CHAPITRE III

de Franklin. — Théorie du fluide unique. — Analyse physique

bouteille de Leyde. — Expériences diverses invoquées par

Un pour établir la théorie physique de la bouteille de Mussen-

it dans Tété de Tannée 1747 que le hasard amena l'il-

Franklin à s'occuper pour la première fois des phéno-

électriques. Par son éducation, Franklin était loin

été préparé à la culture des sciences, niais la nature lui

onné le génie, et son exemple prouve suffisamment

m la flamme de l'inspiration scientifique peut se faire

: briller au dehors en dépit du concours incessant des cir-

nces contraires. D'abord apprenti dans une fabrique de

dles, ensuite ouvrier imprimeur, enfin directeur d'un

il économique, dépourvu de toute instruction première,

le dégrossi par un voyage sans résultat entrepris en

le, séparé par une distance de deux mille lieues des pays

lissaient les sciences, privé ainsi de tout conseil, de toute

nr. 8.

90 OÉCOtlVEIlTES SCIENTIFIQUES.

direction qu'auraient pu lui fournir dos physiciens engagés diftf' les moines travaux, entièrement dépourvu d'instruments de rc»' cherches el d'ailleurs sans ressources pécuniaires pour en ftifé* construire en Europe: tel était l'homme qui s'apprêtait à aborder l'étude des phénomènes électriques avec l'espoir de. résoudre les problèmes difficiles qui s'offraient pour la première fois à son esprit investigateur. Franklin avait reçu de b ] nature l'originalité dans la conception et l'indépendance duM i les vues; son esprit, qui n'avait pas été embarrassé de bonne ) heure dans les replis des vicieux systèmes de la physique de son \ temps, s'ouvrait librement et sans entraves aux simples lumières de la vérité et de la raison ; cette virginité intellectuelle, attribut rare et précieux, fut la source des triomphes scientifiques du philosophe américain.

Franklin avait établi à Philadelphie une petite société littéraire où quelques jeunes esprits, amateurs des vérités physiques et morales, aimaient à s'exercer ensemble sur diverses matière! de cet ordre. Au commencement de l'année 1747, un physicien nommé Pierre Collinson, membre de la Société royale de Londres, adressa à la petite réunion présidée par Franklin, la description raisonnéc des nouvelles expériences électriques qui occupaient alors toutes les académies de l'Europe. A sa lettre étaient joints quelques instruments pour exécuter les principales de ces expériences, et particulièrement un tube de Verre avec son étui, instrument qui pouvait tenir lieu d'une machine électrique, car frotté avec une étoffe de laine, il donnait assez d'électricité pour produire les principaux phénomènes observés jusque-là. Peu de temps auparavant, en 1746, Franklin, se I minant à Boston, avait rencontré dans cette ville un amateur d'électricité, le docteur Spence, arrivant d'Ecosse, qui l'avait rendu témoin de quelques expériences courantes sur l'électricité. Bien qu'imparfaitement exécutées par le bon docteur, •c qui n'était pas très-expert, » nous dit Franklin, res expé-

LA BOUTEII.t.K DR I.KYDK. 91

n aient inspiré un vif intérêt, et l*a\ aient séduit par lOiiveauté du sujet. Aussi le présent envoie a la soiladelphie par le complaisant physicien de la Société Londres fut-il accueilli atec empressement par |ui entrevoyait sans doute la riche moisson de dépie cette matière, alors si nouvelle, réservait aux rs.

