CHAPITRE VIII

Théorie do la pile. — Théorie de Vol ta sur le développement de l'électricité parle contact et la force électro-motrice. — Objections à cette théorie. — Réflexions critiques de (îautherot. — Wollaston,Riltcr,ctc. — Théorie chimique de la pile , posée et développée par Parrot. — Défenseurs de la théorie du contact : Pfaflf, Marianimi, Ohm, Fechner, etc. — Expériences de M. de La Rive en faveur de la théorie électro-chimique. — Travaux de Faraday et constitution définitive de la théorie chimique de la pile.

Quand on considère le nombre et l'immense variété de faits qui sont aujourd'hui acquis à la physique, touchant la pile de Yolta, on s'étonne de l'impuissance dans laquelle on est si longtemps resté pour expliquer les effets de cet appareil. La pile voltaïque est connue et maniée depuis près de soixante ans, et c'est depuis quinze ans à peine que Ton a pu en donner une théorie rigoureuse. Encore faut-il se hâter de dire que l'explication aujourd'hui généralement adoptée donne prise à plusieurs objections de détails, néglige certains faits, de telle sorte qu'il est peu probable qu'elle se maintienne intégralement dans l'avenir telle qu'on la formule aujourd'hui. C'est le tableau des opinions diverses qui ont été successivement émises, depuis Voila jusqu'à nos jours, pour expliquer théoriquement les effets de l'appareil électromoteur, qu'il nous reste à tracer pour terminer cette Notice.

Nous commencerons par exposer la théorie de Voila, telle qu'elle a été conçue par son auteur, et surtout par les divers physiciens qui l'ont adoptée et défendue après lui.

Le développement d'électricité qui s'observe dans un assemblage de corps conducteurs métalliques mis en présence

&18 DÉCOUVERTES SCIBNTIFIQUES.

d*un couducteur liquide, a pour cause unique, selon Vota, le contact des substances hétérogènes. Toutes les fois que deux substances de nature différente sont mises « contact , il se développe une force particulière à laquelle le créateur de la pile donna le nom de force éleciromotrito. Sous Tinfluence de cette force, l'un de ces corps se charg* d'électricité positive, l'autre d'électricité négative.

La force électromotrice qui a provoqué la formation des deux électricités sur le couple métallique a encore la propriété d'empêcher les deux électricités rendues libres de se recombiner à la surface des métaux en contact, pour constituer le fluide naturel.

L'action de cette force s'exerce d'une manière instantanée, mais son intensité et le sens dans lequel elle agit dépendent de la nature des corps mis en présence. La quantité d'électricité produite par la force électromotrice sur un métal donné peut donc varier selon la nature du métal qu'on lui associe.

Selon Volta, les métaux ne sont pas les seuls corps qui puissent devenir le siège d'une force électromotrice. Tous les corps conducteurs de l'électricité sont dans le même cas , il suffit de mettre en contact deux substances de nature hétérogène pour que la force électromotrice se développe à leur surface de séparation, et qu'elles se chargent chacune d'une électricité opposée (1).

(1) Voila avait divisé en deux grandes classes tous les corps conducteurs, sous le rapport de l'intciisiic des effets que peut y développer la force électromotrice La première classe , corps conducteurs parfaits électromolcurs, comprenait tous les métaux et le charbon calciné, La deuxième classe , corps conducteurs imparfaits électromoteurs, comprenait les liquides tels que l'eau pure, les dissolutions acides, alcalines, salines, etc. D'après Volta , la force électromotrice développée à la surface de contact de deux corps de la seconde classe, ou d'un corps de la seconde classe et d'un métal, esi extrêmement faible. Celte force est négligeable par rapport à celle qui prend naissance au contact de deux corps appartenant à la première classe.

U FILE DE VOLTA. 'il 9

près cela, si Ton prend une lame métallique formée d'un

au de zinc et d'un morceau de cimro soudé?», qu'on la

e sous forme d arc, et que Ton plonge m\s deux extré-

dans de l'eau acidulée par de l'aride snlfuriqiie. \oiri w

>it se passer selon les principes de Voila.

x mélallique plongé dans le liquide acide étant formé de

métaux réunis, la force

omotrice prend naissance

• surface de séparation. La

de zinc reçoit l'électricité

ve, la lame de euhre l'élec-

é négati\e. Mais les extré-

de la lame métallique hélé-

e plongent dans un liquide p'

ictt'ur et imparfait éh' et nui toit: ar. Un raison de sa ron )ilité, ce liquide établit une communication entre les dru \ lûtes de l'arc métallique ; par conséquent, l'électricité iredu zinc et l'électricité négati\edu cui\re se recombià travers le liquide et forment du fluide naturel. A mcque les deux électricités opposées se recomhiueui au sein juide, la force électromotrice, continuant de s'exercer au z\ des métaux, en reproduit sans cesse de nomellrs ités, de telle sorte qu'il existe dans ce couple métallique jurant continuel d'électricité, dirigé du cuiuv au zinc la lame mélallique, et du zinc au eimrc à tra\ei> 1<>

isi, dans la théorie de Voila, le couple électrique m* rédnil'assemblage de deux métaux mis en contact. I* liquinV lequel l'arc métallique était plongé ne remplissait d'autre que celui de conducteur; c'était seulement un moyen À\v la communication entre les deux éléments du couple lique, et de permettre la circulation, sous fovvwo Aie cw\de l'électricité engendrée parla force électa^ttrYti-

Ù20 DÉCOUVERTES SCIËNTIF1ÛUKS.

