CHAPITRE V
De la conductibilité,
425. Conductibilité des métaux. — On a depuis longtemps séparé les corps en trois grandes sections ou en trois ordres , par rapport à leur faculté conductrice ; dans le premier ordre se rangent les métaux , sans exception , à l’état solide ou liquide; dans le deuxième ordre on trouve tous les liquides et les diverses dissolutions qu’ils peuvent donner, presque toutes les substances végétales et animales* et la plupart des substances minérales; enfin, dans le troisième ordre , on ne compte qu’un très-petit nombre de substances , comme le soufre , le verre et quelques pierres précieuses , les résines , la soie , la laine et plusieurs fourrures. Mais , pour établir des rapports numériques entre les conductibilités des diverses substances d’un même ordre, on éprouve de grandes difficultés. Autrefois on ne pouvait, par exemple , comparer entre eux les différens métaux que par la facilité plus ou moins grande avec laquelle ils transmettent les décharges électriques , et par les effets de chaleur qu’ils en éprouvent ; mais rien n’est véritablement comparable dans ces expériences ; les décharges elles-mêmes ne peuvent être graduées avec exactitude , et l’élévation de température que prennent les corps par la transmission de l’électricité , est un phénomène complexe qui dépend de leur capacité pour la chaleur, aussi-bien que de leur conductibilité électrique.
La piledeVolta donne des moyens de comparaison beau-
^'4 LITBE CiaguiiiUE.
coup plus précis; plusieurs physiciens l’ont employée à résoudre la question importante de la conductibilité L mél^aux; mois nous nous bornerons il rapporter ici les résultat» qui ont été obtenus par sir H. Davy
Concevons une pile de Wollaston', composée d’ungrand ombre de paires , et chargée d’une eau acidulée assez faible pour qu elle puisse conserver pendant long temps une orce sensiblement constante; supposons en outre qSe l’on puisse employer à volonté tel nombre de paires quel’on juge onvenable, soit pour décomposer de l’eau acidulée, soit pour produire d’autres phénomènes chimiques. Lorsque la pile est en activité pour produire ces phénomènes , on peut joindre ses deux pôles par un fil de métal , et il est évident qu une parhe du courant passe alors par ce fil , tandis que autre partie continue d’agir chimiquement , mais avec une moindre intensité. On peut donc prendre un tel nombre de paires et un fil de telles dimensions , que le phénomène ehimique cesse complètement!: alors on dit que le fiUechargeU pile, et cela ne signifie pas qu’il lui enlève toute son électricité, mais seulement que, s’il lui en enlevait un peu moins le phénomène chimique commencerait à se repro uire : c est par ce moyen très-ingénieux que sir H. Davv est parveni. h établir deux lois fondamentales de la conduc tiniliié des métaux, savoir ;
Premièrement, que la conductibilité est proportionnelle au carré du diamètre des fils , ou en général à la surface de a section des fils ou des lames; secondement, qu’elle est en raison inverse de leur longueur.
Quant au rapport numérique de la conductibilité des divers métaux, sir H. Davy a trouvé les résultats suivans , qui
sont exprimés, en supposant que la faculté conductrice du platine soit représentée par loo.
Argent.
Cuivre.
600 Or . 400
55o Plomb . 38o
DE l’ÉLECTRO-MACNÉTISHIE* - CIIAP. IV. 3l5
Étain . log Fer . 82
Platine . 100
La découverte de l’électro-maguétlsme a fourni des moyens de comparaison plus simples et peut-être encore plus précis; M. Becquerel en a profité pour confirmer les deux lois générales que nous venons de rapporter, et pour comparer entre eux divers métaux. Le procédé dont il a fait usage semble soumis à plusieurs causes d’erreurs ; mais son habileté à expérimenter a dû sans doute l’en garantir , et nous donnons avec confiance les nombres auxquels il est parvenu. La conductibilité du platine est encore re-
présentée par 100 ( Ann. de Phys, et de Chim.,
t. XXXII ,
page 420).
Cuivre. . . .
Platine. . .
Or .
