Apparences de l'étincelle

Lorsqu’un corps conducteur, tel qu’une boule de cuivre, est isolé, c’est-à-dire supporté par une tige de verre, on peut l’électriser en le mettant en communication par un fil métallique isolé avec une des sources d’électricité décrites dans le chapitre précédent. On reconnaît qu’il est électrisé en lui présentant des petites barbes déplumé, ou mieux une petite balle de sureau soutenue par un fil de soie ; ces petits corps sont attirés, puis après avoir touché la boule, ils sont repoussés quand sa surface est bien nette et sèche. Veut-on savoir quelle électricité possède la boule, on touche la balle de sureau avec un bâton de verre poli que l’on vient de frotter avec un morceau de laine sèche : celle-ci est électrisée positivement de cette manière. Si la boule de cuivre a la même électricité, elle repousse la balle de sureau ; au contraire elle l’attire, si elle est électrisée négativement. C’est toujours à une investigation de ce genre qu’il faut se reporter.

CONSTITUTION DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE

quand on veut comprendre la signification exacte des mots électricité positive ou négative.

Lorsque la boule de cuivre est munie d’une tige métallique étroite , que termine une petite boule et que la source d’électricité est assez forte, on observe une lueur bleuâtre autour de cette tige et autour de la boule terminale; l’observation se fait nécessairement dans l’obscurité. C’est une première forme de la lumière électrique. Comme l’air environnant est la seule matière qui puisse être électrisée par influence, les corps voisins étant trop éloignés pour qu’une influence électrique notable les atteigne, on est porté à attribuer la lueur à une infinité de petites décharges opérées entre le conducteur métallique et les particules de l’air qui le touchent.

Approchons de la tige lumineuse une grosse boule de métal que nous tenons à la main, la lueur est remplacée par une aigrette violacée, qui ait entendre un léger bruissement. Quand la tige est électrisée positivement, l’aigrette est composée de mille filets lumineux divergents qui partent d’un même point de l’extrémité du conducteur (fig. 21), et qui se recourbent quelquefois en prenant une forme analogue au pavillon d’une trompette. On voit sur la fig. 22 une aigrette obtenue à l’aide d’une machine très-puissante.

La grosse boule de métal présente aussi une aigrette, mais elle est plus petite que la précédente ; sa forme est ovoïde et elle a sur le conducteur une base d’une certaine étendue. Ce conducteur est d’ailleurs électrisé négativement par l’influence de celui qui communique avec la source d’électricité.

A mesure que l’on rapproche l’un de l’autre les deux

conducteurs, les aigrettes qui les surmontent se rejoignent, deviennent plus brillantes, et tant que la source électrique est en activité, on peut, en maintenant fixes les

Fig. 2'2. — Aigrette positive.

conducteurs, avoir le curieux spectacle d’une pluie de feu traversant l’air dans l’intervalle qui les sépare , avec un bruit semblable à celui d’une poussière qui tombe sur une surface résistante (fig. 25).

En électrisant négativement la tige, on observe un

CONSTITUTION DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE

phénomène analogue. La forme de l’aigrette change, mais dans toutes les apparences que l’on rencontre on distingue le conducteur positif du conducteur négatif par les deux formes lumineuses qui s’en détachent ; sur le premier, les filets lumineux convergent en un même point; sur le second, ils couvrent une certaine étendue superficielle.

Dans les phénomènes de l’aigrette, la décharge électrique s’opère entre deux conducteurs suffisamment voisins l’un de l’autre, à travers l’air qui les sépare.

Une troisième forme lu- Fig. 23. — Aigrettes positive mineuse apparaît lorsqu’on négative,

diminue davantage la distance des deux conducteurs. Un trait de feu très-éclatant , sinueux et quelquefois ramifié (fig. 24), jaillit entre eux, et l’on entend un claquement sec ; c’est V étincelle proprement dite. Après cette sorte d’explosion, les conducteurs ont perdu leurs électricités, et comme la source électrique met un certain temps à recharger celui avec lequel elle est en communication, les étincelles se succèdent par intermittence, avec plus ou moins de rapidité suivant la puissance de la machine électrique.

Les trois formes que nous venons de décrire, la lueur^ Vaigrette, le trait de feu, sont les principales. Avec les machines à frottement, on observe aisément l’une ou l’autre de ces formes; avec la bobine de Ruhmkorff, on peut les observer toutes les trois ensemble. Il faut employer une bobine pouvant donner des étincelles de 20 centimètres pour faire l’expérience suivante.