Mai» le courant d'électricité émané d'un coul couple métallique avait nécessairement peu d'intensité. En réunissant une série de couples semblables séparés par un conducteur numide, c'est-à-dire en composant l'assemblage de couples métalliques et de corps conducteurs qui composent la pile i colonne, Voila augmentait l'intensité électrique proportionnel- Icment au nombre des couples employés.

Pour démontrer le fait du développement de l'électricité pu le simple contact de deux corps, Volta faisait cette expérience fondamentale, dont nous avons déjà parlé bien des fois et qu'il importe de décrire ici avec plus de détail.

Fig. 31.

11 prenait une lige métallique CZ, composée de deux morceaux de cuivre et de zinc soudés, et la louant entre les doigts par l'extrémité zinc, il appliquait l'extrémité cuivre sur le plateau supérieur d'un élcctroscope condensateur à feuilles d'or, dont les deux plateaux étaient decuivre. En même temps, iMHimc on le fait quand (in nchx , ^ VaWa du cet iastrumcul ,

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La théorie du contact rr- ■*■■«- ; tj-.ut • /::„,- <,- • *< . , ... . chimiques qui se pasyn' ^jtjêzs. a \w.\» v > ,. solution du zinc dans lacide *~:y*r • * înw * r. ' . .^ '* zinc, quand on fait usaçe dV/i- * j •-«•. .? . *, v*. •■!" » d'hydrogène par suite de la faj*:y.*i .:. o* .■-•. «- .

Elle ne tient nul compte de la \x<,y>r **.*.< i >j.-. - * <,.. staterparrexpérience, qui esiMfenif <*,;./<-/. = * ■ •:-. • ,■• triques de la pile et le degré dénerçi*: cliium^.- <iu <U ^ <iw « »

UH DÉCOUVERTES SCIINÎtFlQtJKS.

tration de l'acide employé à mettre cet instrument en action Quant à l'expérience fondamentale deVolta, que nous avons rapportée, il suffît, pour en détruire toute la valeur, de montrer que le dégagement d'électricité que l'électroscope accuse, dans cette circonstance, provient uniquement de l'action chimique qui s'exerce entre le doigt de l'observateur, toujours imprégné d'un liquide ou d'une sueur acide, et le zinc, métal si oxydable. En effet , le véritable moyen d'assurer le succès de cette expérience, c'est d'opérer avec le doigt préalablement mouillé. Si au lieu de tenir la tige métallique avec le doigt, on la tient à l'aide d'une pince de bois sec; si au lieu de saisir la lame hétérogène par l'extrémité zinc, on la tient par le côté cuivre, métal moins oxydable que le zinc; enfin, si au lieu d'opérer en présence de l'air, on faittœtte expérience dans le vide, ou dans un gaz autre que l'oxygène, tel que l'acide carbonique ou l'azote, dans ces divers cas l'électroscope n'accuse plus la préseuce de l'électricité. Ainsi cette expérience de Volta n'était en réalité qu'un fait mal observé. Exécutée dans des conditions rigoureuses, elle prouve le fait contraire, c'est-à-dire l'absence de toute électricité dans une lame formée de deux métaux hétérogènes.

Ces objections contre la théorie du développement de l'électricité par le contact sont si justes, si naturelles, qu'elles furent formuléesdèsles premierstemps où Volta donna connaissance de son hypothèse. C'est le 1 6 brumaire an IX, que Volta lisait à l'Institut le mémoire consacré à l 'exposé de sa théorie. Déj à le 1 2 d u même mois, Gautherot, savantbien oublié aujourd'hui et dont la génération scientifique actuelle ignore jusqu'au nom, avait présenté à la Sociptp fthtloterhniquede Paris uneré ùîation de cette lhéorie,qui Ait publiée dans un recueil scientifique de cette époque (1). Nous

(t) Mémoires des sociétés savantes et littéraires de la république française, tome I, page 411.

celte époqn* «n jâ» m wn»*nm t'isâir.

h Noos avoos tx. **l jarsaa tir* îmïiurr-gahanême. ç»* «~ . asw-rjifi l-* -■nrrrîir?!! relatives à i'ir" nf^tliiçrut ^i-iiainr i - •'-îr ofoenalenr & su*. * rnr*-inn ? atoil. hd. vraiment saprrœir^- r'îir tbwv ■. a-j*»! 3innn a de ces phénMs**»*. L -Tniiraniifi iirfw-imi» o»« «B-» ô» a jhV était àpein*3*ram** iar * ura. m in mrr? «Hranr. *>>»therot. se présîwatf- *a. t thi11- 7*nr o»wifr i r^ nmr twn bits une ïMi»rcr ^ainui «m*;Hi>^-

Gantherec. sw *^i»jnipr Jt- Mf^iiiniFOi*» nimnoit^ ** a

pile de Vote, parau: v* îu^nu^ •jMHiu-rarjH» oïl &m*3l xsun.-

Fabroni da» »* j»*r3r»»jQîMi jumiOTi»1 îh* *&!& wirm

proToqnéspar lacr ô^Crffîau ** i mirut * nés* irîr* é*

mcujttàam éxi* h *r* kx «* -/v&u*>r-<rj*m Z3x*:rms± 1.

