NIQUES
s'applique plus particulièrement à un ensemble do plu- sieors vases ou éléments.
Élément de plie simple. — Il y a un grand nombre d'espÈces de piles et on en imagine tous les jours de nouvelles.
La figure 85 représente la plus simple de toutes. C'csf un vase contenant de l'eau, acidule'e par l'acide sulfurique, dans lequel plongent I deux plaques, l'une dezin l'autre de charbon C. Ces deux plaques dépassent la surface du liquide et sont reliées par un fil métallique, bon conducteur de l'électricité.
Action chimique , prodnction du courant. — L'électricité produite par la pile est engendrée par l'action chimique du liquide sur l'un des deux corps solides qui est ici le zinc, ainsi d'ailleurs que dans toutes les piles où le zinc est employé. Tant que dure l'action chimique, il y a production d'électricité.
Pour expliquer cette production d'électricité dansla pile, on admet que l'action chimique développe une certaine force, qui a reçu le nom ds force électromotrice et qui détermine l'électrisation négative ou en moins du métal attaqué et l'électrisation positive ou en plus de l'électrolyte, L'électricité dont l'électrolyte se charge est recueillie par le second corps solide non attaqué, le charbon par exemple. Ce dernier, se trouvant chargé d'électricité en plus et
le zinc d'électricité en moins, l'équilibre électrique tend à se rétablir entre eux par le fil conducteur qui les réunit. Il en résulte, dans ce conducteur, une circulation d'électricité qu'on nomme coaranf. Ce courant persiste tant que la force éiectromotrice, développée par l'action chimique, continue d'agir.
Le courant circule, à l'intérieur de l'élément, du métal ou solide attaqué, ou actif, à la substance non attaquée, ou inactive, et, à l'estérieur, du corps inactif au corps actif. Ainsi, dans l'élément représenté par la figure 85, le courant marche â rinterieur du zinc au charbon et à l'extérieur du charbon au zinc, comme l'indiquent les flèches. Les deux solides du couple prennent souvent le nom d'électrodes, mais plus ordinairement on appelle le charbon pôle positif tt le zinc pâle négatif.
Dans le travail chimique qui s'opère dans la pile, l'eau est décomposée en ses éléments, oxygène et hydrogène. L'oxygène se porte sur le zinc avec lequel il forme de l'oxyde de zinc; cetoxyde se combine avec l'acide sulfiirique pour donner naissance à du sulfate d'oxyde de zinc qui se dissout dans l'eau. Le gaz hydrogène se porte sur le corps inactif, l'entoure d'une gaine gazeuse, qui s'oppose au passage de l'électricité. Lorsque ce phénomène se produit, la pile cesse de fonctionner et on dit qu'elle est Jjoia-J risée. fl
Le zinc employé dans les piles contenant diverses impii^ retés, entre autres du fer, il en résulte des actions locales entre le zinc et les métaux moins attaquables ; par suite le zinc s'use très rapidement, même quand la pile ne fonctionne pas. On évite ces inconvénients en amalgamant le zinc, c'est-à-dire en le décapant et en le plongeant dans un bain de mercure.
FUes à, un seul liquide. — Il y a des piles à un seul liquide et des piles à deux liquides.
Dans les piles à un seul liquide, telles que celle qui est repriisentée ci-dessus, l'action est d'abord très vive si le liquide contient beaucoup d'acide et la production d'électricité assez abondante; mais cette action n'a que peu de durée : la pile se polarise et, d'autre pan, l'acide contenu dans l'eau s'épuise, le zinc s'use et le courant décroît et disparaît rapidement.
Parmi les piles à un seul liquide, la pile au bichromate de potasse, représentée par la figure 86, a une durée relativement longue et fournit un courant intense. Sa durée tient surtout à sa disposition spéciale. Le métal actif est une plaque de zinc que l'on peut, au moyen d'une tige et d'une vis de pression, plonger plus ou moins dans le liquide; on l'en retire entièrement quand on ne se sert pas de la pile et, par suite, elle ne s'use pas inutilement. L'autre électrode est formée de deux lames de charbon de cornue, corps qui ne s'altère pas au contact de l'électrolyte.
Celui-ci est une solution de bichromate de potasse ainsi composée : Bichromate, loo gr.; eau ordinaire, I litre ; acide sulfurique ordinaire, i5o à 200 grammes.
Pour entretenir les zincs bien amaigamés, on ajoute 5 grammes-J
de bisulfate de mercure, e bichromate
destim
ëcher la polarisation eo..!
fournissant de l'oxygène qui se combine avec l'hydrogèiSê""
provenant de !a décomposition de l'eau.
Cette pile, à cause de sa forme, est quelquefois appelée pile bouteille. On l'appelle aussi pile Grenet du nom de son inventeur. Chacune de ses électrodes est terminée par une borne : p correspond au charbon et représente le pôle positif; n est relié au zinc et constitue le pôle néga-
tif. A ces bornes on attache les Hls conducteurs dans lesquels circule le courant.
