Intensité lumineuse de l’arc voltaïque

h'éclat de Tare voltaïque est excessivement vif : dans l’étude de son intensité lumineuse il faut distinguer cette qualité du pouvoir éclairant. L’éclairement d’un corps par une source de lumière dépend de trois circonstances, à savoir, de la distance qui les sépare, de la surface de la source, de son éclat intrinsèque, qualité qui ne dépend

LES MEUVEILIÆS DE L’ÉTIINGELLE ÉLECTRIQUE.

(jue de la nature de la source. Si la distance augmente comme les nombres I, 2, o,etc., l’éclairement diminue comme les nombres 1, etc. Quand on veut comparer le pouvoir éclairant de deux lumières, on doit supposer que le corps éclairé soit placé à la même distance de chacune d’elles. Le pouvoir éclairant est l’éclairement à l’imité de distance; on prend pour corps éclairé une surface blanche telle qu’un écran de papier, une plaque de verre dépoli. Ce pouvoir est proportionnel à la surface lumineuse, toutes choses égales d’ailleurs. Ainsi une source formée par les llammes de quatre bougies éclaire évidemment plus qu’une seule bougie. On prouve la loi des distances en constatant à la vue que l’écran est également éclairé par les deux sources, lorsque la première est deux fois plus loin que la seconde. Car, si les deux sources étaient à la meme distance de l’écran, la première l’éclairerait quatre fois plus que la seconde. Donc, en doublant la distance de la première, on produit un éclairement quatre fois moindre, ce qui ramène les deux sources à l’égalité. On mesure le pouvoir éclairant qu’on ap[)elle encore intensité relative à l’aide des photomètres. Les niéines instruments servent à mesui’er Véelat inirlnsèque on intensité absolue. Il faut aloi's disposer les deux sources avec la même surface et prendre le pouvoir éclairant de Lune d'elles pour imité, lééelat peut ainsi être délin i le pouvoir éclairant par unité de surface.

Ces considérations préliminaires sont indispensables lorsqu'il s’agit de comparer la lumière électrique à celle du soleil, avec laquelle elle rivalise d’éclat. 11 est bien évident qu’on ne peut dire la meme chose de l’éclairement total que produit l’arc voltaïque et de celui que produit le globe solaire. Malgré son énorme distance, celui-ci éclaii’e toujours immensément plus que l’arc le plus gros qu’on puisse se procurer, parce que la surface éclairante du soleil est immensément plus grande que (‘elle de l’arc.

COrSSTITUTlON DE L’ADC VOLTAÏOÜE.

Dans l’élude plioloinélrique (jue Masson a railc de l’élinceUe, il comparait senlement les pouvoirs éclairants. Despretz a lait une recherche analogue sur Tare voltaïque. H mesurait simplement la distance à laquelle il devait s’éloigner de l’arc pour qu'il lui fût impossible de lire une page imprimée. S’il était obligée dans un cas de se placer à 5 métrés, par exemple, et dans un autre à 10 métrés, c’est que le pouvoir éclairant était dans le second cas quatre fois plus grand que dans le premier. C'est ainsi qu’il trouva que le pouvoir éclairant de l’arc voltaïque obtenu avec une seule série d’éléments de Bunsen croissait jusqu’à cent éléments, et restait le même quand on portait ensuite le nombre des éléments à six cents. Il compara aussi les arcs obtenus par six séries de cent éléments dont les surfaces croissaient comme les nombres 1, 2, 5, 4, 5, G, et il trouva que le pouvoir éclairant était sensiblement proportionnel à la sui’face des éléments. Ainsi, supposons que la limile de visibilité de la page imprimée soit de b mélres avec une })ile de cent éléments; si on prend une aulre pile de cenl éléments ayant une surface (juadruple, la limite sera reculée à une distance de 10 métrés. Donc le pouvoir éclairaid est devenu quadruple.

