Constitution de l’étincelle explosive

Tous les faits que nous avons examinés dans les paragraphes qui précèdent nous apprennent quelle est la constitution de l’étincelle explosive.

L’analyse spectrale nous a montré que dans la lumière de l’étincelle se trouvent les particules gazeuses du milieu environnant et les particules détachées des conducteurs d’où semblent sortir les jets lumineux : nous sa-

VOUS en outre que ces jets ne se produisent pas dans le vide. La lumière est donc l’effet produit sur notre œil ])ar ces particules modifiées temporairement par l’électricité.

Quelles sont ces modifications ?

Nous ferojis concourir au jugement que nous devons porter tous les faits précédents, et quelques autres phénomènes d’électricité qui n’ont pas de rapports directs avec la lumière électrique.

Lorsqu’une tige métallique étroite est placée sur le conducteur de la machine électrique, il se produit à son extrémité un courant d’air, une sorte de vent, que l’on sent en approchant simplement le dos de la main, et qui est capable d’éteindre la tlamme d’une bougie.

Posons sur l’extrémité de cette tige le centre d’une étoile métallique, dont les pointes sont recourbées dans le même sens (fig. 40). L’électricité fera tourner cette étoile dans un sens opposé à celui des pointes. C’est l’expérience du tourniquet électrique, que nous devons à Franklin. Si on est dans l’obs- (‘iirité, les pointes présentent des aigrettes qui tracent dans l’air une couronne lumineuse. La présence de l’air est indispensable à ce mouvement de rotation; car Aimé a reconnu qu’il n’a pas lieu dans le vide.

Évidemment il y a une action mutuelle, répulsive, entre chaque pointe et les particules d’air voisines. Dans l’expérience du vent électrique la pointe est fixe, c’est l’air qui est chassé; dans celle du tourniquet, la pointe ('St plus mobile que l’air, c’est elle qui est chassée. (V('s(

Tourniquet électrique.

CONSTITUTION DE L’ÉTINCEI.LE EXPLOSIVE

une simple application fin principe de Vaclion et de la i^éaction.

Celte action répulsive ne peut être une conséquence (le la forme du conducteur ; tout ce que peut faire une pointe, c’est d’exalter cette action, au point de la rendre capable de déplacer visiblement les corps qui en sont le siège. Nous devons admettre qu’elle existe toujours entre un corps électrisé et l'air ou le gaz qui l’environne.

Comment l’électricité produit-elle cette action répulsive? Elle la produit de la même façon que dans l’expérience originaire d'Otto de Guéricke sur le pendule isolé. Les particules d’air sont des corps légers qui, après avoir touché le corps électrisé, sont repoussés et réagissent.

Nous voilà donc ramenés au principe fondamental de l’attraction et de la répulsion des corps électrisés, à savoir : le corps léger est électrisé par l’influence de la source; de là une attraction. Lorsqu’il a touché la source, il conserve senlement l’électricité de même nom et est repoussé. Piamener l’expérience du vent électrique et celle du tourniquet à ce principe, c’est donner une explication de ces expériences, attendu ((ue ce principe régit un grand nombre de phénomènes et qu’il sert à les grouper. L’esprit passe ainsi du composé au simple, et c’est un premier degi*é de connaissance qu’il doit acquérir, avant de pousser plus loin l’explication. Si le principe fondamental dont il s’agit peut être ramené luimême à un principe plus général, on aura un second degré de connaissance, qu’on pourra acquérir plus tard. Mais ce degré nous manque dans l’état actuel de la science, nous sommes donc forcés de nous contenter jusqu’à nouvel ordre du premier degré.

La coexistence du vent électrique et des aigrettes nous prouve que dans celles-ci les particules d’air sont lancées dans toutes les directions à partir du conducteur électrisé. Celles qui fuient ce conducteur ont la même

électricité ; elles se repoussent donc mutuellement en vertu du principe fondamental. Or elles rencontrent des particules à l’état naturel. En vertu du même principe, elles les électrisent par influence, les attirent, puis les repoussent après le contact. De ces actions et des réactions qui en résultent naît un état d’agitation extrême, par suite de la chaleur est engendrée, et dans les points où elle est la plus vive, nous avons (tes sources de lumière.

Ce mécanisme de l’aigrette sera celui de toute lumière électrique ; mais il devra se compliquer de diverses circonstances qu’une expérimentation délicate mettra en évidence.