I commença par répéter, avec les petits appareils ir Collinson, les expériences (m' il avait vu faire h * le docteur Spence. Il en rendit témoins ses amis, membres de la Société littéraire. Sa maison se remlaque jour de curieux et d'amateurs qui tenaient se ■r avec ces nouveaux prodiges. Afin d'activer le trasouffler dans la verrerie de Philadelphie, plusieurs verre qu'il distribua à ses amis, pour les mettre en répéter eux-mêmes les phénomènes qu'il produisait Ix ; il put de cette manière disposer bientôt de plu- Ilaborateurs. Le principal d'entre eux fut Kinnersley, mx voisin, nous dit Franklin, n'ayant rien à faire, que $eai a entreprendre de montrer les expériences pour gent, et pour qui je rédigeai deux discours dans lesfes expériences étaient classées de telle manière, et pagnées d'explications données d'après une telle» mécpie la précédente faisait comprendre celle qui suivait, procura à ce sujet un élégant appareil, dans lequel ' les petites machines que j'avais grossièrement faites moi furent proprement fabriquées par des faiseurs vments. Ses séances furent bien suivies et donnèrent tnde satisfaction, et quelque temps après il parcourut Miles, donnant des séances dans les tilles capitales, et Dit de l'argent. •>

tpériences de Franklin et les décomertes qui en furent sont consignées dans une série de lettres adressées par

lui à Collinson et .qui ont été réimprimées plusieurs fois. Li première est du 28 juillet 1747.

Les lettres de Franklin ont besoin, pour être comprises, d'aï commentaire explicatif. Elles sont loin, en effet, de procéder suivant les règles d'une exposition dogmatique. C'est un simple et bref récit d'expériences détachées, dont le lien échappe, et qui déconcertent toujours l'esprit à une première lecture. Ce commentaire indispensable, nous allons essayer de le fournir.

Dans l'exposé des découvertes de Franklin il importe de distinguer soigneusement entre les faits et les hypothèses. H faut considérer séparément la théorie générale qu'il a proposée pour l'explication des phénomènes électriques, et les faits noiveaux qu'il observa et qui sont devenus dans la suite aie source abondante de découvertes et d'applications. La théorie générale imaginée par Franklin a été précieuse pour la comtitution de la science électrique; les faits qu'il a découverts ont beaucoup éclairé cette partie de la physique : par ces dent ordres de travaux, Franklin a donc été doublement utile i b belle science qu'il réussit le premier à approfondir.

Nous avons vu, en parlant des travaux de Dufay, que ce physicien, pour expliquer les phénomènes généraux de l'électricité, avait admis l'existence de deux espèces de fluide: V électricité vitrée ou positive et V électricité résineuse on négative. Selon Dufay, l'électricité existe dans tous les corps ï l'état neutre ou naturel, et cette électricité naturelle est formée par la neutralisation réciproque des deux électricités, positive et négative, qui existent dans tous les corps. Par le frottement ou parla chaleur, on peut déterminer la décomposition de ce fluide naturel : dès lors les deux électricités, positive et négative, primitivement combinées, se désunissent; l'une passe sur le corps frottant, l'autre sur le corps frotté, qui se trouve dès lors animé de la vertu électrique soit positive soit négative.

sce de ces deux fluides opposés ne satisfaisait pas le

américain. Il crut pouvoir expliquer les mômes

es par une hypothèse mieux en harmonie avec la

de moyens que la nature met en jeu. Pour rendre

es phénomènes électriques, Franklin n'admettait

que d'un seul fluide; avec cette donnée, il expli-

i les phénomènes de la manière la plus simple.