Le pôle positif du lil induit est réuni par un 111 de cui-

l.liS ÎIKUVKILI.KS DE I/ÉTINCEI.U', ÉI.ECTItKJUE.

Fiij. 24. — Trait de feu sinueux et Irait ramiüé.

CONSTITimO^ DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE. lOT

vre à une lige métallique munie d’une pointe et le pôle négatif à un plateau de cuivre de 15 centimélres de diamètre, situé en face de la pointe. La tige et le plateau sont portés par des colonnes de verre. Quand leur distance est convenable, on distingue la lueur autour de la pointe, le trait de feu brillant et sinueux, ramifié, qui jaillit entre la pointe et le plateau et enfin une gaine faiblement lumineuse, Vaigrette, qui entoure le trait de feu sous la forme d’un cône partant de la pointe et couvrant une portion considérable du plateau.

Une odeur particulière se fait sentir autour de l’appareil, rappelant celle des détritus organiques que la vague projette sur le rivage de la mer. Elle est due à une transformation de l’oxygène de l’air que l’on appelle ozone. Ainsi se trouve mise en évidence une activité spéciale acquise par les particules de l’air pendant la décharge électrique. La modification qu’elles subissent n’est pas seulement un état d’agitation temporaire capable d’engendrer la lumière; elle consiste aussi dans un changement intime et durable, caractéristique A\m phénomène chimique. Réunies entre elles par groupes déterminés, quand elles composent Vo.rygène ordinaire, les particules matérielles ont été ébranlées par l’électricité ; leurs groupes ont été dispersés violemment , puis elles ont reformé de nouveaux groupes qui constituent ïozone.

En rapprochant la pointe du plateau , on voit l’aigrette se resserrer, le trait de feu augmenter de grosseur et d’éclat et devenir plus bruyant. Quand sa longueur est réduite à 2 ou 3 centimètres , il se divise en plusieurs branches (fig. 25). Chacune d’elles présente un trait de feu entouré d’une gaine moins lumineuse, qu’on appelle Vauréole : c’est une transformation de Laigrette.

Pour une longueur encore plus petite, l’étincelle reparaît simple et linéaire, comme si tous les traits de feu précédents se fussent réunis en un seul ; l’auréole qui entoure ce gros trait est plus éclatante et plus étendue.

Lorsque la pointe est négative et le plateau positif, on voit le trait de feu se raccourcir du côté du plateau à mesure

que la pointe s’en rapproche, de sorte que l’étincelle présente deux parties d’aspects très-différents; celle qui avoisine la pointe contient le trait de feu et l’auréole; l’autre ne contient que l’auréole seulement.

Enfin quand la longueur est réduite à quelques millimètres, on ne distingue plus que la lumière rougeâtre de l’auréole.

11 est possible de pénétrer plus avant dans l’étude des transformations successives de l’étincelle. Notre œil est impuissant pour démêler les parties de cette vive lumière, mais, aidé d’un instrument, il va acquérir une puissance nouvelle et un spectacle inattendu nous apprendra que cette lumière en apparence simple peut être composée de traits brillants, qui se succèdent par centaines dans un intervalle de temps qui ne dépasse pas un centième de seconde.

Un exemple de ce genre d’étincelle, dite composée, est fourni par la décharge de la bobine de lluhmkorff, dont les pôles sont reliés par des fils de métal d’une part aux armatures d’une bouteille de Leyde, d’autre part à deux boules métalliques, entre lesquelles jaillit l’étincelle, et dont l’intervalle est inféiâeur à un millimètre.

Une lentille convergente convenablement placée reçoit les rayons lumineux partis de l’étincelle et les dirige en faisceau parallèle sur le bord d’un disque de carton, tournant rapidement autour de son centre. Sur ce bord sont découpées des fentes équidistantes dirigées suivant les rayons du disque, et aussi étroites que possible. De l’autre côté du disque est fixé un diaphragme percé d’une

GONSTITUTIOIN DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE. 105

ouverture dont la largeur est égale à la distance de deux fentes consécutives du disque mobile, et qui est sur le trajet des rayons envoyés par la lentille à travers les fentes. L’appareil est installé dans une chambre obscure, et on vise avec une lunette l’ouverture du diaphragme.

