CHAPITRE PREMIER

NOUVELLE MÉTIJCDE.

11 résulte de Thistorique précédent qu'aucune des méthodes qui ont été employées jusqu'ici ne peut conduire à une mesure satisfaisante de la quantité d'électricité nécessaire pour communiquer par polarisation, à un voltamètre, une force électromotrice déterminée. C'est cette insuffisance qui m'a engagé à faire de nouvelles recherches à ce sujet. J'avertis d'avance que je me suis placé au point de vue purement expérimental, sans me préoccuper delà nature intrinsèque de la polarisation.

Avant tout, il est nécessaire de définir nettement le phénomène de la dépolarisation spontanée, lequel, comme je l'ai indiqué déjà au sujet des Mémoires de MM. Varley, Herwig et Colley, constituera difficulté capitale de la question.

Imaginons un voltamètre qu'on vient de polariser ; enlevons les communications avec la pile et relions les électrodes aux bornes d'un électromètre (celui de Thomson, par exemple), de façon à obtenir la mesure de la force électromotrice de polarisation. Le fait important que nous observons alors, et sur lequel je veux insister ici, est que cette force électromotrice diminue à mesure que le temps s'accroît, ce que j'exprimerai en disant qu'il se produit une dépolarisation spontanée, une dissipation de la polarisation. On remarque, de plus, que la vitesse de dépolarisation est d'autant plus grande que la polarisation a elle-même une valeur plus élevée.

(*) Voir Journal de Physique, l. X, p. 377.

/. de Phys,, t. X. (Août 1881.) ^4

334 H. BLONDLOT.

Le phénomène dont je viens de parler en explique un second, connu d'ailleurs depuis longtemps (Grove, HelmhoUz) : c'est <ju'il ne peut exister une compensation absolue d'une pile, quelque faible que soit sa force électromotrice, par un voltamètre. Si l'on suppose, en effet, que le voltamètre ait acquis à un certain moment une force électromotrice égale à celle de la pile, il la perdra aussitôt et le courant se rétablira. La polarisation ne peut être maintenue que par un afflux continu d'électricité destiné à la réparer, •et cette réparation se traduit par un courant de faible intensité qui succède au courant de charge proprement dit.

Le phénomène de la dépolarisation spontanée du voltamètre isolé et celui du courant compensateur dans le système formé par une pile et un voltamètre sont ainsi établis et physiquement définis, sans que, d'ailleurs, j'aie émis aucune hypothèse sur la nature intime de la polarisation. J'ajouterai qu'on s'est assuré par de nombreuses expériences que chacune des électrodes a sa pari dans les phénomènes que je viens de décrire ( * ). Cela posé, je vais exposer la méthode qui m'a permis de déduire la charge vraie de la charge apparente, dépendant du temps et fournie par l'observation ; en d'autres termes, de déterminer la plus petite quantité d'électricité nécessaire pour communiquera un voltamètre une force électromotrice donnée.

Ma méthode repose tout entière sur Tétude détaillée du courant, de quelques centièmes de seconde de durée, qui se produit lorsqu'un

(') Une image très nette de la dissipation spontanée de la polarisation nous est présentée par Tanalogic hydrodynamique, si souTent employée par les électriciens : une électrode chargée est, dans cet ordre d'idées, comparable à un vase rempli doot le fond serait percé d'un petit trou. Ce vase se videra spontanément si on l'abandonne à lui-même : c'est la dépolarisation spontanée de l'électrode. De plus, le niveau du liquide baissera d'autant pins rapidement qu'il sera plus élevé, fait aualoe«e k ce que nous avons remarqué au sujet de l'abaissement de la force électromotrice de polarisation. D'autre part, si l'on veut maintenir le niveau du liquide, il faudra ■ajouter continuellement de nouvelles portions de celui-ci, afin de réparer la dénivellation qui tend incessamment à se produire : comme parallèle, nous avons vu qu'il tfaut également un faible courant constant pour conserver à un voltamètre polarisé la force électromotrice qu'il a acquise.

