CHAPITRE I

L'Énergie électrique et ses applications industrielles.

Tout le monde s'accorde à dire que l'avenir est à Tôlectricité, et cerles les brillantes conquêtes d'hier autorisent les plus vastes espoirs pour demain.

En quelques années, l'usage du courant électrique a transformé nos procédés d'éclairage, nos moyens de transport, nos industries chimiques; le télégraphe et le téléphone ont complètement modifiéles conditions de la vie sociale; les découvertes sur la radiographie et la haute fréquence ont amené de profonds changements dans la pratique médicale, et d'autre part, chacun sait que l'élude des corps radioactifs a conduit les physiciens à d'audacieuses conceptions sur la constitution de la matière et sur les lois de la mécanique : aux yeux de beaucoup de savants modernes, les phénomènes électriques doivent être considérés désormais comme jouant dans la nature un rôle prépondérant, la particule d'électricité,

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réicctron, serait en quelque sorte le substralum universel.

Tous ces progrès furent si extraordinairement rapides que Thomme qui les contemple, pris d'un véritable émerveillement, se laisse volontiers entraîner hors du domaine des fails scientifiquement établis et se prend à rêver des applications futures plus prodigieuses encore que celles d'aujourd'hui.

L'électricité garde d'ailleurs, pour la plupart des personnes, un caractère particulièrement étrange ; le mystère qui l'entoure invite l'imagination à se donner libre carrière et pousse les esprits les plus réservés à des hardiesses de pensée que ne connaissent pas, même les plus téméraires, lorsqu'il s'agit des autres manifestations naturelles depuis plus longtemps connues et utilisées.

Il n'est pas mauvais, au seuil d'une étude sur l'électricité, d'examiner d'un peu près les raisons pour lesquelles, malgré tant de recherches heureuses, cette partie de la physique continue à paraître une région qui, plus que toute autre, conserve quelque chose de secret et de caché, et il peut être intéressant de rechercher si cette apparence est, dans la réalité des choses, solidement et sérieusement fondée.

A vrai dire, le physicien le plus savant ne saurait donner aucune réponse «atisfaisante à des questions qui semblent au public particulièrement simples, et, malgré tant d'efforts dignes d'admiration, il ignore encore profondément quelle est la véritable nature des phénomènes électriques. Que peut-il dire à ceux qui désirent se représenter d'une façon

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tangible un courant électrique, qui s'attendent à voir ce qui se passe dans le ûi conducteur ou à toucher, en quelque sorte, les lignes de force d'un champ magnétique ? S'il ne veut pas reconnaître son impuissance, il est obligé d'employer des comparaisons , véritables métaphores scientifiques qui habillent l'ignorance de vêtements plus ou moins bien ajustés ou commodes, mais qui la laissent subsister entière.

Que Ton veuille bien cependant réfléchir quelque peu et Ton s'apercevra que l'embarras où se trouve le savant serait aussi grand s'il lui fallait fournir une explication complète de n'importe quel autre phénomène physique, même pris parmi les plus familiers. Que répondrait-il, par exemple, à l'indiscret questionneur qui désirerait savoir pourquoi un corps est plus chaud qu'un autre, comment se propage la chaleur dans une tige conductrice, ou encore comment elle prend naissance et disparait, tandis que se détruisent ou apparaissent d'autres formes d'énergie ?

Si, devant l'une des applications les plus simples et les plus vulgaires du courant électrique, en face, je suppose, d'une modeste sonnette électrique, le physicien se trouve un peu gêné quand on lui .demande comment l'énergie de la pile se transporte le long du fil et à quelles modifications dans le fer correspond Taimantalionde l'électro-aimant, n'est-il pas en droit de faire remarquer qu'il ne saurait davantage, satisfaire pleinement la curiosité de qui voudrait se rendre un compte entièrement exact des raisons profondes pour lesquelles la vieille et res-

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pectable sonnette d'autrefois fait entendre un son lorsque l'on tire sur le cordon?

