ET DE SES EFFETS

On désigne particulièrement sous ce nom les phénomènes que présentent les corps électrisès par un moyen mécanique, tel que le frottement, la percussion, etc. Ordinairement dans les traités de physique, l'exposé des effets de tension précède celui de l'étude des courants ; et les auteurs qui se proposent simplement de présenter la suc-

* Newton, Optic, lib. IH, question xxxi : « Ex phsonominis natunr. duo vel tria derivare generalia motus principia, et deinde explicare qucmadmodum proprietates et actiones rerum corporearum omnium ex principiis istis manifestis consequantur, id vero magnus esset factus in philosophia progressus ctiarasi principiorum istorum causse nondum esscnt cogniti^. »

cession des faits ont raison de suivre cette méthode. Pour nous, qui supposons toutes ces notions expérimentales déjà acquises, et qui voulons profiter de Favantage que Ton peut tirer de la connaissance des phénomènes dynamiques, afin de connaître ceux dus aux actions dites habituellement électro-statiques, nous avons réservé l'étude de ces derniers pour la fin. Mais avant de donner de tes ph^omènes une théorie quelconque, il est bon de résumer leurs lois fondamentales.

1® Toute électricité de tension suppose un mouvement moléctdaire,' <intécédant^ qui en est la cause efficiente. Certains physiciens ont voulu rapporte^* les effets statiques de l'électricité à des actions chimiques, mais le frottement et les autres agents mécaniques sont des causes d'ébranlement moléculaire suffisamment énergiques pour engendrer l'électricité. Les phénomènes électriques apparaissent même sous l'influence d'excitations assez légères ; seulement, dans ces cas, la réaction se localise à la couche superficielle, là où les molécules jouissant d'une plus grande liberté, leur équilibre peut être rompu plus facilement. Le mouvement ne pénètre pas la masse du corps et n'en modifie pas la cohésion ; il se borne à modifier la surface, et la tension ne dépend pas seulement de la charge absolue, mais aussi de la forme du corps; ainsi la tension est plus intense à l'extrémité des pointes. En général, partout où les molécules présentent une liberté assez marquée, leur agitation devient plus facile à produire, elle atteint même souvent une intensité telle, qu'elles se séparent de leurs voisines.

2® La condition moléculaire est encore ici la cause qui entre deux corps donnés, parfaitement homogènes du reste, détermine le sens de ï électrisation^ et fait que Vun des deux est positif ou négatif par rapport à Vautre. Ainsi, deux corps de même nature et de même couleur étant frottés l'un contre l'autre, celui-là s'éleclrise négativement qui

46i DE L'ÉLECTRICITÉ.

subit la friction la plus énergique, et l'autre se constitue à Tétat positif. Une lame de verre dépolie frottée contre une autre bien polie, s'électrise toujours négativement, et en général le plus chaud devient négatif.

5° Les phénomènes de tension se manifestent seulement après la séparation des corps qui, par leur réaction mutuelle, déterminent la charge électrique. Nous Tavons déjà dit plus haut : aussi longtemps que le contact entre deux corps persiste, ils ne présentent aucune tension élecrique, non parce que l'équiUbre moléculaire n'est pas modifié, mais parce que Faction de Tun des corps dans uii certain sens contre-balance et neutralise l'action de l'autre dans le sens opposé. Souvent un corps semble en équihbre absolu et ne s'y trouve que d'une manière relative, cela se présente toutes les fois qu'il est dans la sphère d'activité d'un autre. Semblable diose arrive pour la chaleur; le même corps indique un excès ou un défaut de tension thermique, selon qu'il est transporté dans un milieu à telle ou telle température. Par conséquent, l'état électrique absolu d'un corps ne nous est pas plus connu que la température absolue ; ce qui ne nous empêche pas d'étudier avec précision les états électriques relatifs, de même que nous l'avons déjà fait lorsqu'il s'agissait des températures relatives.

4<* Quel que soit le procédé suivi pour développer l* électricité de tension, il s'en dégage autant de signe positif que de signe négatif. On le vérifie aisément dans l'électrisation par procédé mécanique : il suffit de bien isoler deux corps, puis après les avoir frottés ou frappés l'un contre l'autre, de les séparer brusquement; si alors, à l'aide d'un conducteur, les corps constitués à l'état de tension sont réunis, on obtient un courant comparable à celui qui aurait une toute autre origine; la soûle différence, c'est que les quantités d'électricité mises en mouvement par les actions mécaniques seules

sont toujourd extrêmement faibles, ainsi que Toi» s'en assure en les employant à produire une décomposition chimique ou une déviation galvanométrique ; aussi, pour réussir dans les expériences, faut-il recourir à des instruments fort délicats, et s'entourer de précautions minutieuses. En définitive, c'est une simple différence de degré que l'on observe entre ces effets et ceux de même genre qui se manifestent dans tous les autres cas, où se produit une tension électrique en connexion virtuelle avec le courant.

Ces observations nous amènent à formuler la conclusion générale suivante. Il n'y a pas diversité de nature entre l'agent mis en activité dans les cas actuels de dégagement d'électricité, et celui dont nous avons parlé jusqu'ici. Une seule particularité différentielle mérite d'être signalée, c'est que dans le cas des sources chiipiques et thermiques d'électricité, la quantité est beaucoup, et la tension peu de chose ; dans les actions mécaniques électro-motrices; au contraire, la quantité est faible et la tension très-grande. Ces sources électriques présentent encore la particularité que le mouvement entier se passe exclusivement dans les couches superficielles. Mais la grande question est de savoir en quoi consiste la tension et comment s'expliquent les curieux phénomènes que présentent les corps au moment où ils sont envahis par elle ; ce problème se représente le même dans tous les cas de développement d'électricité, et une fois résolu pour une classe de faits, il le sera pour toutes les autres.

