qui se trouve eu regard ,do l’aiguille, soit toujours de même longueur. Mais si la pile est fermée par un conducteur interpolaire, par exemple, si ses deux barreaux extrêmes sont réunis aux fils d’un galvanomètre, alors la déviation de l’aiguille augmentera avec le nombre des éléments.- (les différences s’expliquent sans difficulté par les lois d’Obm. *

1005. Effets de ee» plies. — Une pilé thermo-électrique peut être employée à produire tous les phénomènes que donnent les piles ordinaires. Watkins a fait rougir un fil métallique au moyen d’une pile thermo-élec- U'ique; Antinori a obtenu des étincelles, liotot a produit l’aimantation, et opéré des décompositions chimiques. Toutefois, quand on essaie d’obtenir ces effets avec une pile thermo-électrique, on reconnaît qu’il est indispensable de recourir à un appareil formé d’un très-grand nombre d’éléments. Ainsi, liotot n’a réussi à décomposer l’eau qu’en employant une pile thermoélectrique formée de 120 fils de platine etd’uu même nombre de fils de fer qui alternaient avec les précédents. Cette infériorité relative des deux piles

thermo-électriques tient à ce que, la forceélectro-motrice de chaque élément

étant très-faible, il faut racheter la faiblesse par le nombre.

1006. Pile de M. Poatllet.

— Mais si la pile therroo-élecl.i trique ne peut guère être era-

! ployée aux memes usages que

les piles hydro-électriques, elle J J. rend des services d’un antre