Refusant de se payer de mots, allant au fond des choses, ne peut-on, en effet, considérer comme grandement mystérieuse l'existence des liaisons entre les particules qui constituent un solrde et qui permettent la transmission de la tension le long du fil, comme inexpliquée aussi la cause des réactions élastiques qui font vibrer la cloche, et comme, pleine d'obscurité, la nature de la pesanteur qui donne au battant son mouvement d'oscillation*

Les esprits, même les plus cultivés, ont une tendance aussi naturelle que trompeuse à croire qu'ils ont compris la cause d'un phénomène lorsqu'une explication a été fournie qui ramène ce phénomène à quelqu'autre plus anciennement connu et auquel depuis longtemps on est habitué.

Ainsi interviennent des contingences, des actions de milieu qui nous font considérer les choses comme plus ou moins mystérieuses, suivant le hasard qui souvent seul a amené l'ordre des découvertes. Ainsi l'éducation, l'hérédité peut-être, deviennent-elles des facteurs importants qui donnent à notre curiosité ses divers degrés d'exigence.

L'enfant d'aujourd'hui qui, dès sa naissance, aura vu la lumière électrique répandue à profusion, qui aura entendu la voix du téléphone mêlée à ses balbutiements, qui aura essayé ses premiers pas dans des voies sillonnées de tramways ne jugera sans doute pas aussi prodigieuses ces applications qui ont rempli d'étonnement la génération qui Ta précédé dans la vie.

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Le mystère subsislera, mais il paraîtra moins étrange ; devenu familier, il sera plus difficile à apercevoir, il sera semblable à ces bruits pour lesquels l'oreille habituée devient sourde, à ces parfums que Todorat, fatigué par raccoutumance, ne perçoit plus.

Peut-être même, quelques-uns le nieront-ils alors et faudra-t-il leur rappeler qu'il ne suffit pas de ne plus le regarder pour le dissiper. Il n'est pas d'ailleurs tel que le conçoit le vulgaire et ses raisons profondes sont celles-là même que Ton rencontre quand on examine tous les phénomènes naturels : l'imparfaite adaptation de nos sens au monde extérieur explique suffisamment pourquoi nous ne saurions construire des représentations qui soient en parfaite conformité avec la réalité objective.

Lorsqu'il s'agit de l'électricité ou du magnétisme, cette infirmité de l'homme devient particulièrement manifeste. On peut dire qu'ici, non seulement nos sens sont incapables de nous fournir des perceptions harmoniques aux phénomènes véritables, mais môme qu'ils restent presque entièrement insensibles et muets.

Sans doute nous pouvons ressentir des secousses électriques très intenses, douloureuses môme et parfois mortelles; sans doute nous éprouvons quelques malaises au moment des orages, lorsque notre potehtiel varie brusquement, mais combien confuses sont de telles impressions et combien vagues

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les renseignements qu*elles nous peuvent fournir.

Il est vrai aussi que dans la théorie électromagnétique, les phénomènes lumineux sont considérés comme des phénomènes électriques, que, pour les partisans des idées récentes, la matière tout entière est composée de particules électrisées, et que, par suite, nos yeux et les autres .organes de nos sens sont, au regard des physiciens, autant de récepteurs sensibles à l'énergie électrique.

Mais Ton est néanmoins fondé à dire que ces organes sont, pour le moins, singulièrement impropres à nous donner une perception bien définie, lorsqu'il s'agit des manifestations ordinaires de l'électricité ou du magnétisme. Introduits dans un champ électrique, nous ne sommes que bien vaguement impressionnés ; dans un champ magnétique nous restons entièrement insensibles.

