J04 EXPOSÉ DES APPLICATIONS

dont nous avons parlé précédemment, et même, si en en faisant usage^ on ne cherchait pas à atténuer autant que possible les causes mêmes qui développent cette induction ou qui tendent à augmenter la durée de la période variable. Parmi ces causes, la tension électrique étant en première ligne, on dewa chercher les moyens de pouvoir réaliser Teffet utile que Ton veut obtenir, en n'employant qu'une pile extrêmement faible; on évitera en même temps par là les décharges latérales qui contribuent beaucoup à altérer risolement du câble et on diminuera la durée de la -propagation électrique; car, ainsi qu'on l'a vu précédemment, l'interposition d'une résistance entre le câble et la source électrique augmente dans une proportion considérable cette durée. Sur la ligne transatlantique, on en est arrivé à faire fonctionner les appareils avec une pile de 5 éléments de Daniell, et encore, en raison de la rapidité des transmissions, le courant fourni par cette pile n'agit que sous l'influence de ^^ de son intensité maxima.

Voici maintenant, en quelques mots, l'historique des autres moyens employés pour résoudre le problème que nous venons d'étudier.

L'un d'eux, le plus ancien proposé par M. Varley , .en 1853-1854, consistait à envoyer après chaque courant positif un courant négatif. C'est ce système qui avait été généralement adopté sur les lignes sousmarines.

Dans un autre système également proposé par M. Varley, en 1856, on envoyait à travers la ligne un fort courant positif d'une force et d'une durée déterminées, et on le faisait revenir sur lui-même en le faisant suivre d'un faible courant négatif pour débarrasser la ligne. Ce système, comme l'a indiqué l'expérience, était déjà un progrès réalisé.

En 1858, le professeur W. Thomson proposa de se servir de trois courants d'égale durée, mais de force inégale et de signes contraires, pour n'obtenir qu'un seul signal à l'extrémité de la ligne, deux de ces courants devant être employés à se neutraliser mutuellement au sein de la ligne, et, par conséquent, à dégager celle-ci. Ce système produisit un ré.sultat plus satisfaisant encore.

En 1863, M. Varley reconnut qu'en faisant usage de quatre ou cinq courants de même force, mais de durée variable, on pouvait obtenir une transmission encore plus rapide. Ces courants se succédaient de la manière suivante. On envoyait d'abord un courant positif et on le faisait suivre d'un coarant négatif d'une durée beaucoup plus longue ; ce der-

DE l'électricité. 105

nier était suivi d'un courant positif d'une durée beaucoup moindre, auquel succédait un courant négatif plus court encore, lequel était suivi par un courant positif presque instantané. Ce système de transmission avait pour résultat de produire une succession de vagues alternativement positives et négatives (3 positives et 2 négatives), d'amplitudes décroissantes, qui se terminait à l'extrémité du câble d'essai, par une petite vague positive, alors que le reste de la ligne se trouvait complètement déchargé par suite de la neutralisation 'successive de ces vagues entre elles. Ces sortes de transmissions' étaient, du reste, opérées automatiquement à l'aide d'un manipulateur particulier, auquel MM. Warley et Thomson avaient donné le nom de curb-key. Voici, du reste, les durées exactes de ces différents courants :

Durée.

1*' courant -f- 4,0 2* courant *— 5,5 3® courant -f 2,5 Accourant — 1,5 5' courant -|- 0,6

M. Varley explique de la manière suivante comment s'effectuent les transmissions avec ce système.

Le premier courant envoyé a pour effet de provoquer un changement rapide dans l'état électrique du conducteur. Mais s'il était seul et sans réaction secondaire, il produirait sur le récepteur à l'extrémité de la ligne un effet beaucoup trop long, et c'est pour arrêter cet effet et ne lui laisser que la durée qu'il doit avoir, que le deuxième courant, de sens contraire, est envoyé ; d'un autre côté, afin que ce second courant puisse avoir la faculté d'agir le plus proroptement possible après le premier courant, on le prolonge assez de temps pour qu'après avoir détruit le premier, il manifeste un excédant d'action qui se trouve ensuite annihilé parle troisième courant, lequel est corrigé à son tour par un quatrième, et ainsi de suite indéfiniment. M. Varley, toutefois, pense que cinq ou sept courants sont en nombre suffisant pour fournir pratiquement sur le câble transatlantique tous les effets heureux de cette combinaison ; mais il fait remarquer que, quel que soit le nombre des courants employés pour produire un signal, il est essentiel que les courants de même signe que celui qui doit foiu'nir le signal simple à la station éloignée, aient dans leur somme de durée un excédant sur les courant s opposés.

Comme pour une même épaisseur d'enveloppe, la charge.électro-:*tatique augmente seulement comme les racines carrées du diamètre du fil conducteur, alors que la force du courant transmis augmente comme le carré de ce diamètre, on devra toujours chercher à augmenter le diamètre du fil conducteur plutôt que l'épaisseur de la couche isolante pour diminuer les effets de l'induction ; car, en faisant l'inverse, le courant transmis reste, il est vrai, dans les mêmes conditions, mais Findaction ne diminue que comme la racine carrée de l'épaisseur*

Nous verrons plus tard, à l'article des circuits sous-marins, les autres conditions que ces sortes de circuits doivent réunir pour fournir les résultats les plus avantageux possibles. Quant à présent, nous allons terminer ce que nous avons à dire sur l'induction électro-statique, en exposant la théorie de ce genre de phénomènes telle qu'elle a été posée par Faraday et telle qu'elle a été élucidée depuis par M. Gaugain.