Cherchons donc actuellement : 1° ce qu'est l'état de tension dans les corps; 2^ quelle modification cet état fait subir au milieu environnant ; 5** les effets de cette modification, c'est-à-dire les mouvements attractifs et répulsifs qui en résultent pour les corps pondérables.

Afin de savoir en quoi consiste l'état de tension, qu'on se

repcyrte aux conclusions du premier chapitre de ce livre, et Ton verra qu'il doit être envisagé comme un état d'exaltation de la force répulsive qui anime la matière, même quand elle nous parait en repos. La nature de cette force est grandement mise en lumière par les propriétés des courants, car les corps que nous disons envahis par un courant électrique, sont animés d'un mouvement intérieur parfaitement analogue à celui des fluides, et entre la tension et le courant ont été constatés les rapports suivants :

1^ Toute tension électrique est susceptible de donner lieu à un courant, que celui^i soit un véritable flux d'étber simple, ou bien qu'il soit un flux d'éther mêlé à la matière pondérable;

i" Réciproquement, lorsque le mouvement circulatoire de ce flux est arrêté d'une manière quelconque, il se produit une tension ; ,

S** Si, alors qu'il est en pleine circulation, le courant vient à être interrompu subitement, on obéerve un excès de tension positive à l'extrémité vers laquelle se ' dirigait la matière en mouvement, et un excès de tension négative à l'extrémité opposée, comme il arrive dans un fluide en mouvement en vertu de la vitesse acquise.

L'ensemble de ces faits prouve que le courant étant un transport de l'éther intérieur des corps : 1® la tension n'est autre qu'une accumulation de ce même éther dans le corps que nous disons être électrisé en plus, et une diminution dans celui que nous nommons électHsés, en moins ; 2" ï action de la tension est parfaitement semblable à cette force qui, dans les fluides^ constitue la pression. En effet, la pression augmente dans une masse fluide par l'effet de deux causes différentes; l'accroissement de la masse, et l'accroissement de la vibration intérieure. Or, pendant l'arrêt d'un courant électrique, les deux causes

PHÉNOMÈNES ËLEGTRO-STATIQUES. 467

en question concourent à augmenter la pression, c'est-àdire la tension ^.

Si donc nous voyons les corps affectés de la sorte exercer des attractions et des répulsions, il nous est impossible de ne pas regarder celles-ci comme des effets de cette pression spéciale. C'est elle qui en se transmettant du corps électrisé aux objets environnants, détermine les mouvements attractifs et répulsifs propres aux corps électrisés.

Telle est dans toute sa simplicité la conception que nous suggère immédiatement l'étude des phénomènes dus au courant ; il nous reste à développer cette manière de voir et à l'appliquer en particulier au cas des tensions engendrées par simple frottement ou autre acte mécanique.

Yoici , dans ce cas , quelle idée on peut se faire des choses.

Sous l'influence d'une action mécanique, les molécules d'un corps sont agitées, et par suite l'éther interposé par* ticipe à leurs mouvements. Mais une même action mé-^ canique ne peut communiquer à toutes les molécules une égale force vive ; pour les une, Toscillation est plus rapide, et pour les autres, plus lente. LHntensité des vibrations moléculaires dépend donc de la nature des corps et de leur agencement intérieur. Là où les vibrations excitées artificiellement excèdent les limites de Télasticité naturelle du milieu, l'éther lui-même est plus ou moins condensé ou raréfié autour des molécules. Si, pendant que le corps est dans cet état de tt*oUble intérieur, on vient à le séparer brusquement en plusieurs parties, les surfaces mises à découvert conservent l'état dans lequel elles se trouvaient au moment où elles étaient en contact; de telle sorte que les unes sont chargées d'une plus grande quantité d'éther et présentent une vibration moléculaire plus énergique, tandis que les autres se

* Voir le chapitfc précédent.

408 DE L'ÉlilGrRIGITK.

trouvent dans des conditions précisément inverses. Donc lorsque deux corps en contact sont simultanément soumis à une certaine action mécanique, puis séparés brusquement, les surfaces terminales doivent se montrer dans le même état que les pôles d une pile, c*est^à-dire que lune aura un excès électrique, elle sera électrisée positivement, Tautre présentera un déflcit électrique, elle sera électrisée négativement.

De cette façon, l'état des corps électrisés par frottetement, a les rapports les plus étroits avec les cas de dégagement d'électricité par action chimique, tels que nous les rencontrons dans la pile vollaïque.

Maintenant il faut examiner quelle modification peut apporter au milieu ambiant, la charge en plus ou en moins d'un corps électrisé. 11 s'agit ici, bien entendu, de milieu isolant, et il en est de même pour le corps; nous avons examiné ailleurs le cas d'un bon conducteur. Comme un milieu isolant, lorsque la charge ne dépasse pas certaines limites d'intensité, transmet forcément le mouvement couche par couche, il se développe dans les couches successives du milieu un mouvement accompagné de condensation et de raréfaction, qui, suivant les lois habituelles des ébranlements émanés d'un centre, se répandent au sein de la masse en s'affaiblissant en raison du carré des distances. Un corps électrisé a donc autour de lui un espace dans lequel la densité de l'éther change notablement de valeur aux diverses dislances et où s'exercent des pressions inégales.