La fig. 87 représente une pile de plusieurs éléments au bichromate de potasse, disposée de façon à permettre de retirer les électrodes du liquide lorsque la pile ne doit pas fonctionner. Elle est connue sous le nom de pile à treuil.^
PILES VOLTAÎQIES q3
. La figure 88 mon
ire à une échelle plus grande les de'-
toilsdek
îamiiure
crochct des élecirodes ; Z est la lame de zinc, terminée par un crochet j, qui sen a suspendre les électrodes '
par rîntermédiairc des cordons c c et porte une borne à laquelle est fixée le conducteur F; les lames de charbon C C sont réunies parune pièce métallique P, isolée de la -,
lame de zinc Z par un bloc d'ébo-
nite E; elle porte une borne des- '
tinée à fixer le second conducteur *;
de réiémcni.
Piles à deux liquides. — Dans
les piles à deux liquides on fait '
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généralement usage de deux vases.
, llz
placés l'un dans Tauire, et con-
^fa,88.-Dé
tenant deux liquides différents :
^Kmc m ilsl
Itctiodct de
l'un est l'électrolyte, l'autre le
dépolarisant. Le vase ioiérieur est
en matière poreuse, terre de
pipe ou porcelaine très peu cuite, de manière à laisser fil-
In
trer très lentement le liquide
qu'il contient.
Plie Bunsen. — Une des piles
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à deux liquides les plus ancien-
B nés est la pile Bunsen que re-
■^RiS
S présentent les fig. 89 et 90.
Elle est formée d'un vase cxié- Il
94 L ELECTRICLTE
rieur en gr^s, qui contient un cylindre de zincZ, baignant 1 dans de l'eau contenant i/io' d'acide sulfurique; à l'intérieur de ce cylindre est le vase poreux dans lequel se trouve un prisme de charbon de cornue C et de l'acide azotique.
Cette pile fournil un courant très intense, mais elle , donne naissance à des vapeurs nitreuses malsaines et corrosives, d'une odeur désagréable.
y^if
;st encore très employl de la constance du col
ta-., gu. -PileBi
Malgré cet inconvénient, elle en raison de la grande intensité ei rant qu'elle fournit.
Pile Daniell. — Une autre pile à deux liquides, d'une constance parfaite est la pile Daniell, connue depuis longtemps et qui a subi de nombreuses modifications dans
PILES VOLTAÎQrES 95
sa forme. Elle q'csi plus employée aujourd'hui que dans quelque cas paniculiers, notammem daos la galvanoplastie et pour les expériences de laboratoire. Elle est, en principe, formée de deux vases : l'un, extérieur, contient le zinc et de l'eau à laquelle on ajoute parfois une petite quantité d'acide suUuriqucou de sulfate de zinc, lorsqu'on veut que la pile fonctionne immédiatement; l'autre vase intérieur est poreux et renferme une lame de cuivre et une dissolution saturée de sulfate de cuivre.
Plie Callaud. — Lapile Callaud [fig. 91], ainsi appelée en France du nom de son inventeur, est une des nombreuses modifications de la pile Danicll. En Angleterre et en
Amérique on l'appelle j»7e gravity (pile à densité), parce que les deux liquides se superposent d'après la différence de leur densité. On évite ainsi l'emploi d'un vase poreux. Le liquide le plus dense ou le plus lourd a, qui est une
QÊ l'électricitk
dissolution de sulfate de cuivre, reste au fond ; le moin; dense, ou le plus léger b, qui est de l'eau versée avec précaution, reste à la partie supérieure du vase G. Le métal acti est du zinc Z; il est maintenu par des crochets ei ne baigni que dans l'eau ; l'autre électrode est constituée par uni lame de cuivre K, repliée ou roulée en spirale, qui reposi au fond du vase; elle est prolongée à l'extérieur par uni tige métallique recouverte d'une matière isolante dans sj partie en contact avec l'eau et forme le pôle positif jr -{■ le zinc porte également une tige ou queue qui constitm le pôle négatif p — . Le vase ne doit pas être remué pou ne pas détruire l'équilibre des liquides et des cristaux d - sulfate de cuivre doivent être ajoutés, quand il y a lieu, pou entretenir la dissolution.
Cette pile fournit un courant moins intense que celc de la pile Bunsen, mais qui dure très longtemps et dont ■ constance est parfaite. Elle est presque exclusivement en» ployée en France dans les grands bureaux télégraphique et dans les gares de chemin de fer.
Plie Leclanché à vase poreux. — Dans les petia bureaux télégraphiques et pour presque tous les usage domestiques, sonneries, tableaux indicateurs, etc., on eira ploie la pile Leclanché (iig. 92). Elle se compose d'un vas en verre extérieur et d'un vase poreux contenant un prisia de charbon de cornue. Autour de ce prisme se trouve i»mélange en parties égales de poudre grossière de charbc» de cornue et de peroxyde de manganèse. Dans le vase ^ verre se trouve un seul liquide qui est soit une dissoluiic» de chlorhydrate d'ammoniaque [sel ammoniac), soit c: chlorure de sodium (sel de cuisine] et une lige dezia<
La pile Leclanché ne comporte qu'un seul liquide, m^
PILES VdLTAlQliES 97
le mélange de charbon et de bioxyde de manganèse rem- :pUce par son action, le deuxième liquide. C'est ce qu'on appelle une pile à dépolarisant solide.
