CHAPITRE VII

PROPAGATION DE L^ÉLECTRICITÉ DANS LES CORPS. — RÉSULTATS FOURNIS PAR l'ÉTODE DES TRANSHISSIONS TÉLÉGRAPHIQUES.

Les corps se partagent en deux grandes classes : les isolants et les bons conducteurs ; en outre, certaines substances ne présentent qu'une conductibilité imparfaite, ce qui tient, soit aux impuretés qu'elles renferment, soit à ce qu'elles sont mélangées à des liquides d'une facile décomposition. Citons comme exemples les corps à moitié vitreux et métalliques et les substances organiques. Le pouvoir isolant ou conducteur ne dépend nullement de la nature chimique, mais de l'état d'agrégation moléculaire. Ainsi le carbone, soit amorphe, soit graphitoïde, conduit l'électricité, et à l'état de diamant il n'a plus cette propriété. A quelques exceptions près, on peut poser comme une grande loi physique que les meilleurs conducteurs sont les métaux et que les corps parfaitement isolants sont les verres, les résines et les pierres précieuses.

Nous avons signalé plus haut (p. 278) entre les propriétés électriques des corps et leur mode d'action sur la lumière ; des similitudes telles que dans les deux cas les phénomènes paraissent dus à la même cause sous des modalités différentes. La distinction des^corps en isolants et en conducteurs est parallèle à celle déjà établie précédemment entre les matières qui font éprouver à la lu-

mière la polarisation rectiligne et celles qui la polarisent elliptiquement.

Les types caractéristiques de nos séries sont les corps diaphanes pour les isolants, et les métaux pour les conducteurs : aussi les dénominations corps vitreux ^ et corps métalliques désigneront collectivement les substances appartenant à Tune et à l'autre des deux grandes classes dont nous avons parlé. Ces mots seront pris avec leur acception la plus large, car parmi les diaphanes nous compterons des substances qui rendues opaques par leur mélange avec quelque matière étrangère n'en sont pas moins de nature vitreuse ou résineuse, et de même parmi les métaux nous rangerons tous les composés minéraux qui en ont Taspect et les propriétés.

Les expressions précédentes seraient trés-avantageusement remplacées par d'autres plus générales, mais nous ne voulons pas essayer du néologisme ; toutefois il importe de ne pas se méprendre sur le contraste que nous caractérisons ici. Par exemple, Tor, l'argent, ne cessent pas d'être conducteurs alors qu'ils sont amenés à l'état de feuilles assez minces pour être transparentes. Cependant, sous cette forme, ils opposent une grande résistance au mouvement électrique, et plusieurs physiciens distingués les placent au nombre des demi-conducteurs. Le verre chauffé au rouge perd sa transparence, mais devient conducteur. D'un autre côté les corps doués du pouvoir d'isolation le plus complet, se kissent toujours pénétrer un peu par l'électricité et la transmettent en petite quantité dans leur masse.

On s'explique par là comment un condensateur chargé n'est jamais ramené à l'état naturel du premier coup, et donne plusieurs étincelles d'intensité décroissante; comment aussi la lame isolante d'un condensateur est percée

• Vitreux nous semble préférable à diaphane, parce que de nombreuses substances isolantes sont opaques, exemple les serres noirs.

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seulement avec des conducteurs ayant une longueur considérable. Les fils télégraphiques ont permis d'entreprendre des recherches sur une vaste échelle et, de plus, au grand avantage de la science, la pratique journalière de la télégraphie a révélé des faits très-importants. Résumons les faits les plus utiles à notre sujet, et, avant tout, définissons la vitesse de l'électricité.

La vitesse de Télectricité est mesuré par l'espace que parcourt en l'unité de temps sur un fil conducteur une action de nature électrique susceptible de produire un effet déterminé. Une telle définition paraîtra probablement un peu vague, mais pour l'instant nous ne pouvons être plus explicite.

Quelquefois l'effet obtenu est une étincelle électrique, ou la déviation d'une aiguille aimantée, ou l'aimantation d'un fer doux. Ainsi qu'un fil très-long, mettant en communication les deux armures d'une bouteille de Leyde, présente deux solutions de continuité, l'une au milieu et l'autre voisine du bouton, on constate une différence entre les instants où l'étincelle éclate dans ces deux points (Wheaststone); on arriverait à des résultats analogues en introduisant dans un même circuit, soit deux appareils télégraphiques, soit deux galvanomètres, Tun très-voisin de la pile et l'autre très-éloigné. On peut avoir aussi recours à une décomposition chimique opérée dans des voltamètres échelonnés à de grandes distances les uns des autres; on voit l'électrolyse ne pas commencer au même instant dans chacun des appareils. Quelle que soit la méthode suivie, d'après le temps écoulé entre les manifestations d'un même effet électrique en deux points séparés par une distance connue, on pourra calculer la vitesse de l'électricité.