Cette infirmité est sans doute la raison principale pour laquelle, dans le passé, ont été si lents et si pénibles les progrès de rélectricité. Durant les longs siècles où la science tâtonnait dans l'obscurité, où les règles de l'expérimentation étaient encore mal comprises et le plus souvent incorrectement appliquées, les hommes ne surent faire aucun effort pour pénétrer dans le monde inconnu qui s'ouvrait si près d'eux mais dont ils ne soupçonnaient ni les richesses ni l'étendue.

Le jour où la véritable méthode physique fut enfin solidement assise, cette absence de sens spécial qui avait été une cause retardatrice perdit toute influence et Ton pourrait même, sans paradoxe, soutenir qu'elle devint presque un avantage.

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Elle obligea en effet les phygiciens à raisonner d'une manière plus objective, elle les amena à chercher les lois réelles des phénomènes, elle les contraignît à donner des définitions précises et, ainsi, sur des bases solides s'édifièrent les beaux édifices de l'ancienne électricité statique et de la théorie du magnétisme.

Après les découverles de Coulomb, les travaux des Poisson, des Green, des Gauss, amenèrent presque à la perfection la théorie des équilibres électrique et magnétique; ces travaux restent des modèles de Tapplication du calcul à l'étude d'un phénomène physique ; ils constituent un ensemble merveilleusement lié et ils démontrent comment, par la rigoureuse et puissante logique de l'analyse mathématique, on peut, de quelques faits élémentaires soigneusement observés, de quelques mesures correctement exécutées sur des grandeurs bien définies, tirer un ensemble imposant de déductions inattendues.

Ne pouvant s'orienter que par la puissance de l'esprit dans un domaine en quelque sorte fermé à leurs sensations, ces illustres savants surent y trouver des routes d'autant plus sûres qu'elles étaient tracées à la suite d'observations délicates et précises et que rien ne pouvait être laissé au hasard d'une impression irraisonnée ou d'une illusion trompeuse.

Dans les autres chapitres de la physique, la marche de la Science a généralement été commandée, au contraire, et parfois retardée, par le caprice de nos impressions : de tout temps, par exemple, les

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hommes ont eu chaud et froid, et depuis longtemps les physiciens ont parlé do températures plus ou moins élevées, mais combien de siècles a-t-il fallu pour que cette notion do température se dégageât nettement et pût être présentée comme indépendante des indications arbitraires et aléatoires fournies par nos sens !

Tout le monde connaît le parallélisme que Ton établit, dans l'enseignement élémentaire, entre les phénomènes électriques et les phénomènes calorifiques ; on compare la quantité d'électricité à la quantité de chaleur, le niveau électrique ou le potentiel à la température, la capacité électrique à la capacité calorifîque et ces comparaisons ne laissent peut-être pas que de présenter quelque utilité pour les débutants.

Mais outre qu'elles sont forcément condamnées à rester assez vagues, elles risquent fort, si l'on insiste trop, d'amener à des idées peu conformes à la véritable nature des choses ; le professeur, qui en abuse, ressemble un peu à ce voyant qui, interrogé par un aveugle, sur le sens qu'il convient d'attacher à la notion de lumière rouge s'évertuerait à lui expliquer que cette lumière est fort analogue au son du clairon.

Pour, ceux qui ont Tesprit plus mûr et qui ont acquis déjà des connaissances plus étendues, ces procédés pédagogiques doivent être proscrits, parce que, malgré leurs prétentions erronnées, ils ne vont pas en vérité du simple au composé, et parce qu'ils nous font perdre le précieux avantage que nous pouvons nous procurer quand, pour raisonner d'un

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phénomèoe, nous Bavons no pas appuyer nos démonstrations sur la baso fragile que nous peuvent fournir nos sensations.

Aussi bien, Ton peut remarquer que, relativement aux phénomènes électriques, notre connaissance est, à certains égards, d'un degré supérieur à celle à laquelle nous sommes arrivés en ce qui concerne la chaleur.

