ÉLECTRICITÉ
4 . Fluides éleotriqaes. — Lorsqu'on frotte l'un contre Taulre deux corps de nature différente, ils acquièrent en général la propriété remarquable d'attirer les substances légères qui sont placées dans le voisinage, telles que les barbes de plume, les petits morceaux de papier ou de moelle de sureau. Quand une de ces substances a été touchée par un des deux corps frottés, elle en est repoussée, tandis qu'elle est au contraire attirée par Tautre.
Pour expliquer ces phénomènes singuliers on admet que le frottement de deux corps développe sur chacun d'eux un fluide particulier qu'on a désigné sous le nom commun d'électricité. Ces deux fluides invisibles, impondérables échappent à nos moyens d'observation ; leur présence ne peut être constatée que par les effets qu'ils produisent; l'un de ces fluides est l'électricité dite positive ou vitrée, l'autre l'électricité dite négative ou résineuse.
Les particules d'un même fluide se repoussent et attirent celles de l'autre fluide. Cettç force d'attraction et de répulsion augmente avec le rapprochement des molécules ; elle est en raison inverse du carré de la distance, et par conséquent quatre fois plus faible pour une distance double, neuf fois pour une distance triple, et ainsi de suite.
Un bâton de verre frotté avec un morceau de drap se charge de fluide positif; un bâton de résine frotté de la même manière se
charge du fluide négatif. C'est ce qui a fait donner aux deux électricités les noms de vitrée et de résineuse.
Cette idée de deux fluides différents est purement hypothétique, mais elle explique assez bien les phénomènes, et reste dans le langage comme un moyen simple de rattacher tous les faits qui se présentent dans l'étude de l'électricité.
2. — Une tige métallique en contact avec un corps électrisé se charge, instantanément et dans toutes ses parties, d'électricité, tandis qu'un bâton de verre ou de résine placé dans les mêmes circonstances ne s'électrise qu'au point de contact.
U faut en conclure que l'électricité se propage facilement sur certains corps, qu'on nomme pour cette raison conducteurs, et difficilement sur d'autres qu'on nomme isolants.
Les métaux, le mercure, sont très-bons condûcleurè ; le verre, la résine, l'air s6c, la soie, sont mauvais conducteurs ou isolants.
Entre ces deux catégories de corps viehrieht se tangér urid foule de matières qui sont médiocrement conductrices, telles qiiô la vapeur d'eau, la fleur du soufre, etc.. On a donc pù dresser tm tableau embrassant toutes leâ substances coniiueâ placées dans l'ordre de leur condiictibilité ; les métaux occupent le premier rang, le verte, là résine , le dernier.
3. Pluidé neutre. — Si l'on approche jusqu'au contact deiix sphères conductrices de même grahdeur chargées d'électricités différenteë, mais eh quantités égales, ces deux électHcités, dont teâ iholécules s'attiirènt, S6 réunissent et toute it^ce disparaît sur les deux sphères.
Cette expérience conduit à admettre qiië tous leâ corpli de ta nature contiennent une égale quantité des deux électricités, ddht la rèuiiion produit un fluide sans action oii heiitre, et que le frottement ne dégage pas les deux électricités, mais opère seulement leur séf)aràtion. Les faits que nous aurons à signaler plus loin le feront ressortir plus clairement encore.
Une certaine quantité de l'un des fluides ne peut jamais neutraliser qu'une égale quantité de l'aulre ; ainsi supposons que les deux sphères soient inégalement électrisées et que l'une contienne une masse A d'électricité positive^ plus grande que la masse B
NOriONS PRÉLIMINAIRES. 11
d'élfcctricilé négative que contient Tautre ; après le contact il restera seulement sur les deux sphères de rélectricitc positive en quantité égale à la différence A — B.
La quantité de fluide neutre que contiennent les corps ne peut pas éire déterminée; tout porte à croire qu'elle est infiniment grande.
4. Réservoir commiin. — Un corps électrisé mis en communication avec la terre au moyen d'un conducteur perd aussitôt toute son électricité.
La terre peut donc être considérée comme une immense sphère conductrice dont le volume est assez considérable pour que les faibles quantités de fluide électrique que nos moyens nous permettent de développer puissent se répandre dans toute la masse sans produire d'effets sensibles.
La terre est désignée, pour cette raison, sous le nom de réservoir commun d'électricité.
Pour obtenir les phénomènes d'attraction et de répulsion mentionnés au n» 4 , il faut par conséquent employer des corps isolants ou des corps conducteurs privés de tout contact avec la terre par des corps isolants.
