DES

PREIIËRB PARTIE

Notions préliminaires.

n n'entre pas dans notre but, en publiant cette nouvelle édition de notre Exposé des applications de Vélectricité^ de nous placer dans les conditions des ouvrages élémentaires de physique et de faire un exposé même rapide des phénomènes électriques. Nous avons d'ailleurs fait cette étude dans plusieurs de nos autres publications, et outre que ce travail ne serait guère en rapport avec un traité aussi spécial et aussi détaillé que doit Têtre celui que nous publions aujourd'hui, il prendrait v une place qui sera beaucoup plus utilement employée par des considé-

s rations techniques en rapport avec les applications si nombreuses que

nous aurons a passer en revue.

Nous supposerons donc le lecteur au courant des phénomènes électriques en eux-mêmes, et nous n'insisterons que sur les lois des courants, d'abord parce qu'elles sont indispensables à bien approfondir quand on veut appliquer convenablement les effets électriques, et en second lieu parce que beaucoup d'entre elles ont été mal définies et surtout traitées d'une manière très-incomplète dans les traités de physique. Nous commencerons donc par les lois des courants.

Un courant électrique n'est, par le fait en lui-même, qu'un effet dynamique ou de mouvement résultant de la destruction de l'équilibre élec-. trique dans un système conducteur, et ayant pour effet de tendre à rétablir par l'intermédiaire d'un conducteur cet équilibre détruit. Conséquemment, si la cause qui a provoqué cette destruction d'équilibre n'est que momentanée, le courant ne peut être qu'éphémère, mais, si elle persiste, le couraJt devient continu et peut être comparé à un ruisseau alimenté par une source.

Comme un courant a pour effet de rétablir l'équilibre détruit en un

certain point d'un système conducteur^ il en résulte, naturellement, que pour se manifester, il devient nécessaire que les deux extrémités libres de ce système conducteur se trouvent réunies ; dès lors le système constitue un véritable circuit qui se rapproche plus ou moins du cercle, mais qui est toujours constitué de la même manière, c'est-à-dire que si le courant est dirigé dans un certain sens, au point où s'est développé le dégagement électrique ou la destiniction de Téquilibre électrique, il se trouvera dirigé en sens contraire dans la partie opposée du

circuit.

Définitions impoFtantes. — Avant d'entrer dans des détails

techniques sur les lois qui président à la propagation des courants, il importe de bien s'entendre sur les expressions employées pour la désignation des différentes actions mises enjeu dans les manifestations électriques. Ces expressions sont loin de présenter la même interprétation pour les différents physiciens, et il en résulte une confusion déplorable qui a, jusqu'à présent, contribué à embrouiUer considérablement la question.

Par le mot force électro-motrice^ nous entendons la force qui produit le phénomène de mouvement électrique appelé courant. Les partisans de la théorie éleclro-chimique repoussent, il est vrai, cette expression parce qu'elle se rattache à la théorie de Vol ta, qu'ils ne veulent pas admettre. Mais quelle que soit la théorie que l'on adopte, cette expression est parfaitement convenable ; car, puisqu'un courant électrique est un phénomène de mouvement, et que tout mouvement est l'effet d'une force, il est parfaitement certain que^ dans tout circuit parcouru par un courant, il y a une force mise enjeu, et cette force peut, par conséquent, être appelée force électro-motrice.

La tension d'un courant qu'Ohm appelle le plus souvent force électroscopique^ manifestation électroscopique^ pouvoir^ énergie^ état électrique^ est la propriété du fluide électrique en vertu de laquelle celuici tend à réagir extérieurement et à produire les effets propres à l'électricité statique. C'est, si l'on pouvait se permettre cette comparaison, la force expansive à laquelle obéirait un courant d'eau coulant à travers un tuyau, si on venait à pratiquer à travers les parois de celui-ci de petits trous ; l'eau rejaillirait alors à travers ces petits trous avec une force d'autant plus grande que la pression exercée sur le liquide serait elle-même plus grande : or cette impulsion de l'eau représente précisément une action analogue à la tension électrique. Suivant M. Becquerel, cette tension serait constituée par la petite quantité d'électricité

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maintenne libre quand les pôles de la pile ne sont pas réunis, et qui échappe à la recomposition pendant le temps que s'effectue le dégagement électrique.

Vintensité électrique représente la grandeur de Teffet produit par la force électro-motrice, c'est-à-dire la force du courant ; elle est, par conséquent, toujours en rapport avec la qtMnUlé d'électricité qui circule dans le conducteur, et elle doit dépendre à la fois de la valeur de la force électro-motrice et de la résistance qui est opposée par le conducteur au mouvement des fluides.

MODE DE PROPAGATION DE LiLECTRICITÉ DANS LES CIRCUITS.

Théorie d'Ohm. -* Jusqu'à Tannée 18^5, les idées qu'on s'était faites sur le mode de propagation de l'électricité étaient vagues et indéterminées. En raison de sa vitesse énorme de transmission, on voulait retrouver dans ce fluide quelques analogies de mouvement avec la lumière et, dans cet ordre d'idées, on allait chercher des indications, des données, là où il n'y avait rien à trouver, du moins en ce qui concernait les lois de la propagation de cet agent si particulier. Ce ne fut qu'en 1825 que la vérité commença à se faire jour et à se montrer sous son véritable aspect.