Plusieurs expérimentateurs ont traité le problème de

la vitesse de l'électricité, mais les valeurs obtenues sont

notablement divergentes. Wheatstone déchargeant une

lorsque la charge de Fappareil surpasse une certaine limite, et enfin pourquoi cette même lame présente, après plusieurs décharges, une sorte de désagrégation et de décomposition dans ses couches superficielles.

Au livre |I, chap. viii, nous avons indiqué comment Faction des métaux sur la lumière suppose une certaine mobilité de leurs molécules qui est la cause détenninante de Textinction rapide des rayons : actuellement, nous voyons que cette mobilité n'est pas spéciale à la matière pondérable, mais elle se rencontre développée à un haut degré dans les molécules de la matière impondérable, et Ton arrive à se demander si la polarisation elliptique ne serait pas un efiet de la mobilité des atomes éthérés.

Avant de chercher les conditions de structure qui font d'un corps uu isolant ou un conducteur, il importe d'étodier les lois de la propagation du mouvement électrique à l'intérieur des corps. Nous serons à même ensuite de vérifier les conclusions du chapitre précédent et nous acquerrons des renseignements utiles pour éclairer la nature du mouvement électrique.

Le passage de l'électricité dans les conducteurs présente deux phases distinctes; savoir: Félat initial, alors que le mouvement commence dans le conducteur , et l'état définitif, quand le flux électrique continue à traverser le conducteur. Les phénomènes considérés précédemment avaient tous rapport à l'état définitif, il faut maintenant examiner les particularités de l'action du courant à l'état initial ; disons, par avance, que les faits dont nous allons parler sont très-propres à dissiper les quelques doutes que Ton pourrait avoir encore sur la nature du courant.

Il était réservé aux physiciens modernes de faire une semblable étude, car l'électricité se propageant avec une vitesse incroyable, les expériences étaient possibles

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seulement avec des conducteurs ayant une longueur considérable. Les fils télégraphiques ont permis d*entreprendre des recherches sur une vaste échelle et, de plus, au grand avantage de la science, la pratique journalière de la télégraphie a révélé des faits très-importants. Résumons les faits les plus utiles à notre sujet, et, avant tout, définissons la vitesse de l'électricité.

La vitesse de l'électricité est mesuré par l'espace que parcourt en l'unité de temps sur un fil conducteur une action de nature électrique susceptible de produire un eiTet déterminé. Une telle définition paraîtra probablement un peu vague, mais pour l'instant nous ne pouvons être plus explicite.

Quelquefois leffet obtenu est une étincelle électrique, ou la déviation d'une aiguille aimantée, ou l'aimantation d'un fer doux. Ainsi qu'un fil très-long, mettant en communication les deux armures d'une bouteille de Leyde, présente deux solutions de continuité, l'une au milieu et l'autre voisine du bouton, on constate une différence entre les instants où l'étincelle éclate dans ces deux points (Wheaststone); on arriverait à des résultats analogues, en introduisant dans un même circuit, soit deux appareils télégraphiques, soit deux galvanomètres, l'un très-voisin de la pile et l'autre trés-éloigné. On peut avoir aussi recours à une décomposition chimique opérée dans des voltamètres échelonnés à de grandes distances les uns des autres; on voit l'électrolyse ne pas commencer au même instant dans chacun des appareils. Quelle que soit la méthode suivie, d'après le temps écoulé entre les manifestations d'un même effet électrique en deux points séparés par une distance connue, on pourra calculer la vitesse de l'électricité.