Lorsqu’une étincelle simple éclate au foyer lumineux, on ne voit dans la lunette qu’une seule fente du disque tournant. Mais lorsqu’elle est composée, on aperçoit la fente mobile, qui passe derrière l’ouverture, dans les diverses positions qu’elle occupe au moment où jaillissent les filets lumineux qui composent l’étincelle. On voit donc plusieurs traits brillants et leur nombre est celui des étincelles simples qui jaillissent pendant qu’une fente du disque tournant traverse le champ de la lunette.

Quand le nombre des filets lumineux est considérable, on ne peut pas les compter avec la disposition qui vient d’être indiquée. Alors on fait passer la fente devant le diaphragme pendant un temps inférieur à la durée de l’étincelle totale, et on augmente la rapidité du disque jusqu’à ce qu’on aperçoive dans la lunette un petit nombre de traits brillants, équidistants. On est alors certain que les filets lumineux se succèdent à des intervalles de temps égaux et il est possible de calculer le nombre total de ces filets.

Avec un disque de 180 fentes , effectuant oo tours par seconde, on a compté, dans une expérience de ce genre, six traits brillants, équidistants. On déduit de là que six filets lumineux se succédaient dans un intervalle de temps égal à la fraction de seconde b’autre part, on

trouvait, par une méthode qui sera indiquée dans la suite, que la durée totale de l’étincelle composée était de 0%015. Autant de fois ce nombre contient la fraction précédente, autant de fois les six filets lumineux sont répétés successivement dans l’étincelle, ce qui donne un total de 537 étincelles simples dans l’étincelle composée que l’on observait h

^ Journal de physique, juillet 1873. Mémoire de M. Gaziii.

Étudions maiiitciiant rétincelle éclatant au sein de divers milieux. Prenons l’œuf électrique, globe de verre muni de deux tiges métalliques assez étroites, qui peuvent glisser dans des boîtes à cuir (fig. 20). Lorsque ces

tiges seront en communication avec les deux conducteurs d’une macbine à plateau , ou les deux pôles d’une bobine de Rulimkorff, enlevons une partie deVair contenu dans l’appareil à l’aide de la machine pneumatique et mettons en action l’électricité. Nous observons une lueur bleue ou violette sur la tige négative, et une lueur rouge sur la tige positive. 11 ne sera pas nécessaire d’avoir une source d’électricité aussi puissante que précédemment :

donc la raréfaction facilite l’apparition de la lueur.

Rapprochons les tiges l’ime de l’autre et les aigrettes apparaîtront. Si la raréfaction n’est pas poussée à sa dernière limite, les

Fig. 2C.- Étincelle dans rairraréflé. aigrettes se rejoindront et

l’apparence sera celle de la figure 25. Si la raréfaction est extrême, les aigrettes seront moins développées, et ne se rejoindront pas; il restera du côté de la tige négative un intervalle obscur (fig. 26). Faraday a appelé ce phénomène la décharge obscure. L’intervalle obscur et la lumière de la pointe négative ne changent pas, quand on diminue la distance

CONSTITUTION DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE

des deux pointes; seule la lumière pourpre de la pointe positive se raccourcit.

Pour que l’on obtienne le trait de feu dans l’air raréfié, il faut que la décharge soit très-forte, qu’elle provienne par exemple d’une batterie de Leyde. La raréfaction s’oppose donc au trait de feu, tandis qu’elle favorise les deux autres formes lumineuses.

On fait ordinairement l’expérience des aigrettes dans l’air raréfié en employant des boules de métal assez grosses, au lieu des tiges minces que nous avons supposées. Alors la lueur ne se produit pas; mais on a de magnifiques aigrettes de couleur violacée , dont les ramifications s’écartent de plus en plus les unes des autres, à mesure qu’on raréfie davantage; leur agitation continuelle, les déplacements qu’on leur fait éprouver quand on approche la main de la paroi de verre, donnent beaucoup d’originalité à l’expérience. On la varie encore en se servant d’un long tube de verre, aux extrémités duquel sont les boules de décharge; quand la raréfaction est suffisante, les jets lumineux s’étendent sur toute la longueur en serpentant le long des parois HH (fig. 15).,

On voit quelle part importante Pair prend aux pliéno-

Fig'. bis. — Autre apparence dans l’air moins raréfié.

mènes de lumière électrique, et on se demande s il n’en est pas exclusivement la cause. La question paraît facile à résoudre au premier abord; si l’air est la cause de la lumière, on n’observera aucune trace de lumière dans le vide absolu. De là les expériences de Davy dans le vide

barométrique. Ayant construit un double baromètre avec un tube de verre courbé en forme de siphon (fig. 27), il fit passer la décharge d’une machine électrique entre les sommets des deux colonnes de mercure. 11 vit une faible lueur remplir tout l’intervalle, qui devait être, pensaitil, vide d’air.