Fer .
Argent. . . .
Plomb .
Zinc .
Mercure .
Étain .
Potassium .
Dans une série d’expériences que j’ai faites ^
avec une
grande pile d'un
seul élément ,
je suis arrivé aux
résultats
suivans :
Argent à 0,986. . . 860
Rosette .
Cuivre rouge.
Laiton .
Argent is'^tit.
Fer .
Or fin .
Or à 18 karats. . .
Argent 2e' tit.
Platine .
Le courant de la pile n’avait h traverser que deux gros fils en cuivre, puis le fil dont on voulait déterminer la faculté conductrice , et un grand cercle en cuivre au centre duquel était suspendue une aiguille aimantée dont on observait les déviations.
La conductibilité m’a paru très-exactement proportionnelle h la section des fils , depuis les diamètres les plus fins
que j aie pu oLlenir jusqu’aux diainèlresde trois lio-ncs environ , au delà desquels je n’aî pas poussé mes expériences.
Pour la loi de la raison Inverse de la longueur, elle ne m a paru exacte que sous une condition : dans mon appareil , les forces électro-magnétiques qui servaient de mesure à la conductibilité se trouvaient proportionnelles aux tangentes des déviations de l’aiguille; et en employant successivement des longueurs Z, V, l\ etc. , d’un même fd les tangentes t , t' , i", etc. , des déviations , n’étaient jamai^ en raison inverse de ces longueurs: mais elles étaient en raison inverse de ces longueurs augmentées chacune d’une meme quantité ainsi on avait
>-fZ
P , etc.
Cette quanlilé J , <,o, restait constante pour les dirmes longueurs d un même fd , changeait avec la nature de la substance et pour chaque substance elle était en raison tnverse de a section du fil. || me semble par conséquent que la conductibilité est rigoureusement en raison inverse de la longueur des fils, pourvu que l’on tienne compL de la résistance qu éprouve l’électricité il traverser le ifquide qui séparé les elemensde la pile, et h pareourir les divers conducteurs qui doivent l’amener aux fils qui sont directement soumis il l’observation. Ainsi, quand oh opère par exemple , sur un fil d’argent de i miUimètre de diamètL ,
I faut concevoir que tous les conducteurs dont je viens de parler réduisent la force du courant autant que pourrait la réduire un fil d’argent de i millimètre de diamèîr et
siï’"onrmeeT
fils pareils I’ “r’”' s psr deux
ds pareils I un de . mètre et l’autre de a mètres, le»
gentes des deux actions seront entre elle, comme a est è 3, et non pas comme i est à a , q„i s„„t gueurs véritablement soumises à l’expérience.
DE l’ÉLECTUO-MAGNÉTISME. — CIIAP. IV. 817
Sir H. Davy a démoutré que la conductibilité d’une même substance diminue à mesure que la température s’élève , et qu’elle augmente au contraire à mesure que la température s’abaisse. On en peut faire l’expérience sur un fil exposé entre les deux pôles de la pile; lorsqu’il est porté au rouge par le courant, si on le chauffe artificiellement dans une partie de sa longueur , on le voit devenir moins rouge dans les points qui ne sont pas frappés par la flamme ; et au contraire , si on le refroidit dans une certaine étendue , les parties voisines prennent un plus vif éclat. D’après cela , il est très-probable que le rapport de la conductibilité change aussi avec la température et que les tableaux précédons présenteraient un ordre tout différent pour des températures un peu élevées.