Plusieurs expérimentateurs ont traité le problème de la vitesse de l'électricité, mais les valeurs obtenues sont notablement divergentes. Wheatstone déchargeant une

bouteille de Leyde à travers un fil métallique suspendu par des cordons de soie dans une lon^e galerie et repliées en parties parallèles, déterminait le temps écoulé entre la manifestation des étincelles extrêmes et lapparition de celle du milieu; il trouva une vitesse de 461 000 kilomètres par seconde. Fizeau et Gounelle étudiant la vitesse du courant voltaïque dans les fils télégraphiques, obtinrent comme résultat 180 000 kilomètres et de plus ils remarquèrent qu'il se produisait une espèce de réflexion dans l'intérieur du fil. Walker et Hitchell hésitent entre 40 000 et 45 000 kilomètres. Enfin d'une série d'expériences entreprises sur le câble qui traverse la Manche, on conclut que la vitesse était seulement de 4 500 kilomètres. Une telle discordance entre les résultats fournis p9r divers observateurs ne pouvait être attribuée à rinfluence de la matière des conducteurs ou aux erreurs d'observation. Aussi en recherchera-t-on les causes. Une étude sérieuse de la question apprit que dans toutes ces expériences il fallait distinguer deux choses bien distinctes : 1<* le temps employé par le conducteur à acquérir une tension telle qu'il soit capable de produire un effet déterminé, par exemple une étincelle, une attraction, une décomposition chimique ; 2^ le temps nécessaire à la pulsation, c'est-â-dire onde électrique, ou, si Ton veut encore, aux molécules éthérées pour parcourir une longueur de fil donnée. Or les observateurs ne peuvent que saisir le moment où il est possible au fluide de signaler son passage ; il ne leur est donc seulement permis que de résoudre la première partie du problème ; la seconde subsiste toute entière et sa solution ne sera pas la même suivant la théorie acceptée pour expHquer le mouvement électrique.

La diminution de vitesse éprouvée par le courant en traversant les câbles sous-marins tient évidemment à des phénomènes d'induction. En effet, un fil submergé se

charge comme une véritable bouteille de Leyde ; le fil de cuivre représente l'armure intérieure, la gulta percha est le corps isolant intermédiaire, enfin l'enveloppe protectrice en fer et Teau de mer environnante tiennent lieu d'armure extérieure. Par conséquent, le fil, pour prendre dans toute sa longueur une tension susceptible de produire un effet voulu, emploiera un certain temps ; de même que nous voyons une machine électrique charger une plaque conductrice libre plus rapidement que la feuille d'étain d'un carreau fulminant, les deux surfaces ayant d'ailleurs une égale étendue.

Ces ohservations confirment la remarque déjà faite par Volta qu'une pile met quelques instants à charger une batterie, d'où il conclut que la nouvelle source électrique trouvée par lui, malgré sa grande abondance, ne produit qu'une quantité limitée d'électricité dans un temps donné. M. Latimer Clark, ayant mis un fil télégraphique souterrain, long de i490 milles, en relation avec trois gaWanométres, un au milieu et les deux autres aux extréniitês, fit passer dans la ligne un courant de 500 couples; il vit les aiguilles se déplacer l'une après l'autre, la plus éloignée plus tardivement que celle qui était voisine de la pile, et il observa même une différence supérieure à une seconde ; mais la différence fut inappréciable en expérimentant sur un fil aérien *. De plus, sur les galvanomètres du milieu et de la fin les aiguilles se mouvaient lentement, tandis que, dans le premier, il se produisait une brusque déviation au moment de la fermeture du circuit de telle sorte que si, à l'aide d'un niècanisme réglé par un pendule, on ouvrait et on fermait le circuit de seconde en seconde à l'extrémité du fil, la discontinuité du courant était complètement effacée, et il sortait du fil un flux con-

* Voy. Report of tke joint committec for the submarine télégraphe, London, \mi, p. 304 et 505.

tinu. Le fil a joué dans ce cas le rôle d*un grand récipient régulateur à Taide duquel on uniformisait le cours irrêgulier et intermittent du fluide. De là sont venues de sérieuses difficultés dans la transmission des signaux an moyen des câbles sous-marins et la nécessité de tenir le fil toujours plein, c'est-à-dire de ne le jamais décharger complètement.

Tous ces faits nous apprennent que si dans les recherches sur la vitesse de Télectricité, entreprises jusqu'ici par divers observateurs, les résultats obtenus sont très-différents les uns des autres, ces divergences tiennent uniquement aux phénomènes d'induction qui s'établissent entre les fils et les corps environnants. Dans les expériences, on ne peut jamais éviter les effets de condensation; de plas, ils varient avec la nature des milieux traversés par les fils; par conséquent, comme tous les observateurs n'ont pas expérimenté dans des conditions semblables, il leur a été impossible de trouver des résultats comparables.

