CHAPITRE I

considérations théoriques et générales sur les générateurs

d'électricité.

Génépation de l'électricité. — Pour qu'on puisse bien se pénétrer de la manière dont se développe rélectricité, il faut toujours se rappeler que les corps de la nature ont un état d'équilibre électrique particulier, suivant lequel ils se sont constitués primitivement^ et qui^ étanl rompu par suite dune réaction extérieure, permet au fluide de manifester sa présence. Or, de même que la chaleur peut se révéler à nous par le chaud ou par le froid, c'est-à-dire par sa présence ou par son absence, de même cette manifestation électrique peut se produire avec le signe -\- ou avec le signe — , et donner lieu, par conséquent, à de Y électricité positive ou à de Vélectricité négative.

D'après cette définition, on se trouve conduit à admettre, comme cause déterminante de la manifestation électrique, une action capable de rompre l'équilibre électrique des corps, et cette action qui donne naissance à la force électro-motrice^ peut résulter de bien des causes différentes. Le contact de deux corps hétérogènes suffit pour la faire naître ; mais elle n'est réellement très-éner gigue que lorsqu'une action chimique^ physique ou mécanique^ vient à ^rexciter Veffet de ce contact. Alors l'un des corps développe de Télectricité négative, l'autre de l'électricité positive, et la propension que l'un ou l'autre de ces corps peut avoir à dégager telle uu telle électricité, dépend de sa nature et de ses rapports physiques

128 TECHxNOLOGIE ÉLECTRIQUE.

avec celui qui réagit sur lui. Ainsi, le verre frotté par un corps quelconque dégage de Télectricité positive, alors que le corps frottant dégage de r électricité négative ; la résine, au contraire, dégage de rélectricité négative ; un métal plongé dans un liquide acidulé, susceptible de l'attaquer, dégage de l'électricité négative, et le liquide se trouve chargé d'électricité positive. Enfin, deux métaux différents, chauffés à leur point de contact, développent é'galement une manifestation électrique dans laquelle Tun des métaux se constitue négativement, T autre positivement. La pression, le clivage, la capillarité, la lumière, la combustion, l'action vitale, l'acte de la végétation, la réaction, même à distance, des corps entre eux, suivant qu'on les approche ou qu'on les éloigne, sont encore autant de causes qui peuvent développer Une force électro-motrice et par suite une manifestation électrique, et il ne s'agit que de placer ces diverses causes dans les conditions les plus convenables pour favoriser la destruction de l'équilibre électrique dans les corps qui y sont soumis^ pour obtenir des générateurs plus ou moins énergiques d*électrité.

Des différents moyens de générer l'électricité, celui qui est le plus simple et qui fournit le plus de quantité d'électricité dans un temps donné, celui enfin qui est le plus susceptible d'application, est le système fondé sur les réactions chimiques, et ce système, combiné dans les conditions les plus avantageuses, constitue ce petit appareil si connu, si varié dans sa forme, auquel on a donné le nom de pile Vollaïque.

Le nom depiles^ qui a été donné aux générateurs électriques fondés sur les réactions chimiques, vient de ce que, dans l'origine, cet appareil, dé- |

couvert par Volta en 1799, était composé d'une série de disques de cuivre et de disques de zinc accouplés ensemble deux par deux et empilés les uns sur les autres, après avoir été séparés, couple par couple, par une rondelle de drap humide. Ils formaient effectivement alors une véritable pile qu'on plaçait entre trois colonnes de verre pour la soutenir, et dont chacun des cbuples constituait ce que Volta appelait un des éléments.

D'après cette origine, le motp//e implique l'idée d'un générateur composé de plusieurs éléments, mais, par extension, on a donné ce nom à une pile composée d'un seul élément ; de sorte que, appliqué comme il l'est aujourd'hui, il ne peut faire présumer l'objet qu'il désigne.

Quoiqu'il en soit, la découverte de la pile est certainement une des plus belles qui aient été faites dans les sciences physiques ; car elle a mis entre nos mains une source puissante d'électricité qui développe ce fluide

d'une manière continue sans qu'on ait à s'en occuper, dont on peut augmenter rénergie à volonté d'après des lois connues, et qui, en raison de son peu de tension, n'exige pas un isolement parfait des conducteurs appelés à en transmettre les effets.