Le corps et le milieu ambiant, une fois constitués dans l'état que nous venons de signaler, les couches de ce milieu tendent sans cesse à l'équilibre, et s'il se rencontre des corps fat ilement mobiles dans le voisinage, ils peuvent être entraînés d'une région à l'autre par les réactions qui s'établissent entre le corps et le milieu ambiant jusqu'au rétablissement complet de Téquilibre de pression. De

PHÉNOMÈNES ÉLECTRO-STATIQUES 46d

là, des attractions et d'aulres phénomènes sur l'analyse desquels il est nécessaire de nous arrêter.

Après ce coup d'œil jeté sur Tensemble du système électro-statique, développons -en successivement les diverses parties.

Commençons par une remarque historique. La théorie de la pression n'est pas nouvelle, surtout en Italie, elle a été généralement admise par les premiers électriciens; mais plus tard, on 1-avait abandonnée pour suivre la théorie des deux fluides ou pour se livrer à des combinaisons imaginaires de forces attractives et répulsives dont on dotait très-gratuiteinent la matière et l'électricité.

La discussion actuelle a pour objet de déterminer si ces forces abstraites sont absolument indispensables; et si quant à leur mécanisme les phénomènes électriques ne peuvent se concevoir comme de simples mouvements dus à des changements dans l'équilibre de l'éther, et comme des effets de pression, en donnant à ce mot le sens que nous avons maintes fois expliqué. Cette manière d'envisager les choses n'est nullement hypothétique, elle est Texpression rigoureuse des faits; car puisqu'il est établi que tout courant empêché, donne lieu à une })ressiont quoi de plus logique que d'attribuer à celte cause les phénomènes qui accompagnent constamment Tinduction statique, c'est-à-dire les attractions et répulsions. Mais il nous faut encore aller plus loin et montrer de quelle manière cette pression produit les phénomènes qui accompagnent les tensions électriques.

Ce problème est tout différent du précédent; et, nous adressant aux physiciens qui déclarent ne croire qu'aux résultats directs de l'observation , nous pourrions leur dire que, peu soucieux de savoir le comment de la chose, nous nous bornons à constater ce fait fondamental : que si l'équilibre de la dose naturelle d'électricité appartenant à un corps quelconque, vient à être

rompu, aussitôt on obtient des attractions des répulsions, et tous les mouvements du genre de ceux que nous avons appelés mouvements de tension.

Telle pourrait être notre réponse, mais assurément elle ne saurait satisfaire quiconque ne s'arrête pas à un grossier empirisme, et nous avouons franchement notre désir de pénétrer plus avant dans la question, laissant volontiers de côté une réserve affectée. Toutefois, répétons-le encore, les idées dont le développenoent va suivre sont livrées comme des hypothèses simplement probables, utiles à signaler surtout, parce que nous espérons les voir en susciter de meilleures dans l'esprit de ceux qui entreprendront de nouvelles recherches sur cet important sujet. Nous citerons d'abord les points dont l'exactitude est, suivant nous, démontrée ; ensuite nous passerons à ceux qui nous semblent probables.

En premier lieu, cherchons à expliquer comment se développent les attractions et répulsions statiques dans les corps électrisés. L'habitude a prévalu aujourd'hui de rendre compte des phénomènes électriques en imaginant des forces attractives et répulsives. Or, de l'existence de ces forces nous n'avons d'autres preuves que les faits qu'elles sont destinées à expliquer; ce sont de pures abstractions : aussi, avant d'admettre ces entités multiformes, on devrait au moins s'assurer si les phénomènes ne sont pas explicables autrement et d'une manière plus simple, car il y a un grave inconvénient à admettre aussi facilement qu'on le fait ordinairement un grand nombre de forces imaginaires. Et, d'ailleurs, les physiciens sont loin d' être d'atxord sur la nature de ces forces. Quelques-uns croient qu'elles sont dues à la présence de deux fluides, l'un positif, l'autre négatif; d'autres pensent qu'elles agissent sur la matière elle-même par effet de polarité et que celte action peut se faire sentir à distance.

On connaît déjà ce que nous pensons des deux lluides*

Reste à examiner la polarité, expression aujourd'hui fort en faveur. Or, qu'est-ce que la polarité? entend-on par là deux forces statiques égales et contraires dont l'action est concentrée à l'extrémité d'une molécule infinnnent petite ; alors la résultante extérieure d'un pareil système doit être simplement nulle ou au moins elle doit varier avec la distance suivant une loi autre que celle trouvée par voie expérimentale, c'est-à-dire celle des carrés. La résultante extérieure sera nulle si la distance des pôles est infiniment petite, elle variera en raison inverse du cube des distances lorsque la distance des deux pôles opposés n'est pas négligeable ^ J'ai dit forcée égales, parce que, en dehors de cette condition la vraie polarité ne saurait subsister, et on ne pourrait qu'imaginer une force arbitraire n'ayant aucune signification naturelle. En outre, au sujet de cette polarité, on peut se demander : son existence dans les corps est-elle essentielle ou seulement accidentelle? si elle est immanente, comment se fait-il que dans les corps, sous l'influence des causes les plus légères, se manifestent alternativement tantôt Tune, tantôt l'autre des deux composantes du couple polaire; la' question n'a donc pas fait un seul pas, et la difficulté se représente tout entière, puisqu'il reste à trouver Tagent qui détermine chaque fois le sens de la polarité, si bien que la cause principale du phénomène réclamant ellemême une cause déterminante, nous nous engagerions ainsi dans une série de causes successives sans jamais ar-