Le potentiel se définit en eiïet très simplement et ^très rigoureusement et nous savons établir par le calcul, entre la quantité d'électricité et le potentiel, une relation qui nous manque lorsqu'il s'agit de la quantité do chaleur et de la température ; en d'autres termes, nous pouvons calculer la capacité électrique d'un conducteur, tandis que nous n'avons aucun moyen de déterminer par le raisonnement la valeur de sa capacité calorifique.

Pourquoi, dès lors, user de procédés artificiels et substituer, quand on peut s'en passer, des images illusoires à la réalité ? Pourquoi renverser le véritable ordre établi par la nature et considérer comme plus simple ce qui est, en vérité, plus compliqué ?

Une telle méthode ne saurait être que vaine, dangereuse même *. Sur l'exemple particulier que je viens de considérer, l'inexactitude de la comparaison est d'ailleurs flagrante ; il n'est pas possible d'établir un rapprochement qui se traduise par des

1. On pourrait objecter, il est vrai, qu'Ohm est parvenu à la découverte capitale dct lois qui régissent la propagation des phénomènes électriques en se laissant guider par l'analogie que présenta cette propagation avec le phénomène de la conduction do la chaleur. Mais cet exemple ne saurait être considcro comme une preaye bien convaincante. Ces lois furent, en effet,

relations numériques exactes entre une quantité de chaleur qui est équivalente à une quantité d'énergie^ et une quantité d'éiectricilé, qui doit être multipliée par un potentiel pour représenter un travail.

L'assimilation est donc très mal fondée et pourrait donner naissance aux erreurs les plus graves.

Ayons donc le courage intellectuel de nous mettre directement en face des choses, et regardons-les sans intermédiaire. Il ne nous faut ressentir aucune honte de notre infirmité et nous devons au contraire être fiers de pouvoir raisonner sur ce que nous ne parvenons pas à sentir. Et, puisque notre noble besoin de comprendre ne peut recevoir une entière satisfaction, ne nous contentons pas d'apparences grossières et goûtons au moins la joie délicate de prouver que, par sa propre force, notre esprit arrive presque à se débarrasser des entraves que lui a imposées la nature.

Que s'il s'agit d'ailleurs d'envisager plus particulièrement, comme on a le dessein de faire dans ce livre, les phénomènes qui ont reçu des applications pratiques, l'effort à faire pour saisir les principes fondamentaux est assez limité ; Ton ne peut môme s'empêcher d'éprouver quelque surprise quand on constate combien peu il a été nécessaire à l'homme

rouvées d^une façon indépendante et à la suite d'expériences purement électriques par Pouillet et les raisonnements d'Ohm lui-même ne s'appuient nullement sur de vagues comparaisons, mais sur les résultats précis d'une théorie rationnelle que venait d'édifier Fourier.

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de connaître du monde extérieur pour le dompter et l'asservir à sa volonté.

On admire, non sans raison, toutes les précieuses conquêtes de Tindustrie contemporaine et Ton s*étonne de la rapidité avec laquelle elles se sont effectuées ; peut-être pourrait-t-on être plus surpris encore que certaines d'entre elles n'aient été acquises qu'à une époque aussi récente.

Nos dynamos électriques ont des organismes beaucoup moins compliqués que tant d'autres machines inventées antérieurement et leur théorie, si l'on s'en tient aux choses essentielles, ne suppose que la possession de quelques principes très simples et très clairs auxquels logiquement on aurait pu parvenir beaucoup plus rapidement. Mais les applications industrielles n'ont pris leur magnifique essor que le jour où les physiciens et les ingénieurs, renonçant à des espérances chimériques, ont nettement compris que les phénomènes électriques étaient, comme les autres, commandés par les lois générales qui dominent toutes les manifestations de la nature.

Tout s'est brusquement éclairé quand, se substituant aux vagues et confuses conceptions de fluides hypothétiques, est apparu, dans sa brillante simplicité, le principe de la conservation de l'énergie.