426. Condiiclibilité des mélaux pour les courans thermo-électriques. Pour connaître la loi suivant laquelle un courant thermo-électrique s’affaiblit lorsqu’on le fait passer par des longueurs successivement croissantes d’un même fil , j’ai pris des fils de cuivre revêtus de soie , ayant un demi-millimètre de diamètre et coupés bout à bout dans la même bobine , l’un de 10 mètres de longueur et l’autre de 1 mètre seulement. Le premier a été enroulé sur le cadre d’un multiplicateur de manière è faire dix tours; la longueur excédante a été enroulée h part pour qu’elle ne puisse exercer aucune action électro-dynamique; le second fil a été enroulé sur le même cadre de manière qu’il ne fasse qu’un seul tour Celaposé, les extrémités du premier fil ont été soudées chacune à l’extrémité d’un cylindre de bismuth de douze pouces de longueur et d’un demi-pouce de diamètre , et les extrémités du second ont été pareillement soudées aux extrémités d’un autre cylindre de bismuth , ayant une section quadruple de celle du premier et une longueur égale seulement à ses 4 dixièmes. Dans chaque circuit l’une des soudures a été mise à zéro et l’autre à ioo“, mais avec celte attention , que les courans fussent dirigés
LlVr.E ClNQUlÈaiE.
en sens contraire dans les fils: alors l’aiguille très-sensible du multiplicateur est restée immobile. Donc le courant était dixfois plus faible dans le long fil, car il agissait par dix tours dans le multiplicateur , tandis que le fil d’un mètre n’agissait que par un tour.
Donc 1 intensité des courans thermo-électriques est en raison inverse de la longueur du circuit qu’ils parcourent.
Pour reconnaître si cette intensité est proportionnelle à la setcion du circuit métallique, j’ai pris le fil précédent de i mètre, et un autre fil pareil ayant une section dix fois plus grande et une longueur décuple. Ces fils ont été enroulés comme les précédens, mais en faisant chacun un seul tour sur le cadre du multiplicateur. Le courant a été dirigé en sens inverse dans les fils, et 1 aiguille est restée encore parfaitement immobile. Donc l’intensité est bien en raison directe de la section du circuit, puisqu’un circuit dix fois plus long , mais ayant une section décuple , produit exactement le même effet.
La première conséquence qui se déduit de ces principes, c’est que pour les courans thermo-électriques le multiplicateur ne multiplie pas ; car si l’on veut , par exemple , faire cent tours sur le cadre du multiplicateur, il faut prendre une longueur de fil cent fois plus grande que pour faire un tour; et le courant se trouve réduit par l’augmentation de longueur autant qu il est augmenté par le redoublement des tours.
Le thermomètre thermo-électrique qui a été décrit précédemment (424^*5) reposesur cette donnée fondamentale : c’est pour cela que la lame de bismuth doit être large et épaisse. Si la section de ce circuit était mille fois plus grande que la section d’un autre circuit semblable et de même longueur, son effet sur l’aiguille serait aussi mille fois fois plus grand, et il conserverait cet avantage lors même que le circuit le plus mince serait centfois multiplié , pourvu qu il prenne alors une longueur centfois plus grande.
DE l’électro-magnétisme. - CIIAP. IV,
Ces résultats m’ont servi à comparer les conductibilités des différens métaux. Sans entrer ici dans la description détaillée des appareils, je dirai seulement que j’employais deux courans thermo-électriques égaux^ que le premier était affaibli en traversant le fd métallique soumis à l’expérience, et que le second était affaibli précisément de la même quantité en traversant des longueurs plus ou moins grandes d’un autre fil qui servait de terme de comparaison.
Voici maintenant les résultats des expériences. La conductibilité du mercure est représentée par loo, et toutes les autres sont rapportées à, cette mesure, parce qu’il est très- facile d’avoir du mercure parfaitement pur.
Tableau de la Conduclibilité des métaux pour les courans I hermo -électriques.
Noms des
Dîanièlre
Longueiir.s soumises
ConilucÜhiliîo,
substances.
du fil.
mx
l’uxperienco.
celle tlu iu«Tcure iilaiU luo.
mm
miU. mm mil).
Palladium. . . .
1200 5oo
Argent g63 de fin.
l5oo 200
Argent goo.. . .
id.
id. id.
Argent 857.. . .
Argent 747. . . •
Or pur .
5oo »
Or g5 i .
Or 761 .
Cuivre pur. . . .
1000 5oo
Id. recuit .
. id.
id.
id. id.
Platine .
600 3oo
Laiton. . . « . .
Acier fondu.. . .
1 5oo
Fer .