n suppose qu'il existe dans tous les corps un fluide

c'est le fluide électrique proprement dit. Homogène

gssence, il est répandu dans tous les corps: se* mole-

epoussent mutuellement, et il a lui-même de ïattrac-

la matière. Tous les corps de la nature qui, à l'ori-

; été plongés dans ce fluide, s'en sont chargés selon

é d'attraction et de leur capacité pour cet agent phy-

iqu'à ce que ce fluide se soit mis en équilibre avec lui-

ms tous les corps de la nature. D'après cela, dans les

ts ordinaires, aucun corps ne semble contenir de fluide

e et ne paraît électrisé, il est dans l'état uaturel. Mais

ie frottement, ou un moyen analogue, est venu doter-

ins ce corps la rupture de l'équilibre naturel, les

us pour le fluide électrique du corps frottant et du corps

ardent leur rapport primitif d'égalité. L'un se charge

irabondancede fluide électrique, l'autre en perd une par -

die sorte qu'après le frottement, le corps frottant, par

j, renferme davantage et le corps frotté renferme moins

électricité naturelle. C'est cet excès ou ce défaut de

Uni les constitue dans deux états d'électricité différents,

leur donne la propriété de manifester des effets élec-

opposés, c'est-à-dire de s'attirer mutuellement et de

nstituer en équilibre, dès qu'on les met en contact l'un

wtre. Quand un corps renferme de l'électricité en excès,

in dit qu'il est électrisé positivement; si l'électricité s'y

• en défaut, il est électrisé négativement.

9'l DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES.

Telle est l'hypothèse de Franklin, préférable, sous le rapport de la simplicité, à celle de Dufay.

Malgré ses avantages, malgré la clarté qu'elle introduise dans l'interprétation des phénomènes, la théorie de FrankHi ne fut pas acceptée dans la science. On continua d'admettre, avec le physicien français, l'hypothèse des deux fluides à propriétés différentes, et cette théorie a été professée jusqu'à m» jours. Kilo est plus commode en effet pour l'enseignement, pour rl'exposition dogmatique, mais rien ne prouve qu'elle soit t conforme à la réalité. I,a théorie de Franklin, ouvrage d'un esprit net et profond, sera toujours citée avec respect et avec reconnaissance, car c'est en la prenant pour guide que soa auteur fut conduit à l'une des plus belles découvertes dont h physique se soit enrichie, c'est-à-dire à l'analyse, à l'explication physique du mécanisme de la bouteille de Leyde. C'est par dei expériences pleines de finesse, de pénétration et d'élégance qttf Franklin fut conduit à celte décoin erte admirable (1).

(1) La théorie du fluide unique, proposée par Franklin, n'a pas été adoptée par les physiciens de notre époque, pour deux motifs : 1* Paire ■ qu'on n pensé que l'hypothèse des deux fluides simplifiait l'exposé dM phénomènes et présentait plus de facilité que cello de Franklin pour l'exposition dogmatique et pour l'enseignement; 2" parce que le physicien (Epinus, l'ayant soumise au calcul, crut que celte hypothèse n'était pas conllrmée par l'analyse mathématique. Il résulte en effet des calculs d'OEpinus, que la théorie de Franklin ne serait admissible qu'autant qu'il existerait, entre les particules de la matière, une répulsion à de grandes distances. Celle objection parut décisive contre 11 théorie de Franklin, car cello répulsion réciproquo à de grandes distances ne s'aperçoit nulle part dans les mouvements des corps célestes, qui, au contraire, s'attirent les uns les autres. On faisait encore remarquer que, dans la théorie de Franklin, les corps conducteurs agissant par une attraction sur le fluide unique , il doit exister, dans cette sorte d'allinité de la matière pour l'électricité, des variations dépendantes de la nature des différents corps. Or, ce résultat n'est point conforme à l'expérience, car ou sait que l'électricité se distribue aux corps conducteurs, non pas d'une manière différente suivant leur nature, mais uniformément, selon li'iir snrfaee. Kiifiii , disait-on encore, comment se fait-il

LA bouteille db lbydk. 05

Nnment d'après les expérience» de Franklin on se He aujourd'hui des phénomènes de la bouteille de i effets s'expliquent par la différence que présentent, pport de l'état électrique, ses surfaces interne et ue l'on désigne d'hahitude sous le nom de garniieure et de garniture intérieure. Avant que l'on ner la machine électrique, la garniture intérieure, î la partie interne du verre et les feuilles d'or que a bouteille, sont à l'état neutre (|M>ur employer les la théorie de Dufay) ; c'est-à-dire que les deux fluides légatif existent dans ce corps, mais neutralisés, paraur combinaison. Quand on fait agir la machine élecdéveloppe par exemple du fluide jmsitif, et que Ton teille de Leydc en communication au»c le eonduc- ;tc machine, le fluide positif passe à l'intérieur ou rniture intérieure de la bouteille. Parvenu là, ce if agit, à travers l'épaisseur du verre, sur les deux

cité négative, qui n'est, suivant le système de Franklin, ition, qu'une absence d'électricité, se produise uniquement ù es corps et s'établisse sur chaque point de cette surface, nt aux lois rigoureuses de l'hydrostatique, absolument luide réel?

