QUATRIÈME NOTE

99. — Partage de Tétiiicelle. — Conductibilité et résistance comparée du fer et dn cuivre.

Dans ma quatrième note sur les paratonnerres (<), j'expose quelques données sur les conditions des paratonnerres à conducteurs multiples et je reviens sur Téiude du partage d*une étincelle entre tous les conducteurs qui se trouvent sur sa route; j'ai cherché à constater si 1 effet de nombreuses soudures n*altére pas la conductibilité des conducteurs et je suis arrivé à des conclusions inattendues sur la conductibilité comparée du fer et du cuivre et sur leur résistance, tant au passage qu*à la rupture des conducteurs très minces formés par les métaux précités.

99. — Expériences faites avec un cadre diviseur; elles prouvent qu'un soixante millième d'étincelle est appréciaLle, même, en Intercalant sur son passage do fortes résistances, soit métalliques, soit fournies par des conducteurs médiocres» ou mauvais. — Kature de la manifestation électrique observée. — Division des effluves et application de ces expériences aux paratonnerres interrompus. — Expériences et conclusion de M. G. Guillemin.

J'ai cru devoir décrire avec détails mon cadre diviseur des courants et prouver qu'une étincelle se divise dans les trois cent quatre-vingt-dix fils métalliques de ce cadre ; en admettant que Tétincelle se divise proportionnellement à la conductibilité de chacun des métaux employés : fer, laiton, cuivre, zinc et plomb, mais calculée d'après la loi des courants de la pile, en raison de la section et de la longueur du fil, je constate qu'un soixante millième (Veoooo) ^^ Tétincelle est parfaitement appréciable.

A un pareil fil très mince, on pouvait donner une longueur de

(<) Bulletins de V Académie des sciences, etc., de Belgique, l, XXXIV, 1875.

200 mètres (ce qui augmentait la résistance d^environ 2,000 unités Siemens) et constater encore le passage d*une Traction de iVtincelle de la machine Hohz, armée ou non, de ses deux jarres, d^une grande jarre, ou d'une très forte batterie.

Bien plus encore, on pouvait intercaler, dans un fil pareil, un rhéostat, donnant une résistance de K,000 unités Siemens (ce qui portait la résistance totale à 8,500 unités, celle du fil étant de 3,300) et constater encore, en avant, ou en arrière du rhéostat, les manifestations électriques, qui étaient parfaitement caractérisées.

J'attribue les manifestations électriques constatées à la conductibilité, e'est-à-dire à la propagation d'un phénomène produit en un point quelconque de mon cadre diviseur, dans toutes les ramifications qu'il présente; qu'il y ait dans ces cas, des phénomènes d'influence ou d'induction, peu importe.

J'admets avec Faraday, que, dans ce cas, la propagation, par voie de conductibilité, ou par voie d'influence, ou d'induction, sont des phéno^ mènes identiques et qu'ils doivent, par conséquent, être régis par les mêmes lois.

J'ai prouvé par l'observation du rhé-électromèlre que le courant dans un fil très mince, placé à l'extrémité du cadre, est du même sens que le courant principal, ou que l'étincelle forte, mais unique, qui, i^rès sa division, traverse, simultanément, tous les fils.

On peut cependant se demander s'il n'y a pas dans ce fait, bien constaté, à se préoccuper de l'effet d'induction, de V€xtraHU)urafit; la question doit être étudiée.

Mais, au point de vue des paratonnerres, après avoir prouvé la division dans les fils métalliques, on pouvait interposer dans ceux-ci des colonnes d'eau ordinaire, ou distillée, ayant 1 mètre de long, des colonnes de terre, renfermant 10 7o d'^ati 6t même de sable parfaitement sec, sans arrêter le passage de ces faibles étincelles, alors même qu'aucune précaution particulière n'avait été prise pour s'assurer d'un contact métallique parfait, obtenu par soudure du fil mince, au point où l'étincelle unique frappait les trois cent quatre-vingt-dix fils, réunis dans un godet métallique où ils étaient parfaitement soudés ensemble.

J'ai constaté le passage du courant produit par la machine de Holtz, fonctionnant sans être armée de ses bouteilles de Leyde, c'est-à-dire de l'aigrette, ou de l'effluve et non de l'étincelle.

Dans ce cas, l'effluve de la machine passe à travers les fils les plus

minces, les plus longs^dorit on peut même augmenter la résistance en y intercalant des rhéostats ou des conducteurs médiocres.