Ainsi pourquoi la lueur qui environne une tige follement électrisée n’est elle-])as composée de filets divergents, pourquoi n’est-elle pas crépitante comme l’aigrette? La faculté de mettre en jeu au dehors les forces électriques attractives et répulsives est plus grande à la pointe : c’est un fait expérimental. Les actions mutuelles entre la tige et l’air sont donc moins vives spr sa surface latérale. D’un autre côté. Faraday a reconnu que l’air glisse le long de la tige, de telle façon qu’en favorisant ou contrariant ce mouvement, il renforçait ou diminuait la lueur. Dès lors il est naturel de penser que les particules d’air qui produisent la lueur éprouvent le long de la tige un mouvement de glissement ou deroulement, au lieu d’être projetées dans tous les sens comme celles de l’aigrette.

11 est très-facile de produire des mouvements de roulement à l’aide de l’électricité, et d’imiter le mécanisme', que nous venons de concevoir.

Disposez sur un plateau horizontal en métal trois ou quatre pieds isolants (fig. 41), et posez sur ces pieds un anneau de métal g communiquant avec une machine électrique. Puis placez contre cet anneau une houle de verre b très-mince, ayant un diamètre un peu plus grand que la distance de l’anneau au plateau ; vous la verrez tourner dans un sens ou dans l’auti*e, eu suivant ranneau.

COiNSTlTüT[ON DE L’ÉTENCELLE EXPLOSIVE.

C’esl la vieille expérience du planétaire électrique, ainsi appelée par Grey qui l’a imaginée, parce qu’elle reproduit une rotation et une translation simultanées, analogues au mouvement des planètes. Lorsqu’on la fait dans l'obscurité on voit que la boule est lumineuse en tous les points par lesquels elle touche l’anneau.

Ce phénomène est encore une conséquence du principe

Fig. 41. — Planétaire électrique.

fondamental des actions électriques. Au point de contact de la boule et de l’anneau le verre s’électrise comme ranneau ; comme il est mauvais conducteur, l’électricité ne s’étend pas beaucoup autour de ce point ; l’anneau attire donc la partie non électrisée du verre qui est la plus voisine, tandis qu’il repousse la partie électrisée; la boule tourne sur elle-même, afin de venir toucher l’anneau par le point qui est attiré ; puis le même phénomène se reproduisant au second contact, la rotation continue ; de là un troisième contact et ainsi de suite.

160 LES MERVEILLES DE J/ÉTINEELLE ÉLECTRIOÜE.

D’ailleurs le roulement amène successivement au contact du plateau les points du verre précédemment électrisés et repoussés par ranneau ; l’électricité de ces points disparaît et ils peuvent de nouveau céder à rinlluence de ranneau, de sorte que le mouvement se perpétue indéliniment.

Les particules gazeuses qui se meuvent dans l’aigTette ne sont pas seulement soumises à l’action du conducteur et à leurs actions mutuelles; elles doivent encore obéir à celle de tous les corps environnants. C’est surtout quand la décharge a lieu entre deux conducteurs voisins que cette ti'oisiérne action se manileste.

Lue particule chassée par le conducteur positit est elle-même électrisée positivement ; elle est donc attirée par le conducteur négatif. Il y aura quelques-unes de ces particules qui pourront l’atteindre, et après l’avoir touché elles seront repoussées et reviendront vers le conducteur positif, Ainsi les mouvements de va-et-vient entre les deux conducteurs de la décharge se joindront à ceux que nous avons déjà signalés. Telle serait la cause de la décharge oscillante, découverte par M. Feddersen.

L’expérience connue de la grêle électrique imaginée par Volta pour expliquer la forme sphérique des gréions offre un exemple de ce genre de Jiiouvement. Faites communiquer avec les conducteurs de la machine électrique deux plateaux de métal isolés et placés horizontalement Fun au-dessous de l’autre, et mettez sur le plateau inférieur de petites halles de sureau ; dés que la machine sera en activité vous verrez les halles aller et venir d’un plateau à l’autre. Jj’explication est celle que nous venons de donner pour les particules d’air comprises entre les conducteurs de la décharge.

Le phénomène de la stratification ])eut aussi être i*amené au principe des actions attractives et répulsives, comme Font démontré àlM. Quetet Seguin en 18G!2. Voici une de leurs expériences (fig 42) L ^ Annales de Chimie cl de Pkijsiqae, 5® série. T. LXV.