• Les actions exercées à une dislance D seraient exprimées, pour

M le pôle positif, par la formule -=-^ et, pour le pôle négatif, par cette

autre Tj^v^-t^» Si x est infiniment petit et négligeable par rapport

a la distance finie, évidemment les forces sont égales ; si x n'est négligeable que pour ses puissances supérieures à la troisième, la différence des deux forces variera en raison inverse du cube des distances.

river à une dernière, et de plus nous ne saurions pas davantage en quoi consiste l'état polaire. Ampère est le seul, à notre avis, qui ait réussi à formuler une notion exacte de la polarité. Il se fonde sur les rotations moléculaires, lesquelles, bien que très-petites exerci^nt toujours une action égale et contraire en deux points opposés. Eu mécanique, on fut longtemps avant de connaître des phénomènes comparables à ceux de la polarité; mais, dans ces dernières années, la découverte des curieuses propriétés spéciales aux corps animés de rotation, l'étude de la composition de leurs mouveinents ont fourni des faits remarquables très-propres à éclairer ces théories, jusquelà fort obscures. Toutefois, qu'on ne s'y méprenne pas, la considération de ces polarités ne donnera jamais directement l'explication des phénomènes électro-statiques.

Bixio a fait connaître une théorie fort ingénieuse des polarités chimiques basée sur les lois de l'équilibre. Supposons, dit-il, les molécules de volume différent; lorsqu'elles sont accolées, le centre de gravité du système ne coïncide pas avec le centre de figure, par conséquent la résultante des forces du courant doit orienter les molécules, de telle sorte que toutes les parties présentent leur centre de gravité dans une position homologue par rapport à la forme extérieure (comme on le voit dans une série d'aréomètres flottant au sein d'un même liquide). Par conséquent, les molécules les plus petites seront dirigées d'un même côté et il y aura une polarisation. Cette théorie n'échappe pas à l'écueil contre lequel toutes les autres viennent échouer; elle est insuffisante, parce qu'il reste à chercher la cause qui dispose les molécules de la façon indiquée. Ainsi la polarilé ne peut jouer le rôle de force première, mais l'existence de Téther une fois admise, elle permet d'expliquer un grand nomhre de faits en mettant à profit les idées de Bixio.

Assurément, la tâche est plus facile lorsqu'on explique

PUÉNOMeNES ÉLEGTRO-STATIQUËS. 475

les phénomènes en supposant des forces ubsiraites, principes internes agissant à distance; malheureusement il , faut en imaginer un nombre si considérable que tous ceux qui ont examiné la question à ce point de vue, ont reculé devant une telle complication. Pour citer un seul exemple, Mossotti, dans un travail fort estimé, reconnaît |a nécessité d'admettre un nombre vraiment énorme de forces, et de supposer à Faction de chacune d*elles des limites purement arbitraires. Ainsi il faut admettre : 1° une répulsion entre Télectricité et l'électricité; 2*^ une répulsion entre la matière et la matière; 5" une attraction entre l'électricité et la matière ; k^ supposer la répulsion moindre que les attractions, pour ne pas se trouver en opposition flagrante avec la gravitation universelle.

Ces forces s'introduisent assez aisément dans les formules mathématiques, mais elles sont loin d'avoir la simplicité qui caractérise les puissances naturelles.

Les premiers électriciens et même quelques modernes ont expliqué les tensions électriques par des atmosphères électriques enveloppant les corps et s'étendant à une assez grande distance; mais cette hypothèse n'a pas résisté à l'observation rigoureuse des faits.* La charge électrique ne dépasse pas la surface physique d'un corps et ne l'abandonne point, si ce n'est lorsqu'il communique avec un autre corps conducteur; dans le cas où le milieu qui enveloppe le corps est un isolant parfait, la charge électrique se conserve très -longtemps sur ce dernier. Grove assure que dans le vide les feuilles d'or d'un électroscope, rendues séparées par la répulsion électrique, demeurent divergentes pendant plusieurs semaines. De là une différence remarquable entre les tensions électrique et thermique ; celle-ci se dissipant avec une rapidité beaucoup plus grande, il est très-difficile à conserver sur un corps.

La tension électrique présente une seconde particula-

rite. Elle passe d*un corps à un autre alors que le contact existe par un seul point, et Téquilibre s'établit iminédiatenient entre les deux corps. En cela elle se distingue encore de la tension thermique qui se propage en raison de retendue du contact; ce caractère différentiel a même une grande importance. Il faut conclure de là que dans un corps èlectrisê par voie mécanique, outre les mouvements des molécules pesantes, il y a un mouvement de Téther distinct de celui qui constitue la chaleur, car Téther seul, grâce à sa mobilité, qui dans les métaux égale celle d'un fluide, peut se remettre en équilibre avec une aussi grande facilité. Lorsque l'éther animé d'un semblable mouvement se communique à un conducteur isolé, celui-ci se charge absolument comme s'il avait été électrisé directement. Ces faits nous montrent que la tension électrique diffère de la tension thermique , et prouvent que c'est le passage i*apide d'un fluide qui est susceptible d'envahir d'un seul coup toutes les molécules d'un corps.