Cette expérience a une certaine importance, en ce sens qu'elle prouve qu'un paratonnerre fonclionncrail encore comme paratonnerre préventifs alors même qu'il offrirait de fuibles solutions de coniinuiié. ou que les raccordements des diverses pièces de ses conducteurs offriraient de légères couches de rouille, à la condition expresse, foulcfuis, que ces conducteurs fussent en communication parfaiie avec le i^ol par un grande surface.

Tout en insistant sur la nécessité de construire les paratonnerres sans aucune solution de continuité métallique, jai fait voir, par mes expériences, que Ton conçoit aisément comment il se fait que 11. C. Giiillemin ait posé une conclusion hardie de ses expériences, laquelle revient à admettre : qu'il n'est pas tout à fait nécessaire d'avoir, .dans un conducteur de paratonnctTe, une continuité métallique complète.

J'ai fait voir que Icnsemblc de mes expériences et celles de M. C. Gnil» lemin conduisent à des opinions qui 30iit de nature à rendre les observations sur les paratonnerres foudroyés plus complètes et mieux discutées lorsqu'on constate que ces appareils ont mal fonctionné.

99. — Diflercnce présentée pnr le passage simiihané drs étincelles à (rarcrs i!ciix conductenrs, Fun en fer ci l'aiHre en cuivre, il*apré8 la nature de l*appr.n'H qui produit rétineelle. — les coefficients de conductiliilité, ainsi que la h\ de résistance pour les courants de la pile, ne sont pas applicallcs aux cas itM cornants ou des étincelles à forte tension.

Le dernier paragraphe de cette note n'est qu*un résumé très succinct des expériences par lesquelles je prouve (eu égard à la facilité avec laquelle les courants instantanés passent dans des (ils de cuivre et de fer): 1** qu'il y a, sous ce rapport, une différence entre les deux étincelles, savoir, celle d'une machine de Iloltz et celle d'aune bobine d*induciion. Avec la machine de IIollz une éiineelle unique, passant simultanément par deux conducteurs de dimensions identiques, Tun en fer, l'antre en cuivre, donne en général deux étincelles jai!lissant À leurs extrémi:és; tandis qu'avec la bobine rétincelle ne se partage pas entre les deux conducteurs, mais passe tantôt par l'un, tantôt par rautre, même en augmentant considérablement la longueur et, par suite, la résistance du conducteur de fer; 2* que les coefficients de conductibilité pour les cou-

rants ne sont pas absolument applicables aux courants instantanés, ou aux étinceres; 5" que la loi des résistances nVst plus applicable, dans ce cas» l'éiineclle passant sinnihancmcnt par le fer et par le cuivre, ou passant, alfcrnativenjenr, par Tun ou Taulre de ces mélaux, sans choisir le cuivre, qui est inconlesîablement meilleur conducJeur que le fer, lorsqu'il s'agit du courant des piles ordinaires, dont la tension n'est pas exagérée.

89. — Résistjinces à la rupture, la fusion, ou la dispersion de condueteoni en fer et en cuivre de mêmes d.mcnsîous; dans des conditions données le fer résista mieux que le cuivre.

J avais, dès 1873, mis sous les yeux de l'Académie royale de Belgique, et j'ai montré depuis aux niembres du Congrès d'électricilé de Paris,des résultais d'expériences, qui ont paru tout à fait inallendns à tous les électriciens qui en ont é:é témoins, ou qui en ont exan)iné les résultats. Si Ton fait passer de fortes déchnrgcs de batteries de Leyde par des fils de fer et de cuivre conrls, de quelques ciniimèires de longueur seulement et d'un diamètre d'environ un tiers de millimètre, 0!i voii, pour des étincelles de même énergie, le fil de ftr roiïgir, brûler, etc.. tandis que le fil de cuivre reste îïitRCt ; mais si Ton prend des fils de cuivre et de fer très longs, d'un à plusieurs mètres et d'un diamètre d'tm dixième de millimètre environ ou plus fins encore, on voit, a\ec des déiliarg; s également puissantes,Ie fil de fer résister,alnrs que le fil de cuivre est fondu parliel- Icmenr, sous funne de citapeict, ou même puixérisé complètement et pro<^ jeté au loin à l'état d'une poussière composée de grains spbériqucs métalliques et, parfois, à l'état de poussière de couleur noirâtre, c'est-à-dire d'oxyde de cuivre.

3t. — Exemple d*un coup de foudre, qui semlle permet! re de conclure qne des faits ansJogues à ceux relaies ^30) peuvent «e présenter dans les cas de foudroiement.

On peut se poser la question de savoir si, par les décharges foudroyantes, dans les orages, il ne pourrait pas se présenter des cas tels que les fils de fer résisteraient, tandis que les fils de cuivre seraient fondus.