Ou voit que la correspondance des deux ordres de phénomènes est absolue et q>< l'image est d'une justesse parfaite.

On peut aussi comparer la dépolarisation spontanée au refroidissement d'un corps |»lacé dans une enceinte moins chaude que lui.

CAPACITÉ DE POLAHISATION. 335

Nollamètre est mis en relation avec une pile de force électromotrice déterminée, insuiBsante pour opérer l'électroljse persistante. J'ai dû recourir, pour en étudier la marche, à un procédé spécial que je vais exposer.

Le voltamètre V {fig, i), la pile S (aj^ant une force électromo-

Fig. I.

tiice très faible) et un galvanomètre G étant installés sur un circuit unique, si ce circuit est fermé pendant un temps très courte par le rapprochement des extrémités a et P du fil, il passera une

certaine quantité d'électricité y= / «W^, mesurée par l'impulsion

du galvanomètre {t désigne le temps considéré comme variable).

Fig. a.

Dépolarisons maintenant le voltamètre en le fermant sur luimême au moyen d'un fil court Aw {fig* a), et recommençons Texpérience précédente avec une autre valeur de B. En procédant ainsi pour des valeurs de B croissant par degrés rapprochés.

R. BLONDLOT.

nous pourrons construire une courbe ayant pour abscisses les temps t et pour ordonnées les quantités totales d'électricité q ayant traversé une section quelconque du circuit pendant les temps représentés par les abscisses. L'expérience établit que l'ordonnée de cette courbe {fig. 3) croît d'abord rapidement ; puis, le coefB-

Fig. 3.

cient angulaire de la tangente, après avoir constamment diminué à partir de l'origine^ atteint bientôt, dans son décroissement, une valeur limite très petite et qui ne change plus ; la courbe se compose, en conséquence, d'une portion réellement courbe o A, qui se raccorde avec une ligne droite AL faiblement inclinée.

Ce résultat expérimental impose lui-même son interprétation : la portion courbe où l'ordonnée croît rapidement correspond à la période de charge pendant laquelle la polarisation est variable ; la portion rectiligne à faible inclinaison correspond au régime du courant réparateur de la déperdition : c'est à partir du moment où elle commence que l'équilibre est sensiblement établi, caria constance de l'écoulement électrique prouve la constance de la somme algébrique des forces éleclromotrices du circuit, ce qui signifie que la polarisation n'augmente plus (*).

Il est utile de remarquer que, le courant étant devenu constanl, il n'y a aucune force électromotrice provenant de l'induction de

(') L'intensité du courant de charge à un instant donné est égale au coefficient angulaire de la tangente à la courbe de la Jîg. 3. La courbe des intensités aiiui

celai-cî sur lui-même ; par conséquent, au delà du point A, origine de la partie rectiligne, on a simplement à tenir compte des forces électromotrices de la pile et du voltamètre.

La courbe àehifig, 3, que rexpérience nous a donnée, fournit une mesure de la charge vraie nécessaire pour communiquer au voltamètre une force électromolrice égale à celle de la pile.

i°Dans un certain nombre de cas, Tinclinaison de la droite AL est négligeable ; par conséquent, la dissipation de la polarisation Test aussi, et la valeur finale de l'ordonnée représente exactement la charge vraie.

2° Dans les cas où l'inclinaison de AL n'est pas négligeable, on a encore une valeur extrêmement approchée de la charge. On peut voir d'abord facilement qu'on possède deux limites de celle-ci, Tune inférieure, l'autre supérieure. Il est clair, en effet, que l'ordonnée a A du point A, à partir duquel la courbe devient rectiligne, représente la charge vraie, augmentée de la réparation de ladéperdition pendant ]a durée de la charge :oA est donc une limite

obtenues est donnée par \^ fig. 4. L'ordonnée, après avoir diminué rapidement, at-

Fig. 4.

leint fin temps oa une valeur très petite, qui reste constante : c'est l'intensité du conrsnt réparateur de la déperdition.