\a communication électrique s établit facilement dans les métaux, elle est notablement gênée dans les corps dits mauvais conducteurs; toutefois les corps les plus isolants hvi^nt passage à Félectricité; voilà pourquoi une chai^ électrique pénètre toujours au delà des limites géométriques des surfaces sur lesquelles elle est répandue, et vers rinlérieur et vers Textérieur. Nous avons déjà dit ailleurs que dans le verre l'électricité pénètre jusqu'à une certaine profondeur ; il en est de même dans les mastics isolants et les résines, chose très-facile à mettre en évidence en traçant à leur surface certaines figures avec une pointe éleclrisée ; les lignes présentent constamment une largeur assez grande. Donc la conductibihté des corps est quelquefois très-faible mais jamais absolument nulle. Dans leurs calculs les mathématiciens peuvent faire abstraction de l'épaisseur de la couche chargée électriquement, mais cela n'est pas permis aux physiciens.

En résultat des faits exposés ci-dessus, nous sommes conduits à concevoir la charge électrique de la manière suivante. Un corps, un métal par exemple, ayant une tension positive présente à sa surface une couche d'éther condensée, tandis que sur un autre chargé négativement la couche superficielle d*éther est dilatée.

Reste à examiner quels effets résultent de la condensation ou de la raréfaction de l'éther. Et d'abord cet éther ne peut être privé de Texpansibililé et de Tagitation qu'il possède dans tous les corps, et qu'il se trouve avoir au moment où il s'est séparé du corps excitateur; par conséquent, il doit agir sur l'éther naturel des corps environnants et de l'espace libre ambiant avec une force expansive proportionnelle à sa nouvelle densité. Dans le cas d'un corps à l'état négatif, on doit considérer l'action coirime provenant du milieu naturel ambiant. Pour nous, cette action est comparable, à une pression d'origine dynamique, car elle résulte d'une augmentation de la densité de l'éther avec accroissement simultané de mouvement intérieur. II importe d'insister sur ce point fondamental, et de rappeler que toute tension électrique résulte réellement d'un effet dynamique, chimique, calorifique ou mécanique, dans lequel on peut constamment retrouver la cause d'accumulation et d'accroissement de force vive, que les courants induits nous ont fait connaître. Aussi est-il impossible de concevoir la couche d'éther condensé à la surface des corps électrisés privée de force expansive et dans un repos absolu, comme l'imaginaient les anciens.

Cela posé, l'équilibre de cette couche par rapport aux objets voisins ne dépendra plus seulement des forces de l'éther accumulé sur le corps, mais aussi de celles qu'il développe par son influence dans le milieu environnant. î)r, il est deux genres de corps sur lesquels cette action peut s'exercer, les uns permettent à l'éther de se mou-

476 DE L'ÉLEGTKIGITÉ.

voir en toute liberté, dans les autres les mouvements de ce fluide sont plus ou moins empêchés; suivant le cas considéré, les effets différeront. Il se passera quelque chose d'analogue à ce que nous voyons arriver lorsque des forces mécaniques sont appliquées à des corps dont la résistance s oppose à la manifestation de leurs actions spéciales, auquel cas les effets résultants diffèrent suivant .qu'elles agissent sur des fluides ou des solides. Dans les fluides, la pression se répand également dans tous les sens; dans les solides, au contraire, diverses forces internes prennent naissance ; de telle sorte que l'équilibre s'établit entre les forces externes et les forces irUemes, développées par l'action extérieure. Au premier genre d'action se peut comparer l'influence de l'électricité sur un corps conducteur, au second l'influence sur les snbstances isolantes.

Le mot pression convient parfaitement en cette circonstance, aussi ne sera-t-il pas inutile de présenter une rapide analyse de ses effets ^ . .Examinons d'abord comment agit une pression extérieure sur un milieu compressible, mais ne jouissant pas, comme les fluides, de la mobilité dans tous les sens. Tel serait le cas d'une pile de lames trés-légèrement compressibles (les diverses couches d'un morceau de bois, par exemple), sur lequel on placerait un poids fort lourd. Le fait est bien connu : il se produit un aplatissement très-prononcé de la première couche, un moindre dans la seconde à cause de la légère condensation survenue dans la première, la diminution de hauteur de la troisième

* On croit généralement que le mot pression entraine l'idée de repos. 11 n'en est rien. Un poids placé sur une table exerce une pression, parce que le mouvement moléculaire de sa masse, augmenté du mouYement moléculaire dû à la gravité, est équilibré et contre-balancé par le mouvement moléculaire du point d'appui. Voilà comment ilfaulconcevoir les choses dans le système dynamique moderne.

couche est encore baucoup plus faible, et ainsi 1 effet va toujours en diminuant. Â la suite de l'application du poids, il se développe dans Tintérieur du corps des réactions qui n'existaient pas auparavant, et bientôt Teffet de la gravité est équilibré par la réaction de ces forces nouvelles. La masse comprimante ne parviendra pas à rompre la première couche et à pénétrer dans son épaisseur, à moins qu'elle ne soit d'un poids supérieur à la résistance du milieu et à la cohésion des molécules du corps, ou qu'elle soit animée d'une telle vitesse qu'en un temps fort court elle exerce une pression de cette même valeur. Lorsque la pression dépasse la réaction moléculaire, le corps cède et il se produit un véritable écoulement tout à fait semblable à celui des liquides, ainsi que Ta reconnu Tresea dans des expériences faites sur la glace, sur divers autres solides et même sur le fer. Les magnifiques travaux de ce savant ont appris que la différence entre les solides et les liquides n'est que du plus au moins. Les liquides sont ceux qui coulent sous la simple pression de leur propre poids ; les solides sont ceux qui pour couler doivent être soumis aune pression extérieure dont l'action s'ajoute à celle de la gravité. C'est donc une question de différence de forces, les forces moléculaires d'une part et la gravité de l'autre, qui sont en réaction réciproque, de sorte qu'à la plus forte reste l'avantage. De plus, les études de H. Laine et d'autres savants sur l'électricité avaient fait connaître qu'effectivement les formes des ondes éthérées ne sont guère différentes de celles qui se forment dans une masse solide à axes d'élasticité différents, bien que la théorie de la vibration de l'éther rentre dans la théorie générale de la vibration des solides.