admettait, à Hasaré* Fwr^ax ^» yç» »*am te

étant nrôen «•»:£- aranuc un* vsiiap? lac^gfc i »

biner, eo rré» è> ^:7 «Lar* rv'.rcvrat : — qve «ue t»-

dance à qk ovcKCïfcsrc. li^japr '^i: r*«r rês&K de

diminuer la fcrr* de o'Àtsrc : — «rx c^: agtibagciM»t cte>

l'intensîté de la «nb^M. petT&ttîin &i oéa: î*r pins «ndalrie

du couple de « canaâ-oer p4n± iiséfr«ï ai*e Tornenie de l'air

on de IVan; — qu* d* ia résni?*:* loTvdatmi du métal par

l'oxygène atmMpbrriqo*. «î l'on opérait dans l'air : on bien.

comme c'était k ras k-piu* eroéral.si Ton offrait dan* de IVnn

acidulée, il y avait oV-compoMtion de l'eau, décamnent de «5

hydrosène et mtdatîon do métal qui entrait en dis$»hnioN dait>

l'acide. Jusque-là, comme on le voit, il y avait identité entre

la théorie de Fabroni et celle de Gautherot: mais ce dernier U

complétait tictoriensement par l'addition d'un terme ries plus

importants que Fabroni avait négligé, ou pour parier plus exacte

ment, qu'il avait nié d'une manière formelle, et qui a>att frappe

hlk DÉGoorarres sciEKnriQUKs.

de stérilité sa belle conception. Gautherot admetuit donc que, par suite des changements de forme physique survenus parmi les corps réagissants, il y avait production d'électricité; que If fluide électrique prenait In forme d'un courant et devenait une force1)). x^r

Voici à peu près le résumé de son travail lu à la Société pbilotechiiique :

» L'état actuel de nos connaissances, dans les phénomènes de la pile de Yolta, ne nous permet pas encore, disait Gautherot, de distinguer le phénomène principal, qui explique et subordonne les autres, de ceux de l'électricité, qui ne paraissent ici que comme secondaires. L'électricité y est excitée et mi» en jeu ; mais elle y est subordonnée. L'oxydation des métau* se présente au contraire comme un phénomène de premier ordre. Leur attouchement semble augmenter leur affinité pour l'oxygène; et l'eau, dont la présence est indispensable dans ce cas pour rendre sensibles les phénomènes du galvanisme, semble prouver, par sa prompte décomposition, cette affinité plus grande de l'oxygène pour les substances métalliques que pour l'hydrogène. »

Tandis qu'en France la théorie du contact était de cette manière attaquée dans ses bases mêmes, elle était combattue en Angleterre par Wollaston. Dans un mémoire qui fut publié en 1801, mais qui ne fut connu sur le continent que quelques années après, ce grand physicien tentait de substituer la théorie chimique à celle du contact. Seulement , Wollaston allait trop loin en avançant qu'une manifestation quelconque d'électricité a toujours une origine chimique, et que le développement de l'électricité par le frottement ne reconnaît point d'autre cause. AVollaston fondait son opinion sur divers résultats d'expériences. Il avait répété l'expérience fondamentale de Volta, qui

(i ) Gautherot, Recherches sur les causes qui développent V électricité dans tes appareil* galvaniques (Journal de physique, t. I.YÏ, p. 429>.

LA PILE DE VOLT*. 4*j

consiste à montrer le dégagement de l'élert riritr par le sûnplr contact de deux métaux isolés au mu von du condensateur. Or. en opérant avec les doigts bien secs. «t mieux, aiec une tisse conductrice de bois ou d'une autre matière, tenue dans la main et servant à toucher le plateau du condensateur. Wollaston avait constaté l'absence de tout dégagement d'électricité 1'. Aussi déclarait-il que la théorie du contact était inadmissible à tous les égards.

Le physicien Haldanne partagea les opinions de Gautherot et de Wollaston.

Parmi les adversaires que la théorie chimique de la pile trouva en Angleterre, nous pouvons citer Priestley, dont l'opinion est assez curieuse à connaître. Priestley rapportait au phlogistique les effets de la pile. Selon lui, le zinc du couple vohaîque perdait son phlogistique, tandis que l'argent ou l'élément négatif le conservait. Cette explication n'était rien antre chose, comme on le voit, que la théorie de l'oxydation exposée dans les idées et avec le langage du temps. Le docleur Bostock, de Londres, présentait à peu près à la même époque des idées du même genre, dans une Histoire du galvanisme, qui ne se compose que de courtes citations d'ouvrages publiés sur ce sujet. Un autre physicien anglais, Wilkinson, défendit également la théorie chimique de la pile.

En Allemagne, Ritter fut le premier à embrasser la théorie de l'oxydation. Louis d'Arnim chercha à confirmer ces idées par l'expérience. Il voulait rattacher l'action de la pile à celle de la machine électrique, et, conformément aux idées de Woilaston, il essaya de prouver que, pendant le frottement du plateau de verre de la machine électrique contre les coussins revêtus d'un amalgame d'étain , il se produit un phénomène d'oxydation.

(i) Hyde Woilaston, Eocperiments on the chemical production and agency of Electricity [Nicholson's philosophical Journal ',vol. V, p. 333, 180l,docemb(»r).

A26 DÉCOUVERTES SCIRNTIFIQDES.