Le palladium ,
le platine , l’or
, l’argent cl le
cuivre ont
été purifiés à la monnaie : je les dois à la bienveillante amitié de M d’Arcet et de M. Bréant; les autres métaux ont été pris dans le commerce ou préparés directement et alliés en diverses proportions.
On voit que le palladium est le plus conducteur des métaux; viennent ensuite l’argent, l’or et le cuivre : le mercure est le plus mauvais conducteur des corps que j’ai soumis à l’expérience; sa conductibilité est presque soixante fois moindre que celle du palladium.
La présence des substances étrangères altère singulièrement la conductibilité; ce sera un excellent moyen de reconnaître la pureté des métaux.
Le laiton , 1 acier et le fer ont été soumis à un grand nombre d expériences ; j’ai rapporté seulement les limites entre lesquelles tous les résultats se trouvent compris.
La température n’a qu’une faible influence sur la conductibilité de certains corps: par exemple, de oà loo® le mercure ne varie que de quelques centièmes : mais entre les mêmes limites le fer et l’acier éprouvent une prodigieuse variation , leur conductibilité est souvent réduite au tiers; la simple chaleur de la main produit des effets très-sensibles ; et ce qui semble encore plus étonnant, c’est qu’il suffit de faire rougir une étendue de quelques millimètres sur la longueur d’un fil de fer ou d’acier pour que sa conductibilité devienne trois ou quatre fois moindre.
426 bis. De la mesure des courans thermo-électriques. On peut déduire de ce qui précède un moyen de comparer, d’une manière absolue , lés Intensités des courans thermo-électriques. En effet, concevons une source thermoélectrique constante , et supposons que le courant auquel elle peut donner naissance soit immédiatement leçu dans une colonne de mercure d’une longueur et d’une section données. Il est évident, par ce qui précède , que le courant deviendra deux fois , trois fois ou dix fois plus intense si l’on réduit la colonne de mercure h la moitié , au tiers ou h la
RE L’ÉLECTRO'MAGA'ÉTfSME. CîIAP. V. 3a 1
«lixiènie partie de sa longueur, qu’il deviendra mille fois plus faible si l’on on augmente mille fois la longueur , et q<i’il changera pareillement dans des proportions connues si l’on change la section de la colonne dans un rapport déterminé.
Ainsi dans cette hypothèse l’intensité d’un courant thermo-électrique serait déunie d’une manière exacte et absolue pour tous les observateurs, dès qu’on aurait donné les dimensions de la colonne de mercure qa’il parcourt. La seule diHiculté pour la mesure des courans est donc de trouver une source thermo-électrique constante, et de réduire les résultats à ce qu’ils seraient si l’électricité passait immédiatement de cette source dans la colonne de mercure. Or il résulte de toutes les expériences que j’ai faites sur ce point que le contact du bismuth et du cuivre donne une source tout-h-falt constante entre les mêmes limites de température; qu’on n’observe à cet égard qu’une différence insensible entre les différentes espèces de bismuth du commerce et des laboratoires , et entre les différentes espèces de cuivre des fabriques d’Imphy et de Romilly; que le métal soudant et l’étendue de la soudure n’apportentaucune variation dans les résultats, pourvu toutefois (et ceci est une condition essentielle) , pourvu que la soudure soit bien exactement à la même température dans toutes ses parties. Au reste , il y a un moyen simple et sûr de vérifier ce fait : c’est d’observer la conductibilité du cuivre et du bismuth comparativement à celle du mercure; et les conductibilités une fois connues , on peut substituer aux fils de cuivre et aux tiges de bismuth une longueur correspondante à la colonne de mercure, et obtenir ainsi le même résultat que si le courant passait directememt de la source thermo-électrique dans la colonne de mercure , dont les dimensions caractérisent l’intensité. Au moyen de ces principes on peut facilement construire des galvanomètres comparables : en effet , prenons un fil dont la conductibilité soit connue , formons-en un galvanomètre , et observons la déviation qu’il
322 LIVBE CINQUIÈME.
éprouve par l’elFet d’une source ihermo-électrique connue; rompons le circuit pour forcer le courant à passer par des longueurs doubles , triples , et les forces deviendront deux fois , trois fois plus petites , etc. 5 et l’on formera une table des déviations correspondantes. Ainsi chaque instrument sera gradué , et pour comparer ensemble deux de ces instrumens, il sulGra de tenir note de l’intensité absolue de la source que l’on aura prise pour unité dans la construction de chacun d’eux.