PUe. — Pour comprendre le mode de développement d'une manifestation électrique par voie de réaction chimique, il faut considérer que toutes les molécules des corps possédant un état d'équilibre électrique particulier, suivant lequel le corps auquel elles appartiennent s'est constitué, il doit forcément arriver que quand deux corps ayant affinité l'un pour l'autre sont en présence, leurs molécules, en se combinant successivement deux à deux, doivent avoir leur équilibre électrique rompu au moment de leur transformation. Or, tandis qu'un nouvel équilibre électrique, en rapport avec le nouveau corps formé, s'établit entre deux systèmes électriques différents, obligés de se reconstituer en un seul, il doit se produire une double manifestation électrique que l'on peut regarder, jusqu'à un certain point, comme le résultat du dégagement des fluides qui se sont trouvées en excès et en déficit dans la combinaison, et dont la présence peut être accusée sur les corps appelés à se combiner, si toutefois ceux-ci sont conducteurs. Par contre, si un corps se décompose en deux éléments distincts, ceux-ci doivent emprunter aux corps conducteurs qui sont en contact avec eux les fluides qui leur sont nécessaires pour recomposer leur électricité naturelle et qu'ils avaient abandonnés au moment de leur combinaison primitive. Donc, dans une décomposition chimique comme dans une combinaison, il y a dégagement d'électricité ; mais, dans les deux cas, la manifestation électrique se fait d'une manière inverse.

La nature de l'électricité ainsi dégagée par les corps au moment de leur combinaison, dépend de la nature même de ces corps. Avec l'oxygène et les acides en général, c'est l'électricité positive qui devient libre au moment de la combinaison^ et le corps avec lequel ils se combinent dégage de l'électricité négative. Au contraire, l'hydrogène et la plupart des oxydes ou bases salifiables laissent en liberté l'électricité négative ; alors les corps avec lesquels ils se combinent dégagent de l'électricité positive. De là les noms de corps électro-positifs donnés aux premiers, et de corps électro-négatifs donnés aux seconds (1).

L'affinité, d'après ce que nous venons de dire, en déterminant une

(1) Voir le traité d'électricité de MM. Becquerel sur cette question.

réaction chimique, provoque donc un dégagement électrique ; mai« il arrive aussi que, par réciproque, un courant électrique peut déterminer une affinité chimique. Quelle est la cause initiale ? C'est une question que nous traiterons plus tard ; toujours estril que si la disposition électrique des corps, par la facilité qu'ils pourraient avoir d'abandonner plus facilement telle ou telle des deux électricités, leur donne une propension à s'unir suivant les lois des attractions électriques, la présence d'un courant obligé de traverser ces corps à l'état de combinaison, doit en opérer la séparation, en rendant forcément à chacun l'électricité abandonnée au moment de la combinaison.

D'après ce principe, et surtout d'après la loi de Faraday, sur la transmission électrique par voie de décompositions chimiques, on pourrait croire que les liquides n'ont pas de conductibilité propre et indépendante de l'action électrolytique (1). Mais ce principe, qui avait été admis longtemps, a dû être, à la suite des expériences de MM. Foucault, Faraday, Matteacci, Masson et Despretz, un peu modifié, et on s'est convaincu que les liquides, en outre de leur conductibilité électrolytique ou décomposante, ont une conductibilité propre, très-faible à la vérité, mais qui se révèle surtout dans les courants de faible tension, assez peu énergiques pour opérer une décomposition. Ce principe, qui avait étonné beaucoup de physiciens dans l'origine, n'a d'ailleurs rien qui puisse surprendre, et ce qui serait le plus étonnant, selon moi, c'est qu'il n'existât pas. Du reste, l'expérience de M. Faraday, par laquelle des courants d'induction ont pu être créés au sein d'un liquide, en introduisant celui-ci dans un long tuyau de caoutchouc enroulé autour d'un cylindre de fer doux, soumis à l'induction, et l'expérience de Masson, par laquelle le courant d'induction de la machine de RuhmkorfT a pu échauÉTer jusqu'à l'ébullition de l'alcool, sans le décomposer, ont levé tous les doutes à cet égard. Ainsi la loi des équivalents électro-chimiques de Faraday, toujours théoriquement vraie, quant à la conductibilité électrolytique des liquides, ne l'est plus par rapport à leur conductibilité propre ; mais, dans la pratique, cette loi peut toujours être regardée comme suffisamment rigoureuse, car, comme je l'ai déjà dit, cette conductibilité propre des liquides n'intervient que très-faiblement et pour facihter la conductibilité électrolytique. Bien que toutes les réactions chimiques provoquent un dégagement éleo-

(1) Action décomposante^

trique, il ne faudrait pas croire que ce dégagement put être déterminé au même degré par ces différentes réactions ; les unes le favoriseut, les autreâ le combattent. D'ailleurs, la disposition des éléments appelés à réagir les uns sur les antres, ne permet pas toujours de recueillir les électricités dégagées. Dans les appareils destinés h> produire de Télectricité par voie de réactions chimiques, on a donc dû se préoccuper de cette double question, et c'est ainsi que la pile s'est trouvée successivement perfectionnée.

Historique des divers perfectionnemeiits de ia pile. — Tout le monde connaît la pile de Volta et son histoire (1); mais ce qu'on ignore en général, c'est que cet illustre savant eut, dès ForigiDe de sa découverte, l'idée de la pile à deux liquides, qui est venue, dans ces derniers temps, réaliser d'une manière si inattendue le problème des courants constant-s.

Sir Humphry Davy, en poursuivant cette idée de Volta, construisit même plusieurs systèmes de pile à deux liquides ; mais il n'en obtint alors aucun résultat avantageux, principalement à cause de la difficulté que présentaient la séparation des liquides et leur mise en contact.