11 chauffa le mercure jusqu’à l’ébullition; la lueur devint brillante et verte ; cela était dû à la vapeur de mercure. L’introduction

Étincelle dans le vide barométrique. de petites bulles

d’air fit alors passer

la lueur du vert au bleu; puis du bleu au pourpre. Davy conclut que la lueur très pâle observée dans l’appareil froid, alors qu’aucune trace d’air ne pouvait être appréciée, était due à une trace de vapeur de mercure. 11 modifia l’appareil et fit le vide avec des liquides non volatils, tels que l’alliage de bismuth et d étain maintenu fondu par un échautfement de 10ü‘* en-

CONSTITUTIOIS DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE

viron; il observa alors une lueur jaune très-pâle; avec riiuile d’olive, la lueur fut rouge et assez brillante. 11 semblait donc que la lumière se produisait dans le vide; mais le changement de couleur avertissait que le liquide employé dans l’appareil jouait un rôle considérable, et l’on pouvait croire que sa vapeur était la cause des lueurs. La question n’était pas résolue, faute d’un vide parfait.

C’est en 1859 seulement que M. Gassiot, à Londres, a démontré que la lumière ne. se produit pas dans un vide convenable. M. Alvergniat a répété la même expérience, à Paris, de la manière suivante. On soude deux fils de platine aux extrémités d’un tube de verre

Fig. 'iS. — Tube vide.

peu fusible, laissant entre eux un intervalle de un ou deux millimètres. Ce tube est muni d’une petite tubulure latérale que l’on soude ensuite au conduit d’une machine pneumatique à mercure (fig. 28). Le vide étant fait une première fois, on chauffe au rouge sombre le tube de verre, et on fait fonctionner la machine pneumatique plusieurs fois, afin d’enlever toute trace d’air ou de vapeur adhérant aux parois intérieures du tube et aux fils de platine. Après une manipulation d’une heure, si l’on adapte aux fils de platine les conducteurs d’une bobine d’induction, on ne voit plus d’étincelle jaillir entre les fils. On sépare alors le tube de la machine pneumatique, en effilant au chalumeau la tubulure latérale, et l’appareil hermétiquement clos par la fusion de la paitie effilée sert à répéter indéfiniment l’expérience.

Nous pouvons conclure maintenant que Pair est la

cause principale de la lueur, de l’aigrette et du trait de feu, et que l’apparition de chacune de ces formes lumineuses est déterminée par l’action du conducteur sur les molécules d’air qui sont voisines de sa surface.

Si cette conclusion est exacte, les conséquences que nous en tirerons devront être vérifiées par l’expérience ; les apparences lumineuses doivent changer, lorsqu’on remplace l’air par un autre gaz. Cela est vrai et connu depuis longtemps.

Lorsqu’aprés avoir fait le vide dans l’œuf électrique on y introduit du gaz azote, le trait de feu y est plus brillant et plus bruyant que dans l’air; les aigrettes sont beaucoup plus lumineuses et plus épanouies.

Avec le gaz hydrogène, le trait de feu est de couleur cramoisie, et produit un son très faible; les aigrettes sont ramifiées et de couleur gris-verdâtre. Avec le gaz acide carbonique, le trait de feu est vert et moins régulier qu’avec l’air, les aigrettes sont très-faibles sous la pression ordinaire; la raréfaction leur donne meilleure forme, et une couleur vert-pourpre assez pâle.

Pour comparer d’un seul coup d’œil les couleurs de l’étincelle dans divers gaz, on emploie une série de tubes de verre a, a', a", traversés par des fils de platine, et contenant chacun un des gaz (fig. 29). Ces fils laissent entre eux un petit intervalle dans chaque tube, et sont attachés ensemble entre deux tubes consécutifs en c, c'. On fait communiquer le dernier fil b avec le sol, et le premier d avec une boule isolée, que l’on approche de la machine électrique; les étincelles jallissent simultanément dans tous les intervalles. On peut aussi se servir de la bobine de Rubmkorff, en faisant communiquer les fils extrêmes avec les pôles de la bobine.