Suivant Faraday, il n'y aurait pas, à proprement parler, d'électrisation par influence, c'estrà-dire d'électrisation à distance, et ce serait par l'intermédiaire même du milieu interposé entre le conducteur électrisé et celui qui en subit la réaction, que se produiraient les phénomènes de condensation. M. Faraday admet, en effet, qu'il se produit alors dans ce milieu, de molécule à molécule, une série de décompositions du fluide neutre telles, que chaque molécule prend deux pôles électriques contraires, et c'est cet état qu'il désigne sous le nom de polarisation de ce milieu. Ce serait donc, dans la nouvelle théorie, à la polarisation des molécules d'air ou d'un autre milieu (dit isolant) , que serait due l'action que paraissent exercer à distance les corps électrisés sur les corps à l'état neutre, tandis que, dans la théorie admise jusqu'ici, l'air ne joue qu'un rôle passif et ne fait, par sa non-conductibilité, que s'opposer à larecomposition des électricités contraires. En un mot, la théorie nouvelle tend à supprimer l'action à distance pour la remplacer par une action continue et constante d'un milieu, d'une matière intermédiaire, propre à transmettre l'action d'un corps à un autre. En nommBXit pouvoir inducteur la propriété qu'ont les corps de transmettre au travers de leur masse l'influence électrique, M. Faraday trouve que tous les corps isolants n'ont pas le même pouvoir inducteur, et suivant lui, en exprimant par 1 le pouvoir inducteur de l'air, ceux des autres subtances seraient représentés ainsi qu'il suit : «

DE l'électricité. 1^7

Air 1,

Flint 1,76

Résine 1,77

Poix 1,80

Cire jaune 1,86

Verre. : 1,90

Gomme-laque 2,

Soufre 2,24

Quant aux gaz, M. Faraday a trouvé qu'ils ont tous sensiblement le même pouvoir inducteur, et que ce pouvoir n'est modifié ni par la température ni par la pression du gaz.

D'après cette capacité inductrice propre, que possèdent les corps isolants. Faraday a donné à ces corps le nom de diélectriqtieSyipBT opposition aux corps conducteurs qui ne jouissent pas de la même propriété.

Les calculs de MM. Siemens et Thomson, dont nous avons parlé page 94, sont précisément basés sur cette théorie.

De Fhypothèse que nous venons d'exposer, il résulte que la même théorie mathématique doit embrasser les phénomènes d*tnduction et de conduction^ et cette conclusion avait été formulée par M. Faraday lui-même (lès Tannée 1838 (Expérimental Reserches, n® 1320J : toutefois, elle n'avait point fixé l'attention des physiciens. Dans ces derniers temps, comme nous l'avons vu, M. Gaugain a repris la question et a fait voir, par des expériences nombreuses, exécutées sur des condensateurs sphériques, plans et cylindres, que tous les problèmes qui se rattachent à la théorie de l'influence peuvent être résolus au moyen des formules déduites de la théorie de la propagation {Annales de chimie et de physique^ 3® série, février 1862). M. Gaugain ne croit pas cependant qu'il faille voir dans ce résultat une preuve décisive de l'exactitude des vues de M. Faraday; il regarde comme démontré que les phénomènes d'influence et de conduction sont soumis à une loi commune (ce qui est important pour les applications pratiques) ; mais il ne croit pas pouvoir se prononcer sur la nature intime de ces phénomènes ; il est porté à penser que l'électricité, comme la chaleur, a deux modes de propagation distincts,* %Le le mouvement appelé conduction est tranmis par les molécules de la matière pesante, et que V induction ou influence s'effectue par l'intermédiaii'e seulement de l'éther.

Dans le travail que nous avons cité tout-à-rheure, M. Gaugain suppose que le diélectrique est complètement dépourvu de conductibilité ; mais il n'y a guère en réalité que les gaz qui soient dans ce cas ; tous les corps solides, dits isolants ^sont plus ou moins conducteurs, et lorsqu'ils jouent le rôle de diélectriques, cette conductibilité peut augmenter considérablement la grandeur de la charge développée par influence. Voici quel est, suivant M. Gaugain, son mode d'action :

Si nous supposons, pour fixer le langage, que Tarmure influençante soit positive, le fluide naturel du diélectrique est décomposé lentement ; rélectricité négative vient s'accumuler sur la face qui touche Tarmure influençante^ rélectricité positive est repoussée sur la face opposée et neutralise rélectricité négative de l'armure influencée. On a donc ainsi un condensateur double, une batterie par cascade dont la charge dépend tout à la fois du temps écoulé, de la conductibilité intérieure ou ordinaire du diélectrique, et aussi d'une autre propriété que M. Gaugain appelle conductibilité extérieure. Cette dernière conductibilité consiste dans la facilité plus ou moins grande avec laquelle rélectricité se transmet du diélectrique aux armures ou réciproquement.

Lorsqu'elle peut être considérée comme nulle, la valeur maxima de la charge est généralement la même que si l'on substituait au diélectrique un conducteur parfait, tel qu'un métal ; seulement, il faut des heures, des journées quelquefois, pour atteindre cette limite, dans le cas d'un diélectrique isolant, tandis qu'un instant suffit pour l'obtenir dans le cas d'un métal. La charge maxima fournie par un diélectrique isolant peut être huit ou dix fois plus grande que la charge maxima obtenue avec le même diélectrique, lorsque la durée de l'action de la source est limitée à un instant très-court.

D'après ce qui vient d'être dit, il est aisé de se rendre compte des mouvements électriques qui doivent se produire dans le conducteur destiné à mettre l'armure influencée en communication avec le sol. D'abord, au moment précis où la source (que nous supposons toujours positive) est mise en rapport avec l'armure influençante^ l'armure influencée se charge instantanément d'une certaine quantité d'électricité négative, et un^quantité égale d'électricité positive est repoussée dans le sol. De cette première action, exclusivement attribuée à la capacité inductive, résulte un courant dont la durée est instantanée. Plus tard, la conductibilité du diélectrique étant mise en jeu, de la manière indiquée plus haut,

DE l'électricité. 109

de nouvelles quantités d'électricité négative viennent s'accumuler sur Farmure influencée^ et des quantités égales d'électricité positive sont repoussées dans le sol. De cette action résulte un courant dont l'intensité décroit à mesure que la charge du condensateur approche de la limite, et qui finit par disparaître lorsque la conductibilité GjXénewre^ dont nous avons parlé plus haut, est tout à fait nulle.