Cette pile présente l'avantage de durer très longtemps et (Têtre d'un entretien à peu près nul. Il suffit d'y remettre de lemps en temps un peu d'eau pour remplacer celle qui « disparu par évaporation. Quand elle s'affaiblit, on y ii^oute (environ tous les six jnois) un peu de sel ammoniac
Quand on remplace le sel ammon a pa du s ! de c le, l'intensité du courant est un peu mo ndre
plie Leclanché à agrgloméré. — Un autre modèle cz pile Leclanché est connu sous le nom de pile à agglomem (fig. 93). Dans cet élément, le charbon et le bioxyde « manganèse forment une masse solide appliquée sur la lara
[ de charbon ei le tout est placé directement dans le liquî
f en évitant le contact du zinc à l'aide d'une pièce *
i substance isolante. Le vase poreux est ainsi supprimé.
Assemblage des éléments. — Chacun des élémeoff Lqui viennent d'être décrits peut constituer une pile à 1 "■ pseul, mais l'intensité du courant qu'il fournirait serait uC^P J
XII — Circuits électriques
Circnlt électrique. — Le courant provenant d'une pile . sort de cette source électrique en un point pour y revenir rc point, en suivant un conducteur, ordinairement I UD fi] métallique, et en traversant les instruments et appa- . reils qu'on a pu intercaler sur le parcours du conducteur. Considérons, par exemple, le courant produit par l'élément de pile représenié par la figure gS. Cet élément étant composé d'une plaque de zinc Z et d'une plaque de charbon C, plongées dans un liquide acide et relie'es par un fil conducteur, le courant traversera le liquide en allant Fia. gi. — Circjii eieatiiiuc du zioc au charbon ; il sor-
""P'"' lira par le charbon et suivra
fil conducteur pour revenir au zinc, ainsi que Tindlquent les flèches. Le chemin ainsi parcouru par le rourant est ce qu'on appelle un circuit électrique.
Le point de sortie du courant est le pôle positif de Véîénent ; le point de rentrée est le pôle négatif. Chacun des pôles est ordinairement muni d'une borne qui permet, au
CIRCUITS ÉLECTRIQUES lOI
moyen d'une vis de serrage, d'attacher facilement le fil conducteur.
Résistance et conductibilité. — Le courant qui traverse un circuit varie d'une part selon la puissance de la source et, d'autre part, suivant la facilité avec laquelle la substance dont le conducteur est formé laisse passer Pélectricité. Cette facilité de passage peut être exprimée par deux termes de signification contraire : résistance et conductibilité, La résistance d'un conducteur est l'obstacle qu'il oppose au passage du courant ; sa conductibilité est la qualité qu'il possède, à un plus ou moins haut degré^ de laisser circuler l'électricité. Plus la résistance est grande^ plus la conductibilité est faible et inversement. Par suite^ et toutes choses égales d'ailleurs, plus est faible la résistance des diverses parties du conducteur, plus est intense le courant qui le traverse. Quand la résistance devient très grande, le courant n'a plus qu'une intensité minime.
Le courant cessera donc complètement s'il survient une interruption en un point quelconque du circuit, à moins que la tension du courant ne soit assez grande, et la solution de continuité du conducteur assez petite pour que l'électricité puisse franchir cet intervalle.
Si, par^ exemple, on coupait le conducteur qui réunit les pôles de l'élément représenté fîg. 95, le courant cesserait immédiatement, car l'air compris entre les deux tronçons du fil empêcherait l'électricité, de passer.
Mais s'il Vagissait de courants puissants, comme ceux qui circulent dans les lampes à arc, par exemple, ils continueraient à passer tant que les extrémités du conducteur ne seraient pas trop écartées l'une de l'autre. Lorsque la distance qui les sépare n'est pas trop grande, il se forme.
l'électricité [ entre ces extrémités, un arc lumineux qui prend le nom 1 ^arc voltaïque (fig. 96), Le courant, en raison de sa grande r tension, entraîne des parcelles ténues de la matière du con- \ dnctenr ci la continuité du circuit se trouve ainsi rétablie. Les courants de grande tension, propres ii former l'arc t yoltaïque, ne sont pas ordinairement fournis par des piles;
■ pour les produire on emploie, en général, des machines dyna mo- électrique s ; mais quelle que soit la nature de [ leur source, les courants circulent toujours de la même [ manière; il n'y a de différence que dans leur intensité.
Circuit fermé. — Circuit ouvert. — On dit qu'un cir- [ cuit est complété ou plus ordinairement fermé quand il xiste dans le conducteur, à partir du point où le cout prend naissance jusqu'à celui oEi il rentre à la source, I aucune solution de continuité. Tout chemin, quel qu'il : soit, que peut suivre un courant partant de son point F d'origine pour y revenir est un circuit fermé.
Un circuit est, au contraire, interrompu ou ouvert, quand [ sa continuité n'est |pas absolue ou quand une substance non conductrice se trouve intercalée sur son parcours.