Donc nous ne connaissons pas encore la vitesse réelle de Tonde éthérée dans l'intérieur d'un fil. H. Hughes, très-connu dans l'art de la télégraphie, a observé qu'en employant des appareils extrêmement délicats, on obtient des signaux avec une rapidité d'autant plus grande, que les machines sont plus sensibles, et il eu conclut que la transmission serait instantanée si le conducteur ëtaitabsolument libre; d'autres physiciens ont émis la même opinion en se fondant sur les faits observés par Whealstone. Cette conclusion est réellement inadmissible, et il nous semble beaucoup plus rationnel d'admettre avec H. M^rié-Davy que la vitesse de l'électricité est identique à celle avec laquelle se propage une pression dans Téther libre, c'est-àdire à la vitesse de la lumière ^ Cette conclusion est con-

* Voy. Marié-Dayy, Recherdies sur VéleciricUé considérée au point de vue mécanique ^ p. 61 .

PROPAGATION DE L'ÉLECTRICITÉ DANS l ES CORPS. 409

firinée par les dernières observations des physiciens anglais. D'après H. Marié-Davy, la valeur assignée par Wheatstane à la vitesse de rélectricité me doit pas être rejetée, parce qu'elle est supérieure à celle de la lumière, car on pourrait la réduire à ce nombre sans dépasser les limites des erreurs possibles. De plus, cette seule considération ne saurait nous décider à repousser le chiffre des savants anglais, aujourd'hui que les expériences de Quinke ont appris que la lumière se propage plus rapidement dans les métaux que dans le vide.

La théorie, d'accord avec l'observation, nous montre que dans les conducteurs ordinaires le courant ne parvient pas instantanément au maximum de son intensité sur toute la longueur du fil, mais qu'au contraire il y arrive peu à peu ; si par exemple un télégraphe électrochimique de Bain communique avec un fil souterrain d'une assez grande longueur, on observe que le trait marqué par le style au moment de l'arrivée d'un courant est d'abord très-grêle, et augmente graduellement de largeur, il se présente ainsi

^ ^^. Inversement, lors de la cessation du cou-

rant, le trait ne se termine que graduellement en diminuant d'épaisseur ^' ^* . Supposons trois galvanomètres

intercalés dans un fil de ligne, un à chacune des extrémi. tés et l'autre au milieu, puis le fil ayant été chargé, on me au même instant ses deux bouts en Communication avec la terre, on voit que les galvanomètres extrêmes sont aussitôt déviés, mais celui du milieu ne se met en mouvement que quelques instants après. Cette expérience prouve que le conducteur se décharge dans le sol par ses deux extrémités à la fois, et voilà pourquoi dans la pratique de la télégraphie, lorsqu'on rompt la comnmnicalion d'une pile avec un fil, on met aussitôt l'extrémité par où entrait le courant en rappoil avec le sol, afin de ramener le fil plus promptement à Tètat naturel.

Les diverses expériences citées jusqu'ici^ ne nous font donc pas connaître la vitesse de rélectricité, mais seulement combien il faut de temps à un fil d*une longueur déterminée pour arriver à une certaine tension; elles nous apprennent de plus que le courant peut se propager dans une direction contraire à celle de la charge initiale. Plusieurs géomètres éminents ont appliqué le calcul à la recherche de la loi suivant laquelle croit la tension d'un courant. Leurs conclusions ont été les suivantes : la courbe représentative de l'intensité d'un courant n'est pas la même au commencement et à la fin; en outre, lorsque le circuit restant fermé le flux électrique est continu, on a dans le fil une tension asymptotique abc (fig. 30) que Ton peut regarder comme sensiblement constante. Le courant éprouve-t-il une courte interruption, il se produit dans le fil une sorte d'onde ayant la forme mnp (fig. 30); si le fil est très-long et si Tonde éprouve un retard par effet d'induction, les ondes s'aplanissent et se confondent les unes avec les au-

Fig. 30.

très, de telle sorte qu'à la sortie du fil elles produisent un courant continu, bien qu'elles se soient développées isolément. Ces conclusions ont été vérifiées expérimentalement.

Il est difficile, pour ne pas dire impossible, d'expliquer ces phénomènes par rassimilalion du courant à un simple mouvement vibratoire; toute difficulté disparait, au contraire, en le regardant comme un transport de fluide. Et

dans cette hypothèse, lorsqu'on veut s'expliquer les effets du courant électrique, i^ suffit d'analyser comment les choses se passent dans les cas analogues de l'écoulement des fluides matériels.