En général, l’étincelle est d’autant plus blanche que le gaz a une plus grande densité; mais la nature chimique du gaz exerce une influence d’un autre ordre que nous étudierons dans la suite.

CONSTITUTION DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE

On observe la lueur avec les différents gaz, à peu près comme avec l’air. Ajoutons que Faraday a obtenu les trois formes lumineuses dans les liquides mauvais conducteurs, tels que l’essence de térébenthine, que la supériorité de l’aigrette positive sur Faigrette négative est plus grande dans l’azote que dans l’air; qu’elle est moindre dans l’hydrogène, nulle dans l’acide carbonique.

M. Ruhmkorff à Paris et M. Grove en Angleterre ont appelé l’attention sur une quatrième forme de l’étincelle

Fig. '29. — Étincelles dans divers gaz

électrique qui avait été signalée dès 1845 par M. Abria. MM. Quet, Gaugain, Grove, en ont fait une étude approfondie.

On introduit dans l'œuf électrique quelques gouttes de certains liquides, tels que l’alcool, l’essence de térébenthine, le sulfure de carbone, l’huile de naphte, le bichlorure d’étain, etc., ou quelques parcelles de certains solides, tels que le fluorure de calcium, puis on fait le vide avec la machine pneumatique. En faisant passer la décharge d’une bobine d’induction entre les boules, on observe sur la boule négative une lueur violette, puis un

espace obscur, et enfin des couches alternativement rouges et sombres jusqu’à la boule positive (fig. 50).

Les couches semblent osciller, lorsque les interruptions se succèdent rapidement, mais cette oscillation est une illusion d’optique; elle n’a pas lieu, lorsqu’on opère une seule interruption, en faisant mouvoir à la main le marteau ou la pointe de platine de l’interrupteur. Les couches apparaissent alors parfaitement nettes et fixes.

On produit aussi la même apparence lumineuse en déchargeant à travers l’œuf une bouteille de Leyde très faiblement électrisée h

Tel est le phénomène qu’on appelle stratification de la lumière électrique, et que l’on montre aujourd’hui dans tous les cabinets de physique, en se servant des tubes de Geiss- 1er, constructeur de Bonn, qui les a préparés le premier avec une grande habileté.

Chacun de ces tubes contient de l’air très-raréfié à l’aide d’une machine pneumatique à mercure, et quelques traces d’une des substances désignées plus haut. Des bouts de fil de platine sont soudés aux extrémités du tube et servent à la décharge (fig. 28).

^ Annales de Chimie et de Physique. Tome LXV. 18G2. Mémoire de MM. Quel et Seguin.

CONSTITUTIOIN DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE

Les stratifications changent d’aspect avec la substance qui les développe; avec l’essence de térébenthine, on a au pôle positif une lumière très blanche, et des couches planes d’épaisseurs inégales; avec le fluorure de silicium on a une lumière jaune au pôle négatif. 11 ne faut pas employer une bobine puissante ; la petite bobine de Ruhmkorff est la plus convenable.

La nature des vapeurs nécessaires à la stratification conduit immédiatement à penser que cette apparence lumineuse est due à une action chimique, et que la décharge se trouve par là compliquée. Nous étudierons plus tard cette question, quand tous les faits auront été exposés. Mais nous pouvons dès à présent conclure que cette quatrième apparence est secondaire, tandis que le*s trois autres soit séparées, soit superposées, sont les particularités physiques générales qui caractérisent l’apparence de l’étincelle.

Les expériences récentes de MM. Warren de la Rue, Hugo Millier et Spottiswoode, ont montré que le couriyit voltaïque peut produire la lumière stratifiée aussi bien que le courant de la bobine. Voici l’iine de ces expériences.

La pile est formée de 1 100 éléments au chlorure d’argent. On fait communiquer les pôles de la pile respectivement avec les armatures d’un condensateur analogue à la bouteille de Leyde, et avec les électrodes d’un tube de verre contenant un gaz raréfié. Le condensateur est constitué par deux fils de cuivre recouverts de gutta-percba et enroulés l’un contre l’autre sur une bobine de bois; la longueur de ces fils est de 500 mètres. Dans ces circonstances une succession de couches lumineuses séparées par des intervalles obscurs (stratifications) s’établit dans le tube, sans aucune pulsation apparente.