Les piles de Wollaston furent la première modification importante de la pile de Volta ; chaque élément se composait d'une lame de ziuc enveloppée par une lame de cuivre dont elle était isolée par de petites cales de bois, et le tout plongeait dans une auge carrée remplie d'eau acidulée. Ces piles purent fournir une bien plus grande quantité d'électricité que celle de Volta, et furent généralement employées jusqu'à l'invention de la pile à deux liquides, malgré l'irrégularité de leur action et leur disposition encombrante.

En 1826, M. Becquerel, qui commençait alors ses magnifiques travaux sur rélectro-chimie, ayant reconnu que le défaut de constance dans le dégagement électrique produit par les piles provenait du dépôt de bulles de gaz sur les lames polaires, dépôt qui tend à donner lieu à un contre-courant, cherchaun moyen d'empêcher cette action nuisible, à laquelle fut donnée le nom de polarisation électrique^ en faisant en sorte que la pile elle-même orovoquât une réaction chimique capable d'absorber les gaz dégagés.

(1) Voir les détails de Thistoire de cette découverte dans le$ Merveilles de la Science, de L. Figuier, tomel. Nous ferons seulement observer que ce savant nous a emprunté la plus grande partie des renseignements qui concernent l'historique des perfectionnements de la pile. Nous avons eu effet publié ces renseignements dès l'aunûe 1855, dans la 2* édition de notre ExpoU des applications de Vékctricité, tome I, p. 54 etsuiv.

Dans ce but, il construisit des couples dans lesquels deux liquides pouvant réagir Tun sur Tautre se trouvaient mis en contact à travers les pores d'une cloison poreuse. Ces liquides étaient : d'un côté deTacide nitrique, de l'autre une solution de potasse. Deux lames de platine plongeant dans chaque compartiment, prenaient la polarité de ces liquides, et constituaient les pôles de la nouvelle pile. M. Becquerel obtint de cette pile Feflfet qu'il en attendait, c'est-à-dire un dégagement électrique beaucoup plus constant.

Trois ans plus tard, en 1829, le même savant, en partant toujours du même principe théorique, chercha une nouvelle combinaison des liquides de sa pile qui pût lui permettre d'employer l'oxydation si énergique du zinc, tout en empêchant les effets de la polarisation électrique. Les liquides qu'il trouva être les plus favorables pour cette double action, furent le sulfate ou le nitrate de cuivre et une solution saline neutre. Les résultats fournis par cette pile furent des plus satisfaisants, et M. Becquerel s'en est toujours servi depuis ce moment dans ses expériences. C'est cette pile que nous employons aujourd'hui sous le nom de pile de Daniell, bien que M. Daniell n'ait fait connaître celle qui porte soi) nom que sept ans plus tard.

S'il faut en croire M. Daniell, le principe sur lequel il se serait appuyé pour imaginer la pile à sulfate de cuivre, serait bien différent de celui qui avait guidé M. Becquerel. Suivant le physicien anglais, Tirrégalarité du dégagement électrique dans les piles de Wollaston, proviendrait de la précipitation du zinc sur le cuivre, en sorte que le but, suivant lui, qu'on devait se proposer dans les perfectionnements à apporter à cette pile, devait être de substituer à cette précipitation nuisible, une précipitation utile. Or, en faisant plonger le cuivre de la pile de Wollaston dans une dissolution de sulfate de cuivre, mise en cont^u^tà travers une cloison poreuse avec l'eau acidulée dans laquelle était immergé le zinc, cette précipitation utile s'opérait naturellement par le dépôt du cuivre du sulfate sur l'électrode de cuivre. Il est reconnu maintenant que l'effet avantageux produit par cette pile tient surtout à la dépolarisation de la lame négative, comme M. Becquerel l'avait annoncé; car malgré sa disposition, la pile en question n'empêche pas complètement la précipitation du zinc sur le cuivre et surtout du cuivre sur le zinc, ce qui en diminue l'énergie et la durée.

Quelques années plus tard, en 1839, M. Grovc, qui débutait alors dans

la carrière scientifique, où il s'est depuis tant illustré, chercha à perfectionner la pile de WoUaston, en utilisant, au profit du dégagement électrique, toute la puissance d'oxydation dont le zinc était susceptible, et cela en empêchant la précipitation de Télément positif sur l'élément négatif. Une expérience inattendue, et des plus curieuses en elle-même, le mit bientôt à même de réaliser ses espérances. Voici quelle fut cette expérience :

< Après avoir mastiqué au fond d'un petit verre la tète d'une pipe à c fumer ordinaire, dit M. Grove, je versai dans celle-ci de Tacide nitric que pur et de l'acide chlorhydrique dans le verre. Deux feuilles d'or