Supposons (fig. 51) un réservoir R constamment plein d'eau, communiquant avec un canal A B, ayant une section

Fig. 31.

rectangulaire et des parois verticales de même hauteur que celled du réservoir. Le canal présente deux vannes, l'une A à la jonction du canal avec le récipient, Tautre B à l'extrémité opposée. Trois cas peuvent se présenter : 1° l'ouverture B étant libre et la vanne A fermée, le canal est vide. Si alors on soulève la vanne A, l'eau se précipite dans le chenal avec une vitesse proportionnée à la charge et forme un front b '^ Fig. 32.

(fig. 32), dont la hauteur d^ pend d'abord de la résistance des parois et du fond, ensuite de la largeur de la coursière*. Ce premier temps de l'écoulement est dit l'état initial du mouvement dans le

canal.

On comprend que si la section du canal est partout la même et égale à l'ouverture d'admission, le temps que met le bief à se remplir est indépendant de sa lar-

* On observe de beaux exemples de front présenté par une masse liquide, lorsqu'un torrent vient à déborder, ou bien encore lorsque les vagues de la mer se soulèvent dans un couloir. Toutes ces comparaisons sont empruntées en grande partie à M. Marié-Davy.

gour. Dans le cas où, au contraire^ le bief présente des étranglements et des renflements, il se produit des remous, et il se remplit plus lentement (Venturi). A cet état variable succède un écoulement continu. Dans ce premier cas, le mouvement initial présente le même sens que le courant défmitif, et arrive avec le front de Tonde à Torifice libre du canal en même temps que Teau qui tout à rheure se trouvait au niveau de l'ouverture du récipient.

2^ Supposons maintenant l'orifice de décharge B fermé, et celui d'admission A ouvert, le bief sera plein; on soulève alors la vanne B; le liquide s'écoule aussitôt, en même temps une onde se forme à la surface de l'eau du canal, et se propage à raison d'une fraction de mètre par seconde, c'est-à-dire avec la vitesse de transmission des ondes au sein d'une eau tranquille. Hais ici le sens du mouvement ondulatoire développé à la surface de la masse fluide dans le premier instant de l'écoulement, est contraire àcelui du flux, définitivement établi, lequel flux a commencé à s'établir au niveau de l'orifice de décharge et s'est propagé dans le canal des parties les plus éloignées vers le réservoir. Enfin, il est évident que la forme de la surface libre de l'eau pendant Tétat variable ne sera pas le même dans ce deuxième cas que dans le premier.

S"" Enfin, on peut imaginer que le bief étant rempli, et l'eau ayant un écoulement uniforme, on sépare complètement le canal du réservoir, les orifices A et B restant ouverts ; l'eau s'échappera par les deux extrémités à la fois, et le bief se videra. Comme toute la masse liquide était primitivement animée d'un mouvement de translation dans une direction déterminée , à l'une des extrémités de la masse ce mouvement devra changer de sens, et la couche supérieure du liquide ne présentera pas la même configuration, dans la partie a (fig. 55), voisine de A, et dans

celle b^ voisine de Touverture B. Si l*eau avait été primitivement en repos dans le canal, elle se serait déchargée également des deux côtés. A

Ces trois cas particuliers Fig. 33.

de Técoulemeut du liquide

contenu dans un canal nous donnent une idée très-juste de ce qui arrive lorsqu'une pile est mise en communication avec un long conducteur. Le premier nous montre comment les choses se passent dans un fil dont Textrémité la plus éloignée est en communication avec le sol. Le fil employant, comme nous Tavons dit, un certain temps à se charger, les trois galvanomètres doivent dévier l*un après l'autre, car Taiguille de chacun d'eux ne peut s'agiter que si, dans la portion correspondante du fil, la tension a atteint un degré suffisant pour produire cet effet dynamique. Quand les tuyaux de conduite présentent de nombreux renflements, Teau remplit d'abord ces cavités avant de parvenir à l'extrémité, et son mouvement éprouve un retard, circonstance déjà signalée plus haut. De même, dans un câble submergé, l'électricité ne passe au delà d'un point donné qu'après la charge du condensateur formé par l'eau et par la partie du câble qui précède ce point. Semblablement, le mouvement électrique est retardé dans un fil notablement résistant. Hipp a trouvé que la transmission s'effectuait dans de gros fils plus rapidement que dans des fils fins deux cents fois plus courts, bien que la résistance absolue fût la même dans les deux conducteurs ^

Le second cas de l'écoulement des fluides que nous avons exposé ci-dessus représente de quelle manière un

* Voy. B. U., Archives des sciences naturelles, 1859, vol. IV, p. 350.