(-O.NSTlTLilO.N J)E L’ETLNCELLE EXPLOSIVE.

li»7

Sur uiic plaque de vcjTe longue de 10 ceiiliuièlres, large de 2 centimètres, on étend avec un tamis de la poudre de charbon de coiaïue, on applique aux deux bouts les conducteurs d’une bobine de Ruhmkorfr. Si on a soin que le verre soit sans poussière suivant une ligne transversale près de run des conducteurs, la décharge met les grains de poussière en mouvement, et ils se rangent tinalement en une série régulière de bandes transversales, séparées les unes des autres par des intervalles de 1 à 2 millimètres. En plaçant ensuite la lame de verre sur une feuille de papier photographique, on ob-

Fig-. 42. — Stratificalion des poussières.

tient un cliché négatif, avec lequel on prépare les épreuves positives. La figure 42 est la reproduction d’une semblable épreuve.

L’explication de cette expérience a été donnée comme il suit par ses auteurs. Considérons le conducteur positif; il électrise positivement la première couche de grains qui l’avoisine et la repousse ; elle constitue la première zone positive. Cette couche électrise par influence la couche suivante, dans laquelle s’établissent une première zone négative attirée et une seconde zone positive repoussée. Cette dernière électrise de même par influence la couche suivante, dans laquelle s’établissent encore une zone négative attirée et une zone positive repoussée, et ainsi de suite jusqu’au conducteur négatif, dont l’action analogue se joint à la précédente. Les grains sont donc partagés en zones alternativement positives et négatives. Cette polarisation électrique détermine le mouvement de toute la

LES MEUVEILLES DE L’ETINCELLE EJÆCTIÜQUE.

masse. La première zone positive et la première zone négative se rassemblent et forment la première stratification ; la seconde zone positive et la seconde zone négative se rassemblent en même temps et forment la seconde stratification et ainsi de suite.

Il faut remarquer que -ce phénomène n’a lieu qu’avec des poussières médiocrement conductrices; il faut donc qu’il y ait un certain rapport entre leur conductibilité et la tension de la charge électrique.

Au lieu du mot grain, mettez particules gazeuses, et vous aurez l’explication du rôle que joue le gaz raréfié dans la stratification de l’étincelle. Quant à la nécessité de mêler à l’air certaines vapeurs, elle résulterait, comme pour les grains de poussière, de ce qu’il doit y avoir un certain rapport entre la conductibilité des particules gazeuses et la tension de l’électricité.

D’après l’explication de MM. Quet et Séguin, la stratification de l’étincelle ne serait pas occasionnée par une certaine manière d’être du mouvement électrique dont le conducteur de la décharge - est le siège. On ne devrait pas conclure de cette apparence lumineuse que le conducteur est lui-rnéme dans une sorte de tluctuation. Une comparaison empruntée à l’acoustique permet de poser la question ici soulevée.

Lorsque l’air s’écoule d’un réservoir où il est maintenu sous une pression constante dans un tuyau sonore, il se dispose dans ce dernier par couches alternativement condensées et dilatées, constituant ce qu’on appelle les ventres et les nœuds, et occupant des positions fixes dans le tuyau. De ce qu’on observe cette fluctuation, cause déterminante du son, faut-il conclure que, dans le tube qui conduit l’air à rembouchure du tuyau sonore, il y a aussi une fluctuation en rapport avec les ventres et les nœuds? Une pareille corrélation n’existe pas. Dans la conduite d’air, l’écoulement est continu et les particules gazeuses ont seulement un mouvement de transla-

CONSTITUTIOIS DE L’ÉTINCELLE EXPLOSIVE

lion ; la fluctuation commence à remboucliure , et le phénomène acoutisque est localisé dans le tuyau sonore.

Comparons l’étincelle stratifiée au tuyau sonore, et le conducteur électrisé à la conduite d’air comprimé, et nous comprendrons aisément le sens de la question. Les couches alternativement brillantes et obscures de cette lumière sont-elles analogues aux ventres et aux nœuds du tuyau et sans rapport avec l’état du conducteur électrisé, ou bien, au contraire, la fluctuation s’étend-elle à tout le circuit de la décharge?

