Action des corps voisins

Lorsque les conducteurs entre lesquels jaillit l’étincelle possèdent une certaine tension électrique dans tous les sens, comme cela a lieu avec la machine électrique ordinaire et la bobine de lUihmkorff, les corps voisins se trouvent électrisés par influence ; ils acquièrent une tension qui s’accroît rapidement quand on les approche de l’étincelle, et ils attirent la matière gazeuse incandescente. Ayant fait communiquer avec l’un des pôles de la bobine (celui dont la tension est la plus grande, quand on se sert de la petite bobine) la tige supérieure de l’œuf électrique raréfié, et avec le sol la tige inférieure, ce qui déterminait l’étincelle sous forme d’aigrette, M. Du Moncel vit la lueur quitter la boule inférieure et se diriger vers sa main, lorsqu’il touchait le verre de l’appareil. Dans ce cas la tension de la main et. de la portion de la paroi contiguë était plus grande que celle de la boule inférieure, celle-ci étant plus éloignée de la boule électrisée par la bobine.

On observe des effets analogues avec la lumière électrique dans un tube raréfié ; lorsqu’on touche le tube, la lueur se concentre au point de contact. M. Riess a aussi constaté que l’approche d’un corps conducteur exerce une influence sur la lumière produite dans les tubes de Geiss- 1er à l’aide de la bobine d’induction. Quand on touche le tube avec une feuille d’étain tenue à la main, on entend un bruissement analogue à celui de l’eau qui est sur le point de bouillir, et on voit une foule de petites étincelles entre le verre et la feuille d’étain. Evidemment le verre est électrisé par les particules de rétincelle, ce/iiii prouve

rUüPllIÉTÉS DE L’ÉTINCELLE.

que les particules ont de l’électricité libre ou statique, dont le signe est celui de la surface extérieure du tube. M. Riess a reconnu que le côté de l’électrode positive est électrisé positivement, et l’autre négativement.

Les corps mauvais conducteurs dévient l’étincelle d’une autre manière. Une lame de verre étant placée parallèlement à !a ligne des conducteurs, on voit l’étincelle se briser en venant lécher une 45.1

portion de sa surface (fig. 45-i).

Lorsque la lame est placée perpendiculairement à la ligne des conducteurs, et qu’elle n’est pas trop large,

î, , . , Déviation de l’étincelle par un corps mauvais

1 etmcelle lacon- conducteur.

tourne (fig. 45-2).

Ici la tension électrique se développe d’abord aux points A, B de la lame que viennent atteindre les deux branches de l’étincelle; puis elle se communique de proche en proche d’un point à l’autre, sans que les actions s’étendent au delà d’une petite portion du verre. Cette petite portion est la route ACB de l’étincelle le long de la lame; elle est la ligne de moindre résistance.

De la tension qu’acquiert le verre sur le trajet de l’étincelle et de son contact avec les particules incandescentes résulte une altération superficielle que l’on peut constater après l’expérience. Si l’étincelle est très-forte,

la trace de l’étincelle est visible ; le verre semble dépoli. Si elle est faible, on projette l’haleine sur cette trace et la partie altérée se reconnaît par l’inégal dépôt d’humidité sur le verre. L’altération est un dépolissage de la surface, qui s’étend à une petite distance de la ligne suivie par l’étincelle. Ces traces s’appelent figures rariques. Elles ont été étudiées particuliérement par M. Peyré, par M. Wartmann sur le mica, où elles sont trés-réguliéres ; M. Riess en a obtenu sur cette même substance, en la présentant à l’aigrette qui s’échappait d’une pointe électrisée.

Nous avons dit que le corps isolant acquérait la tension électrique en deux de ses points, ceux qu’atteignent les deux branches de l’étincelle déviée. On peut dire avec autant de justesse qu’il y a deux étincelles, jaillissant simultanément entre chacun des conducteurs et la lame de verre, et que la ligne lumineuse qui les joint le long de la surface de la lame est l’effet d’une décharge superficielle opérée entre les particules du verre et celles de la matière des conducteurs.