Lorsque cette conductibilité extérieure n'est pas nulle, il s'établit un état d'équilibre quand la quantité de fluide neutre décomposée dans l'intérieur du diélectrique est précisément égale aux quantités qui se reconstituent dans les petits intervalles qui séparent le diélectrique de ses armures. Alors un courant uniforme parcourt le conducteur qui met Farmure influencée en communication avec le sol. M. Gaugain, qui vient tout récemment d'étudier les propriétés de ce courant, a trouvé que son intensité n'est pas proportionnelle à la tension de la source. Lorsque cette tension s'abaisse au-dessous d'une certaine limite 0, le flux dont il s'agit disparait complètement. Lorsque la tension T est supérieure à 0, Fin-

T — 0 tensité I du courant est exprimée par la formule : I = — - — , en dé-

signant par R la somme des résistances du circuit.

M. Gaugain fait remarquer que cette formule est précisément la même qui représente l'intensité du courant, dans le cas où le circuit renferme un liquide électrolysé ; mais il ne suppose pas que la quantité 0 ait la même signification dans les deux classes de circuits que la formule embrasse. Dans le cas de Vélectrolysation^ la quantité 0 représente la force électro-motrice qui résulte de la polarisation des électrodes. Dans le cas des condensateurs dont nous nous occupons, l'abaissement de tension désigné par 0 ne paraît du qu'à la discontinuité du circuit. M. Gaugain suppose, en eff'et, que Félectricité se propage alors par voie de décharge disruptive de Farmure au diélectrique et réciproquement, car il a constaté, par des expériences directes, que la formule citée plus haut est applicable à un circuit qui ne renferme pas de condensateur, lorsqu'il existe quelque part une solution de continuité que Félectricité franchit par voie de décha/rge disruptive (1).

(i) Voir les mémoires de M. Gaugain (AmuUes de physique et de c/itmie, les Mondes, tome I, p. 465, Annales télégraphiques ^ etc.)

110 EXPOSÉ DES APPUCATIONS

Indoction électro-dynamique. — Lorsque le corps soumis à rinduction constitue un système isolé qui accompagne le conducteur du courant inducteiu* dans toute sa longueur, tout en en étant très-rapproché, un effet par influence se produit également, mais dans des conditions qui peuvent être très-différentes de celles que nous venons d'étudier et qui se rattachent à des effets dynamiques plus ou moins complexes. Toutefois, une différence essentielle existe entre ces deux sortes d'inductions et peut les faire toujours distinguer, quoiqu'elles soient susceptibles de se développer simultanément sur le même conducteur : c'est que, dans un cas, l'effet produit par Tinduction pour déterminer une décharge exige une liaison entre le corps inducteur et te corps induit^ tandis que dans l'autre cas les mouvements électriques excités par Tinduction ont une complète indépendance et peuvent donner lieu à des décharges au sein même du conducteur induit^ que celui-ci constitue ou non un circuit fermé.

Quel est le mode de l'influence électrique dans l'induction électro-dynamique ? Plusieurs théories ont été émises par différents savants pour en rendre compte, entre autres par MM. Weber, Neymann et Delarive. Mais depuis que les effets par influence ont pu être ramenés à des effets de conduction, il pourrait bien se faire que ces théories ne fussent plus à la hauteur de la science actuelle, ou du moins ne concordassent plus avec cette nouvelle hypothèse. Quoiqu'il en soit, il est certain que les nouveaux phénomènes dont nous parlons ont un point commun avec ceux de l'induction électro-statique, car ils sont en rapport intime avec l'état variable de la propagation électrique, et ne se ma/ni f estent qu'au moment même où il y a un changement dans l'état permanent des tensions^ que ce changement provienne d'ailleurs d'une interruption ou d'une fermeture du courant inducteur, d'un renforcement ou d'un simple amoindrissement. Est-ce à dire pour cela que l'effet déterminé par l'induction disparaisse totalement avec le flux électrique qui accompagne chaque variation de l'inducteur ? Rien ne le prouve, car un état statique peut succéder à un ét^t dynamique, et comme ce dernier seul est visible, l'état statique qui survient équivaut extérieurement à une annihilation. Toujours est-il que la manifestation électro-dynamique qui accompagne chaque variation du courant inducteur^ change de sens suivant que Vétat variable de celuici est croisscmt ou décroissait^ et ce sens est^ comme dans tous les effets par influence^ contraire à celui de V action électrique qui lui a donné naissance. Ainsi, au moment de la fermeture du courant inducteur, le cou-

DE l'électricité. 111

rant induit qui en résulte lui est inverse; il est, au contraire, direct ou de même sens au moment de l'interruption. De même, tous les changements d'intensité du courant inducteur qui auront pour etfet d'augmenter sa tension, déterminera des courants induits inverses^ tandis que ceux-ci seront directs quand ils résulteront d'un affaiblissement dams la tension du courant inducteur. Ces courants sont en effets en quelque sorte^ Vexpression de V extinction ou de la naissance du courant différentiel qui a pour effet de constituer le cowramt inducteur en moins ou en plus.