Les aires de la eourbo de lay^. 4 correspondent aux ordonnées de la courbe de la A^3.

338 R. BLONDLOT,

supérieure de la charge. D'autre part, si nous prolongeons la droite AL jusqu'à Taxe des 9, l'ordonnée à l'origine oK de celle droite est égale à «A, moins la déperdition calculée au tauxGnal, qui est le plus élevé dans l'intervalle de temps oa] oK, est doDc égale à la charge vraie, plus la déperdition pendant la charge, moins une quantité plus grande que cette déperdition : c'est donc une limite inférieure de la charge. La différence de ces limites peut être réduite à un minimum, en diminuant autant qu'on le peut la résistance du circuit; le temps de la charge décroît en même temps et avec lui la déperdition correspondant au temps de la charge : les deux limites données par l'expérience se trouvent ainsi resserrées (*).

J'ai réussi a aller plus loin encore et à démontrer que la longueur oK représente la charge vraie avec une approximation qui

FHj. 5.

n*est limitée que par les imperfections inhérentes à l'observalioD.

(*) Si nous nous reportons à l'analogie hydrodynamique déjà signalée préeédeni' ment, nous voyons que la limite supérieure aK correspond à la quantité totale d( liquide qu'il a fallu verser dans le vase percé pour élever le niveau ii la han^'"' donnée, et que, d'autre part, la limite inférieure oK représente la quantité d eao précédente, diminuée de l'eau perdue, en calculant celle-ci d'après la vitesse Boalc de la déperdition.

CAPACITÉ DE POLARISATION. JSg

Si Ton détermine en effet la longueur oK comme il a été indiqué plus haut, puis qu'on intercale dans le circuit principal des résistances variables, égales à i, 2, 3, ... fois la résistance primitive du circuit, on constate que la position du point K ne varie pas d'une manière appréciable. Or, si la résistance était extrêmement petite, la courbe om AL se réduirait à deux portions rectilignes orna et aîk ( fig. 5), et oa représenterait exactement la charge vraie. Nous venons de voir que oK est sensiblement indépendant de la résistance : il en résulte donc que cette longueur ne diffère pas de oa d'une quantité appréciable par l'expérience (*).

(*) Je donne iei un exemple prit an hasard (électrodes de platine dans une disno* lotion de potasse caustique).

La résistance totale du circuit était inférieure à 3 ohms :

ohms Résistance du galvanomètre = 2,o3

o du voltamètre < o, 17 (calculée par excès)

» de la pile et des fils. . < 0,7 »

Donc, résistance totale. . . < 2,90 (en nombres rondt, 3 ohms)

Les valeurs de oK ont été les suivantes :

rircolt (.1 ohms).

Donc, en triplant la résistance, on a Tait varier ÔK de 7}^ de sa valeur; eu égard

FIg. 6,

aux erreurs expérimentales, une variation de cet ordre doit être négligée et l'on doit prendre 33a pour la valeur de la charge, avec une approximation qui ne dépend que

34o R. BLONDLOT.

La méthode que je viens d'exposer fournit la valeur de la chaîne vraie pour une force électromotrice donnée : c'est tout ce qu'il est nécessaire de connaître pour l'étude de la capacité de polarisation.

Il me reste à expliquer comment j'ai pu étudier séparément la capacité de chacunedes électrodes. J'ai employé à cet effet l'artifice déjà réalisé par M. Lippmann dans son électromètre capillaire; cet artifice consiste à donner à l'une des électrodes, A, une surface extrêmement grande par rapport à celle de l'autre, B : il résulte de cette disposition que la petite électrode B se polarise seule, attendu que la quantité d'éleclricilé qui a suffi pour la charger ne polarise pas sensiblement la grande surface. De cette façon, on n'a à tenir compte pour le voltamètre, dans la condition d'équilibre des forces électromotrices, que de la polarisation de la petite électrode, la grande jouant uniquement le rôle de conducteur.