On est donc parfaitement autorisé à comparer le mode de propagation des pressions dans l'éther à celui qui a lieu dans les soUdes.

Cette comparaison nous aidera à comprendre comment

478 DE Ï/ÉLECTRICÎTÉ.

les choses se passent dans un milieu isolant confinant à un corps électrisé. Inutile de dire que nous ne regardons pas les isolants comme formés de couches superposées, et que dans leur intérieur Télher n'est pas à l'état solide et ne présente aucune cohésion ; cette dernière proposition serait complètement absurde. L'éther présente quelquefois une immobilité relative dans certaines directions, mais cela tient à ce que la force vive qui lui est appliquée est consommée d'une autre manière, elle produit un mouvement différent, duquel résultent, soit des vibrations transversales, soit des modifications dans les rotations atomiques, et autres effets du même genre. En proposant l'exemple précédent, notre but n*est pas de comparer les forces mises enjeu sous le rapport de leur nature, mais nous y voyons l'image assez fidèle des circonstances spéciales en vertu desquelles, lors de Tinfluencft d'une source électrisée sur un milieu isolant, il se développe au seiîi de ce dernier des forces particulières qui s'opposent à la libre circulation de Téther. Par conséquent on comprend que, dans les milieux mauvais conducteurs et dans les métaux, l'éther ne se mettra pas en mouvement avec une égale facilité.

Malgré l'absence de toute espèce de cohésion entre les atomes élhérés, le jeu des forces qui se développent passagèrement en ces conditions simule des effets de cohésion, en empêchant le mouvement suivant certaines directions et en modifiant la densité. Les géomètres, lorsqu'ils traitent les problèmes de flexion et de résistance suivant les diverses directions, supposent les molécules animées de forces engendrées par l'action des puissances extérieures, et, sans se préoccuper de leur origine dans chacun des cas particuliers, ils les nomment en général forces passives.

Reste à savoir si nous avons le droit d'admettre l'existence de semblables forces dans les corps isolants^ et.

dans ce cas, comment la théorie moléculaire de ces corps permet d'en expliquer le développement. On ne peut se refuser à admettre que dans les isolants doivent agir certaines causes qui contrarient les mouvements intérieurs de Téther, puisque dans ces milieux Télectricité ne jouit pas d'une mobilité aussi grande que dans les métaux. En effet lorsqu'on communique une charge à un des corps dont nous parlons, elle ne se répand pas également dans tous les sens comme le ferait, par exemple, une pression appliquée à un liquide. Pour arriver à se figurer le mode de diffusion d'une charge électrique au sein d'une masse isolante, mieux est d'assimiler cette propagation à celle des pressions dans les solides; et, d'après les observations faites plus haut, une semblable comparaison ne paraîtra pas étrange.

Il est encore une remarque essentielle : Tiiypothése que nous proposons relativement à la constitution spéciale des corps mauvais conducteurs n'est pas uniquement destinée à permettre l'explication des phénomènes électriques, auquel cas elle serait sans valeur; mais les forces dont nous admettons l'existence interviennent dans plusieurs autres phénomènes, notamment dans ceux de la lumière.

L'observation nous démontre que l'éther des corps transparents, malgré son état fluide, est en connexion tellement intime avec la nature pesante qu'il en partage toutes les affections assez rigoureusement pour avoir fait croire pendant longtemps que le mouvement lumineux était propagé par la matière pondérable elle-même. La pression, par exemple, développe dans le verre des variations de densité suivant certaines couches recourbées en forme de conchoïde. Or Téther de ces mêmes couches présente une densité différente de celle qu'il possède dans le reste du corps : chose facile à mettre en évidence à l'aide de la lumière polarisée. De même que les fibres d'une verge sur laquelle on appuie se tassent et

se courbent en arc, ainsi l'èther intérieur d'un corps soumis à une pression se trouve plus ou moins condensé dans les diverses couches de la matière pondérable ; par conséquent, malgré la fluidité du milieu intérieur, la pression ne se propage pas avec la même intensité dans toutes les directions.

Si une pression mécanique est susceptible de produire dans les corps diaphanes une condensation appréciable de Téther, pourquoi n*en arriverait-il pas de même à l'agent électrique ? La possibilité de ces compressions intérieures est indéniable, vu l'identité de nature des milieux dans les deux cas, car les substances diaphanes sont isolantes et réciproquement.

Lorsqu'un corps est chargé d'électricité, le milieu environnant se constitue dans une nouvelle condition d'équilibre entre les forces impulsives et compressives de l'élher surajouté ; la charge ne pouvant ici se diffuser, ni se transporter dans le milieu isolant, la densité de ce dernier n'est plus uniforme pour tous les points et décroît avec la dislance au corps électrisé lui-même.

Si la quantité de l'élher condensé dans les couches superficielles excède celle qui peut y trouver place» ou si la violence de l'agitation dont il est animé surpasse la cohésion des molécules du corps, il s'ensuivra la rupture de continuité du miUeu pondérable, et on aura une décharge pendant laquelle quelque portion de la matière pondérable sera entraînée, puisque celle-ci livre passage plus facilement au mouvement longitudinal, et en même temps l'équilibre se rétablira.