427. Conductibilité des liquides. — Parmi les recherches qui ont été faites sur ce sujet, celles du professeur Marianini , de Venise , sont , h ma connaissance , les plus corn plètes et les plus exactes. Voici le tableau de ses résultats. Les diverses dissolutions dont il se compose sont formées de 1 partie de la substance dans 1 00 parties d’eau distillée. La conductibilité de l’eau de mer est représentée par 100 ; les expériences ont été faites à 5 et à 6“ de température.
Hydrocyanate de soude. . . 10,96 Acide hydrocyanique. . . . 18,27 Aininoniaque liquide. . . . 26,45
Soude . 82,06
Phosphate de potasse. . . . 44>74
Borax . 45,3 1
Phosphate de soude . 46,00
Tartrate de potasse et d’ammoniaque . 50,07
Sulfate de zinc . 5i,64
Chlorate de baryte . 53,23
Potasse . 55,68
Chlorate de fer au minimum. 56,53
Nitrate de chaux . 67,00
Acétate de potasse . 69,02
Nitrate de baryte . 60,00
Protosulfate de fer . 62,26
Tartrate acide de potasse. . 62,04
Sulfate de magnésie . 62,04
Acétate de soude . . . 64,09
Carbonate de potasse. . . . 66,07 Chlorate de potasse . 68,09
Carbonate de soude . 69,02
Acide benzoïque . 70,67
Mélanate d’ammoniaque . . 71,16
Sulfate de soude . 74>o2
Benzoate de potasse . 78,56
Nitrate de potasse . 78,08
Sulfate de potasse . 80,00
Set marUf. . 84,79
Sulfate acide d’alumine et de
potasse . 85,00
Acide citrique . 85,71
Acide acétique . 87,00
Tartrate de potasse . 92,00
Acide tartrique . 98,66
Hydrochlorate de chaux.. . 110 Acide phosphorique avec un peu d’acide phosphoreux. 127
Hydrochlorate d’ammonia¬
que ferrugineux . i36
Oxalate de potasse . 149
Ilydrochlorate d’ammoniaque . i5o
DE LÉLECTROMAGJVIkTISME. • — CDAP. V. 3a3
Acétate de eui-vre .
Protonitrate de mercure.. .
Acide hjdrochlorique. . . .
Nitrate d'argent .
Acide oxalique .
Hjdrochlorate d’or .
Acide sulfurique .
Acide nitrique .
Deutosulfate de cuivre. . .
Hydrochlorate de platine. .
Il paraît que la conductibilité de l’eau distillée serait seulement de i et celle de l’alcool de o,325 (^Bulletin des Jnnonces 1827 , pag. 190).
428. De l'inégale conductibilité de diverses substances pour les Jluides électriques. — On doit à M. Erman cette expérience curieuse ; quand une pile est isolée et qu’on observe par des électroscopes très-sensibles les tensions égales qu’elle donne à chaque pôle , si l’on vient toucher le pôle positif avec un morceau de savon sec, la tension de ce pôle disparaît et l’électricité vitrée passe au sol ; il en est de même si l’on touche le pôle négatif : mais la pile ayant repris sa charge , si l’on met le savon entre ses pôles , ni l’un ni l’autre fluide ne disparaît; elle reste; chargée comme si le savon était un corps isolant : enfin, et ceci est encore plus remarquable , tandis que le savon est ainsi entre les pôles , si l’on vient le toucher avec une tige de métal , en un point quelconque de sa surface , le fluide résineux seul s’écoule dans le sol , et le fluide vitré semble alors arrêté par le savon. Donc, dans ces circonstances, le savon est conducteur du fluide résineux et non-conducteur du fluide vitré.