Dès lors, au lieu d'envisager rélectricité erï ellomôme et de se perdre dans de stériles discussions au sujet de sa nature, on a parlé d'énergie électrique et l'on a étudié systématiquement les modes de production et de transformation dé cette énergie.

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Évidemment le mot d'énergie n'a pas suffi à fair^i disparaître tout le mystère : un corps électrisé (ou dans ridée de Maxwell, le diélectrique environnant) renferme, disons-nous, de l'énergie sous forme potentielle. Que se passe-t-il dans ce corps? Nous ne saurions Texpliquer d'une façon satisfaisante. Mais que se passc-t-il dono dans ce ressort tendu qui est prêt à libérer, par sa détente, du travail mécanique lorsque nous viendrons à tirer le verrou qui le maintient. Pour quelles raisons secrètes ce mélange détonnant possède-t-il la puissance do produire de si violents effets mécaniques ou caloriliques lorsque nous en approchons cette allumette d'ordinaire inoffensive?

Ces questions sont condamnées, pour le moment au moins, à rester sans réponses et notre ignorance ne doit pas beaucoup plus nous gêner quand nous voulons utiliser Ténergie électrique qu'au moment où nous mettons en œuvre l'énergie mécanique ou Ténergie chimique.

L'essentiel est de comprendre que, dans tous les cas, l'énergie qui évolue n'a été obtenue que moyennant une dépense équivalente, qu'un opérateur a travaillé qui a chargé ce condensateur, qu'une turbine se trouve quelque part qui a fait tourner cette machine dont le courant nous éclaire.

Aussi bien, ces mots-: énergie électrique, n'ont rien de vague pour un physicien, parce qu'ils correspondent à une mesure bien déterminée : l'énergie dépensée par unité de temps dans le filament de celte lampe à incandescence est le produit de Tintensité du courant qui la traverse par la différence

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de potentiel maintenue aux bornes ; et nous savons dire quel sens exact nous attachons à ces diverses grandeurs, parce que nous possédons Te moyen de les comparer à des unités de même espèce et d'établir entre elles et ces unités des rapports rigoureusement définis.

Il peut sembler quelque peu singulier que ce mode d'énergie qui nous est si étranger soit précisément celui dont nous attendons tant de services.

Puisqu'elle n'intéresse aucun de nos sens; celte énergie électrique, quelle part^ vienl-elle prendre dans notre existence? En quoi la lumière peut-elle être profitable à Taveugle? Et, en vérité, c'est un fait vraiment paradoxal et fort digne d'attention que ces manifestations de Tactivité de la nature soient en même temps les plus inutiles par elles-mêmes et cependant les plus précieuses de celles que Thommc a su asservir à son usage.

Chacun sait aujourd'hui que le véritable rôle des phénomènes électriques dans l'industrie est de servir d'intermédiaires et que, dans ce rôle, ils se montrent des serviteurs commodes et fidèles. Commodes, parce que l'énergie électrique se produit aisément au dépens des autres variétés d'énergie et qu'à son toiir elle nous fournit, avec une admirable facilité, la chaleur, la lumière, le travail mécanique et le travail chimique; fidèles, parce que dans ses transformations successives, ils ne retiendront rien pour eux-mêmes et qu'ils restitueront, en principe, toute la puissance qui leur avait été confiée.

Si Ton adopte la classification, à laquelle certains physiciens sont amenés par des considérations tirées

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du principe de Carnot, la forme électrique apparaîtra d'ailleurs comme Tune des plus nobles que puisse revêtir Ténergie; intégralement transmuable en travail mécanique, Ténergie électrique occupe, dans cette hiérarchie particulière, un rang très élevé; elle doit être rangée à côté de l'énergie cinétique elle-même.