Les considérations développées par nous en considérant le cas d'un corps électrisé par excès conviennent à celui d'un corps électrisé en moins, c'est-à-dire d'un corps négatif; de la part des corps environnants il subira les mêmes influences avec les mêmes phases, car par rapport à lui ils sont dans un état positif. Ainsi tout s'explique

sans qu*il soit nécessaire d'imaginer un fluide négatif, parce que, tout se réduisant à des différences de pression, il est équivalent d'augmenter Tune dans un certain rapport en laissant Tautre à Tétat naturel, ou bien de conserver la première à Fétat naturel et de diminuer la seconde suivant ce même rapport.

Le frottement et les actions mécaniques lorsqu'elles agissent sur les corps isolés produisent un effet analogue à celui que l'on obtient dans les spirales induites par le courant, à cette différence près que la spirale prend une tension au moment où, soit en commençant, soit en finissant, le courant inducteur trouble les pressions de l'éther surtout par un changement de pression, ou par une sorte de coup de bélier, tandis que dans le cas actuel tout se passe de molécule à molécule. Néanmoins on voit constamment une action dynamique à la base de tout développement d'électricité statique.

Et ce serait une erreur de croire qu'il faille la mise en mouvement de grandes masses d'éther pour obtenir des effets appréciables. Les charges de tension sont toujours peu de chose relativement à la quantité de l'éther nécessaire à la conslitution d'un corps. Les recherches faites par Peltier, Faraday et Stokes ne laissent aucun doute à cet égard. D'après Faraday, la somme de force électrique que nécessite la décomposition d'un seul grain d'eau ^ surpasse celle d'un violent orage. Stokes estime que la même quantité d'électricité concentrée sur deux points distants de 1 pied exercerait pour le moins une attraction de plus de 10 tonnes et qui dans certains cas atteindrait une valeur de 42 tonnes '.

Les analogies entre les pressions de Téther et les pressions mécaniques se soutiennent même dans les moindres détails. Ainsi nous ferons remarquer la facilité avec

' 65 milligr.

* Stokes, Proceeding ofthe H, Soc,, vol. YIII, p. 398.

482 DE LlLEGTBIGTTÉ.

laquelle une pointe pénètre dans un milieu quelconque par pression, et on sait le pouvoir des pointes en électricité. On sait encore qu'une décharge rapide et concentrée sur une pointe rompt les corps et pénètre au travers beaucoup mieux qu'une décharge de même intensité, mais jaillissant d'une plus grande surface. On observe aussi des différences du même genre entre les pressions exercées par un fluide qui s'échappe par un large orifice ou par un ajutage étroit, au travers duquel il prend une vitesse plus grande quoique la pression du réservoir reste la même. Enfin, de même que l'on voit une onde liquide se relever en forme de crête lorsque i^ profondeur de l'eau diminue, ainsi les décharges électriques sont plus violentes lorsqu'elle éclatent entre des conducteurs étroits, parce que la vitesse et l'agitation du miheu augmentent considérablement.

Ayant admis le principe de l'accumulation d'un fluide expansif sur la surface des corps, la détermination de la distribution de la charge électrique sur un conducteur de forme quelconque devient une simple affaire de calcul. En prenant pour base le principe exposé plus haut, que la pression diminue en raison inverse du carré des distances comptées à partir d'un centre de pression tel qu'il puisse être considéré comme un point, on peut obtenir tous les résultats auxquels sont arrivés les mathématiciens. De là encore résultera la loi que cette tension doit se manifester seulement à la surface du corps.

Pour tenir compte de tous les faits connus, telle est l'idée que nous devons nous faire de la charge électrique et de sa distribution.

Tant qu'il ne s'agit que des mauvais conducteurs, rien ne s'oppose à ce que l'on envisage les phénomènes électriques comme des effets de pression, car dans ces corps les choses se comprennent assez facilement. La difliculté consiste en ce qu'on est forcé d'admettre une semblable ac-

PHÉNOMÈNES ÊIECTRO-STATIQUES. 483

tion dans Téther libre, c'est-à-dire dans le vide, puisqu'il est isolant et transmet la tension électrique ; or il parait impossible d'imaginer dans un espace vide de matière pondérable des conditions semblables à celles qui se rencontrent dans les solides isolants.

A cette objection nous répondons que les forces susceptibles de produire de tels effets doivent exister, non-seulement à rinlérieur des corps diaphanes, mais encore dans Téther libre, parce qu'elles sont sans doute les rftêmes que celles dont dépend la propagation transversale des vibrations lumineuses. L'existence des vibrations transversales de Téther est irrécusable : par conséquent, le courant qui est un mouvement longitudinal, ne pourra se propager dans ce fluide. Les vibrations transversales supposent certaines forces intimes qui ne permettent pas aux molécules une égale mobilité dans la direction du choc et dans la direction perpendiculaire : or une telle conception suffit à la rigueur pour expliquer les phénomènes électrostatiques. En effet, une pression qui, en s'exerçant librement sur un corps, déterminerait dans S9 masse une vibration longitudinale de l'éther, peut se trouver modifiée de manière à y produire un mouvement transversal ; il ne se produira qu'une condensation des couches les plus voisines; son intensité diminuera rapidement avec la distance, et elle n'atteindra pas les parties profondes.