Bucholz, savant pharmacien d'Erfïlrth, pour prouver que la \** production de l'électricité dans la pile provenait de l'oxydation de l'un des métaux du couple , chercha a comparer la somme d'électricité produite aux quantités d'oxygène qui entraient en combinaison avec l'un des métaux. L'appareil connu sous to nom de chaîne de Bucholz , et dans lequel la dissolution d'un sel métallique sert de conducteur à la pile, fut imaginé à propos de ces discussions. Ajoutons enfin, pour terminer la liste des physiciens allemands qui professaient alors les théories chimiques, que le docteur Heimand de Vienne chercha anssi a prouver, par l'expérience, que l'oxydation était la seule source d'électricité dans l'appareil électro-moteur de Vol ta.

Mais de tous les savants de l'Europe celui qui développa h théorie chimique de la pile avec le plus de puissance et de talent, ce fut Parrot, physicien russe, professeur à Dorpat. Parrot expose la théorie chimique de la pile avec une telle supériorité et une si grande force de raisonnement, qu'il mérite d'être considéré comme le fondateur de cette théorie. C'est en 1801 qu'il commença à faire connaître ses idées sur cette matière ; il les développa ensuite dans divers mémoires publiés en Allemagne, et plus tard dans son ouvrage Abrégé de physique théorique (1). Parrot s'était proposé, suivant ses

(I) Le premier travail de Parrot sur la théorie de la pile, est un mémoire de concours qui fut couronné en 1801 par la Société bat ave des sciences de Haarlem. Il les reproduisit à diverses reprises dans les mémoires suivants, insérés dans les Annales de physique de Gilbert (en allemand). Voyez :

Esquisse d'une nouvelle théorie de V électricité galvanique, et sur la décomposition de Veau opérée par V électricité, t. XII, p. 49 (1802).

Sur les moyens de mesurer V électricité, t. LXI, p. 253.

•Sur les déviations dansVélectrom tre, t. LXI, p. 267.

Sur les effets du condensateur, t. LXI, p. 280.

Sur la théorie de Voila relative à V électricité galvanique, t. LXI,

Enfin , il les a rappelées de nouveau dans une « Lettre adressée à MM. les rédacteurs des Annal, de chim. et de phys., sur les phénomènes voltdiques. » (Annal, de chim. et dephys., t. XLII, p. 45.)

LA PfLB Dl VOLTA. 437

propres expressions, * d'instruire de tontes pièces le procès du physicien dePavie; » et Ton va voir qu'il était difficile de composer un plus redoutable réquisitoire.

Parrot commence par s'attaquer à l'expérience fondamentale de Yolta, qui consiste, comme nous l'avons dit plusieurs fois, à montrer que deux métaux isolés mis en contact, étant brusquement séparés, et l'un d'eux étant porté sur le plateau du condensateur, cet instrument accuse une manifestation 'd'électricité, appréciable par l'écartement des feuilles d'or. En rapprochant toutes les observations publiées à propos de ces expériences, et invoquant surtout celles de Wollaston, rapportées plus haut, Parrot fait voir que les résultats ont tou ours été absolument nuls toutes les fois que l'on a su éviter les véritables causes électromotrices, c'est-à-dire l'action chimique que développe le doigt mouillé ou sec venant à toucher un métal aussi oxydable que le zinc, comme aussi la pression, la friction, l'élévation de température, que détermine dans cette circonstance le contact du doigt avec le plateau du condensateur.

Généralisant ensuite le fait, le physicien russe prouvait que le contact des métaux hétérogènes, loin d'être une cause de production d'électricité, retardait, au contraire, le mouvement du fluide électrique, de telle sorte que l'on pouvait isoler ou immobiliser de petites quantités de ce fluide, en lui faisant traverser un certain nombre de couples métalliques hétérogènes. Pour prouver que l'hétérogénéité était bien uue cause de diminution du pouvoir conducteur, Parrot démontrait par l'expérience que la même quantité de fluide électrique, qui ne pouvait se transporter à travers un conducteur formé d'un certain nombre de métaux hétérogènes, se transmettait parfaitement à travers un conducteur formé du même nombre de fragments d'un même métal.

Après avoir détruit de cette manière les fondements de la théorie du contact, Parrot l'attaquait dans ses applications.

Selon > olta , la surface des couples de la pile n'exerce aucune influence sur la quantité d'électricité produite, qui n'est proportionnelle qu'au nombre des couples de l'appareil. Parrot établissait, au contraire, ce fait bien vulgaire aujourd'hui, que l'intensité des effets de la pile augmente avec la surface, et non avec le nombre des couples.

Volta avait posé en principe que la puissance de son appareil électromoteur devait s'accroître indéfiniment selon le nombre des couples métalliques, parce que chaque couple ajouté fournissait une nouvelle quantité d'électricité, qui venait se joindre à la somme déjà produite. Parrot, au contraire, prouvait que l'interposition d'un couple produit une déperdition énorme de force électrique, et que la quantité de fluide qui prend naissance dans cet appareil est indépendante du nombre des couples employés. Enfin , Volta qui s'obstinait à ne voir, dans le liquide acide employé pour mettre son appareil en action, qu'un conducteur pur et simple, regardait comme une nécessité fâcheuse l'obligation de faire usage d'un liquide acide. Il avait toujours appelé de tous ses vœux la découverte d'un conducteur solide, qui ne fût pas électromoteur par lui-même, qui n'exerçât aucune influence chimique ni sur l'un ni sur l'autre des deux conducteurs parfaits, et qui pût servir dès lors comme un agent plus commode et plus efficace de transmission du fluide entre les couples de sa pile. Malgré tous ses efforts, Volta n'avait jamais pu combler ce deside)%atum de sa théorie. Les piles sèches qui furent construites, en 1803, par Hachette et Desormes, et en 1809 par Deluc, paraissaient pourtant satisfaire à ce besoin ou à cette confirmation de l'hypothèse de Volta, puisqu'elles se composent uniquement d'un assemblage de corps solides. Elles n'avaient même été imaginées que pour fortifier sur ce point la théorie de Volta. Mais Parrot répondit : « qu'une pile séchée au poêle ou à l'éluve pouvait être sèche au dire d'une blanchissensé, mais non aux sens d'un physicien. » Ensuite, procédant