L’expérience du perce-carte prouve que tel est bien le rôle de la lame isolante (fig. 46). La carte est placée entre deux pointes de métal isolées. On fait communiquer l’une d’elles avec l’armature extérieure d’une bouteille de Leyde, et on approche de l’autre le bouton de cette bouteille. L’étincelle jaillit et la carte présente un trou du côté de la pointe négative. Les bords du trou sont relevés sur les deux faces de la carte ; ce qui montre que la tension électrique existait sur ces deux faces, et que l’effet de cette tension est la projection des particules superficielles. On retrouve en même temps le fait déjà connu de l’inégalité de tension des deux électricités. La pointe négative ayant moins de tension que l’autre, son action sur l’air, véhicule de l’étincelle, s’étend dans un temps donné, moins loin que celle de la pointe positive. Aussi l’étincelle partie de la première est-elle plus courte que l’autre. C’est la résistance de l’air qui est cause de cette

PROPRIETES DE L’ÉTINCELLE.

différence. Aussi, quand on la diminue en faisant l’expérience dans l’air raréfié, on voit le trou se rapprocher du milieu de l’intervalle des pointes.

Au lieu de l’altération superficielle que nous avions dans les figures roriques, c’est ici une altération dans

l’épaisseur dont le résultat est le trou percé dans la carte. On voit qu’il est inexact de dire que l’étincelle perce la carte; ce langage peut rappeler le phénomène, mais il est loin de le représenter fidèlement.

L’expérience peut être répétée en grand, sans qu’elle présente aucun fait nouveau. On acquiert seulement une notion sur l’intensité des effets mécaniques de l’électricité. Ainsi avec la grande machine du musée Teyler on perce un livre de 192 feuillets. Avec la grande bobine de Ruhmkorff on perce des plaqués de verre de plusieurs centi-

mètres d’épaisseur, et le trou sinueux indique que Taltération intérieure qui accompagne les deux étincelles a eu lieu suivant la ligne de moindre résistance. Si le verre était homogène, cette ligne serait droite ; mais cette condition n’est jamais remplie. Van Marum a fait passer la décharge d’une batterie de 15 mètres carrés à travers un cylindre de bois de 8 centimètres de hauteur et de diamètre, à l’aide de deux pointes métalliques distantes de 27 millimètres. Le bois fut brisé, et on évalue la force mécanique mise enjeu à celle de oOOO kilogrammes.

H faut attribuer à la brusquerie de la décharge et au défaut de conductibilité les effets de rupture que produit l’électricité. Lorsque les deux conducteurs de décharge sont posés sur une lame de verre, une faible étincelle y trace simplement une ligne roriqiie. Si l’étincelle est assez forte, l’altération est plus profonde, et les particules se séparent brusquement dans toute l’épaisseur de la lame, le long de la ligne rorique ; il y a une rupture complète.

C’est le même fait qu’on retrouve sous une autre forme dans la décharge à travers l’eau (fig. 47). Lorsque les fds conducteurs sont bien isolés à la surface par une couche de gutta-percba, et ne sont à nu qu’à leurs extrémités, on peut les plonger dans l’eau, et faire jaillir l’étincelle avec une forte batterie. L’eau est projetée, et le vase qui la contient est souvent brisé.

Il n’y a d’ailleurs pas de différence essentielle entre la décharge dans l’air et les précédentes. On peut dire que l’électricité perce l’air, l’eau, le verre, les substances isolantes, qui séparent deux conducteurs doués d’une tension suffisamment grande. Cela nous démontre indirectement que l’étincelle est formée par la matière des corps mauvais conducteurs qu’elle traverse, aussi bien que par celle des électi'odes.

L’analogie entre le rôle de l’air et celui des autres substances isolantes existe encore, quand on considère les ef-

PROPRIÉTÉS DE L’ÉTINCELLE

lets de rupture ou plus généralement de commotion qui accompagnent l’étincelle. On a des exemples de la coni-

Fig. 47. — Étincelle dans un liquide.

motion dans l’air avec le thermomètre de Kinnersletj et le mortier électrique.