En rapprochant ces résultats de ceux que le même physicien a donnés relativement aux longueurs d’arc, on voit que l’arc le plus long n’est pas le plus éclairant. En général, la longueur dépend de la tension électrique, et celle-ci du nombre des éléments; le pouvoir éclairant dépend de la quantité d’électricité, et celle-ci de la surface des éléments. Mais les lois numériques de ces phénomènes ne sont pas encore bien connues.

Dans les expériences que nous venons de citer, il s’agissait des pouvoirs éclairants de divers ai'cs voltaïques comparés entre eux. On peut aussi les comparer à celui d’une autre source de lumière. Ainsi M. Bunsen a trouvé qu’avec quarante-huit éléments un arc ayant 7 mil limé-

1res de longueur avait un pouvoir éclairant égal à ciiKj cent soixante-douze fois celui d’une bougie; ce qui veut dire qu’on eût obtenu le même éclairement avec cinq cent soixante-douze bougies.

MM. Fizeau et Foucault ont étudié l’éclat intrinsèque en le comparant à la lumière Drummond, qu’on obtient en lançant un jet d’oxygène à travers une flamme de gaz hydrogène sur un morceau de chaux, et aussi à la lumière solaire h

Pour cela ils isolaient deux cônes de rayons lumineux ayant le même angle et partant l’un d’un point de l’arc situé vers le pôle positif qui est le plus brillant, l’autre d’un point de la seconde source qu’il s’agissait de comparer. Les éclairements produits par ces deux points étaient donc indépendants des surfaces de l’arc et de la source. Il n’y avait plus qu’à les réduire à la même distance. Pour cela on faisait tomber ces cônes sur deux lentilles de même distance focale ; ils formaient de l’autre côté deux points lumineux où était concentrée toute la lumière contenue dans chacun d’eux. Enfin, on recevait sur un photomètre les deux faisceaux parlant de ces derniers points, et on cherchait à quelles distances relatives il fallait placer ces points pour produire sur un écran un égal éclairement. C’est ainsi qu’on a trouvé que l’éclat de l’arc était environ le tiers de celui du soleil ; l’arc était produit avec deux séries parallèles d’éléments de Bunsen de quarante-six chaque. Cet éclat augmente peu avec le nombre des éléments quand ils ne forment qu’une seule série ; il augmente beaucoup quand on augmente la surface en formant plusieurs séries parallèles.

^ Annales de Chimie et de Physique, j*" série. T. X(.

Il résulte de tout ce qui précédé que l’arc voltaïque est l’incandescence d’un jet de particules détachées des électrodes et parcourant les unes dans un sens, les autres en sens opposé, l’intervalle qui les sépare. Le milieu environnant ne paraît pas prendre une part active au phénomène; il offre simplement au jet un obstacle plus ou moins grand, ou bien il agit chimiquement sur la matière incandescente, ce qui donne lieu à des effets secondaires. La production de l’arc exige une faible tension et une très-grande quantité d’électricité. On se rend compte de la tension par le nombre des couples, c’est un fait acquis depuis Volta, et de la quantité par le poids du zinc combiné dans la pile avec les principes constituants du liquide ; ce poids croît avec la surface des éléments voltaïques. On peut comparer la pile à une batterie de Leyde de très-grande surface qui serait alternativement chargée et déchargée avec une excessive rapidité. Par là on voit que la quantité d’électricité est beaucoup plus grande dans l’arc que dans l’étincelle explosive.

D’après M. Becquerel, la quantité d’électricité qu’une pile a produite, lorsque 4 milligrammes de zinc ont été dissous, est capable de charger une batterie de Leyde ayant deux hectares de superficie, de manière qu’elle donne une étincelle d’un centimètre.

L’énorme quantité d’électricité mise en jeu dans le circuit est employée à la conversion de l’énergie chimique en chaleur. De là résulte le rôle que joue la chaleur dans l’arc voltaïque. Elle désagrégé les électrodes et facilite l’arrachement des particules électrisées. Cette manière d’agir du courant est analogue à ce qui se passe lorsqu’on chauffe artificiellement l’électrode positive ; on facilite alors la production de l’arc.