Maintenant que nous connaissons les diverses formes de l’étincelle électrique, et l’influence que la nature du gaz exerce sur son aspect, lorsque les électrodes sont formés par un métal invariable, nous avons à étudier le

rôle de ce métal, en changeant sa nature et laissant toutes les autres circonstances constantes.

J^ntre deux boules de fer l’étincelle est blanche; elle est verte entre deux boules de cuivre, bleuâtre entre deux boules de zinc. Pour que les changements de couleur soient bien prononcés, il faut que l’éclat de l’étincelle ne soit pas trop grand ; il y a avantage à se servir d’une petite bobine de Piubrnkorff. Une curieuse expérience prouve nettement l’influence de la nature du métal sur la couleur de l’étincelle.

On répand sur un carreau de verre des poussières de divers métaux, et on les fixe avec de l’eau gommée. On appuie sur la surface métallisée une tige de cuivre qui communique avec une machine électrique ordinaire, et on présente à la même surface en divers points une autre tige de cuivre que l’on tient à la main. Des serpenteaux lumineux de couleurs variées partent dans toutes les directions, dessinant sur la surface du carreau de reinarqunbles arborescences. C’est l’effet d’une foule de petites étincelles qui jaillissent dans les intervalles qui séparent les grains de la poussière métallique. Chaque grain colore le trait de feu d’une manière particulière, en bleu, vert ou rouge suivant que c’est un grain de zinc, de cuivre ou d’étain. Tel est l’ancien carrmw magique qui charmait les spectateurs au temps de Nollet et de Sigaud de la Fond, alors que les phénomènes électriques faisaient leurs premières apparitions dans le monde scientifique. Nous verrons dans la suite quelles magnifiques découvertes ont eu pourpoint de départ cette curieuse expérience, comment le physicien moderne, l’œil muni du spectroscope, a pu analyser ces couleurs de feu, puis s’enhardissant tout à coup, s’élancer d’un bond dans l’immensité des cieux et scruter à leur tour les étoiles et les astres brillants, comme il venait de scruter les mille points étincelants du carreau magique.

Fn 1863, M. Seguin, professeur à Grenoble, a obtenu

CONSTITUTION DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE. 115

une coloration très-vive de rétincelle, en la produisant entre un fil de platine électrisé positivement et la surface d’une solution saline électrisée négativement. Il se servait d’une petite bobine d’induction donnant une étincelle d’un centimètre environ. (( Si le fil de platine est (( très-près du liquide, l’étincelle ressemble à une petite (( flamme, rouge avec les sels de strontiane, jaune avec (( les sels de soude, etc. Pour une plus grande distance, (( on distingue un trait de feu extrêmement fin qui offre « à la vue simple le même éclat blanc-bleuâtre qu’entre (( deux fils de platine, et autour de ce filet une sorte de (( gaine fortement colorée en rouge, jaune, etc., qui à « partir de la dissolution s’étend sur toute la longueur (( de l’étincelle ou seulement sur une partie f ))

Ces observations, qui ont été répétées depuis, à divers points de vue, parSLM. Ed. Becquerel à Paris, Bouchotte à Metz, prouvent de la manière la plus frappante que dans l’étincelle entrent des particules de matière détachées des conducteurs, et rendues incandescentes par la décharge. Une parcelle de sel de strontiane, de sel de soude, placée dans une flamme quelconque, la colore fortement en rouge, en jaune. La couleur est caractéristique de l’espèce de sel employé. Il semble donc que l’étincelle électrique soit une flamme aérienne ou gazeuse colorée par des parcelles de substance détachées des conducteurs.

Dans tout ce qui précède nous avons employé deux corps métalliques et par conséquent très-bons conducteurs.

Avec un conducteur médiocre, tel que le bois, une très-forte charge électrique donne lieu seulement à l’aigrette. C’est ce qui arrive, si on dispose une petite boule de cette substance à l’extrémité d’une tige de métal sur le conducteur de la machine électrique. L’aigrette est très-belle dans l’obscurité. Si on approche une boule de métal non isolée de la boule de bois, on obtiendra une

^ Annales de Chimie et de Physique. Tome LXIX. 1863.

étincelle pâle et violacée. La meme observation est relative à l’étincelle qu’on tire d’une machine peu puissante, en approchant le doigt, parce que notre corps n’est pas un excellent conducteur.