Dans le premier de ces instruments (fig. 48), tes boules de décharge sont daiis un cylindre de verre, au bas duquel est ajusté un tube de verre vertical. Ün met de l’eau dans le cylindre ; elle monte dans le tube à un certain point. Lorsque l’étincelle jaillit entre les deux boules, on voit le niveau de l’eau s’élever pendant un instant dans le tube latéral, puis retomber.

Le mortier (fig. 49) est en ivoire ; les conducteurs de décharge sont des fils métalliques qui traversent ses parois ; on le ferme avec une bille. On a ainsi une petite quantité d’air emprisonnée Fig. 4S. — Thermomcdans la cavité. Lorsque l’étincelle jail- tre de Kinnersiey. lit, la commotion de l’air projette la bille au dehors.

La commotion se produit aussi dans les corps bons

èio LES MERVEILLES DE L’ÉTINCELLE ÉLECTRIQUE.

conducteurs de l’électricité, quand ils détournent l’étincelle. C’est ce qui explique les empreintes qu’on obtient avec la décharge. Posez sur une feuille de papier une médaille recouverte de plombagine de façon que la poudre soit dans les creux seulement ; puis disposez les conducteurs de la décharge assez prés du bord de la médaille ; au lieu d’une seule étincelle jaillissant entre les conduc-

Fig. 49. — Mortier électrique.

teurs vous aurez deux étincelles jaillissant entre la médaille et chacun des conducteurs. Après cela, enlevez la médaille et vous verrez une empreinte sur le papier.

M. Karsten a observé une autre espèce d’empreintes, à la production desquelles concourent sans doute la commotion du conducteur et celle de Pair. Une médaille bien nettoyée est posée sur une lame de verre, et celle-ci est étendue sur une lame métallique isolée. On dispose cet assemblage entre les conducteurs de la décharge de façon que l’étincelle contourne la lame de verre. En ôtant ensuite la médaille, et projetant l’haleine sur le verre, on

rROPRIÉTÉS DE L’ETINCELLE.

distingue l’empreinte. Ici le rôle de l’air consiste à modifier la couche imperceptible de substance organique qui se trouve habituellement sur le verre ; cette substance se rassemble par suite de la commotion de l’air aux points de contact du verre et de la médaille, c’est-à-dire à ceux qui correspondent au relief de la médaille : on peut dire que la commotion nettoie le verre au-dessous des creux. Lorsque l’humidité de l’haleine rencontre la surface ainsi modifiée, elle se dépose en petites gouttelettes sur les parties grasses, et s’étale en couche continue sur les autres parties. De là résulte une différence d’aspect qui fait apparaître l’image de la médaille.

On peut varier les expériences précédentes d’une infinité de manières, et leur explication repose sur les mêmes principes. On se sert en général de la bobine de Ruhmkorff, à cause de la rapidité avec laquelle les étincelles se succèdent, et de la quantité d’électricité qu’elles mettent en jeu. Nous en citerons quelques-unes des plus brillantes.

M. Gassiot a interposé une lame de verre entre les deux électrodes dans l’air raréfié. Dans ce cas l’aigrette contourne le verre et il semble qu’une nappe de feu ruisselle sur le bord de la lame. 11 a rendu le phénomène plus frappant en mettant sous le récipient de la machine pneumatique un vase de verre, tapissé intérieurement d’étain (fig. 50). Une tige métallique traverse la tubulure supérieure de la cloche et descend jusqu’au fond du vase. On fait communiquer cette tige avec l’un des pôles de la bobine et la plaque de métal qui porte la cloche avec l’autre pôle. Quand l’air est suffisamment raréfié, l’étincelle jaillit de la feuille d’étain à la plaque extérieure, et il semble que le verre soit incessamment rempli d’un feu liquide qui déborde de tous côtés.

M. du Moncel ayant appliqué des feuilles d’étain AB, HG (fig. 51) sur deux lames de verre CD, EF, plaça ces lames parallèlement, l’étain en dehors, de façon que leur

212 LES MERVEILLES DE L’ÉTINGELLE^ELEGTRIQUE.

dist^iüce fût de 2 millimètres environ. Puis il fit communiquer les feuilles d’étain respectivement avec chacun des pôles de la bobine. 11 vit une pluie de feu, de couleur bleue, briller entre les deux lames de verre; des grains de poussière métallique, que l’on introduisit entre ces lames, oscillèrent en imitant les balles de sureau de la grêle électrique. Lorsque l’une des feuilles d’étain AB

Fig. 50. — Nappe de feu dans Fair raréfié.

est plus petite que l’autre, elle s’entoure d’une auréole bleue magnifique ; en la découpant on obtient un dessin noir sur un fond lumineux, qui est d’un très-bel effet.