ides expériences directes, il plaça une pile de Zamboni sous me cloche de verre ; il dessécha l'air renfermé au movendela cfanx caustique, et trouva que, lorsque l'hygromètre à fil de nie marquait 22°, la pile de Zamboni ne communiquait aucune électricité au plateau condensateur de l'éleclromètre a feuilles d'or, bien que le contact fût prolongé pendant plusieurs minutes ; — que l'effet électrique de\enait de plus en plus sensible \\ mesure que l'air se chargeait davantage de vapeur d'eau, et qu'il atteignait son maximum dans uue atmosphère saturée d'humidité. Enfin, il évalua approximativement la quantité d'électricité fournie pendant un temps donné par une pile de Zamboni et une pile à colonne, et il trouva que cette quantité était proportionnelle à la quantité d'oxygène que chaque couple enlève, dans un temps donné, à l'air ou à l'eau.

On s'explique avec peine comment des idées aussi frappantes, aussi nettement formulées, qui s'appuyaient presque toutes sur l'expérience, produisirent si ]>eu d'impression chez les physiciens. Il est certain pourtant que les travaux de Parrot ne forent pris qu'en médiocre considération. Les grandes vérités qu'il mettait en lumière parurent presque aussitôt obscurcies par les résultats qu'invoquèrent, à cette époque, les nombreux partisans que la théorie de Volta avait trouvés en Allemagne et en France.

Le défenseur le plus actif et le plus habile de la doctrine du physicien de Pavie fut le chimiste Pfaff, professeur h Kiel qui , par des publications répétées, sut maintenir la faveur du inonde savant aux idées de Volta.

En France, M. Biot, dans un travail présenté en 1 803 à l'Institut national , avait essayé de confirmer la valeur des mêmes idées. Il s'était efforcé d'expliquer les anomalies physiques de l'électromoteur de Volta par des différences de conductibilité dans les métaux flu couple; aussi affirmait-il que la quantité d'électricité due à l'action chimique était assez faible

pour être négligée en présence des effets électriques dus au con- \^y tact des métaux.

J. B. Behrends, Hildebrant et le professeur Gilbert de Leipzig, appuyèrent ensuite, par des expériences dont les résultats étaient très originaux, la doctrine de la force électromotricc.

Déjà puissamment étayée en Allemagne par les recherches des physiciens , la théorie de Volta reçut bientôt une confirmation qui parut éclatante, dans les travaux de l'illustre mathématicien Ohm, qui, en 1820, donna à la science de l'électricité une base mathématique directement assise sur la théorie de Volta. Les déterminations numériques de Ohm, déduites d'eïjrôricnces électro-magnétiques, établirent les lois de l'action de la pile d'une manière si rigoureuse et si complète, que l'on dnt * penser dès lors que la théorie de la force éleclromotrice ne devait plus rencontrer aucun argument sérieux.

Voici les lois générales posées par Ohm et qui résument tous , ses travaux. Il importe d'en consigner ici le texte . car elles I embrassent dans leur généralité tous les phénomènes de la pile.

\° Dans un couple vollaïqne quelconque, If s forces électromotrices sont proportionnelle* aux tensio.is cleclro- statiques.

2° La force éleclromotrice de couples mis en série est proportionnelle au nombre des couples et indépendante de leur étendue; l'intensité, au contraire, est indépendante du nombre des couples mis en série, mais elle croU en raison directe de leur étendue.

3° L* intimité d'un couple ou d'une pile qu-lconque est proportionnelle aux forces electromofrices, cl en RAISON INVERSE DIS RÉSISTANCES DU CIRCUIT.

Ces lois résument en peu de termes tous les rapports qui existent entre la force de la pile et l'intensité de ses effets, selon que l'on fait varier les conditions extérieures, c'est-h-dire la longueur du conducteur, son diamètre, sa conductibilité, l'interposition de substances diverse* dafts le tca'^et du circuit, etc. , etc.

la pilé ds Volt 4. ASt

Ne pouvant entrer dans l'examen détaillé de ces phénomènes <pii revi nnent spécialement aux traités de physique, nous nous bornons à rappeler le nom du physicien qui a posé ,ccs règles importantes et la date de ses travaux sur ce sujet.

Après cette confirmation mathématique, les belles recherches du physicien allemand Fecbner sur la résistance qu'opposent les conducteurs solides ou liquides au passage du courant de h pile, donnèrent une dernière sanction à la théorie du contact qui parut désormais appuyée sur des fondements inébranlables.

Entre les partisans absolus de la théorie du contact et les défenseurs de la théorie chimique , il importe de signaler les opinions intermédiaires des physiciens qui ont teffté de concilier ces deux systèmes opposés. Le nombre de ces derniers a été considérable. Nous nous contenterons de les signaler en peu de mots; car, pour les faire connaître très exactement, il faudrait entrer dans de nombreux détails et se livrer à des considérations nouvelles dont l'exposé nous entraînerait trop loin. Dans l'intervalle qui s'étend entre les années 1820et 1840, plus de deux mille mémoires ont été publiés, par divers savants, pour le développement de théories particulières de la pile, s'appuyant à la fois sur le principe de la force électromotrice et sur l'action chimique.