< furent ensuite plongées dans ce dernier acide et abandonnées à elles-

< mêmes pendant pins d'une heure. Au bout de ce temps, ces feuilles

< étaient aussi brillantes qu'au moment d'être trempées. Alors, un fil d'or

< fut placé de manière à ce qu'il touchât en même temps l'acide nitrique c et l'extrémité d'une des feuilles d'or. La feuille touchée fut immédiate-

< ment dissoute, tandis que l'autre ne fut pas attaquée, et le fil lui-même

< qui avait plongé dans l'acide nitrique n'avait subi aucune altération ;

< enfin, un galvanomètre, interposé entre les deux lames plongeant dans K les deux acides, dénota immédiatement la présence d'un courant excès-

< sivement énergique, dans lequel la lame dissoute représentait l'élément c positif et la lame inattaquée l'élément négatif. >

Les conclusions que M. Grove déduisit de cette expérience furent : 1^ Que de la réaction des deux acides l'un sur l'autre naissait un courant électrique qui, étant convenablement établi, pouvait opérer leur décomposition ;

^* Que de cette décomposition résultait une combinaison d'hydrogène et d^ oxygène ayant pour résultat de désoxyder l'acide nitrique, et de laisser libre le chlore de l'acide chlorhydrique, lequel chlore à l'état naissant en se portant sur la lame positive, en opérait la dissolution ;

3<* Que l'eau acidulée avec de l'acide sulfurique, pouvant abandonner son hydrogène aussi facilement que l'acide chlorhydrique, pouvait être substituée à ce dernier acide dans l'expérience précédente, à la condition que la lame d'or positive fût remplacée par un métal facilement oxydable ;

4" Que le zinc étant le métal usuel le plus électro-positif qu'il y eût, son emploi comme élément positif avec l'eau acidulée devait provoquer une réaction électrique beaucoup plus énergique ;

5® Que la lame d'or, plongée dans Tacide nitrique, ne devant pas être attaquée et prenant seulement la polarité de cet acide, pouvait être rem> placée avec avantage par un coi'ps conducteur inattaquable aux acides, tel que le platine et le charbon (1).

Ces conclusions furent le point de départ de la pile à acides que M. Grove ne tarda pas à perfectionner, en y introduisant les vases poreux en terre demi-cuite (2), qu'il substitua, avec infiniment d'avantages, aux diaphragmes d'argile ou aux membranes de baudruche que l'on avait employés jusqu'à cette époque dans les piles à deux liquides.

n chercha ensuite à combiner, de diverses manières, les éléments de sa pile. Il avait, dans l'origine, placé les zincs dans les vases poreux, et le platine roulé en cylindre dans le vase extérieur, où se trouvait l'acide nitrique ; mais, par mesure d'économie et à cause du prix élevé du platine, il renversa cette disposition, et il plaça, depuis lors, les zincs en dehors des vases poreux- et les lames de platine en dedans, en changeant, bien entendu de place, les acides.

Enfin, il chercha à substituer le charbon de bois et même de cornue (3) au platine, pour obtenir une pile moins chère ; mais pensant que, dans le monde scientifique, on n'apprécierait, comme étant véritablement en harmonie avec la science, que les électrodes en platine, il ne parla jamais dans ses mémoires des électrodes de charbon. Quoi qu'il en soit, six mois après la découverte de M. Grove, c'est-à-dire vers la fin de 1839, on vendait, chez un opticien de Charring Cross, à Londres, des piles à acides avec charbon de cornue en guise d'électrode de platine, et ces piles n'étaient en aucun point différentes de ce qu'elles sont aujourd'hui. M. Cooper, en Angleterre, publia même, en ce temps-là, un long mémoire, qu'on retrouve dans les Transactions philosophiques de la Société royale de Londres, pour démontrer l'importance des piles à charbon.

Ce n'est qu'en 1843 que M. Bunsen, chimiste à Heidelberg, ignorant sans doute les travaux de MM. Grove et Cooper, proposa, comme amélioration économique des piles à acides, le charbon en guise d'électrode négative, et comme lien était resté à la première disposition des piles

(1) Voir les comptes rendus de FÂcadémie des Sciences, année 1839.

(2) Cette terre, qui est rouge et qui se trouve en Angleterre, constitue, paratt-il, de très-bons vases poreux.

(S) Ce charbon est un résidu très-dur, que la houille laisse au fond des cornues dans lesquelles elle brûle dans les usines à gaz.