U les objections qui ont fait tomber l'hypothèse de Franklin, lions essayer de montrer que ces objections avaient beaude force qu'on ne leur en a prêtée , et que la théorie du e satisfait tout aussi bien que celle des deux fluides à l'explithénomènes électriques. Sans doute , l'hypothèse des deux été avec une merveilleuse facilité à l'exposition des faits, de pour démontrer les lois de la lumière , il- est plus commode »urs à la théorie de l'émission qu'à celle des ondulations, considération ne suffît pas pour faire admettre l'hypothèse ides ; il faudrait, pour que l'on fut forcé de l'adopter, démon jne autre hypothèse ne peut se plier aussi facilement à Finies phénomènes fournis par l'observation, i physicien dont le nom est aujourd'hui presque inconnu et 1 prématurée enleva aux sciences, Bigeon, est parvenu, par i de l'analyse mathématique et en même temps par l'expé-

fluides qui existent à l'état neutre dans la garniture extérieure. Sous cette influence, le fluide neutre de la garniture extérieure est décomposé ; le fluide positif est repoussé et s'écoule dans le sol, avec lequel la garniture extérieure se trouve en communication permanente; le fluide négatif est attiré par. le fluide de nom contraire qui existe à l'intérieur de la bouteille. L'inter-

rience , à renverser les objections d'OEpinus rapportées plus haut. U mémoire de Bigeon, qui est passé presque inaperçu, est imprimé dan les Annales de chimie et de physique (2e série, t. XXXV III, p. 150).

Bigeon commence par établir le principe suivant : « 11 n'existe qu'wk seul fluide électrique dont régale distribution dans tous tes corps de ta nature constitue l'état nalurelf et l'inégale distribution l'état électriqm des corps. »

Ce principe posé , Bigeon démontre par le calcul que deux cotfi électrisés et suspendus librement dans l'air se repousseront quand lean tensions électriques seront toutes deux supérieures ou inférieures à cens de l'atmosphère environnante , et s'attireront quand l'une de cet dan tensions sera plus forte et l'autre plus faible que colle du milieu environnant.

En étudiant les calculs de Poisson sur la distribution de l'électricité libre dans l'intérieur «les corps conducteurs, Bigeon a vu qu'ils s'appliquaient très naturellement à l'hypothèse du fluide unique. Il faut seulement, dans les calculs, ajouter au nombre des propriétés du fluide électrique admises par Poisson, une sorte d'incompressibilité ou une force élastique considérable, et admettre aussi que la quantité d'électricité qu'il est possible d'enlever ou d'ajouter aux corps clectrisés, est indûment petite par rapport à celle qu'ils renferment.

Se fondant sur les expériences de Duvy, qui a démontré que les phénomènes électriques se manifestent dans le vide, Bigeon arriva à conclure que le vide contient du fluide électrique et qu'une partie de ce fluide est indépendante du milieu environnant , cette partie étant très petite relativement à celle qui adhère aux molécules du corps éleclrisé.