414 DE L'ÉLkGTRIGlTÉ.

fil préalablement chargé dans sa longueur revient à Tétat naturel au moment où l'on met son extrémité en communication, soit avec le pôle négatif de la pile, soit avec le sol. En effet, c'est le galvanomètre le plus éloigné du pôle positif de la pile qui indique le premier une déviation, et plus tardivement l'aiguille du rhéométre voisin de ce pôle entre en mouvement.

Enfin, dans le troisième cas, les choses se passent de même que lorsqu'un câble, chargé et isolé, conmiunique par ses deux extrémités avec le sol : les rhéomètres extrêmes, au moment du contact, sont aussitôt déviés, chacun d'eux indiquant un courant de sens différent. Â ce propos L. Clark fait remarquer qu'une onde électrique ayant commencé à parcourir un fil, peut revenir sur ellemême, si bien qu'il est possible, jusqu'à un certain point, de faire revenir au poste de départ la dépèche télégraphique que l'on vient de lancer dans un fil.

Le temps employé par les fils aériens pour arriver à l'état permanent, quoique très-court, est néanmoins parfaitement mesurable; Guillemin^ l'a trouvé de 0% 024 en opérant sur un fil télégraphique aérien long de 500 kilomètres. Cet observateur plaça dans le circuit à l'extrémité voisine de la pile un interrupteur dont la pièce principale était une lame triangulaire fixée sur un cylindre tournant. Un ressort pouvait presser la surface du triangle en un point plus ou moins rapproché du sommet, et il doimait la me* sure du temps pendant lequel le circuit demeurait fermé, car la vitesse de rotation du cylindre était connue exactement. Il trouva ainsi que si la durée du contact augmentait graduellement, le galvanomètre mis en communication avec l'extrémité éloignée du fil indiquait une déviation croissante jusqu'à ce que la durée du passage eût atteint une valeur maximum qui, dans le cas considéré, était de 0%024,

* Comptes rendus, t. L, p. 184.

alors la déviation restait constante. Les résultats obtenus par GuiUemin sont applicables seulement à la ligne qui a servi aux expériences; évidemment avec un autre fil, isolé d'une façon différente, les valeurs ne seraient plus les mômes. Lorsque le rhéomètre est interposé dans la partie du circuit voisine dé l'interrupteur, on constate d*abordun courant énergique, puis Tintensité décroit, et, quand la durée de la fermeture du circuit acquiert cette même valeur, 0s024, le courant devient constant.

Nous voyons par là que rélectricité en se précipitant dans un conducteur vide, y pénétre avec une très-grande vitesse initiale, puis le mouvement se ralentit à mesure que la charge augmente.

Ces phénomènes parlent d'eux-mêmes et établissent manifestement les analogies du mouvement électrique avec celui des fluides. Nous ne disons pas qu'il est impossible d'expliquer tous ces faits par l'assimilation du courant électrique aux mouvements vibratoires, car ces démonstrations ne sont pas d'une telle rigueur et l'intelligence humaine n'a pas une pénétration à ce point si puissante qu'il nous soit permis de déclarer une chose impossible. Nous voulons dire simplement que l'explication des phénomènes cités précédemment nous semble inabordable, quand on ne suppose pas l'existence d'une translation continue ou tout au moins d'une suite de pulsations avec un véritable transport de fluide; et nous ne concevons pas quelle idée on peut s'en faire en regardant le courant comme un simple mouvement vibratoire. Quelques- ' uns admettent une espèce de radiation le long du conducteur suivie d'une absorption analogue à celle produite par les milieux colorés ou par les corps thermochroïques; ils comparent encore la transmission de l'électricité dans un fil à la propagation de la chaleur dans une barre; mais alors les phénomènes dont nous avons parlé devraient présenter un tout autre caractère. Cette ma-

nière de voir ne nous apprend pas pourquoi la rapidité avec laquelle le mouvement électrique envahit un conducteur dépend de Tintensité de la vibration qui lui a donné naissance et de la grosseur du fil qui lui livre passage; bien plus, les faits en question sont contraires à une telle hypothèse ; l'intensité de l'impulsion et la section du conducteur n'exerçant aucune influence sur la vitesse de transmission d'un mouvement vibratoire. En outre, la Ihèorit' que nous discutons exige Tintroduction d'une foule d'hypothèses toutes gratuites afin d'expliquer comment, dans des conditions déterminées, le mouvement électrique revient sur lui-même le long d'un fil, et comment on peut, à l'exemple de Latimer Cark, reprendre dans un fil télégraphique une partie de la dépèche qui vient d'y être envoyée, résultat facile à obtenir en rompant le circuit avant l'arrivée de l'onde électrique à Textrémité de la ligne. Enfin, comme dernier argument, la loi de Ohm, relative à la tension ou aux forces électromotrices , n'est-elle pas identique à celle que l'on observe en expérimentant sur les fluides coulant dans des tubes munis de piézomètres^ Donc le courant est bien un mouvement comparable à l'écoulement des fluides.