Humphry Davy est un de ceux qui se sont occupés avec le plus de persistance à faire triompher une théorie de la pile intermédiaire entre l'hypothèse du contact et la considération des effets chimiques. Nous avons vu que, dans ses premiers travaux sur l'électricité, Davy s'était prononcé très nettement en faveur de l'interprétation chimique. Mais plus tard il devint partisan des théories de distribution qui avaient pris un très grand empire; peut-être aussi était-il dirigé dans cette voie par son désir de faire admettre en même temps ses vues sur l'identité de l'affinité chimique et de l'électricité, qui avaient

432 DCCOCTMTES SOBSrnPfQCES.

pour base le fait du développement de l'électricifé parle simple contact des coq».

Quoi qu'il en soit, Da>> admettait que la cause primordiale de la production de I électricité dans les piles voltaiques, c'était le contact des métaux hétérogènes. L'action chimique s'exerçant sur l'un des métaux du couple, tendait ensuite à rétablir l'ànii- r libre dans les mouvements électriques développés par le contact, de sorte qu'en définitive, selon Davy, les phénomènes produits par l'électromoteur de Voha provenaient de l'action réunie de ces deux causes. Dans une pile formée, comme cette qu'il avait étudiée, de couples zinc et cuivre plongés dans une dissolution de sel marin, les deux métaux se constituaient par le contact dans un état électrique opposé. Lorsque les couples étaient en petit nombre, et que par conséquent l'électricité produite avait peu d'intensité, la dissolution de sel marin n'agissait que comme simple conducteur , et l'électricité se distribuait sur chaque couple, en augmentant de tension avec le nombre des plaques, et de quantité en raison de la surface métallique. Mais dans une pile composée d'un grand nombre d'éléments, et qui dès lors agissait comme un agent de découi|)osition chimique, l'eau et le chlorure de sodium étaient décomposés à la fois par le courant \oltaïque : l'oxygène et l'acide chloiiiydriqtic provenant de cette décomposition se portaient sur le zinc, tandis que l'hydrogène et la soude se portaient sur le cuivre. De là résultait, |X)ur un instant, l'équilibre des forces mises en jeu. I ne partie du zinc se dissolvait dans le liquide de la pile, tandis que l'hydrogène se dégageait à l'état de gaz; ensuite le contact des deux métaux venant à développer une nouvelle quantité de fluide électrique, donnait au zinc de l'électricité positive, au cuivre de l'électricité négative. Mais l'ox\gène et l'acide chlorhjdriquc qui se trouvaient en présence du zinc, j;ar suite de la décomposition chimique, et qui sont électrisés "éyaliteinent, neutralisaient l'état électro-positif du zinc; et

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Teae est h théorie aôie aôiffe? jar bn^. « qa? chercha à faire prétaloàr jaiaa a fa aa de sa carrière «cininfafT. c «aa-dire josqaa raaaêe 1K6.

Cette théorie de IToaiTili^ ^nriqoe w adeçe** par Ga*- Lassacet Tliiaari. qaL daa»tear» «ai* pcar megmerllpte»allé des effets de h pn>. adauiia: qa* «ce intensité était proportiooDeDe à Iëaerâe tainéqoe de l'acide employé pour mettre l'appared ta artna.

Jaeajer , physaoea da Wurtemberg et professeur à Stnttsard. qui, dans lorigÎBe. s'était montré, comme Daiy. partisan de U théorie de l'oxydation, finit aussi par admettre fa théorie de l'équilibre et de b distribution, qui confirma par le contrôle de l'analyse mathéniaîique. Benetius approaiait pleinement le* idées de Jaeger, et fl dit. dans son ouvrage, que Ion doit à ce physicien h théorie b plus claire cl b plus complète de la pile de Yoha. Il chercha lai-même à préciser et à étendre les idées do professeur de Stuttgard. On pent en dire autant de Scholx et de Reinhold. physiciens allemands, qui s'appliquèrent à développer les idées de Jzger. Le professeur Ermann de Berlin, dansb théorie particulière qu'il formula, inclinait, pins que les précédents , vers la théorie du contact Mais h théorie b pins satisfaisante de la distribution et de l'équilibre de l'électricité dans b pile de Volta a été donnée par le professeur Joseph Prechll de Vienne.

C'est vers l'année 1835 qu'une période toute nouvelle s ouvrit pour l'explication théorique des effets de b pile de A oit*. Malgré les beaux travaux de Ohm et de Fechner. qui, en

liant à la théorie du contact une base mathématique, semblaient avoir décidé dans ce dernier sens cette question tant discutée, il se rencontra à cette époque d'habiles et profonds observateurs qui, reprenant à de nouveaux points de vue la théorie chimique, assirent cette théorie sur des bases désormais inébranlables. M. Auguste de La Rive qui, pendant vingt années consécutives, n'a cessé de s'occuper de cette grande question, est le premier fondateur de la théorie chimique actuellement adoptée pour l'explication des effets de la pile de Voila. Ne pouvant entrer dans les détails des expériences si nombreuses et si variées qui ont été exécutées par cet habile physicien, depuis Tannée 1835 jusqu'à notre époque, nous nous contenterons de dire que, par l'ensemble de ses recherches, le savant physicien de Genève a donné le premier l'explication rationnelle des phénomènes de la pile en les interprétant par la seule considération des effets chimiques.