Arago cite dans sa notice (Œuvres^ t. Il, p. 109) le cas d'un coup de foudre sur un fil de cuivre de 5 millimètres de diamètre, qui s'éten-* dait depuis le sommet d'un grand mât jusqu'à la mer, où il plongeait;

ce fil parut un moment être tout en feu, mais conduisit la foudre, sans dommage appréciable, ni dans le corps du bâtiment, ni dans les marœiivres, bien que la violence du coup pût être comparée à celle d*un iremblemont de terre.

Nous lisons (Verhandlungen der KonigKch Preunsischen Akademie der Wissenschnfteny année 1876. — Gutachten vom 44 December) en opposition avec ce fait, qu*un fil de cuivre, de 6 millimétrés de diamètre, a été fondu à plusieurs places, bien qu'une partie du courant électrique foudroyant put se ramifier dans le bâtiment et se rendre au sol, sans passer par le conducteur. Je ne connais que ce seul cas.

D'un autre côté, les nombreuses observations de M. W. H. Prcece prouvent que les fils de fer du n"" 4, de la jauge de Birmingham, correspondant au diamètre de 6™" ,048, ont toujours résisté; on peut citer à Tinfini, dit-il, des cas pareils pour les poteaux télégraphiques.

Quoi qu'il en soit, il semble que Ton doit tenir compte de mes obser* vations, dans la construction des paratonnerres et le choix du métal; mais la question est complexe; car, indépendamment de Tintensité du courant, il faut tenir compte de toutes les propriétés physiques comparées des deux métaux, et, principalement, de la ténacité, de la conductibilité pour la chaleur et pour Télectricité (du courant de la pile et des étincelles à forte tension), de la capacité calorifique et du point de fusion.

B2. — Détérlorfitîons et ondulations produites par des étincelles dans des fils Loniogènes juit^i posés; elles sont alisolunient les mêmes et les fils ondulés par le passage des étincelles présentent un parallélisme parfait. — Expériences et conclusion de sir \l^ illiam Snow Harris. — Importance de ces faits, eu égard aux paratonnerres à conducteurs multiples.

j'ai terminé cette note par une expérience qui a été trouvée excessivement curieuse par tous les physiciens qui en ont vu le résultat; il s'agit, non ])as de fusion et de dispersion, mais de détériorations moins profondes que le passage des décharges de Leyde produit dans des fils minces juxtaposées. J'arrive à une conséquence qui me parait importante, eu égard aux paratonnerres à conducteurs multiples.

En effet, on sait que le passage des courants ordinaires de la pile ou de ceux des piles secondaires de Planté, ou enfin, des batteries de Leyde, déforment, raccourcissent en les ondulant, les fils métalliques; si l'on dispose l'expérience de façon à faire passer une série de décharges dans

des filsy rangés en faisceaux rectilignes» chaque fil étant éloigné de son voisin, on constate que, non seulement Tétincelle se divise entre tous ces conducteurs, mais que les ondulaitions, plus ou moins bizarres de Tun d'eux, se reproduisent dans toute la série des fils juxtaposés, de manière à présenter un parallélisme parfait de toutes les ondulations, quelque bizarres qu'elles soient. Il en résulte^ d'après moi, pour les paratonnerres à conducteurs multiples, composés de fils de même longueur, de même section et homogènes, que l'étincelle, non seulement se divise très exactement entre tous, mais que les effets mécaniques produits dans l'un d'eux se reproduisent exactement dans tous les autres.

Cette expérience me paraît être l'extension de l'expérience de Sir William Snovy Harris, que j'ai analysée dans ma première note (de 1865) sans cependant la reproduire dans le présent travail; l'illustre physicien anglais avait prouvé qu'une étincelle passant dans un fil de fer pouvait le fondre, mais que, si au lieu d'un fil unique, on faisait passer une étincelle de même énergie, dans deux fils, ils résistaient parfaitement à la décharge. Il concluait que, dans le cas du partage de l'étincelle entre plusieurs conducteurs des mêmes dimensions, ils devaient, ou fondre tous simultanément, ou rester tous intacts (*).

Je prouve que les détériorations partielles sont les mêmes pour tous les conducteurs frappés, et que, par conséquent aussi, il est probable que Paction mécanique, ou calorifique, doit être absolument la même pour tous.

(M We may hence inférât ho t previously to eilher ofthe conductors becoming fused, the oiher would corne into action, and hence we may calculate on the fusion of the tohole or none, {On ihe protection ofships from lightning, by êir William Snow Harris F. R. S, — 1854, p. 30.)