Dans notre argumentation, nos exemples ont été empruntés aux transmissions électriques dans des fils soumis à des inductions énergiques, dans les câbles télégraphiques par exemple; mais on les observe aussi, à la vérité avec une moindre intensité, en expérimentant sur les fils aériens; les recherches deGuillemin ne laissent aucun doute à ce sujet ; aussi doit-on reconnaître que, dans les deux cas, le mode de transmission ne diffère pas quant au mécanisme.

Du reste, rien n'empêche d'admettre l'existence dans le fil de quelque réaction due à l'élasticité de l'éther, et il se peut parfaitement que la vitesse de translation propre à

* Voir page 427

PROPAGATION DE L ÉLECTHICITÉ DANS LES CoRPS. 417

Tonde électrique soit la même que celle du mouvement vibratoire. Quelques exemples rendront notre pensée plus daire. Considérons (fig. 54) à nouveau le récipient R, incessamment rempli d'eau, dont nous avons déjà parlé, et supposons-le mis en communication, non plus avec un canal à ciel ouvert, mais avec un tuyau de conduite AB

Fig. 34.

fermé à son extrémité libre B. Quand on abaisse la valve fermant cette extrémité, il se produit en ce point une varialion de pression qui, en vertu de l'élasticité du liquide, se propage jusqu'au récipient avec une vitesse égale à celle du son dans l'eau, soit 1400 mètres par seconde. Or, cette pression est celle qui permet à l'eau de sortir incessamment par l'orifice du tube sans que ce tube soit jamais vidé; par conséquent, elle doit être transmise avec uue vitesse supérieure à celle que prend le liquide en s'échappant par l'ouverture du conduit. Voici un autre exemple. Imaginons un long corridor, éclairé par deux fenêtres placées chacune à une de ses extrémités ; l'une de ces fenêtres est fermée et pressée par le vent soufflant du dehors ; l'autre est à demi-close. Lorsqu'on ouvre la première, aussitôt la seconde se ferme. C'est là un effet de la compression exercée sur l'air intérieur par le mouvement des battants : pression qui s'est propagée avec une vitesse égale à celle du son dans le gaz, et qui, par conséquent, a fait sentir son action sur toute la longueur du couloir, bien avant que cette n.ême distance ait été franchie par le vent. On peut

expliquer par une action du même genre pourquoi une étincelle jaillit simultanément sur les deux extrémités d'un long fil approchées à une distance convenable des armures d'une bouteille de Leyde chargée, car alors c'est la tension seulement qui se transmet à travers la couche isolante, placée entre les armures avec une vitesse au moins égale à celle de la lumière, et aussitôt Télher passe de ces armures dans le fil, ou du fil dans les armures, sans parcourir effectivement le fil conducteur dans toute son étendue. Lorsqu'on pratique vers le milieu du fil une solution de continuité, Tétincelle qui éclate en ce point retarde sur les étincelles extrêmes, parce qu'elle est produite par la décharge réelle en mouvement sur le conducteur. De cette manière, on rend compte des phénomènes de la bouteille de Leyde sans recourir à l'hypothèse des deux fluides. Toutes ces observations nous conduisent à dire que les fluides peuvent propager le mouvement de deux manières différentes : dans certains cas, la vitesse de transmission varie exclusivement comme Télasticité du milieu; dans d'autres, elle est la résultante des pressions extérieures; et si la durée de l'état initial d'un canal dépend des conditions du conduit, cela tient à l'influence de ces pressions extérieures. Les choses se passant de la sorte dans les masses fluides, pourquoi n'en serait-il pas de même pour les mouvements électriques dont l'analogie avec les premiers est frappante? L'ensemble des faits connus nous conduit à croire que les physiciens versés dans l'étude de la télégraphie n'ont pas tort quand ils parlent de l'électricité comme d'un fluide en mouvement, et qu'ils appliquent au courant électriqye, la terminologie de l'hydrodynamique ^

Pour eux, non-seulement les fils conducteurs fonctionnent exactement comme de véritables tuyaux de conduite,

• V. L. Qark, Rapport cité, p. 294, n« 14.