Avec un corps très-mauvais conducteur, tel que le soufre, la résine, et l’autre bon conducteur, on n’obtient plus qu’une petite étincelle ; si le premier a été électrisé préalablement, elle est un peu plus forte que s’il est à l’état naturel.

Ces effets résultent de ce que l’électricité ne peut s’accumuler en un même point d’un mauvais conducteur sous l’influence d’un corps voisin de ce point, et par conséquent acquérir la tension nécessaire à la production de la lumière. Cette propriété sert à la définition même de la conductibilité.

Nous avons passé en revue les apparences variées de l’étincelle jaillissant entre deux corps électrisés. C’est une première investigation qui doit être suivie d’une étude plus attentive des phénomènes, si l’on veut connaître les lois exactes qui les régissent, et les rattacher les uns aux autres par une théorie. A la simple contemplation des faits, à leur classement fondé sur les analogies, doivent succéder des mesures précises, dont la comparaison amènera des rapprochements nouveaux, bien souvent inattendus, d’où le calcul et le raisonnement mathématique feront sortir la vérité.

Arrivé à ce point de son étude, le physicien doit inventer des instruments de mesure, et recueillir patiemment toutes les données numériques qui peuvent compléter la connaissance des phénomènes qu’il explore. Les astronomes ont passé plusieurs siècles à mesurer les distances apparentes des astres, leurs grosseurs, les vitesses de leurs mouvements, avant que l’illustre Képler ait pu découvrir la loi expérimentale du système solaire ; puis le grand Newton a embrassé dans une admirable synthèse tout ce qu’avaient observé scs devanciers. 11 en sera de

CONSTITUTION DE I/ÉTINCELLE EXPLOSIVE

même de l’électricité. Sans doute nous ressemblons aujourd’hui aux astronomes précurseurs de Képler et de Newton; mais un temps tiendra où quelque génie puissant utilisera les matériaux épars, fruits de nos labeurs, et révélera à l’homme, dans une lumineuse synthèse, les merveilles de simplicité et d’harmonie que doivent présenter les phénomènes électriques, comme toutes les œuvres de la création.

Les circonstances susceptibles de mesure, quand on con^^idére l’étincelle, sont la quantité d’électricité qui disparaît, la longueur de l’étincelle, la chaleur qu’elle produit, sa durée, son intensité lumineuse. On appelle distance explosive la longueur de l’étincelle, lorsqu’on la produit en rapprochant graduellement l’un de l’autre les conducteurs de décharge. Riess a trouvé que pour une batterie de Leyde cette distance est proportionnelle à la quantité d’électricité et inversement proportionnelle à la surface de la batterie, puis qu’elle dépend de la densité et de la nature du gaz où jaillit l’étincelle.

Ce qu’on appelle une quantité d' électricité est une grandeur d’une espèce particulière qui sert à évaluer la puissance électrique; elle est à la force électrique ce que le poids d’un corps est à la force de pesanteur. De même que deux corps pesants ont le même poids, lorsqu’ils pressent également un obstacle, tel qu’un ressort d’acier qui les empêche de tomber, de même on dit que deux boules conductrices ont des quantités égales d’électricité, lorsqu’elles exercent des attractions ou des répulsions égales sur un troisième corps électrisé, placé à la même distance de l’une ou de l’autre.

Dès qu’on a défini deux quantités égales d’électricité, leur réunion constitue une quantité d’électricité double, pourvu qu’elles soient de même nom ; et ainsi se représentent par des nombres les charges électriques, sans qu’on ait besoin de savoir quelle est la nature de l’agent mis en jeu dans les phénomènes.

Cette grandeur ne suffit pas à l’étude de l’électricité, et en cela nous pouvons la comparer à la pesanteur.

Quand une pierre tombe, l’effet du choc ne résulte pas seulement de son poids, il faut tenir compte de la hauteur de sa chute. Une pierre d’un kilogramme, qui tombe de 425 métrés de hauteur, produit un choc formidable qui la brise en mille fragments; de plus ces fragments s’échauffent et la chaleur totale créée est capable d’élever la température d’un kilogramme d’eau d’un degré centigrade.

La meme pierre tombant d’un mètre produirait un faible choc et une quantité de chaleur 425 fois moindre que la précédente.