de M. Grove,il s'efforça de composer un charbon susceptible d'être moulé en cylindre. C'est ainsi qu'ont été construites, jusqu'en lS49, toutes les piles à acides employées en France et en Allemagne. A cette époque, M. Archereau, habile expérimentateur, trouvant sans doute plus économique de recourber des lames de zinc que de mouler les charbons en cylindre, et ayant d'ailleurs reconnu que le charbon de cornue était préférable au charbon aggloméré de Bunsen, changea de nouveau la disposition de la pile à acide nitrique et, sans s'en douter, mit en vogue les piles de Grove, telles qu'elles avaient été combinées, dix ans auparavant, à Londres. L'anaéemême delà découverte de la pile à acides, c'est-à-dire en 1839, M. Grove env.>ya à l'Académie des Sciences de Paris un Mémoire sur l'importance de l'emploi du zinc amalgamé dans les piles, innovation qui avait été proposée vers cette époque par M. Kemp. Dans ce Mémoire, M. Grove attribue la perte d'action électrique des zincs non amalgamés à de petits courants secondaires créés au sein même du zinc, par la présence simultanée, dans ce métal, de plusieurs métaux différents constituant des espèces de couple^ voltaîques. Or, l'amalgame, en faisant disparaître ces couples dans une espèce d'enveloppe homogène, devait favoriser l'action électrique, et c'est en effet ce que l'expérience a démontré. Nous verrons plus tard les travaux qui ont été entrepris sur cette question théorique.

Les Mémoires de M. Grove sur ces différentes questions sont insérés dans les comptes rendus de l'Académie des Sciences de Paris (année 1839), et sont excessivement curieux à étudier.

Malgré l'analogie apparente qui existe entre la première des piles de M. Becquerel et celle de M. Grove, il est facile de voir que le point de départ de ces deux piles était bien différent. En effet, dans la pile à acide nitrique et à solution de potasse que M. Becquerel présenta à T Académie des Sciences, en 18^6, les lames polaires plongeant dans les deux liquides étaient toutes les deux en platine et la constance du dégagement électrique était basée sur la dépolarisai ion continuelle des lames, par suite de l'absorption de l'hydrogène résultant de l'action électro-chimique produite au contact de Facide et de l'alcali. Dans la pile de M. Grove, au contraire, c'est la précipitation du métal positif sur l'élément négatif qu'on a cherché à éviter, et la force électro-motrice du couple qu'on a eu en vue de surexciter par une double réaction chimique. C'est pour cela que cette dernière pile, quoique n'ayant pas la constance

de celle de M. Becquerel, a pu fournir un dégagement électrique bien plus considérable. Si M. Becquerel avait substitué à la lame de platine plongeant dans la solution de potasse de sa pile une lame de zinc, il serait arrivé au même résultat que M. Grove, et les piles à acides, qui sont si énergiques, auraient été découvertes treize ans plus tôt, car la solution de potasse joue exactement le même rôle (comme le constate M. Grove lui-même) que Veau acidulée ; mais comme le problème qu'avait en vue M. Becquerel ne le conduisait pas à cette substitution, cette petite différence de disposition des deux piles constitue une ligne de démarcation très-trancbée entre les deux systèmes.

Les effets avantageux produits par les piles de Grove, ont provoqué une foule de perfectionnements faits en vue, soit de leur emploi plus économique, soit de leur meilleure disposition, soit de leur accroissenaent d'énergie et de la facilité de leur chargement ; mais aucun d'eux n'a encore détrôné jusqu'ici d'une manière générale la pile primitive. Cependant, plusieurs des perfectionnements en question, entre autres celui de de M. Delaurier, présentent de réels avantages ; mais, telle est la force de l'habitude, qu'il faut des années avant de faire adopter une découverte, quelque bonne qu'elle puisse être.

D'un autre côté, il faut considérer que les applications électriques sont encore fort restreintes, et n'ont pas encore nécesssité une assez grande consommation d'électricité pour qu'on ait dû se préoccuper de la question économique de sa production. Toutefois, si l'emploi de l'électricité se répandait, si de fortes industries pouvaient naître des produits obtenus par la voie électrique, en un mot, si on avait à dépenser une grande quantité d'électricité, plusieurs des systèmes proposés comme perfectionnements des piles de Grove, seraient évidemment employés ; ainsi, avec la pile de M. Doat, les produits chimiques décomposés par la pile peuvent être facilement révivifiés ; avec le système de M. de Douhet , les résidus de sulfate de zinc peuvent fournir du zinc à bon marché ; avec d'autres procédés, on peut obtenir comme résidus du blanc de zinc, du sulfate de cuivre ou du fer, du stannate de soude, du jaune de chrome, du blanc de plomb, du nitrate de plomb, de l'acide élaïdique, etc., toutes substances susceptibles d'être utilisées dans les arts. Mais jusqu'à présent, comme nous le disions, les applications électriques sont trop peu nombreuses pour qu'on veuille se préoccuper de cette questio n économique, et on préfère s'en tenir à la pile primitive. Nous étudierons, (lu reste, ces différentes piles.