Mais il conviendra de ne pas perdre de vue qu'elle a, comme celle-ci, une f&cheuse propension, elle peut très aisément déchoir, elle se laisse volontiers dégrader et, si Ton n'y prenait pas. garde, elle retournerait tout enliôrc à la forme vulgaire de chaleur. Contre cette tendance, il conviendra de lutter, et Tun des triomphes de l'industrie contemporaine a été précisément la découverte de moyens qui, bien entendu, n'ont pas supprim6 un inconvénient inéluctable, mais qui en ont singulièrement atténué les malencontreux effets.

Ajoutons à ces incomparables qualités de Télectricité, rexceptionnelle propriété de rapide transmission, qui, sans qu'il soit besoin de transporter un travail mécanique appréciable, permet do déclencher ou de reclencher, à grande distance et, pour ainsi dire instantanément, dos mécanismes actionnés par des forces étrangères ; rappelons enfin la particulière aisance avec laquelle l'énergie électrique se peut distribuer et diviser et aussi la docilité avec laquelle elle se présente elle-même, à la volonté de ringénieur, sous les différentes formes qu'affectent les courants et qui sont plus ou moins avantageuses pour la solution des problèmes posés par la pratique, et nous comprendrons les raisons pour les-

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quelles un si souple organisme devait nécessairement prendre une place prépondérante dans la vie de rhumanité, le jour où Ton était parvenu à le faire fonctionner.

Il est devenu fort banal d'expliquer de quelle manière et dans quel sens les applications de Télectricité ont bouleversé les pratiques de Tindustrie et profondément modilié l'élat social lui-niême.

Dans ces dernières années, bien des voix éloquentes ont décrit la route parcourue depuis le jour où Voila présentaU ses expériences à la première classe de Tlnslitut et où le premier Consul émettait cette opinion que « cette partie de la physique paraissait le chemin de grandes découvertes »..

On a célébré la façon dont, grâce à réiectricilé, la pensée franchit les océans, la voix est transportée en un inslant d'un bout de la France à Tautre, on a montrèla lumière jaillissant de toutes parts, on a fait comprendre comment il nous était maintenant loisible de disposer de ces immenses trésors qui, sous forme de houille blanche, s*accumulent et se renouvellent sans cesse dans les pays de montagnes, comment enfin d'énormes forces, naguère inutilisées et sauvages, pouvaient aujourd'hui, domptées, assouplies, actionner dans nos vallées une armée de machines, innombrable et pacifique.

On a dit avec raison que le grand mouvement qui se produit suus nos yeux est plus et mieux qu'un progrès inilustricl, qu'il doit être considéré comme

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on Téri table progrés soeîal, parce qae le charbon, chaque joar plus rare et plus dirOcile à extraire, n'est plus la source principale de richesses et que, dès à présent, l'on peut prévoir que le temps approche où, au Toisinage des glaciers et des chutes d'eau, se construiront de nouvelles cités ouvrière^^ comme autrefois s'élevèrent les villes industrielles au-dessus des bassins miniers.

Dans ces cités qui ne seront pas obscurcies par de noires fumées et qui conserveront, avec leur aspect riant et clair, le privilège de leur excellente situation h5*giénique, s'établiront des ateliers familiaux 011 la force sera largement et libéralement distribuée.

Je n*ai certes pas le dessein de répéter ce qui, si souvent et si bien, a déjà été dit, mais je voudrais, dans ce livre, indiquer rapidement les étapes qui ont été parcourues par le physicien et qui Tont amené en face de si graves problèmes, je voudrais surtout examiner attentivement dans quelles conditions précises ces problèmes se posent aujourd'hui.

Qu'il me soit permis cependant de rappeler à mon tour, que, pour obtenir les résultats désormais acquis, il a fallu la plus étroite collaboration du savant et de ringônieur.

C'est un des caractères les plus remarquables de l'évolution actuelle de la science et de Tindustrie que cette fusion de plus en plus intime entre la pratique et l» théorie, et ce caractère devient particulièrement saillant lorsqu'il s'agit de Télectricité,

L'industrie électrique est née, toute armée, à un moment où les esprits s'étaient libérés des supers-