5. Eleotrosoopes. —Les électroscopes ou électromètres sont des instruments destinés à reconnaître la prédonce de Télectricité dans les corps et à déterminer sa nature. Le plus simple consiste en une balle 'de sureau suspendue à un fil isolant (de soie par exemple). Un corps qui attire cette boule est électrisé. Si on la charge préalablement d'électricité positive, un corps qui l'attire est électrisé négativement, et il l'est positivement s'il la repousse. Toutefois, ces expériences doivent être faites avec précaution ; car, si la quantité d'électricité de la boule est très-faible par rapport à celle du corps qu'on lui présente, la boule est toujours attirée.
6. Tension éleeirîque. — Les particules d'un même fluide ayant la propriété de se repousser, on conçoit que l'électricité no puisse résider à l'intérieur des corps, mais qu'au contraire elle se répande à leur surface.
Elle se disperserait dans l'espace si elle n'était retenue par un corps isolant qui est en général l'air atmosphérique.
Le fluide exerce en chaque point contre cet obstacle une sorte de pression analogue à celle que Tair comprimé dans un vase exerce contre les parois.
Il faut éviter de confondre la quantité de fluide que renferme un corps avec cette pression qui a reçu le nom de tension. La tension est la force expansive du fluide électrique ; elle provient des actions répulsives élémentaires des différentes molécules et augmente par conséquent avec leur rapprochement, de sorte qu'elle dépend, non de la masse totale d'électricité que contient un corps conducteur, mais de la masse d'électricité répandue sur l'unité de surface en chaque point. Aussi la tension peut-elle n'être pas la même aux difl^érentes parties d'un corps, soit par suite de la forme irrégulière de ce corps, soit par suite d'actions étrangères qui accumulent l'électricité en certains points.
7. — La résistance que l'air oppose à la forc« expansive de l'électricité n'est pas indéfinie; elle varie avec l'état hygrométrique et la pression de l'atmosphère, et décroit rapidement avec cette pression.
Lorsque la tension atteint la limite de cette résistance, le fluide électrique se disperse. Dans le vide, un corps électrisé perd instantanément toute son électricité. On ne peut donc charger indéfiniment un conducteur, la tension devant toujours être inférieure à la résistance que l'air ambiant peut lui opposer.
8. — La tension électrique n'est pas égale à tous les points d'un
même corps: Elle est d'autant plus grande que la courbure est
NOTIONS PRÉLIMINAIRES. 15
plus grande. Ainsi pour un ellipsoïde M, la tension sera plus forte aux points A et B qu'aux points C elD ifig. 4).
L'expérience et le calcul peuvent donner les lois de cette variation de la tension dans un ^and nombre de cas particuliers.
Les pointes qui terminent un corps ont, pour cette raison, à leur extrémité, une tension extrêmement considérable. Cette tension est si forte qu'elle est presque toujours suffisante pour vaincre la résistance de l'air atmosphérique. Un corps terminé par une pointe ne peut donc conserver l'électricité.
9. — La propagation de l'électricité sur les corps tient à cette même propriété des particules électriques de se repousser. La quantité d'électricité enlevée à un corps électrisé par un Qutre corps doit par conséquent varier avec la tension qui représente cette force expansive , et l'on comprend que certaines substances, qui ne peuvent isoler lorsque la tension est considérable, puissent être regardées comme non conductrices lorsque la tension est très-faible. C est ce qui arrive par exemple pour le bois, la vapeur d'eau, etc..
40. Slectrîsatîon par înllaenee. — Uncorps Conducteur, plac^ près d'un autre corps, subit par influence une décomposition du fluide neutre qu'il contient.
Ainsi, soit (fig, 2), un corps B qu'on approche du corps A électrisé positivement. A l'extrémité de A qui avoisine B, l'électricité négative s'accumulera, tandis qu'au contraire l'électricité positive sera refoulée à l'autre extrémité.
rig.2.
L'électricité négative accumulée en b réagit à son tour sur l'électricité positive de a' et la tension est plus grande en a' qu'en a .
Il s'établit une sorte d'équilibre électrique, qui dépend de la masse d'électricité contenue dans A, de la forme et de l'éloignement des deux corps.
Cette attraction des fluides maintenue en a' et b par la pression
14 TÈLÉGKAPHIE ÉLECTRIQUE.
atmosphérique se transmet aux corps eux-mêmes et produit les effets que nous avons sigtialés au n® 1 lorsqu'elle est assez forto pour mettre en mouvement la masse de l'un des deux corps.
