XXXIV* M. — MESURE DES FORGES ÉLEGTROMOTRIGES
cure B est relié à la borne (3 par un conducteur qui ne touche pas Teau acidulée.
La pointe capillaire vient s'appliquer contre la paroi du vase B, à portée du microscope M, qui grossit 25o fois : ce microscope est pourvu d'un micromètre oculaire. Pour obtenir
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une image nette, il faut que son axe soit bien perpendiculaire à la paroi du verre. La mise au point se fait par les vis calantes du pied du microscope : un fort ressort à boudin tend à le rapprocher du vase B (*).
Un sac de caoutchouc allongé, à paroi épaisse, contient de l'air qui exerce sa pression au-dessus du mercure A par Tin-
( * ) Dans les plas récents et meilleurs modèles d'ëlectromôtres, les électrodes a et ^ sont reliées aax bornes d'un pont, dont un ressort opère constamment la fermeture ; on laisse ce pont toujours fermé, sauf au moment d'une mesure. WiTZ. — Man. sup, 12
termédiaire d'un tuyau flexible : on modifie cette pression à volonté en agissant par la manivelle V sur une presse à vis; un manomètre à air libre, placé à c6té de l'appareil» permet d'apprécier la tension à o"»,ooi près.
La colonne A est assez haute pour que le mercure pénètre par sa propre pression dans la pointe capillaire. M. Lippmann lui donne o", 750; cette colonne est soutenue par la pression capillaire du ménisque qui se forme dans la pointe.
Si, par un procédé quelconque, on met à des potentiels différents les bornes a et (3, et, par leur intermédiaire, le mercure du tube et celui du vase, il se produit aussitôt une dénivellation dans le tube capillaire; admettons que ce soit une ascension qui ait été constatée; on la contrebalancera par un excès de pression déterminé, mesuré parle manomètre auxiliaire, et Ton ramènera ainsi le mercure à son niveau initial.
L'excès de pression développé à cet effet est fonction de la différence de potentiel établie entre a et p.
Réglage et graduation de l'instrument, — Après avoir rempli l'appareil, on chasse la bulle d'air qui aurait pu rester dans la pointe capillaire, en exerçant une pression au-dessus de A, de façon à faire couler un peu de mercure; pendant cette opération, on met les bornes a et p en communication métallique. Cela fait, on rétablit la pression atmosphérique au-dessus du mercure A. Le ménisque M s'arrête alors dans une position d'équilibre déterminée, qui est le zéro de Télectromètre. On dispose donc le microscope de manière à amener l'origine des divisions de son micromètre à être tangente au ménisque, et le réglage est dès lors effectué. Il est vrai que ce zéro n'est pas toujours fixe après cette première opération, mais il le devient au bout de quelques jours.
Les forces électromotrices se mesurent par les pressions qu'il faut exercer en A pour ramener le ménisque au zéro, après qu'il a été déplacé. Une Table ou une courbe de conversion est donc nécessaire; on l'établit de la manière suivante.
Il s'agit d'obtenir d'abord, entre les bornes a et p, une différence de potentiel connue : pour cela, on dispose, en dehors de l'appareil, un circuit métallique, composé d'une résistance fixe R très considérable et d'une résistance variable p, par-
Jil\lY^ M. — MESURE DES FORGES ËLBGTROHOTRIGES.
couru par le courant d'un daniell chargé au sulfate de zinc, dont la résistance est égale à r; puis, on relie a et ^ à deux points tt et f' de ce circuit, séparés par la résistance p, u étant pris entre le pôle zinc et le point f». On a alors, pour valeur de la différence de potentiel e^
r est la résistance intérieure de Télément; on admet que ses variations sont négligeables par rapport à R. Faisant croître p, on établit une série de valeurs différentes de e, pour chacune desquelles on note la pression compensatrice correspondante, ce qui permet de dresser le Tableau ou de construire la courbe.
Or M. Lîppmann a démontré que tous les électromèlres sont comparables pour une même concentration de l'acide : ce Tableau est donc exact pour tous les instruments présentant même hauteur de la colonne mercurielle et même concentration de l'acide.
De plus, Texpérience a montré qu'une forte polarisation de la cathode a ne donne pas lieu instantanément à une électrolyse appréciable ; il y a retard à Vélectrolyse. Ce retard permet de soumettre l'appareil à une force électromotrice même voisine de 2^*»^*% et il en résulte évidemment un avantage inespéré pour la méthode.