Après M. de La Rive, M. Faraday, de Londres, a été le véritable créateur de la théorie chimique de la pile, professée aujourd'hui par tous les physiciens à peu près sans exception. Grâce à une très longue série de travaux, aussi remarquables par la précision et la méthode expérimentale que par la force du raisonnement, M. Faraday a complètement réfuté la théorie du contact métallique, et donné en même temps une démonstration définitive de la théorie chimique. Les divers travaux de M. Faraday sur cette question sont renfermés clans un nombre considérable de mémoires, on plutôt de notes de peu d'étendue, dans lesquels ce physicien a consigné la description et le résultat de ses expériences au fur et à mesure qu'il les exécutait. Mais on trouve un exposé de l'ensemble de ses recherches sur cette question dans un grand mémoire sur Yorigine du pouvoir de la pile voltaïquc.

Ué par lui en W\\* t\aw \w jVrtto\j«* dt Vélectricifr,

recueii qui a para & Genève pendant plusieurs années sous la direction de M. de La Rive (1).

M. Faraday démontre dans ce travail les propositions suivantes :

1* L'action chimique dégage d£ l'électrité. 2° Le courant s'établit au moment où Tact ion chimique commence, et dure aussi longtemps qu'elle.

3° Le courant s'affaiblit toutes les fols que l'intensité de l'action chimique diminue ; il s'arrête au moment où l'union chimique est suspendue.

A* Le sens du courant change en même temps que le hcus de l'action chimique.

5° Toute variation survenue dans l'intensité, ou le sens de l'action chimique, s'accompagne nécessairement d'uiie \ aiiiitiori correspondante dans l'intensité, ou le sens du romani.

6° En l'absence d'action chimique, le roupie \olfafqm w fournit pas de courant.

7° Le seul contact des métaux ne peut déwloppei d«« pli/ nomènes électriques.

Nous allons faire connaître les principales e\|*/iieme.; cm lesquelles M. Faraday s'appuie, pour démontrer la WmiMmi propositions fondamentales que nous wnom'IYriomM, <i <|m établissent d'une manière irréfutable, que le contaM de--. iii/Iium hétérogènes n'est pour rien darn le* pU-nom' u* ■« *\* l.i pil'voltaïque, et que toute l'électricité qui \»i<w\ imi^jhim dim cet appareil provient de l'action ' liirnique *<*nt* p.n \* -nuU sur les métaux qui le complot.

31. Faraday a emploie pour w< '*p/tvw 'I' •pp»"»^ fort simples, qui penn^ti/iif de *ty»t'i w*uiunt\ I -hum du contact des mêlant At- l>fM |*o4riif \<** •*■ f/--*n»#ifcliimîques, et par coft'-*qii"r.î A<4<". %**•*'.>*• . N'p'"* ''' " deux influence <-.: *\vj- .« i**fi.w\*.u *\n ",»fi* i\mm\w

A36 DÉCO0VI*T*S SCIINTinQUIS.

H examine d'abord comment se comporte un couple voltaïque en présence d'un liquide qui n'agit point chimiquement sur les métaux de ce couple. La dissolution concentrée et limpide de sulfure de potassium jouit de la propriété de conduire très bien l'électricité dynamique, et de se laisser traverser par des courants très faibles. La même dissolution n'exerce aucune action chimique sur le platine et sur le fer. Elle permet donc d'étudier séparément l'influence du contact des métaux et celle de l'action chimique dans la production d'un courant électrique. Voici la disposition employée par M. Faraday pour observer les phénomènes qui se produisent dans ce cas.

Si dans un vase N contenant de la dissolution de sulfure de potassium, on place une lame de platine P' et une lame de

Fig. 35.

1er F; que dans un second vase M rempli de la mtme dissolu-

LA F«i M TOLTl. kYt

lion, on plonge deux hmes 4e platane P, P", que l'on fixe ks lames P" P' aux extrémités dn fil d'un gahaaomètre C. et que Fou fasse communiquer les lames FP an moten d'un fil de fer fet d'nn fil de platine p. on obtient nne disposition dans laquelle on réalise le contact de deux métaux hétérogènes, c>~4à-dire le fer et le platine qm se touchent an poin: C En même temps les métaux employés plongent dans on liquide qui ne peut exercer sur eux aucune action chimique, puisque la dissolution de sulfure de potassium n attaque n/ le platine, ni le fer. Or, bien qu'il existe au point C un contact de deux métaux hétérogènes, l'aiguille du galvanomètre reste immobile, aucun courant ne traverse le circuit Ainsi le seul contact dedeux métaux est impuissant à faire naître un courant vohaique. Si l'on sépare les fils p et /"au point C, et que l'on place entre eux un autre métal quelconque, tel que du zinc, par exemple, bien qu'il y ait contact* d'une part entre le zinc et le platine, et d'autre part entre le zinc et le fer, il n'y a pas encore de courant produit Le contact seul ne développe donc point d'électricité.

Maintenant, si l'on vient à placer au point C, c'est-à-dire entre les deux fils conducteurs de platine et de fer, un morceau de papier imbibé d'acide sulfurique, le fer est attaqué par l'acide. Aussitôt l'aiguille du galvanomètre est déviée, le circuit est traversé par un courant électrique qui passe, à travers le papier, du fer au platine; le fer jone le rôle de métal positif, comme l'indique la théorie chimique.