Si on éloigne A, ou si on enlève son électricité, la recomposition du fluide neutre do B a lieu immédiatement et produit dans ce corps un mouvement électrique qu'on nomme choc en retour.
Lorsque la tension des deux fluides, en a' et &, est assez forto pour vaincre la résistance de l'air atmosphérique, les deux électricités se rejoignent en donnant lieu à une étincelle et le corps B reste chargé d'électricité positive.
Il est évident que le même phénomène doit se produire plus facilement , quand Tun des corps A et B est terminé par une pointe.
Si on enlève l'électricité positive de b' en mettant cette extrémité en communication avec la terre, le corps B ne contiendra plus que de l'électricité négative qui réagira plus fortement encore sur l'électricité positive de A et se répandra sur toute ia surface B dès que le corps A aura été enlevé.
H. — Considérons {fig, 3) plusieurs sphères conductrices pla-
Fig. 8.
cées à la suite l'une do l'autre, et dont la dernière communique avec la terre. Quand on approche do la première A un corps M chargé d'électricité positive, le fluide neutre de cette sphère se décompose, le fluide négatif se porte du côté de M et le fluide positif de l'autre. Le fluide positif de A produit à son tour dans D une décomposition analogue qui se transmet ainsi jusqu'à la dernière sphère comme l'indique la figure.
Si toutes ces sphères sont rapprochées et si la tension électrique du corps M est assez forte pour vaincre la résistance atmosphérique, les électricités, positive de M et négative de A, recom-
NOTIONS PRÊUMINMRES.
poseront le fluide neutre en se rejoignant ; les électricités, positive de A et négative de B, se réuniront également, et la recomposition aura lieu jusqu'à la dernière sphère dont l'électricité positive se transmettra par le conducteur au réservoir commun.
42. Propagation de I* électricité. — Un corps quelconque peut être considéré comme composé d'une InGnité de petites molécules très-rapprochées ; il résulte de ce que nous venons de dire que le mouvement électrique sur un corps conducteur s'opère, non par suite d'un écoulement du fluide électrique analogue à celui d'un liquide dans un tube, mais par une série de décompositions et recompositions successives du fluide neutre dans les différentes molécules.
Plusieurs appareils ont été construits d'après les principes qui précèdent , nous nous bornerons à citer la machine électrique et les condensateurs.
^43. Machine électrique. — Là machine électrique sert à déve-
wy^ X X
-pesa'às.sc.
lopper de l'électricité sur de grandes surfaces métalliques. Elle se compose (^gf. 4) d'un plateau en verre mobile autour d'un axe horizontal qui passe par son centre; le plateau, mis en mouvement
au moyen d'une manivelle, frotte, dans sa rotation, contre quatre coussins fixés aux montants.
Un conducteur métallique, isolé du sol par des pieds en verre, embrasse, au moyen de deux arcs, ce plateau, et lui présente quelques pointes.
Uélectricilé positive développée sur le plateau de verre par le frottement décompose, en passant devant les pointes, le fluide neutre du conducteur, absorbe rélectricité négative et laisse à rétat libre Télectricité positive qui se répand sur toute la surface métallique.
il. Condensatears. — Les condensateurs sont destinés à permettre d'accumuler sous de petits volumes de grandes quantités d'électricité. Ils se composent généralement de deux plateaux métalliques AB et Q) (fig. 5), séparés par un plateau de verre EF. Le premier AB, étant mis en communication avec une machine électrique , se charge d'électricité positive q# décompose par influence le fluide neutre de l'autre plateau , attire à la surface la plus voisine l'électricité négative et repousse l'électricité positive qu'on enlève en touchant la surface extérieure de CD, c'est-à-dire en la mettant en communication avec le sol.
L'électricité négative qui reste libre réagit à son tour sur le plateau AB en attirant contre la surface F de EF la plus grande partie de son électricité po-
Kg. 5. sitive. •
Les deux fluides contraires ainsi maintenus sur les deux faces du plateau de verre se neutralisent, et ABpeut recevoir de la machine une nouvelle quantité d'électricité. Cette charge produit dans CD une nouvelle décomposition et, par suite, une nouvelle neutralisation du fluide de AB si l'on met encore le plateau CD en communication avec le sol.
En répétant un grand nombre de fois la même opération , on peut obtenir sur les deux plateaux métalliques une grande quantité d'électricité qui réside principalement contre les deux surfaces du plateau de verre.
NOTIONS PRÊLIMINAIBES.
Lorsqu'on fail communiquer, au moyen d'un conducteur métallique, les plaques AB et CD, les fluides se précipitent Tun ver3 l'autre, et leur réunion produit une vive étincelle.