Si Ton considère maintenant que quand un circuit est enroulé en spirale autour d'une hélice traversée par un courant inducteur, on soumet d'une manière symétrique à l'action inductrice les différentes parties d'un même circuit, on reconnaît aisément que Teffet qui est alors déterminé au sein de l'hélice induite équivaut à celui d'un circuit voltû'que dans lequel on introduirait, aux différents points de sa longueur, un certain nombre d'éléments disposés en tension les uns par rapport aux autres, et on comprend dès lors que la tension des courants induits doit augmenter avec le nombre des tours de spires de l'hélice induite. Par une raison analogue, on conçoit qu'on peut en augmenter la quantité en augmentant le diamètre du fil induit, car on diminue par cela même la résistance de cette espèce de pile.

Il va sans dire que si on veut obtenir de la part de ces sortes de courants une action continue ou du moins une série d'actions qui, par leur succession rapide, puisse donner lieu à des effets continus, il faudra interrompre très-rapidement le courant inducteur, et si l'on veut que ces courants induits agissent dans le même sens, on devra disposer un appareil qui puisse les redresser à travers le circuit sur lequel ils doivent agir, lequel circuit devra naturellement compléter celui du fil induit.

Sans entrer dans les lois qui régissent ces sortes de courants et que nous étudierons d'une manière spéciale au chapitre des générateurs électriques par induction, nous pourrons dès maintenant établir comme loi résultant des actions électriques produites par renforcements ou affaiblissements successifs de la tension d'un courant, effets qui ont été étudiés page 74, que les courcmts induits auront d'autant plus de tension que Pétat variable du courant inducteur^ dans sa croissance comme dans sa décroissance après chaque fermeture et chaque interruption du circuit^ sera plus courte ou ce qui revient au même, que les fermetures et les interruptions de ce courant inducteur seront plus brusques et plus nettes.

Nous verrons plus tard que, grâce à certaines réactions secondaires qui font que cette condition est mieux remplie pour les interruptions que pour les fermetures du circuit inducteur, le courant direct a plus de tension que le coura/nt inverse.

Le courant magnétique des aimants réagissant, dans ses effets, sur les courants électriques comme s'il était un courant électrique lui-même, il était à supposer qu'il devait produire sur les corps conducteurs non mag:nétiques placés dans son voisinage^ des effets d'induction analogues à ceux que nous venons de constater ; c'est en effet ce qui a lieu, et, chose assez curieuse, cettç réaction est même beaucoup plus éi^ergique que celle provoquée par les courants électriques. Comme le courant magnétique circule, ainsi qu'on Ta vu, normalement à Taxe de l'aimant, la disposition des appareils d'induction fondés sur Temploi des aimants est excessivement simple, car les aimants représentent à eux seuls l'hélice inductrice des appareils d'induction électrique, et il ne s'agit, par conséquent, poiufaire naître de cette manière des courants induits, que d'approcher et d'éloigner alternativement ces aimants de l'intérieur d'une simple hélice de fil isolé. Nous verrons plus tard comment, à l'aide de certaines dispositions mécaniques, on est parvenu à faire de ces courants, des courants continus susceptibles d'être employés dans les applications électriques ; nous ajouterons seulement, pour le moment, qu'en raison de l'action plus énergique du magnétisme, on a voulu réunir dans les appareils d'induction électrique les deux sortes d'effets et, pour cela on a muni l'hélice inductrice d'un faisceau de fils de fer. Ce faisceau, en s'aimantant sous .l'influehce du courant inducteur, réagit en effet concurrenmient avec ce dernier, pour renforcer considérablement l'induction.

Comme dans les circuits électriques d'une très-grande longueur, la période variable de la propagation des courants peut donner lieu à des fluctuations électriques différentes suivant les points du circuit où sont faites les interruptions; l'action des courants inducteurs transmis par ces sortes de circuits peut donner lieu à des effets particuliers qui peuvent paraître, au premier abord, anormaux^ mais qui ne sont que la conséquence de la manière même dont l'état variable de la propagation du courant inducteur s'établit dans le circuit. Ainsi, quand on place sur une ligne télégraphique de 500 kilomètres de longueur un appareil d'induction, le sens des courants induits qui sont produits, non-seulement sont différents suivant que l'appareil est placé près de la pile ou à l'extrémité de la ligne,

DE l'électricité. 113

mais varient même suivant le point de la ligne où se font les interruptions du courant. Ces effets s'expliquent facilement si Ton considère que dans les premiers moments de la propagation du courant inducteur, la tension électrique s'abaisse brusquement près de la pile pour aller en augmentant successivement à rextrmité du circuit ; mais à mesure que cette augmentation a lieu, les tensions s'accroissent de nouveau près de la pile jusqu'à leur distribution définitive. Or, il résulte de cette double fluctuation, d'abord que des courants directs correspondent aux fermetures du circuit, quand l'induction se fait près de la pile ; en second lieu, que des courants inverses correspondent à ces fermetures quand l'induction se fait à Textrémité opposée; et en troisième lieUj que des courants directs, puis inverses, peuvent correspondre à une môme fermeture du circuit quand elle est opérée à Textrémité de la ligne. Ces effets, découverts par M. Guillemin, peuvent être très-facilement démontrés en traçant la courbe de la distribution des tensions sur le circuit aux différents instants de la période variable, mais ils se comprennent d'ailleurs parfaitement dès lors qu'on part de ce principe^ que tout affaiblissement du courant inducteur détermine un courant de sens direct et tout renforcement un courant de sens inverse. Par suite, lorsqu'il y a successivement affaiblissement puis renforcement sous l'influence d'une même cause, il doit y avoir double manifestation électrique en sens inverse.