M. Grove pressa une feuille de papier imprimé entre les deux lames de l’appareil précédent ; après la décharge, il fit apparaître les lettres sur la surface du verre qui touchait le côté imprimé, en y projetant Fliaieine. C’est une variante de l’expérience de Karsten.

Le voisinage de la flamme d’une bougie ou d’un

PROPRIÉTÉS DE L’ÉTINCELLE

lampe à alcool modifie l’étincelle, parce que la décharge électrique suit toujours le chemin de moindre résistance,

Fig. 51, — Pluie de feu dans Pair raréfié.

et que réchauffement comme la raréfaction diminue la résistance des gaz.

Quand les électrodes sont au milieu de la flamme

Fig. 52. — Étincelle dans une llamme.

(fig. 52), l’étincelle forme une boule de lumière blanche. Quand on les place sur le bord de la flamme, l’étin-

celle se recourbe pour passer par cette flamme, bien que son trajet se trouve par là allongé.

On doit à M. Adolphe Perrot de curieuses observations sur le déplacement de l’étincelle d’induction par l’approche d’un corps bon ou mauvais conducteur h

L’étincelle étudiée était celle dé la petite bobine de Ruhmkorff. Nous avons vu qu’on y distinguait deux parties inégalement lumineuses, le trait de feu et l’auréole, et que la production du trait de feu exigeait plus de tension que l’auréole. On conçoit que le voisinage 'd’un corps détermine des actions différentes sur ces deux parties de l’étincelle, à cause de leur inégale condition, et que ces actions les séparent complètement dans certaines circonstances.

Voici quelques exemples de cette séparation :

En approchant de l’étincelle une tige de verre, on voit le trait de feu se porter à sa rencontre, et lécher sa surface, tandis que l’auréole ne paraît pas se déplacer (flg. 55 — i). Nous retrouvons un fait cité plus haut, que nous avons expliqué par la tension du conducteur gazeux, et parcelle que l’influence développe sur le corps voisin. La nouvelle expérience nous apprend seulement que la dissemblance de tension est très-grande entre les deux parties de l’étincelle, de façon que l’effet de l’une est négligeable devant l’autre.

Lorsque l’étincelle jaillit entre 2 fils de métal parallèles, le trait de feu apparaît aux points où la tension est la plus grande, par conséquent il n’est pas habituellement au milieu de l’auréole. En introduisant une tige de verre entre les deux électrodes, on voit comme précédemment le trait de feu s’y porter, et, en déplaçant la tige, on entraîne ce trait à sa suite, sans que l’auréole se déplace. Cette expérience est au fond la meme que la précédente (fig. 55 — 2). Le trait de feu est transporté dans la figure à droite, près de la baguette de verre.

^ Annales de Chimie et de Physique^ 1861. T. LXL

PROPRIÉTÉS DE L’ÉTINCELLE

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Fig. 55. — Séparation de l’auréole et du trait de feu.

Introduisez dans l’étincelle les deux extrémités d’un fil de métal tenu par un support isolant, vous verrez le trait de feu se porter sur les extrémités du fil, et disparaître dans leur intervalle. Ceci est l’effet de l’interposition de tout corps conducteur entre les électrodes. On a deux étincelles simultanées au lieu d’une seule, et la décharge se fait à travers le corps. Mais ce qui caractérise la nouvelle expérience , c’est que l’auréole ne se comporte pas de la même manière. Elle continue à remplir l’intervalle des électrodes, pourvu toutefois que cet intervalle soit suffisamment petit (fig. 53 — 3.)