La pile de Daniell a subi autant de perfectionnements que la piic de Grove ; mais, bien qu'elle ait été employée pendant longtemps, presque exclusivement, pour les applications demandant peu d'intensité électrique^ elle est en ce moment employée concurremment avec deux nouvelles piles d'un système analogue imaginées. Tune, par M. Marié-Davy, l'autre par M. Léclanché. Dans la première de ces deux piles, le sulfate de mercure se trouve substitué au sulfate de cuivre. Dans la seconde, c'est le peroxyde de manganèse et c'est une solution de sel ammoniac qui sert de liquide excitateur. Celle-ci a l'avantage de ne pas s'user quand le circuit n'est pas fermé, mais elle est moins constante et, en somme, moins forte f{ue la pile de Daniell. L'autre, au contraire est plus forte mais assez dispendieuse et irrégulière. Il est possible, du reste, que ces piles cèdent le pas à une nouvelle disposition à un seul liquide (le bichromate de potiisse) dont la force électro-motrice est plus énergique que celle des piles p^cédentes et dont l'action est rendue régulière par un écoulement constant du liquide et l'inlervention d'une couche de sable.

Parmi les perfectionnements apportés aux piles de Daniell, nous citerons ceux de MM. Callaud, Meidenger, Minotto et Siemens, au moyen desquels on supprime le vase poreux ; celui de M. Denis, par lequel on empêche les incrustations du vase poreux et la précipitation du cuivre sur le zinc ; celui de MM. Parelle et Vérité, au moyen duquel les éléments peuvent se maintenir chargés pendant un temps assez long.

Malgré les avantages que présentent les piles à deux liquides, on n*a pas oublié les piles à un seul liquide. Le premier perfectionnement qui leur a été apporté est celui de M. Smée, qui a diminuée la polarisation des lames de l'élément de Wollaston, en substituant à la lame de cuivre une lame de platine ou d'argent à surface rugueuse. Plus tard, M. Poggendorff a cherché à obtenir le même effet en employant un liquide susceptible d'absorber lui-même l'hydrogène dégagé par suite de l'action opérée sur le zinc. C'est ainsi qu'il a construit sa pile à bichromate de potasse, qui a été perfectionnée par MM. Grenet, Chutaux, etc., et qui produit aujourd'hui d'excellents résultats.

La pile à sulfate de mercure a pu être aussi disposée de manière à fonctionner avec un seul liquide, c'est-à-dire avec la seule dissolution de de sulfate de mercure, mais il faut que l'on emploie alors du sulfate de bioxyde de mercure. Dans ces conditions, deux petits éléments de A ceatimètres carrés de surface chacun peuvent fournir un courant assez énergique pouc faire marcher un appareil d'induction et fournir même,

par rintermédiaire de cet appareil, des étincelles à distance ; on emploie ayec avantage cette pile dans les appareils électro-médicaux, qui sont devenus dès lors très-portatifs. Mais cette pile se trouve aujourd'hui distancée par celle de M. Waren Delarue, perfectionnée par M. Gaiffe, qui reste toujours chargée, et qui est encore plus petite ; cette dernière a pour élément, le chlorure d'argent fondu et une solution de chlorure de zinc.

Les chaînes électro -médicales de M. Pulvermacher sont encore des piles à un seul liquide très-perfectionnées et qui, pour leurs petites dimensions, donnent des effets très-puissants.

Enfin, la mixture galvanique de MM. Breton frères, dans laquelle les éléments zinc et cuivre sont réduits à Tétat de. mixture, par un mélange pulvérulent de ces métaux avec de la sciure de bois et une solution de chlorure de calcium, a l'avantage de constituer, pour le corps humain, une pile inséchable qui n'a jamais besoin d'être entretenue et dont l'action est assez énergique.

Théorie de la pile. — Jusqu'à présent, nous avons étudié les différents perfectionnements apportés à la pile au point de vue théorique de leurs inventeurs ; mais, à l'époque où se firent ces perfectionnements, les connaissances théoriques sur les causes productrices de l'électricité n'étaient pas aussi avancées qu'elles le sont aujourd'hui. Je vais donc exposer la théorie de ces piles, telle qu'on Tadmet actuellement en France, sans toutefois invalider pour cela celle qu'en ont donnée MM. Becquerel, Grove et Daniell. Trop souvent, hélas ! les théories physiques ont du être modifiées par suite de découvertes nouvelles pour être ensuite remises en honneur. Il peut donc se faire que ces physiciens , quoique ne donnant pas alors de leur pile une théorie complètement en rapport avec les idées actuelles, aient pourtant été dans le vrai.

La théorie que Volta s'était faite du développement électrique dans sa pile, était fondée sur une action physique et non sur une action chimique. Par suite d'expériences qu'il regardait comme concluantes, il admettait que du contact seul de corps hétérogènes conducteurs mis en présence, devait résulter la création d'une force particulière à laquelle il donna le nom de force électro-motrice et qui devait avoir pour effet de constituer, d'une manière constante, l'un des deux corps dans un état électrique positif, l'autre dans un état électro-négatif. De telle sorte que, dans sa pile, il ne considérait le rôle rempli par les rondelles de drap humide que comme

une action de simple conductibilité, qui permettait aux effets électriques produits par chaque élément individuel de s'accumuler aux deux extrémités de sa pile. Cette théorie fut longtemps adoptée et c'est elle qui a servi de base aux magnifiques recherches d'Ohm. Mais quand le développement électrique par l'effet des réactions chimiques fut parfaitement démontré (1), on put se convaincre que toutes les expériences de Volta pouvaient être interprétées d'une autre manière qu'il ne l'avait fait et elle fut, sinon complètement abandonnée, du moins notablement modifiée, comme nous allons le voir.