Quand, au lieu de s'exercer sur des fils, l'induction s'exerce sur des plaques métalliques, les effets deviennent très-complexes et dépendent d'une foule de circonstances particulières qu'il nous est impossible de signaler ici. Nous dirons seulement que cette action est assez puissante ; 1** pour paralyser complètement les effets d'induction que nous venons d'exposer lorsqu'on interpose entre les deux hélices un cylindre métallique ; 2° pour amortir les oscillations d'une aiguille aimantée lorsqu'on place au-dessous une plaque de cuivre rouge ; 3' pour arrêter même le mouvement communiqué à un disque lorsqu'il est placé entre les pôles d'un fort électroaimant.

Enfin, quand l'induction s'exerce sur des corps isolants, les effets qui en résultent peuvent donner naissance, dans certaines conditions, à des courants d'une remarquable puissance, qui ont été l'origine d'une catégorie de générateurs électriques excessivement curieux et aujourd'hui trèsexpérimentés par les savants, sous le nom de machines de IIoHz.

Ces différentes sortes de réactions ne jouant qu'un rôle très-accessoire

m EXPOSÉ DES APPLICATIONS

dans les applications électriques, nous ne croyons pas devoir leur consacrer ici une étude spéciale ; nous renverrons, en conséquence, le lecteur que cette question pourrait intéresser, aux traités de physique modernes, à ceux de MM. Da^uin, Jamin, Ganot, par exemple, et aux mémoires de MM. Holtz, Poggendorff, etc. Nous aurons d'ailleurs occasion de parler des dernières de ces réactions au chapitre des machines électriques.

n nous reste maintenant a examiner les théories qu'on a données des effets de Tinduction électro-dynamique, et pour bien préciser la question, examinons d'abord l'action qui serait produite sur un circuit rectiligne par un courant passant à travers un conducteur parallèle à ce circuit rectiligne et qui, étant mobile, s'avancerait Jusqu'au contact de ce dernier pour s'en éloigner ensuite. Ce cas revient bien à celui d'un courant qui augmente successivement d'intensité jusqu'à un maximum, pour décroître ensuite de la même manière jusqu'à un minimum, et il est précisément celui d'un courant dont on ferme d'abord le circuit pour l'interrompre ensuite, car les différentes phases de la période variable représentent les effets de croissance et de décroissance successifs que nous avons admis. Nous pourrons donc étudier les phénomènes produits par l'induction dans les cas ordinaires où celle-ci s'exerce, d'après ceux qui résultent du rapprochement ou de l'éloignement réciproque des deux circuits appelés à réagir l'un sur l'autre.

Or, l'expérience démontre :

1® Que quand le circuit inducteur s'approche du circuit indnit, il se développe dans celui-ci un courant inverse et que ce courant est d'autant plus énergique que le mouvement de rapprochement est plus rapide.

2® Que quand il y a éloignement des deux circuits, il se produit un courant direct qui est également d'autant plus intense que le mouvement d' éloignement est plus rapide.

Si l'on considère que d'après la direction des courants ainsi produits, les actions dynamiques exercées entre eux et le courant inducteur devraient avoir pour résultat des mouvements contraires à ceux qui sont effectués, puisqu'ils devraient se repousser dans le cas du rapprochement et s'attirer dans le cas de l'éloignement, on arrive à conclure :

1^ Que si un courant fixe imprime un mouvement quelconque à un ati' tre qui est mobile, il se développe dans les deux conducteurs, par suite

DE l'électricité. 115

de leur déplacement, des courants induits opposés qui diminuent Tintensité des courants primitifs. L'effet du mouvement produit est donc le même que celui d'une résistance qu'on introduirait dans les conducteurs, ou que celui d'une force électro-motrice qui serait de signe contraire à celle de la pile employée.

3^ Que si un premier courant qui parcourt un conducteur mobile prend un mouvement de rotation continu, sous l'action d'un second courant qui est fixe, on développera dans la partie mobile un courant d'in-* duction continu opposé au premier, en lui imprimant mécaniquement le même mouvement.

3® Quhin conducteur soumis à des conditions déterminées de déplace* ment, q' éprouve aucune induction quand on le fait mouvoir devant un courant fixe; «il est donc, par rapport à ce dernier, dans un état statique.

Ces déductions, établies par H. Lenz, expliquent plusieurs des phéno-^ mènes des réactions dynaniques des courants qui seraient inexplicables avec la seule théorie d'Ampère (1) et en particulier certaines expériences de M. Guillemin, dont nous aurons occasion de parler un peu plus tard.

Supposons maintenant que le circuit mobile soit àl' état naturel et qu'on réloigne de sa première position d'équilibre, il sera traversé par. un courant induit qui l'y ramènerait. Si ensuite t)n le rapproche de la première position en l'éloignant delà seconde, on obtiendra un courant d'induction inverse du précédent. Il suit de là qu'en faisant tourner d'une manière continue ce circuit autour de son axe, il s'éloignera d'abord de la première position pour venir se confondre avec la seconde, puis s'éloignera de celle-ci pour revenir à la première ; par conséquent, le sens du courant changera à chaque demi-révolution, au moment où le circuit passera par Tune ou l'autre de ses positions d'équilibre. C'est ce qui explique le développement des courants dans les machines d'induction à rotation.

Les effets que nous venons. d'étudier expliquent bien les différentes phases des. phénomènes de l'induction électro-dynanique et les conséquences qui peuvent en résulter, mais ils ne rendent pas compte de la manière dont l'influence s'exerce. Suivant M. De la Rive, cette influence

(1) Voir le .Traité de physique de M. Jamiii, tome 111, pages 273 et 277.

proviendrait de ractîon des décharges iutermoléculaires qui, selon lui, doivent s'effectuer dans la transmission des coui-ants, et qui ont pour effet de maintenir les molécules du conducteur qui leur sert de véhicule dans un état permanent de polarisation.