On peut conclure de cette expérience qu’il existe entre le trait et l’auréole une dissemblance de tension relativement à la direction. La tension des particules du trak semble les diriger toutes dans le même sens, ce qui fait qu’elles se portent ensemble sur le corps extérieur ; celle des particules de l’auréole semble au contraire les diriger dans des sens différents, ce qui les empêche de céder, au moins en partie, à l’influence du corps extérieur.

Si ce raisonnement est exact, on peut forcer les particules de l’auréole à se diriger sur un même point d’un conducteur, et alors elles se comporteront comme celles du trait. C’est justement ce qu>e M. Perrot a obtenu dans une autre expérience (fig. 53 — 4).

Nous connaissons le phénomène de l’insufflation del’étincelle. 11 sépare nettement le trait de l’auréole. Nous allons le voir rassembler dans la même direction les particules incandescentes.

Un tube de verre plat est effilé à son extrémité et recourbé. On a soudé dans le verre deux fils de platine A et B, dont les extrémités intérieures aboutissent à une petite distance de la pointe recourbée, et laissent entre eux un petit intei'valle On fait communiquer l’un des fils B avec le pôle négatif de la bobine, et l’autre fil A avec le pôle positif P. Puis on ajoute à ce dernier pôle un fil conducteur dont fextrémité libi*e G est placée vis à vis de la

PROPRIÉTÉS DE L’ÉTINCELLE

pointe du tube de verre. Lorsqu’on lance un jet d’air continu dans le tube, à l’aide d’une soufflerie, on voit l’auréole quitter le trait; celui-ci jaillit entre les deux bouts des fils (Je platine A et B, tandis que l’auréole rejoint l’extrémité du conducteur auxiliaire G. On s’assure aisément que le courant de la décharge suit les deux voies PA, PC, comme s’il y avait deux sortes d’électricité distinctes, celle qui suit le trait de feu et celle qui suit l’auréole.

L’explication mécanique, .que nous venons de donner, des phénomènes découverts par M. Perrot est conforme aux notions que nous avons acquises sur la constitution de l’étincelle. Dans le trait il y a un mouvement de particules orienté dans une direction déterminée, comme si elles oscillaient parallèlement le long de la ligne de moindre résistance qui réunit les deux électrodes. Dans l’auréole, comme dans l’aigrette, le mouvement des particules n’est plus orienté de la même manière ; elles semblent se distribuer par files indépendantes qui s’étendent dans des directions diverses à partir des électrodes.

En restant dans des termes généraux, nous pouvons espérer qu’une telle explication contribue au progrès de nos connaissances sur l’électricité. On ne peut la préciser davantage qu’en faisant quelque hypothèse sur la nature des mouvements dont il est question.

L’arc voltaïque ne paraît pas influencé par l’approche d’un corps ordinaire. C’est pour cela qu’on dit que l’électricité voltaïque a très-peu de tension. Ayant adapté aux extrémités du fil d’un galvanomètre des fils de platine insérés dans des tubes de verre, M. Matteucci plongea ces fils dans l’arc, et vit le galvanomètre indiquer un courant. Cette expérience est analogue à celle de M. Perrot (fig. 55 — 5). C’est ce qu’on appelle la dérivation du courant. Mais M. Matteucci remarqua que la partie centrale et trèséclatante de l’arc ne disparaissait pas entre les deux fils de platine : ce qui s’explique par la puissance directrice

que possède rélectricité développée dans un circuit voltaïque.

Il y a une gradation marquée dans les propriétés de l’étincelle que nous venons de passer en revue. Avec les machines à frottement, l’action sur les corps extérieurs est considérable ; la tension électrique s’exerce dans toutes les directions, avec une égale intensité, en chaque point du conducteur. Avec la bobine d’induction, l’action extérieure est moindre ; la plus grande tension s'exerce dans la direction dju fil conducteur. Avec la pile voltaïque l’action extérieure est insensible ; toute la tension s’exerce dans la direction des électrodes. Cette gradation prouve que la constitution de toutes les étincelles est la même, que les particules matérielles qui y produisent la lumière obéissent aux memes forces, et que les différences observées sont dues à l’inégale distribution du mouvement dans les particules. Le passage de l’état statique à l’état dynamique est une orientation graduelle de ces mouvements.