Ainsi, dans l'air atmosphérique, chaque molécule est entourée d'ans certaine quantité d'électricité qui ne s'en sépare que difficilement; es ajoutant dès lors à un même espace une nouvelle quantité d'air, on a enlevant une partie de celui qu'il renferme, ce qui revient à augmenter ou à diminuer sa densité par un moyen quelconque, on augmentera es on diminuera en même temps sa tension électrique, et les corps placéi dans sou intérieur, précédemment en état d'équilibre électrique, se trot* veront trop peu ou trop clectrisés par rapport à lui, et devront dès km manifester des propriétés électriques. C'est ce que Bigeon a observé en ciïcl dans l'expérience suivante : Si ou suspend sous une cloche, près

d'une substance non conductrice, comme le verre, ces deux électricités libres de se réunir pour recom- Duide neutre, comme elles le seraient si elles étaient ser une substance conductrice de l'électricité. Le verre teille remplit donc l'office d'une sorte de barrière qui i deux fluides libres, les maintient à l'état d'activité,

e de moelle de sureau fixe et isolée, une autre boule placée ité d'un fil de gomme laque horizontal soutenu par un fil de > très faible diminution dans la densité de l'air produit tourépulsion qui disparaît en rendant l'air. Cette expérience brmellement la théorie des deux électricités ; car on ne peut, tu fluide naturel, laisser que du fluide naturel, et il n'y a pas pour que l'électrisation des boules se produise et soit accusée pulsion, tandis que, dans l'hypothèse d'un seul fluide, diminuer de l'air c'est diminuer la tension électrique du milieu environne les tensions des deux boules électrisées sont toutes deux les que la tension du milieu ambiant , et il y a répulsion, est donc parvenu, par l'expérience et le raisonnement, à faire objection d'£pinus, et il n'est plus nécessaire, pour admettre e d'un fluide unique, de supposer les molécules de la matière une force répulsive.

onde objection élevée contre le système de Franklin consiste à me absence d'électricité , qui , dans celte théorie , représente ptifdes corps électrisés, ne pouvait obéir aux mêmes lois, se de la même manière que le fluide positif. Mais il suffit pour ette objection de rappeler que Franklin a dit : Un corps est élecgativement quand on lui enlève une partie , mais non pas la le son fluide naturel.

jisième objection contre la théorie de Franklin consiste à dire ne saurait admettre une sorte d'affinité élective dans un fluide jstribue, d'après une même loi, à la surface de tous les corps mment , et sans aucune différence déterminée par leur compolimique. Cette troisième objection est réfutée en ces termes par • Roblquet, agrégé de physique à l'École de pharmacie de Paris, Thèse pour le doctorat es sciences présentée en 1854, à la des sciences de Paris, et dont une partie est consacrée au sujet i occupe :

ne semble bien difficile, dit M. Robiquet, pour ne pas dire imposde déterminer des différences de conductibilité ou d'adhérence un fluide dont la vitesse est si prodigieuse, et par conséquent on s le droilde nier que ces différences existent. Qu'y a-t-il d'ailleurs rprenant à ce que l'électricité se propage et se distribue de la

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t, l/il)ir-.tr<; Faraday , on découvrant qu'un même courant électrique ), tia\ cirant les «lit-sol niions de plusieurs métaux, eu sépare des poids ii 'emuMemciit proportionnels à leurs équivalents, autorise lui-même à n pi'iiifr qu'il exUle pour l'élucliicité statique une sorte d'affinité élcr- » llv<-, mai', (pu: |e»t nuances de cette affinité ont échappé jusqu'à présent ii ii Imiter Icn méthodes d'investigation. »

han* la Thèse qui nous a fourni les passages prérédenls, M. Uobiquel 'eut proposé de compléter et de développer la pensée émise par Rigcon, dnnl h< méiiKtii ■« n'était qu'une simple note sur un sujet que la mort Ta empêché -.mus doute de. traiter dans tout sou développement. M. Uobiquel eNphque doue, suivant Tune et l'autre théorie, les expériences fondamenhilei de l'électricité. M. llobiquct expose ensuite, suivant l'une et l'autre Inpiillie-.r, l.t tliéunr dr- quelques instruments employas à la démonstration di'i plifiioitièiie» clech i(|ucs, et il montre que le système de Franklin, eVtl à dut* l'h>pothèNe du Huide unique, rend compte de ces phénoluencu il'une uumiéi'e tout au^si simple que la théorie qui lui a été pré-

le» 00 jU»qu'À IIOM JOUIS.