(Fig. 26.) "* R ..-'" '

Supposons, pour fixer les idées, qu'on approche un courant AB d'un conducteur à T état neutre A'B'. Dans chacune des particules a, 6, etc., le fluide neutre va être décomposé par influence par les fluides polarisés de la particule de AB la plus rapprochée, et cela aura lieu dans toutes les parties de A'B', assez rapprochées de AB pour éprouver Tinduction. Quant aux molécules extrêmes n n', qui sont en dehors de la partie induite, elles seront polarisées par les actions des fluides de noms contraires des molécules extrêmes «», m' de la partie induite, se déchargeront mutuellement et formeront ainsi dans la partie non induite Â'B'R du circuit fermé un courant instantané marchant en sens contraire du courant inducteur.

Si le circuit n'est pas fermé, on ne pourra évidemment pas constater ce courant induit, mais les extrémités w, ml du fil induit seront chargées d'électricités contraires, à la manière d'une pile composée de plusieurs éléments dont les pôles ne sont pas réunis. Mais si le circuit est fermé par un fil R, ou s'il est disposé de manière à permettre à une décharge de s'effectuer, il n'en sera plus de même, et un courant de sens inverse au courant inducteur traversera le circuit ; toutefois, le mouvement électrique ne pourra être qu'instantané, car les réactions réciproques de ces polarités ainsi développées tendront à créer un état statique que M. Faraday a désigné sous le nom èièlai électr otonique et qui paralysera l'action dynamique. Or, il résultera de cette réaction un double effet : la partie A'fcB^

DE l'électricité. 117

directement exposée à Vinduction restera polarisée et la partie A'RB' reviendra à Vétat neutre. Supposons maintenant que le coui'ant inducteur soit interrompu, la polarisation de la partie A'6B' ne pourra plus subsister, et dans ce retour à l'état neutre, les molécules extrêmes w, mi de la chaîne se trouveront chargées d'une seule et même électricité qui sera positive en m et négative en m\ et qui donnera lieu dans la partie A'RB' à un courant dirigé de A' en B', en sens contraire du premier, c'està-dire dans le même sens que le courant inducteur. Si Ton considère que le premier courant, c'est-à-dire le courant inverse doit, avant de s'établir, vaincre toutes les résistances du circuit, c'est-à-dire celle de la partie A'6B' aussi bien que celle de la partiç A'RB', tandis que le second n'a par le fait à vaincre que la résistance A'RB', on comprend pourquoi le courant direct a plus de tension que le courant inverse.

Si on voulait embrasser tous les phénomènes de l'induction dans une même théorie philosôphi que, on pourrait, ce me semble, considérer l'induction électro-dynamique comme l'expression du mouvement qui s'accomplit dans Vétat électrique d'un corps^pour se mettre en état d'équilibre électrique avec le corps électrisé qui V influence ; l'induction électrostatique serait alors Faction qui succède à cet état d'équilibre établi, et, comme chaque changement dans les rapports réciproques des deux corps dont l'état électrique se trouve ainsi équilibré, entraine de nouvelles conditions d'équilibre qui donnent toutes naissance à un mouvement électrique, il en résulte que tout changement dans l'intensité électrique de l'inducteur, tout rapprochement ou tout éloignement de l'inducteur et de l'induit, doivent donner naissance à un courant d'induction qui devra être dans un sens différent, suivant que ces changements s'effectueront de manière à constituer l'action induisante en plus ou en moins. Or, comme les lois d'équilibre entraînent toujours l'intervention de deux actions contraires, on peut établir comme principe général : que toute action donnait lieu à un changement dans l'état d'équilibre électrique de deux corps^ dont l'un est électrisé, doit provoquer dans celui qui en subit rinftuence, une action dynamique de sens contraire qui pourra être un courant, si le mouvement produit pour constituer ^équilibre s'effectue dans le sens de la longueur du corps ainsi influencé^ ou un effet de condensation^ si ce mouvement s'effectue dans un sens normal à celle longueur^ mais qui ne se produira qu'au moment même où ce change-

ment d'état électrique se manifestera; car aussitôt après^ P équilibre

entre les rapports électriques des deux corps se trouve rétabli.

Il nous a paru opportun d'exposer ces considérations générales, car le plus souvent les effets d'induction électro-dynamique sont unis aux effets d'induction électro-statique, et leur grandeur relative dépend surtout de la disposition des circuits. Sur les câbles sous-marins les effets d'induction électro-dynamique se montrent à un degré assez faible quand le câble est immergé, mais ils deviennent un peu plus marqués quand le câble, recouvert de son enveloppe métallique, est isolé. D'un autre côté, dans les appareils d'induction , la condensation électro-statique se retrouve d'une manière parfaitement caractérisée, et peut même donner lieu à des décharges directes quand on réunit le fil induit au fil inducteur, quelque parfaite que soit d'ailleurs la cpuche isolante entre les deux fils. Il est évident que tous ces effets ont des rapports communs qui doivent les ramener tous à un même principe, et quand la science sera assez avancée pour qu'on puisse embrasser d'un même coup d'œil l'ensemble de tous les phénomènes, on sera étonné de la simplicité du principe ainsi que de la fécondité de ses conséquences.

laductioa moléculaire. ~ L'induction électro-dynamique ne se borne pas à l'action générale exercée sur toute la masse des corps qui s'y trouvent exposés, elle peut agir plus profondément, si je puis m' exprimer ainsi, en tendant à développer sur les molécules mêmes qui les composent des mouvements électriques finis, ayant-pour effet de constituer des ' polarités moléculaires ou atomiques analogues à celles qui se développent dans une hélice voltAÏque ou Solenoide^ comme la désigne Ampère. Il est toutefois, dans ce genre d'induction, un caractère particulier qui établit entre elle et l'induction électro-dynamique proprement dite, une différence assez considérable pour rendre les effets produits complètement différents. Ce caractère est que, dans l'induction électro-dynamique proprement dite, les mouvements électriques déterminés sont éphémères, tandis que dans l'induction qui nous occupe en ce moment et que nous appellerons induction moléculaire^ ces mouvftnents sont continus et durent non-seulement aussi longtemps que la cause qui leur a donné naissance persiste, mais même d'une manière indéfinie dans certains cas. Cette différence d'action tient précisément à ce que l'induction, s'exerçant dans ce cas sur des particules matérielles distinctes soumises à des

DE l'électricité. 119

Citions physiques particulières qui en ont détenniné dans F origine la structure et le mode d'agrégation, agit plutôt comme force directrice que comme force induisante^ et d'après les résultats de Texpérience, ces effets semblent dépendre d'une certaine force appelée coerçilive ayant une relation avec la dureté des corps^ l'espacement et la conductibilité de leurs atomes moléculaires, et une certaine analogie avec la force f inertie.