Voici les nombres obtenus avec une colonne de mercure de o™,75o et une eau acidulée au J en volume.
o,5oo
e est exprimé en fonction de la force électromotrice d'un
l8o CHAP. II. — ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME.
danieli égale à i'<»iSo7 à i5<*, et p est évalué en millimètres de mercure. Pour une hauteur de mercure H différente de 75o"*°, il faudra multiplier les pressions compensatrices par
le rapport -^ •
Le mercure se déplace d*une division du micromètre pour une force électromotrice égale à ytiô ^^ danieli, sous la pression atmosphérique.
La sensibilité de l'instrument permet donc» grâce au mi~ croscope, de mesurer au moins le tôoôô ^^ ^^'^ ®^ ^'^" ^ même observé quelquefois au 30^.
Manuel opératoire.
Avant de procéder à aucune mesure, il faut faire mouvoir la colonne mercurielle à l'aide de la vis V, car l'électrom être ne fonctionne bien que lorsque son tube est parfaitement mouillé par l'eau acidulée.
La fermeture du pont, établissant une communication métallique entre a et (3, doit ramener le ménisque au zéro, sans pression.
On mettra toujours le pôle négatif des éléments à étudier en communication avec la borne a, qui est au contact du mercure du tube.
Cette observation est capitale : une erreur de pôle produirait dans le tube une polarisation par l'oxygène, qui oxyderait le ménisque et mettrait Tinstrumenl hors d'usage.
L Forces électromotrices moindres que -^ dedanielL — On relie la source aux bornes a et (3 et on laisse la pression constante : le ménisque se déplace de n divisions dans le champ du microscope. Or une division équivautà ^gW ^^ Danieli; la
force électromotrice cherchée est donc égale à — -^ — volt.
Le microscope permettant d'évaluer un déplacement de \ de division, on en conclura que l'électromètre capillaire donne le rôoTô ^^ ^^^^ environ.
IL Forces électromotrices moindres que i danieli. — On fait communiquer le pôle négatif de la pile avec a, le pôle positif avec (3; on tourne la manivelle V jusqu'à ce que le
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ménisque soit revenu au zéro et on lit au manomètre la valeur de la pression exercée.
La mesure est terminée : il n'y a qu'à chercher dans la Table la force électromotrice correspondante à cette pression.
m. Forces électromotrices supérieures à i danielL — La sensibilité de Télectromètre décroît dès qu'on dépasse o'*"»*", 9 ; il convient donc de réduire la force électromotrice à mesurer. Pour cela, on oppose à l'élément étudié un ou plusieurs couples types, de manière à obtenir une différence moindre que I daniell, ce qu'il est toujours possible de faire, car la force à évaluer est égale à un nombre entier de danielis, plus ou moins une fraction moindre que |.
La mesure s'effectue comme ci-dessus.
En développant ce dernier mode d'emploi, on a été amené à utiliser l'électromètre d'une autre façon, en l'intercalant dans un circuit contenant, outre la force électromotrice à mesurer, une force électromolrice inverse, servant d'étalon. On prendra par exemple, à cet effet, une dérivation sur le circuit d'un daniell et l'on en fera varier la résistance jusqu'à équilibrer la force électromotrice qu'on veut mesurer. Dans ce cas, on opère par réduction à zéro et l'on ne recourt plus à la Table de graduation de l'électromètre. La manipulation suivante est une application de cette méthode.
Résultats.
Les trois exemples que nous donnons ci-dessous sont empruntés au Mémoire de M. Lippmann.
Mesure de la force électromotrice d'un élément zinc amalgamé, sulfate de zinc, zinc ordinaire :
E = o"^*"»*", 0081 = o^<»it, 0087.
Mesure de la force électromotrice d'un daniell monté à l'acide :
E = 0,989 de l'élément normal.
Mesure de la force électromolrice d'un élément Leclanché. On l'oppose à un daniell, pôle charbon contre pôle cuivre.
iSa GOAP. II. — ÉLECTRICITÉ ET MAGlfÉnSMB.
le zinc du daniell en communication avec ^, le zinc du leclanché en communication avec a.
Pression compensatrice = 270"", 5.
Force correspondante e = o,45o; donc
I leclanché = i^»ï»",45o = r*>*S55i.
L'électromètre de M. Lippmann peut remplacer les galvanomètres dans toutes les méthodes de réduction à zéro : toatefoiSy sa grande capacité empêche de l'utiliser dans les expériences d'électrostatique.