On peut attribuer à la meme cause ce fait découvert parM. Leroux, que, si l’on interrompt le circuit voltaïque pendant un instant très-petit, il n’est pas nécessaire de remettre les charbons au contact pour rétablir l’arc. L’arc s’éteint pendant l’interruption et se rallume de luimême dès qu’elle cesse. La vive chaleur des électrodes aurait simplement pour effet de les rendre apte à la décharge par étincelle, malgré le peu de tension de l’électricité. Remarquons que si la durée de l’interruption est inférieure à celle de la persistance optique, l’œil ne la distingue pas et que la lumière paraît continue.

Le courant agit encore d’une autre manière. Les modifications intimes que subit le conducteur de la pile, et qui le rendent aptes à tous ces phénomènes qu’on appelle les effets du courant existent dans le jet incandescent aussi bien que dans les autres parties du circuit. L’arc voltaïque est une portion de ce circuit jouissant de toutes les propriétés électriques des autres portions. On peut même amener graduellement une portion de circuit voltaïque à devenir l’arc, et constater que cette portion conserve toutes ses propriétés électriques pendant sa transformation graduelle. C’est ce qu’on observe dans une expérience curieuse de M. Matteucci. L’habile physicien italien étudiant l’arc produit entre deux cônes de fer, remarqua que, lorsqu’on écarte peu à peu l’une de l’autre les deux pointes d’abord mises au contact, un filet de métal liquide et incandescent apparaît d’abord, puis se rompt quand l’écartement atteint une certaine limite, et fait place à l’arc ordinaire. Ce qui se passe ici est exactement la même chose que si on introduisait dans le circuit une portion de matière ténue, telle qu’un fil très-fm de métal. Nous avons expliqué dans l’introduction la vive incandescence qu’acquiert cette portion sous l’influence du courant.

On comprend maintenant pourquoi avec une pile de tension très-faible on n’obtient pas l’arc voltaïque, en

rapprochant simplement les deux électrodes sans les amener au contact. La tension étant insuffisante, l’étincelle ne peut jaillir dans l’intervalle, et le courant ne s’établit pas. Dans ce cas il faut d’abord mettre les électrodes en contact, et si la quantité d’électricité que peut donner la pile est suffisante, l’arc s’établit dés qu’on éloigne un peu les deux pointes l’une de l’autre. En d’autres termes, l’établissement du courant doit précéder le phénomène lumineux.

La nécessité d’établir d’abord le courant, quand la tension de la pile est iiisulfisante se montre encore dans une expérience de Daniell. Ayant mis les électrodes trésprés l’une de l’autre sans que l’arc se produisît, il fit passer entre elles une forte décharge de batterie de Leyde, immédiatement l’arc voltaïque s’établit et persista. Dans cette expérience la batterie ayant eu pour effet de produire une tension électrique capable de projeter les particules des électrodes, et de fermer le circuit à l’aide de ces particules, le courant avait pu s’établir et précéder la formation de l’arc.

En résumé on trouve dans l’arc, à un faible degré, les effets de la tension électrique qui existe sur les électrodes, effets qui le rapprochent de l’étincelle ordinaire ; et à un très-haut degré les effets de la distribution d’énergie, engendrée dans la pile, qu’on appelle le courant. L’étincelle dépend surtout de l’état des conducteurs de décharge et de celui du milieu environnant; l’arc dépend surtout de l’état du générateur d’électricité, et de celui des diverses parties du circuit.

Par conséquent s’il est vrai que le mouvement des particules de l’arc doive obéir aux lois qui régissent celui des particules de l’étincelle, il doit aussi obéir à celles qui dépendent du courant voltaïque. 11 peut d’ailleurs se faire que ces deux sortes de mouvement suivent les mêmes lois, et que l’étincelle ne soit autre chose qu’un Rourant de courte durée. C’est ce que pourrait nous ap-

prendre la comparaison des propriétés de ces deux formes de la lumière électrique. Mais, au point où nous sommes dans notre étude, toute conclusion définitive serait prématurée.