Plusieurs savants ont proposé des théories générales, qui permettent ^e relier ensemble les différents phénomènes qui se rattachent aux différentes sortes d'inductions, mais de toutes ces théories, celle qui satisfait le plus Tesprit et qui est la plus acceptée par les savants, est celle do MM. Webcr et De la Rive, que nous allons essayer de résumer le plus clairement qu'il nous sera possible .

Suivant MM. Weber et D e la Rive, on doit admettre d'abord . que chaque atome de la matière possède une polarité électrique et naturelle fournissant un pôle différent aux deux points opposés d'un même diamètre, qui sera, si l'on veut, l'axe autour duquel a pivoté l'atome au moment de sa formation. Il en résulte conséquemment un mouvement des deux fluides électriques l'un vers l'autre par la surface de cet atome, qui constitue un courant opposé à celui qui le traverse intérieurement et qui établit son étet d'équilibre. Ces atomes étant groupés et réunis de manière que les polarités électriques contraires soient en opposition les unes aux autres, constituent autour de la molécule qu'ils forment un courant électrique circulant autour d'elle. Mais pour que ce courant s'établisse ainsi autour de chaque molécule, il faut que les atomes soient, par suite de la constitution physique du corps, très-rapprochés. S'ils sont éloignés, il'lie peut s'étabUr chez eux de chaîne électro-atomique'naturelle, et ils sont par conséquent dans cet.état d'équilibre où leura courants extérieurs neutralisent le courant intérieur le long de leur axe. Dans le premier. cas, les particules livrées à elles-mêmes s'arrangent de façon que ces courants se neutralisent tous mutuellement pour satisfaire aux lois de leurs attractions et répulsions réciproques, ainsi que l'a admis Ampère, et elles constituent les corps magnétiques. Mais ces courants individuels étant surexcités par l'action, par influence d'un courant électrique ou le courant magnétique «l'un autre aimant, se disposent parallèlement suivant les lois des réactions réciproques des courants, en faisant pivoter les molécules autour de

leur axe (1), et raimantation se trouve alors produite. Cette aimantation est persistante ou temporaire, suivant qu'une force à laquelle on a donné le nom de force coercitive est plus ou moins développée.

Nous remarquerons toutefois que, dans cette hypothèse, il est un élément dont Faction peut changer les résultats précédents, c'est la conductibilité des atomes. En effet, si cette conductibilité est assez grande pour que les électricités polaires se neutralisent à la surface même des atomes, elles ne peuvent se réunir à celles des atomes voisins , et le courant électrique moléculaire n'existe plus ; ce cas devient alors le même que celui dans lequel les atomes sont éloignés les uns des autres. Voilà pourquoi le cuivre et le zinc ne sont pas magnétiques, tout en ayant leurs atomes rapprochés ; mais si on empêche cette conductibilité en combinant ces corps" avec de l'oxygène et du chlore, ils deviennent magnétiques. La même hypothèse rend compte également de la destruction du magnétisme par la chaleur, car l'intervention de cet agent physique a pour effet d'écarter les atomes (2).

Quand les atomes des corps sont écartés par une cause quelconque,

(1) D'après les expériences de plusieurs savants, l'aimantation produit en efTet une action matérielle sur les molécules des corps magnétiques, qui se traduit par une modification dans leur longueur ; seulement on n'est pas d'accord sur le sens de cette modification. Les uns, comme MM. Joule, Tyndall, ont trouvé que sous rinfiuencc magnétique le barreau s'allonge (voir les Mondes, lome VI, p. 622). D'autres, comme M. Trêve, ont reconnu qu'il se contracte (voir les Monde s, tome XVn,'p. 58^). Enfin d'autres, comme M. Edlund, ont remarqué que quelques-uns de ces barreaux s'allongent et d'autres se contractent. Quoi qu'il en soit, ce mouvement annonce une action moléculaire, car la force coercitive qui se développe en même temps que ce mouvemont, communique au fer le plus doux la 4Arcté de l'acier. D'un autre côté, d'après les expériences de M. Edlund, la présence d'un courant électrique dans un corps conducteur détermine, indépendamment des effets calorifiques qu'il peut produire, un allongement qui lui est particulier (voir les Mondes, tome XVII, p. 25). Serait-ce un effet de ce genre qui serait produit dans les aimants ? . . . .

(2) J'ai fait, en 1852, une expérience décisive à cet égard, en suspendant au centre d'une hélice voltaïque parcourue par un fort courant, un cylindre de fer chauffé au rouge blanc. Le magnétisme développé par lui était à peu près nul dans cet état, mais à mesure que le fer refroidissait, il devenait de plus en plus énergique jusqu'à son complet refroidissement. Il est vrai que la résistance de l'hélice qui diminuait au fur et à mesure du refroidissement, rendait encore l'action du courant plus efficace.