PROPAGATION DE L'ÉLECTRICITÉ DANS LES COUl»S 419

mais encore la pile fait Toffice d'un réservoir plus ou inoins vaste et prompt à se remplir. En effet, plus la force électromotrice de la pile est intense, et plus promptes aussi sont les communications télégraphiques ; autrement dit, les conducteurs se remplissent alors très-rapidement, et ce résultat ne s'obtient pas en donnant à la pile seulement une tension énergique, il faut encore que, grâce à une puissante action chimique inférieure, la source électro-motrice produise une quantité abondante d'électricité dans un temps donné. C'est pourquoi la pile de Bunsen offre un avantage réel sur celle de Daniel, non-seulement sous le rapport de la tension, mais aussi de la quantité ^

La théorie nous fournit encore plusieurs conséquences utiles au point de vue pratique.

1® Les dimensions du conducteur étant supposées constantes et la tension de la source invariable, la durée de la transmission varie en raison inverse de la conductibilité.

2^ La conductibilité et les sections du fil ne changeant pas, celte môme durée est directement proportionnelle au carré de la longueur du fil *.

5® Toutes les autres conditions demeurant les mêmes, la durée de la transmission est en raison inverse de la section.

4e^ La durée de la transmission est indépendante de la tension de la source.

* Voici un fait très-propre à montrer que la force des piles n'est pas indéfinie. Quatre éléments d'une pile à sable, équivalant à un coaple Bunsen , suffisent pour mettre en mouvement un moteur électro-magnétique de Froment. Mais, lorsque la pile à sable a travaillé pendant quelques heures, elle s'affaiblit beaucoup et a besoin de repos. Après une heure d'inactivité, elle reprend son énergie pre mière pour s'affaiblir de nouveau un peu plus tard, et ainsi de suite; ces piles, à action intermittente , peuvent fonctionner de la sorte pendant une année entière.

• lîous trouvons ici une des raisons à cause desquelles les obscrnteurs qui se sont occupés de la vitesse de l'électricité ont trouvé des valeurs différentes. Les résultats ne pouvaient concorder, puisqu'ils employaient des fils d'inégale longueur.

423 DE L'ÈLECTUICITÉ.

La deuxième loi a été trouvée généralement exacte, et si elle ne se vérifie pas rigoureusement dans les recherches de Guillemin citées plus haut, cette exception doit être Mtribuée à Tisolation imparfaite des fils ^ Cette loi montre encore que le courant fait un travail en se propageant dans le fil.

Des expériences faites par Latimer Clark et par Hugues sur les lignes télégraphiques ont établi l'exactitude de la dernière loi. Avec une pile de 10 éléments et une autre de 500 éléments, la vitesse de transmission était la même, seulement la largeur et l'intensité des traita de la dépêche étaient différentes. Les (ils revêtus de substances isolantes, et soumis , par suite, à des effets d*inductioD, se comportent comme de très-larges conducteurs ; mais les lois restent les mêmes.

Certaines personnes ont cru pouvoir assigner au courant comme cause efficiente un mouvement de vibration, car les formules établies dans cette hypothèse concordent avec les résultats fournis par Tobservation. Hais nous l'avons déjà dit, toutes les formules des mathématiciens, alors même que leurs moindres conséquences sont confirmées par les expériences des physiciens, ne nous apprennent rien sur la nature du courant électrique, et ne peuvent nous faire reconnaîlre si le courant est un mou. vement de translation ou une vibration. Déjà Fourier, après ses beaux travaux analytiques sur la chaleur, se trouva dans l'impossibilité de décider si le calorique était une substance ou un mouvement. Quant aux lois de Ohm, elles sont relatives aux tensions et se rapportent spécialement à l'état variable, sans fournir aucune donnée positive sur l'état définitif du courant. Gaugain ayant prouvé expérimentalement qu'elles sont aussi vraies pour les corps isolants, on a en conclu qu'elles s'appliquent aux bons cou

^ Voy. Gaugain, Annales téUgraphiques, vol. III, p. 147, et vol. IV, p. 117 et 12:).

DES COUKANTS INDtlTS. 421

ducleurSy parce que, au pointde vue de réleclricité, aucune difTérence bien tranchée ne sépare ces deux classes de corpsJ

Dans les substances isolantes, la communication directe n'existe réellement pas; il se développe seulement une certaine disposition moléculaire nommé induction, et dont il nous faudra faire une étude particulière. Hais auparavant poursuivons Texamen des autres phénomènes dus au courant, car ils nous feront mieux comprendre les propriétés spéciales au corps mauvais conducteurs.