Les expériences de stratification de MM. Warren de la Rue, Miller et Spottiswoode, permettent de mettre en doute la justesse de la première interprétation. En effet, d’autres observations récentes sur l’état du circuit voltaïque, dans les circonstances où la stratification apparaît, indiquent une fluctuation générale de ce circuit. En voici un exemple L

Un circuit voltaïque est formé par 20 éléments moyens de Bunsen, et par une bobine de 960 spires, renfermant un tube de fer de 8 centimètres de diamètre et de 1 millimètre environ d’épaisseur. Un condensateur de Leyde, ayant une surface armée de 3 mètres carrés, ferme le circuit, de Ihçon que la lame de verre de ce condensateur se trouve interposée entre les deux rhéophores. Dans ces circonstances, un très-faible courant continu est accusé par un galvanomètre ; la lame de verre est donc traversée par le courant, et joue le rôle d’une portion de circuit trèsrésistante. De plus, on entend un bruissement continuel dans le noyau de fer.

« Ces faits indiquent que le courant passe à travers le (( verre, et que son passage est intermittent. Le noyau de (( fer subit une succession rapide d’aimantations et de « désaimantations alternatives, et chacune des désaiman- (( tâtions occasionne un faible bruit dans le noyau. La

* Comjites Rendus de V Académie des Sciences de Paris, 10 nov. 1873, sur divers cas d’intermittence du courant voltaïque, par M. A. Cazin.

no l.ES Ml-:UVEli.LES DE L’ÉTINCELLE ÉLECTUDJUE.

(( succession rapide de ces bruits constitue le bruisse- (( nient qu’on entend. ))

C’est en faisant communiquer les armatures d’un condensateur, disposé comme celui de l’expériepce précédente, avec les électrodes d’un tube de Geissler, que l’on a vu se produire les stratifications. Il est donc possible que le phénomène acoustique et le phénomène optique soiimt dus l’un et l’autre à une meme cause, et si cela a lieu, une étude a})prolbndie devra mettre en évidence leur cori’élalion. De tels rapprochements sont l’origine de nouvelles recherches, qui nous mettent sur le chemin de la véi*ilé; quelle que soit leur justesse, ils nous conduisent à interroger la nature, et la réponse que nous obtenons est toujours une conquête pour la science.

Il nous reste à examiner le ible des particules détachées des conducteurs, dont la présence nous a été révélée dans l’auréole par l’analyse spectrale. Comment se détachent-elles?

Les parties d’un même corps semblablement électrisées se repoussent mutuellement; on le prouve depuis longtemps en plaçant sur le conducteur de la machine électrique une tige surmontée d’un plumet de bandes de papier llexibles. Quand la machine est en activité, ce plumet se hérisse, ce qui montre que ses diverses parties se repoussent mutuellement.

La difficulté qu’on éprouve à se contenter de cette explication vient de ce qu’on est habitué à exercer d’assez grands efforts pour arracher des parcelles d’un solide résistant tel qu’un métal, et qu’on n’a pas une notion bien nette de la force électrique. Mais lorsqu’on voit une décharge électrique percer un bloc de verre de plusieurs centimètres d’epaisseur, et cela avec une machine ordinaire, comme on sait le faire aujourd’hui, volatiser l’or et le platine, qui exigent pour fondre une température de 2 000 degrés, les phénomènes d’arrachement dont nous nous occupons ne paraissent plus si sur-

CO.NSIITÜTION DE L’h^ILNCELEE EXPLOSIVE

prenants. On peut assister d’ailleui's à des projections de pai'ticules métalliques en décharg-eant une batterie de Leyde à travers un fil de soie doré que l’on a placé entre deux laines de verre.

Si l’on projette l’image agrandie du lil sur un écran blanc, à l’aide d’une lentille convergente, au moment où la décharge a lieu on voit (fig. ^7^) des liouppesde matière brun i s’élancer perjiendiculain ment au iii, en li gu raid des stratilications régulières, tandis que le lil est dépouillé de sa couche d’or.

Cette matière brune, c’est for dont les parcelles ont été projetées violemment et se sont déposées sur le verre, laissant à l’observateur la trace durable du phénomène dont les détails ont échappé à sa vue, à cause de son instantanéité.

En examinant à loisir la plaque de verre, il voit que l’oi* s’est rassemblé en un certain nombre de points équidistants, et que chacun de ces points a été le lieu d’une vive éruption, lançant dans tous les sens les parcelles du métal. 11 se représente alors l’or fondant pendant la décharge,