En 1868, M. Trêve a voulu répéter cette expérience sur de la fonte en fusion et il a trouvé que celle-ci avait acquis, sous l'influence du courant, un fort degré d'aimantation. J'avoue que cette expérience a lieu de m'étonner et semblerait indiquer une action différente entre les corps magnétiques à l'état solide ou à l'état liquide ; peut-être aussi cet effet est-il dû à une nature spéciale de la fonte (voir les Mondes^ tome XIX, p. 219).

^ ' DE L'ÉLECrRICIÏË. 121

soit par leur nature propre, soit par la chaleur, ils ne peuvent donner lieu, ainsi qu'on Ta vu, à la création de courants moléculaires ; par conséquent, la réaction extérieure d'un courant, soit ^oltaïque, soit magnétique, ne pourra pas déterminer d'aimantation. Mais si ce courant est assez énergique et qu'il réagisse sur des corps naturelletnent dans ces conditions et appelés corps dia-magné tiques ^ il pourra déterminer chez ceux de leurs atomes qui sont les plus rapprochés de lui une direction telle, que leur axe devienne parallèle à sa propre direction, et qu'en même temps leurs pôles soient tournés en sens contraire de celui des particules polarisées du conducteur du courant. Ces atomes ainsi dirigés sous cette puissante influence, obligent à leur tour les autres atomes de la molécule dont ils font partie à se diriger de façon à se correspondre par leurs pôles opposés, et à former ainsi une chaîne électrique dont le courant aura nécessairement un sens contraire à celui du courant extérieur, puisque ce sens est déterminé par les premiers atomes qui sont soumis directement à Faction de ce courant.

Les choses se passeront de même pour les autres particules du corps dia-magnétique, de sorte qu'elles se trouveront entourées, du moins toutes celles qui seront sous Tinfluence extérieure, de courants électriques ayant une direction contraire à celle des courants qui agissent sur elles et qui produiront nécessairement une répulsion. Telle est la théorie des phénomènes dia-magnétiques qui ont occupé, il y a une quinzaine d'années, tous les savants et qui se rapprochent d'ailleurs des phénomènes de l'induction proprement dite.

Suivant M. De la Rive, l'induction dynamique d*un courant sur un corps conducteur ne diffère de la réaction dia-magnétique qu'en ce que cette dernière ne s'exerce que sur les molécules dia-magnétiques directement impressionnées, tandis que l'induction dynamique se manifeste sur le conducteur tout entier. Toutefois, dans les effets qui sont produits, il y a des diff*érences assez marquées : ainsi, l'action dia-magnétique dure aussi longtemps que le courant qui lui a donné naissance, tandis que dans

Une exp'ricnce de ce genre, faite à Scheffield en Angleterre, ne mentionne pas ce fait ; elle indique seulement que le fer en fusion, sous une torle influence magnétique, se met à bouillonner avec production de bulles, que l'opération métallurgique est accélérée avec économie de combustible et que le fer acquiert une grande dureté et une grande ténacité, ce que n'a pasheconnu M. Trêve (voir le$ Monde», tome XIV, p. 145).

Bigitized by

rinduction proprement dite les courants développés sont instantanés. D'un autre côté, Tinduction proprenjpnt dite se manifeste aussi bien sur les corps non conducteurs que sur les corps conducteurs, tandis que Tact ion dia-magnétique qui donne naissance à des courants d'une grandeur finie, ne peut être produite que dans des corps conducteurs.

D'après la théorie d'Ampère, la création des aimants électriques ou magnétiques se trouve expliquée et les effets qu'ils exercent deviennent les conséquences des lois dynamiques qui régissent les réactions réciproques des courants. Ainsi, les pôles de noms contraires s'attirent parce que les courants des solenoïdes ainsi opposés l'un à l'autre marchent dans le même sens et sont parallèles ; l'inverse a lieu quand ils sont de même nom, parce que cette marche des deux courants est contraire, enfin toutes les autres réactions des aimants entre eux, ou par rapport aux courants électriques, peuvent être expliquées par suite de cette hypothèse. Toutefois, il ne faudrait pas être trop exclusif à cet égard, car ces effets dynamiques peuvent se compliquer de certaines réactions statiques, comme cela a lieu pour l'électricité, et donner lieu à des effets secondaires qu'il serait impossible d'expliquer avec la théorie d'Ampère. Ou peut cependant très-bien concilier ensemble les deux genres d'effets, en attribuant aux molécules magnétiques des actions polaires analogues à celles qui sont produites par les pôles des aimants, et qui cherchent, étant une fois développées, à se mettre entre elles dans un état d'équilibre statique réciproque, analogue à celui qui, dans la théorie d'Ampère, préside à l'équilibre dynamique de tous les courants préexistants, et qui doit avoir pour résultat final de distribuer toutes les polarités de même nom d'un côté de l'aimant et toutes les polarités contraires du côté opposé. Les conditions d'équilibre de ces polarités n'entraînent d'ailleurs qu'une inclinaison des axes magnétiques pour chaque molécule, et cette inclinaison n'altère en rien les conséquences de la théorie d'Ampère, pas plus que l'hypothèse d'une action statique magnétique n'entraîne comme conséquence le déplacement des fluides magnétiques d'une molécule à l'autre, n en résulte seulement qu'il peut y avoir surexcitation de force dans une même molécule, par suite d'une action par influence dans laquelle les parties contiguës de deux molécules joueraient le rôle des armures d'un condensateur, et la force coercitive le rôle d'isolant. Je n'insisterai pas davantage sur cette théorie, que j'ai longuement développée dans mon étude du magnétisme et à laquelle plusieurs physiciens tendent maintenant à reve-

DE l'électricité. 123

nir^ puisqu'ils finissent par reconnaître dans le soit-disant magnétisme rémanent, deux effets différents. Nous reviendrons d'ailleurs sur cette question au chapitre des électro-aimants (1).