En général l’énergie du choc se mesure par le produit du poids du corps par la hauteur de chute, et le nombre ainsi calculé est la valeur du travail dépensé par la pesanteur.

Semblablement, la décharge d’une même quantité d’électricité ne produit pas toujours les mêmes effets, par exemple la même quantité de chaleur. Si les conducteurs entre lesquels jaillit l’étincelle sont séparés par des intervalles différents, dans deux expériences où disparaissent des charges égales, la chaleur créée est différente. Plus la distance explosive est grande, plus grande aussi est la chaleur. 11 y a une grandeur particulière à faire intervenir, qui est analogue à la hauteur de chute d’un corps pesant. Cette grandeur s’appelle quelquefois tension électrique, et plus habituellement potentiel électri-^ que. Elle est d’autant plus grande que l’étincelle est plus longue. On mesure l’effet de la décharge en multipliant la quantité d’électricité disparue par la diminution du potentiel. Le nombre ainsi obtenu est Vénerçjie de la décharge; il est proportionnel à la chaleur créée.

C’est en ayant recours à ces expressions que l’on peut montrer V équivalence de l’électricité, du travail des corps * pesants et de la chaleur. Cette équivalence est une des

CONSTITUTION DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE

conquêtes les plus remarquables de la physique moderne ; mais nous ne pouvons que la signaler ici, voulant seulement montrer la fécondité du sujet, et faire entrevoir les liens qui unissent l’étude de l’étincelle électrique et celle des autres phénomènes de la physique.

L’origine du mot potentiel est dans l’analogie même de la hauteur de chute d’un corps pesant avec la qualité électrique qu'il s’agit de dénommer.

Lorsqu’on élève un poids, il acquiert une qualité d’une espèce particulière ; car il devient apte à produire un grand nombre d’effets par sa chute ; le travail mécanique dont il est capable est d’autant plus grand, qu’il a été porté à une plus grande hauteur. On peut dire dans un langage figuré qu’il gagne du travail en montant, que ce travail est emmaganisé, toujours prêt à reparaître, sitôt que le corps redescendra. Le corps devient donc une puissance, par son élévation ; la qualité dont il se trouve doté est un potentiel de pesanteur.

Et remarquons bien que cette conception mathématique n’est suggérée par aucune hypothèse sur la matière ou sur la force ; c’est une abstraction aussi bien que le centre de gravité, le travail mécanique, la quantité de chaleur, la quantité d’électricité ; c’est une de ces nom“ breuses créations de notre esprit, qui sont destinées à exprimer les rapports des choses, à traduire en langage humain le livre mystérieux de la nature.

Les considérations qui précédent servent à expliquer les effets lumineux remarquables que peut produire un assemblage de bouteilles de Leyde réunies en cascade (fig. 51). Les bouteilles étant placées sur des pieds de verre, on fait communiquer par des fils conducteurs l’armature intérieure de chacune d’elles avec l’armature extérieure de la suivante, puis les armatures extrêmes avec les pôles d’une bobine de Ruhmkorff d’une part, avec des boules de décharge de l’autre. On obtient une étincelle

éblouissante, et qui produit un fracas assourdissant. L’éclat, la longueur et le fracas de l’étincelle croissent avec le nombre des bouteilles.

Dans cette expérience, la quantité d’électricité qui disparaît à chaque décharge est la même, quel que soit le nombre des bouteilles ; mais le potentiel électrique croît

Fig. 31. — Bouteilles de Leyde en cascade.

avec le nombre des bouteilles, et le produit de ces deux grandeurs, quantité d’électricité et potentiel, qui mesure l’énergie de la décharge, croît comme la dernière.

Peu d’observations ont été faites sur la chaleur de l’étincelle. Avec la bouteille de Leyde, on pense que les lois de réchauffement de la masse gazeuse qui produit la

CONSTITUTION DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE

lumière sont celles que Riess a trouvées pour réchauffement d’un fil métallique très-fin interposé dans le circuit. Quant à l’intensité lumineuse et à la durée, nous verrons dans les paragraphes suivants qu’elle ont été l’objet de mesures précises. Les expériences que nous allons décrire offriront au lecteur de remarquables exemples des artifices ingénieux auxquels l’observateur a recours pour approfondir le sujet de ses recherches, pour remédier à l’insuffisance de ses sens, pour mesurer les diverses grandeurs qui jouent un rôle dans les phénomènes.