La flamme de l’alcool présente les mômes phénomènes (M. Biot); seulement , pour elle, c’est le fluide résineux qui reste isolé.
429. Propriétés que prennent les conducteurs métalli.ques placés , sous certaines conditions , dans le circuit de la pile. — M. Aug. de La Rive a publié récemment {Ann. de Phys, et de Chimie, t. xxxvi, pag. 34) un mémoire intéressant dans lequel il fait connaître une propriété nou-
3a4 LIVRE CINQUIÈME.
velle des conducteurs métalliques. Nous regrettons de ne pouvoir donner ici que le résumé de son travail :
« 1°. Les corps solides qui ont servi de conducteurs à l’électricité acquièrent, quand ils sont placés dans les circonstances favorables, la propriété de donner lieu h un courant , propriété que l’on peut nommer pouvoir électrodynamique ;
» 2®. Ces conducteurs ne peuvent acquérir et développer ce pouvoir que lorsqu’une portion du circuit renferme un liquide conducteur non métallique;
» 5®. Les conducteurs liquides placés dans les mêmes circonstances ne sont pas susceptibles , comme les solides, d’acquérir cette propriété;
» 4®. Toutes les circonstances qui accompagnent la production du phénomène semblent conduire à la conséquence que le^courant s’établit dans les conducteurs par une décomposition et recomposition successive du fluide naturel de chaque molécule, et qu’il existe dans les conducteurs soljdes une force coercitive qui peut les maintenir , pendant un temps plus ou moins long , dans l’état électrique qui leur a été imprimé par le passage du courant. »
Les expériences se disposent de la manière suivante : On termine chaque pôle de la pile par un fil en platine , et l’on fait passer le courant pendant quelques minutes dans un liquide conducteur; ensuite, on peut toucher les fils de platine , les détacher, les enlever, les laver même , les couper, ou leur faire subir diverses actions mécaniques, et après cela les mettre chacun à l’une des extrémités du multiplicateur; alors, si on les fait communiquer entre eux directement , on n’observe aucun effet; si on les joint par un conducteur métallique , on n’observe rien encore ; mais si on les fait plonger l’un et l’autre dans une dissolution saline , à l’instant il se détermine un courant qui traverse le jfnultiplicateur en se dirigeant du fil qui était au pôle positif
DE l’eLECTR0-MAGNi5tISME. — • CHAP. V. SaS
au fil qui était au pôle négatif. Cetic propriété peut se conserver dans les fils pendant plusieurs heures après qu’ils ont reçu l’action de la pile.
45o. Piles secondaires de Rilter, — La propriété dont nous venons de parler semble avoir quelque liaison remarquable avec les piles que Ritter avait construites autrefois, peu de temps après la découverte du galvanisme , et que RI. Marianini vient de soumettre à de nouvelles recherches. Ces piles sont simplement composées de disques d’un même métal , alternant dans un ordre quelconque avec des rondelles humides de drap ou de carton. Lorsqu’on les expose pejidant quelque temps entre les deux pôles d’une forte pile , elles se chargent et deviennent capables de reproduire à leur tour, mais avec une moindre intensité , tous les phénomènes des véritables piles : c’est pour cela qu’on les appelle des piles secondaires. Une fois qu’elles sont chargées , elles peuvent pendant long-temps conserver leurs propriétés; et, suivant l’observation de M. Marianini, on peut alors intervertir l’ordre des disques , sans pour cela détruire leur activité. Le pôle positif des piles secondaires se trouve h l’extrémité qui touchait le pôle positif de la pile, et vice versa , son pôle négatif correspond au fil négatif; cette distribution n’est pas changée par le retournement des rondelles humides ; enfin, l’intensité électrique parait proportionnelle au nombre des alternatives du métal et du conducteur intermédiaire.
Ces phénomènes curieux sont une mine nouvelle, et puisqu’elle est exploitée par MM. de La Rive et Marianini , nous pouvons être assurés qu’elle deviendra bientôt une mine féconde pour la science.