A cette époque, en effet, Ohm, mathématicien allemand, frappé de ridée que le mode de propagation de l'électricité pouvait bien être le même que celui de la chaleur, appliqua à cet agent physique les formules que Fourrier et Poisson avaient déduites des lois de la transmission de la chaleur, et parvint à poser, d'une manière tout à fait nette et précise, les belles lois des courants électriques qui portent son nom, et que l'expérience n'a fait que confirmer de plus en plus. Mais pour établir tout un échafaudage de calculs sur une pareille hypothèse, dans un temps où les idées des physiciens étaient tournées dans. une tout autre direction, il fallait être plutôt philosophe que physicien, et c'est justement parce qu'Ohm était surtout mathématicien qu'il put établir, sans idée préconçue et sans prévention, son admirable théorie. Toutefois, ses travaux n'eiu*ent pas, dans le monde savant, le succès qu'il en attendait, et furent au contraire pour lui le sujet d'une persécution qui le poursuivit jusque dans sa position de professeur. Ce ne fut que dix ans plus tard, et surtout quand M. Pouillet parvint aux mêmes lois par l'expérimentation, qu'on commença à revenir sur le jugement qu'on avait porté contre Ohm et à apprécier le mérite de sa découverte. Cependant, tout en adoptant

i EXPOSÉ DES APPLICATIONS

les formules de Tillustre mathématicien, les physiciens, jusqu'à Tannée 1860, n'avaient pas voulu admettre Tassimilation qu'Ohm avait faite du mode de propagation de Télectricité à celui dé la chaleur, et, grâce à ce parti pris de leur part, ils étaient arrivés à des résultats tellement discordants sur la vitesse de propagation de Félectricité, qu'il fallait admettre, ou que les expériences faites pour mesurer cette vitesse avaient été mal conduites, ou que les idées que Ton se faisait généralement sûr la propagation de l'électricité étaient fausses.

Vers la fin de l'année 1859, M. Gaugain, habile physicien, qui depuis quelque tempa s'occupait de vérifier les lois d'Ohm, au point de vue de la transmission de l'électricité à travers les mauvais conducteurs, rechercha les causes de ce désaccord, et trouva bientôt le mot de l'énigme. Il s'assura en effet que V électricité^ loin de se propager comme la lumière avec une intensité initiale constante dans tout son parcours^ devait au contraire se transmettre^ ainsi qu'Ohm l'avait admis ^ à la manière de la chaleur dans une barre métallique que Von^ chauffe par un bout et que Von maintient à Vautre bout à une température constante et inférieure. Dans ce cas, la chaleur se communique de proche en proche à partir de l'extrémité chauffée de la barre, et, à mesure que ce mouvement calorifique se propage vers l'autre extrémité, les parties primitivement chauffées acquièrent une quantité de chaleur de plus en plus grande, jusqu'à ce que le mouvement calorifique étant parvenu au bout non échauffé, les différents points de cette barre perdent d'un côté autant de chaleur qu'ils en gagnent de Vautre. Alors seulement l'équilibre calorifique est établi, et la distribution de la chaleur, sur toutes les parties de la barre, reste toujours la même. C'est ce que les physiciens ont appelé Vétat calorifique permanent. Mais avant qu'une barre mét4illique arrive à cet état, il faut un temps plus ou moins long suivant son degré de conductibilité calorifique, et ce temps, pendant lequel chacun des points des corps chauffés change sans cesse de température, constitue une période variable qui, si l'assimilation de la propagation de la chaleur avec la propagation de l'électricité est vraie, doit exister dans les premiers moments de la transmission d'un coiu*ant ; car, dans cette hypothèse, un courant électrique n'est que le résultat de l'équilibre qui tend à s'établir d'une extrémité à l'autre du circuit, entre deux états

électriques différents constitués par l'action de la pile, et représentant, par conséquent, les deux températures différentes de la barre chauffée. Sans doute cette période, variable en raison de la subtilité du fluide

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électrique, devra être excessivement courte ; mais, pour les circuits d*une grande longueur et pour des transmissions lentes à travers de mauvais conducteurs, elle pourra être appréciable, et c'est en effet ce que Texpérience démontra à M. Gaugain. Des lors, il rechercha les lois de la transmission du courant pendant cette période variable, et il constata, entre autres lois, que le t'Cmps néceifôaire pour qu'un courant atteigne -son état permanent dans un circuit, c'est-à-dire toute Tintensité qu'il est susceptible d'acquérir, est proportionnel au carré de la longueur de ce circuit.

Ce résultat avait été non-seulement prévu par Ohm, mais encore formulé mathématiquement par lui dans l'équation représentant la [tension des différents points du circuit dans la période variable de l'intensité des courants.

Ainsi, Ohm, qui n'était pas physicien, avait découvert, par la force du raisonnement, un phénomène que les physiciens ne devaient découvrir que trente-quatre ans plus tard I