D'après la nouvelle théorie, la véritable cause du dégagement électrique dans la pile serait l'oxydation du zinc, sous l'influence du liquide mis en contact avec ce métal, et le cuivre, charbon, platine ou autre corps électro-négatif, qui s'y trouve adjoint, n'aurait d'autre rôle à remplir que celui d'un simple conducteur destiné à partager l'état électrique du liquide et à le communiquer au circuit extérieur, de manière à provoquer à travers celui-ci, mis d'ailleurs en contact avec le zinc, la décharge constituant le courant (2). Si la cause initiale qui provoque le dégagement électrique n'était pas persistante, les deux électricités ainsi en présence

(1) Ce fut Fabroni, en 1792, qui donna les premières indications relatives à cette nouvelle théorie (voir les Merveilles de la Science de L. Figuer, tome ï, p. 615).

(2) L'empereur Napoléon TU, alors Louis Bonaparte, a donné des preuves irrécusables du rôle conducteur du liquide dans la pile, dans le mémoire que nous reproduisons cidessous et qui a été présenté avec éloge par M. Arago à l'Académie des Sciences le 29 mai 1843.

< Cette idée (la conductibilité du liquide) m'ayant paru si claire et si simple, je cherchai le moyen d'en prouver l'exactitude par l'expérience et je fis cet autre raisonnemenl : s'il est vrai qu'un des deux métaux employés dans la pile ne serve que de conducteur, on pourra le remplacer par un métal identique à celui qui s'oxyde, pourvu qu'il soit plongé dans un liquide qui, tout en permettant à l'électricité de passer, n'attaque pas ce mêlai.

• L'expérience est venue ccnfirnier mes prévisions. Je construisis deux couples suivant le principe des piles à courants constants de Daniell, mais avec un seul métal ; je plongeai un cylindre en cuivre dans un liquide composé d'eau et d'acide nitrique, le tout contenu dans un tube en terre poreuse et j'entourai ce tube d*un autre cylindre en cuivre, plongeant dans de l'eau acidulée avec de l'acide sulfurique, mélange qui attaque peu le cuivre. Ayant établi les communications comme on le pratique ordinairement, je décomposai avec cette pile de deux couples, de l'iodure de potassium dissous, et ayant placé aux | extrémités des pôles deux plaques en cuivre plongeant dans une dissolution de sulfate, * du même métal, je recueillis au pôle qui était en rapport avec le cuivre attaqué un dépôt de cuivre. •

« Je fis une seconde expérience avec le zinc seulement. Je mis dans les tubes poreux du zinc avec de l'eau et da l'acide sulfurique et j'entourai ce tub^ d'un autre cylindre en zinc plongeant dans de l'eau pure tiède. Avec deux couples semblables je décomposai j

également l'iodure de potassium et j'obtins, en prenant les précautions nécessaires, un

se combineraient directement, aussitôt après avoir été développées, sans passer en totalité par le circuit, ou, si Ton veut, Téquilibre électrique rompu tendrait à se rétablir directement entre les deux éléments excitateurs en contact ; mais comme la réaction chimique est continue, le dé- . gagement électrique se maintient sur les lames polaires, soit à Tétat de charge dynamique si le circuit est fermé, soit à Tétat de charge statique si les fluides ne trouvent pas en dehors de la pile une issue pour se recomposer. Il sera toutefois nécessaire, pour que cette réaction chimique soit continue et conserve son énergie, que le produit de l'oxydation du zinc, qui est peu soluble, puisse être facilement absorbé dans le liquide de la pile; et c'est en cela que l'acide de ce liquide joue son rôle le plus important, car le sulfate de zinc auquel il donne naissance est trèssoluble.

Quand les deux lames polaires d'une pile sont réunies par un conducteur métallique, la recomposition des fluides séparés, pouvant s'effectuer librement à traversée conducteur, donne lieu à une décharge continue qui constitue le courant, et celui-ci en appelantroxygëne sur le métal électropositif (le zinc) et Thydrogëne sur la lame électro-négative (le cuivre ou le charbon) facilite la réaction chimique et, par suite, le courant devient plus intense.

On peut facilement se convaincre de cette différence d'action électrique avec une pile composée d'une lame de zinc et d'une lame de platine plongées dans de l'eau acidulée. Quand le circuit n'est pas fermé, on n'aperçoit aucun dégagement de gaz à travers le liquide, mais aussitôt que les deux éléments polaires sont réunis, l'action se développe avec énergie.

Cette expérience est surtout remarquable quand on emploie du zincchi-

(lépôt de zinc au pôle qui était en relation avec le zinc attaqué, comme précédemment.