Ainsi, tandis que le contact de deux métaux hétérogènes ne développe aucune trace d'électricité, au contraire, dans les mêmes conditions, l'action chimique détermine l'établissement d'un courant voltaîquc. Il n'y a pas de courant toutes les fois que l'action chimique manque, bien que le contact existe ; il y a au contraire production d'un courant voltaïque, toutes les fois qu'un liquide agit chimiquement sur un métal, /r. YL

Ou peut remplacer la dissolution du sulfure de potassium par une dissolution concentrée de potasse, la lame de fer F par une lame d'argent, et le fil de fer f par un fil d'argent ; la po- U tasse caustique n'exerçant aucune action chimique ni sur l'ar- j-* geat, ni sur le platine. Au point € (ûg. 35), il y a contact de deux métaux hétérogènes, et pourtant 1$ galvanomètre n'accuse la production d'aucun courant Mais, si au point G on place, entre l'argent et le platine, un morceau de papier imbibé d'acide azotique, l'argent est attaqué tout aussitôt, et en même temps le galvanomètre signale la production d'un connut électrique.

M. Faraday a employé, dans le même appareil, d'autres liquides, tels que l'acide nitreux hydraté et l'acide azotique. Toutes les fois que la combinaison voltaïque était formée de métaux sur lesquels ces liquides étaient sans action, il a constaté que le contact seul ne développait aucun courant électrique.

Cet expérimentateur est arrivé aux mêmes résultats, en plaçant dans le même appareil des liquides qui peuvent agir chimiquement sur l'un des métaux du couple pour former un sulfure. J*a dissolution de sulfure de potassium attaque avec énergie 1 Y1 tain, le plomb, le bismuth, le cuivre, rantimoiue et l'argeut. Si donc, dans l'appareil précédent, on place un couple voltaïque formé de deux lames de platine etd'étain, de platine et de plomb, de platine et de bismuth, etc. , on constate, à l'aide du galvanomètre, la production d'un courant électrique. Si l'action chimique s'arrête, le courant voltaïque s'arrête aussi en même temps. Tel est le cas des couples formés avec le platine et le plomb, le platine et le bismuth. Comme le sulfure de plomb ou le sulfure de bismuth provenant de la réaction sont insolubles dans le sulfure de potassium qui forme le liquide actif, et qu'ils se déposent sur la lame de plomb ou de bismuth, en couche continue et impénétrable, de telle

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solution de sulfure de potassium, cette combinaison voltalque ne présentera aucun contact métallique. Cependant, par le fait de l'action chimique de l'acide azotique sur le fer, ce métal devient positif par rapport au platine ; le système entier est traversé par un courant électrique, dirigé de la lame F à la lame P dans le liquide actif du vase M, et assez puissant pour décomposer le sulfure de potassium dans le vase N.

Si dans le même appareil, on remplace la lame de fer F par une lame de zinc, et le sulfure de potassium du vase N par une dissolution d'iodure de potassium , cette seconde combinaison ne donne pas non plus de contact métallique auquel on puisse rapporter le développement de la force électro-motrice. Cependant, sous l'influence de l'acide azotique, le zinc devient positif par rapport au platine, il s'établit un courant voltalque traversant les deux métaux, et ce courant est assez intense pour décomposer l'iodure de potassium contenu dans le vase N.

M. Faraday rapporte diverses expériences qui prouvent que le sens du courant voltaïque change en même temps que le sens de l'action chimique, et que toute variation survenue dans le sens d'un courant voltaïque s'accompagne d'une variation correspondante dans le sens de l'action chimique. Il a pu, dans un grand nombre de cas, renverser le sens du courant voltaïque, en conservant les mêmes métaux composant le couple, et changeant le liquide qui agit chimiquement sur ces métaux. Nous nous contenterons de citer quelques cas de ce genre.

„ Dans l'acide azotique étendu, le plomb est positif par rapport à l'étain; dans l'acide sulfurique étendu, l'étain est positif par rapport au plomb. Or, l'expérience démontre que l'acide azotique attaque plus fortement le plomb que l'étain, tandis que l'affinité de l'acide sulfurique est plus forte pour l'étain que pour le plomb. Dans l'acide sulfurique étendu, l'antimoine est positif par rapport au cuivre; dans l'acide chlorhydrique,

le cuivre est positif par rapport à l'antimoine. Dans ce cas encore, le renversement du courant produit n'est que la traduction du changement survenu dans l'affinité des liquides pour chacun des métaux employés.

Il résulte de tous les faits que nous venons de citer :

1° Que le contact seul de deux substances hétérogènes ne provoque aucun dégagement d'électricité ;

2° Que l'action chimique s'exerçant entre deux corps produit toujours un courant voltaïque ;

3° Que le courant électrique commence avec l'action chimique, s'accroît avec elle, s'arrête si l'action chimique est suspendue, et reprend si l'action chimique recommence ;

4° Que le sens du courant change quand l'action chimique vient à varier dans un couple voltaïque.

Toutes ces propositions, qui ne sont que des déductions rigoureuses des expériences de M. Faraday, prouvent par leur ensemble que le contact des substances hétérogènes n'est pour rien dans la production des phénomènes de la pile, et que l'action chimique qui s'exerce entre l'acide et l'un des métaux du couple est la seule origine de l'électricité qui prend naissance dans cet appareil.