La charge du condensateur se fait ordinairement d*un spu coup , en faisant communiquer le plateau AB avec une machine électrique ordinaire et CD avec le sol.
45. — La bouteille de Leyde [fig, 6 est un condensateur auquel on donne la forme d'une bouteille. L'extéfieuret l'intérieur sont garnis de feuilles d*étain qu'on nomme armatures. L'armature intérieure correspond à une tige métallique qui traverse le bouchon. Toute communication autre que par l'intermédiaire de corps isolants entre les deux armatures doit être soigneusement évitée. La bouteille de Leyde se charge en tenant à la main Tarmature extérieure et en touchant avec la tige le conducteur d'une machine électrique en mouvement.
En réunissant les armatures intérieures et les armatures extérieures de plusieurs bouteilles de Leyde, on obtient Fig. 6. yjjg batterie électrique.
L'étincelle électrique produite par la décharge d'une batterie volatilise les métaux, perce le verre, le carton, et produit des effets physiologiques qui peuvent être terribles si la batterie est composée d'un grand nombre de bouteilles de Leyde.
46. Électrîcîté due aa eonUot. — Le simple contact de deux corps hétérogènes suffit pour décomposer le fluide neutre et produire de l'électricité.
Ainsi, deux disques, l'un de zinc et l'autre de cuivre, étant placés l'un sur l'autre , le premier se charge d'électricité positive et le second d'électricité négative (/îflf. 7).
La tension des deux fluides en chaque point varie avec la nature des deux corps; elle est la mémo sur toute l'étendue de la
surface de contact et ne dépend pas des dimensions de cette surface. La quantité absolue d'électricité produite au contraire augmente avec les ditnensions des deux corps.
La décomposition du fluide neutre a également lieu si, préalablement, les deux disques sont chargés d'électricité, cette électricité positive, par exemple, neutralise l'électricité négative dégagée par le contact sur le cuivre et s'ajoute à l'électricité positive sur le zinc.
Si  est la tension
2SjiD
de la masse d'électri-
Guivre cité répandue d'avance
sur les deux disques
FiK. 7. (fig. 7), à celle de l'é-
lectricité positive et négative développée par le contact, A-f-a
sera la tension sur le disque de zinc et A — a sur le disque de
cuivre.
TemionJ La différence de
tension sur les deux surfaces en contact (2 a) qui résulte de cette décomposition du fluide neutre s'appelle force électro-motrice. Un pareil assemblage de deux corps, dont le contact développe l'électricité, se nomme un couple voUàïqùe.
47. »ile voltalque. — Plusieurs couples zinc et cuivre disposés les uns au-dessus des autres et séparés par des rondelles de drap humide {fig. 8), constituent la pile voltaïquo à colonne. Il est
dO
NOTlOIfS PRÊUmilAIRBS. 19
facile de se rendre compte de Teffet produit par ce système.
Chaque contact des deux métaux donnant lieu à une différence de tension égale à 2 a, pour cinq couples la différence de tension entre le cuivre inférieur et le zinc supérieur sera de 4 a.
Si le cuivre inférieur communique avec la terre , sa tension étant nulle, celle du premier zinc sera 2 a^ celle du deuxième 4 a, etc et celle du zinc supérieur 40 a.
Si les deux extrémités de la pile sont isolées, le cuivre inférieur sera chargé d'électricité négative, le zinc supérieur d'électricité positive; la tension commune aux deux extrémités sera 5 a.
Les rondelles de drap mouillé ne servent qu'à séparer les couples en conduisant Télectricité.
On appelle pôles les deux extrémités de la pile ; le zinc supé* rieur est le pôle positif et le cuivre inférieur le pôle négatif.
On voit que la différence de tension électrique aux deux pôles d'une pile est proportionnelle au nombre des couples et ne dépend aucunement de leur surface ; toutefois, cette loi ne peut être considérée comme absolue, quand le nombre de couples est considérable.
48. — Lorsqu'on réunit avec un corps conducteur les deux extrémités de la pile à colonne , les deux fluides contraires se rejoignent. Comme la cause qui produisait l'électricité subsiste , la pile se charge de nouveau et le mouvement électrique continue indéfiniment dans le conducteur.
L'électricité considérée, comme nous l'avons fait jusqu'à présent, à l'état de repos , se nomme électricité statique ou de tension , tandis que , lorsqu'elle est en mouvement par suite de la réunion des deux pôles d'une pile, elle se nomme électricité dynamique et jouit de propriétés spéciales.