« Enfin je renversai l'ordre habituel des métaux et mis le cuivre dans le centre d'un tube plongeant dans de Teau et de Tacide nitrique et j'entourai le tube poreux d'un cylindre en zinc plongeaht dans de l'eau pure et j'obtins ainsi une pile assez forte.

« J'aurais voulu pouvoir mesurer avec soiu les différentes forces des courants éleclriqu*>s produits; mais il m'a été impossible de le faire faute d'un galvanomètre; mes efiforls pour en construire un ne réussirent pas, parce que les aiguilles aimantées furent toujours déviées par l'attraction des barreaux de fer qui entourent mes fenêtres.

« Cependant, d'après les expériences que j'ai pu faire, il me semble démontré :

< i° Que, dans la pile, la cause de l'électricité est purement chimique, puisque deux métaux ne sont pas nécessaires pour produire un courant;

« i° Que le métal qui n'est pas oxydé ne fait que transmettre l'électricité ;

« 30 Enfin que chaque métal est positif ou néf^iif (anode ou catode) à lui-môme ou à d'autres suivant le liquide dans lequel on les plonge. »

iniquement pur ; car dans ces «'onditions ce métal, simplement en contact avQC l'eau acidulée, n'est jamais attaqué et il faut qu'il constitue avec le li(|uide un couple voltaîque dont le circuit soit fermé, pour que l'action chimique deyienne visible. Or, il résulte de cet effet une conséquence importante : c'est que si le développement électrique produit dims la pile est dû en très-gr<mde partie à V action chimique qui s'y manifeste^ celle-ci n€ peut être considérée comme la cause initiale de ce développement ; e/, pour trouver cette cause initiale qui peut être très- faible^ il est vrat, il devientnécessairederevenir à la théorie de Voltaet (Tadmettreque du contact physique du zinc et de l'eau acidulée^ résulte le développement d'une force électro-motrice qui^ en raison de la prédisposition que possède r oxygène de Peau acidulée à s^unir au zinc ^ a pour résultat de constituer Vun des deux corps dans un état électro-négatifs F autre dans un état électro-positif.

Ces désignations d'état électro-positif et d'état électro-négatif ont toutefois besoin d'être précisées, car souvent elles sont l'occasion de quiproquos regrettables, en raison des dénominations affectées aux deux pôles de la pile. Généralement on croitque l'élément électro-positif est représenté par le conducteur qui fournit le pôle positif et que l'élément électro-négatif est représenté par le zinc : mais il est facile de voir qu'il n'en est pas ainsi, car les lames métalliques d'une pile représentent par le fait les lames de communication d'un circuit, semi-métallique, semi-liquide, traversé par un courant. Or, si le zinc est pôle négatif par rapport au circuit extérieur, il est pôle positif par rapport au courant traversant le liquide, et la preuve, c'est que l'oxygène s'y précipite. Eu égard à la pile, il représentera donc l'élément électro-positif, mais il sera constitué lui-même dans un état électro- négatif. Par les mêmes raisons, le conducteur fournissant le pôle positif sera constitué dans un état électro-positif, mais représentera l'élément électro-négatif de la pile.

L'oxydation du zinc dans la pile ayant pour effet de donner naissance à un dégagement d'hydrogène, et ce gaz en se déposant sur les électrodes polaires, pai'ticuliërement sur l'électrode négative, tendant à créer au sein de la pile une force électro-motrice en sens inverse de celle développée par l'oxydation, le rôle du second liquide dans les piles à courant constant est d'absorber ce gaz nuisible, en le faisant entrer dans une combinaison nouvelle avant d'atteindre l'électrode négative. Or, un dégagement électrique pouvant résulter de cette combinaison nouvelle ainsi que de l'action des deux liquides l'un sur Vautre, il peut se présenter deux

iA2 TECHNOLOGIE ÉLECTRIQUE,

cas, dans lesquels les effets sur le courant définitivement transmis, sont diamétralement opposés : ou ce nouveau dégagement électrique agit dans le même sens que le premier, c'est-à-dire en tendant à créer un courant de même sens ; ou il agit en sens contraire. Dans le premier cas, la pile a sa force augmentée tout en étant dépolarisée, et naturellement plus les deux actions chimiques développées seront énergiques, plus la pile approchera du desideratum qu'on peut rêver pour elle. Dans le second cas, au contraire, le courant définitif produit n'est plus qu'un courant différentiel ; mais il peut se faire que la dépolarisation de la pile soit alors tellement complète, que malgré cet affaiblissement on ait avantage à l'employer. C'est précisément le cas de la pile deDaniell, dont la force électromotrice se trouve ainsi diminuée de 1/13. La pile de Bunsen, au contraire, est dans le premier cas et sa force électro-motrice gagne 1/6 à sa dépolarisation.

Dans tous les cas^ en raison du rôle prédominant de la dépolarisation, le liquide ou corps humide entourant Télectrode négative, dans les piles à courant constant, a pris le nom de liquide dépolarisateur et Tautre liquide, celui qui attaque le zinc, a été appelé liquide excitateur,