Jusqu'ici on ne connaît pas les vibrations longitudinales dans un espace libre; Fresnel et les physiciens qui lui sont postérieurs se bornent à admettre la possibilité de certaines forces internes par l'action desquelles s'effectuent les vibrations transversales, mais ils laissent tout à fait dans l'ombre les questions de leur origine. Chose remarquable, on objectait à Fresnel que la structure attribuée par lui à l'éther est bien plutôt celle d'un solide que celle d'un fluide ; et voici que, contre toute attente, l'étude de l'électricité nous conduit à la même conclusion. Les phéno^

mènes électro-statiques, montrant que Téther est distribue dans Tespace sous forme de couches dont la densité va en décroissant, nous forcent pour ainsi dire à regarder l'éther comme doué de propriétés analogues à celles des solides; non que ses molécules présentent entre elle une véritable cohésion, mais en raison de forces spéciales qui se développent dans Téther sous Tinfluence des pressions extérieures.

Si le lecteur veut se reporter à ce que nous avons dit tout à rheure, touchant les vibrations lumineuses transversales, il verra que la non transmission du courant dans le vide n'offre aucune difficulté. Les impulsions dans Téther libre, (ant qu'elles ne dépasseront pas un certain degré d'intensité, pourront seulement imprimer aux atomes éthérés un déplacement latéral, et en faire osciller l'axe autour du centre de gravité de chacune d'elles. De cette façon la force vive communiquée au milieu sera complètement absorbée, sans qu'il en résulte de translations longitudinales.

A l'appui de (a présente théorie, nous rappellerons que l'électricité est à la fois une des sources lumineuses les plus intenses et une de celles qui donnent la lumière le plus facilement, le moindre frottement produisant l'électricité lumineuse. Hais, dira-t-on peut-être : eu égard aux forces consommées, les effets lumineux obtenus devraient être plus intenses. Réflexion erronée, car, attendu la valeur toujours très-grande de l'équivalent mécanique de toutes les forces moléculaires, la production d'une faible lumière exige l'emploi d'une force considérable, môme pour électriser un tant soit peu un corps par les moyens mécaniques ordinaires.

Nous ne rencontrons donc en réalité aucun obstacle serieux à indiquer une cause explicative des propriétés exceptionnelles de l'éther. En effet, pour rendre compte des diverses particularités des phénomènes, il suffit de sup-

PHËNOMÈnES ÉLEGTHO-STÂTIQUES. 4^5

poser que dans Télber les atomes ne soient pas également disposées à céder dans tous les sens, l'égale mobilité des molécules étant les conditions fondamentales de la propagation uniforme des pressions dans les fluides. Or nous comprendrons pourquoi les atomes éihérés ne présentent pas une mobilité indéfînie si, revenant à une hypothèse déjà mise eu avant dans notre théorie de la lumière, nous imaginons L'éther constitué par des atomes en rotation. Dans ce cas un choc ne pourra se faire sentir également suivant toutes les directions, et ses atomes ne se mouveront pas exclusivement dans le sens du choc direct, comme ceux d'un fluide ordinaire ; ensuite, lorsqu'une tranche d*atomes, par la pression de la tranche contiguê, est sollicitée au déplacement, ne pouvant se transporter parallèlement à elle-même, tout se réduira à une compression plus ou moins prononcée de la couche suivante; puis de celle-ci la pression passe à celle qui vient après, et ainsi de suite. Dans le cas d'une pression émanant d'un centre unique, la masse dans laquelle elle se. répand augmentant comme le carré de la distance, la condensation diminuera suivant le même rapport ; ce qui est suffisant pour expliquer la loi de décroissance de la force électrique.

Essayons de dissiper les dernières difficultés qui pourraient encore rendre nos idées un peu obscures. A cet effet, imaginons un centre d'agitation au sein d'un miHeu formé d'atomes. Deux cas sont à considérer : ou l'on suppose les atomes en repos, ou bien on se les figure en rotation. Si les atomes sont en repos et non élastiques, dans le milieu une portion de la masse se mettra en mouvement, et il ne se produira qu'un déplacement linéaire suivant la direction du choc. Si, au contraire, les atomes sont élastiques, une onde prendra naissance, et tout^ le mouvement communiqué d'une tranche passera à la suivante. Mais dans le cas où les atomes sont animés de rotation, tout

le mouvement qui leur est communiqué, ne produit pas le déplacement du centre de gravité des atomes ; il est partiellement absorbé par des travaux de divers genres, tels que perturbations des mouvements rotatoires, déplacement des axes de rotation; aussi le transport du centre de gravité de l'atome est très-limité, et lorsqu'il arrive aux parties éloignées il est notablement affaibli.

En effet, chemin faisant, outre les mouvements de réflexion, et tous ceux qui imitent les effets d'élasticité, il faut encore tenir compte des mouvements de conversion (p. 46) et de désorientation ; de ces oscillations singulières des axes analogues aux mouvements dits de nutation et précession par les astronomes. Donc, en même temps que le choc se transmet à distance, une autre partie du mouvement communiqué au milieu, absorbée par les atomes, reste en quelque sorte emmagasinée dans la masse. Cette portion donne naissance à une pression s*exerçant sur les couches successives, avec une intensité d'autant plus grande qu'elles sont plus voisines du centre d'ébranlement. Donc même dans l'éther libre s'exerce une action dont l'intensité décroissant avec la distance se fera sentir plus ou moins loin selon la facilité avec laquelle ces divers mouvements peuvent se propager. Par là on voit les analogies qui rapprochent les phénomènes de l'électricité de ceux du calorique, et comment ces deux ordres de manifestations physiques se relient avec une exactitude inespérée aux phénomènes lumineux. Seulement dans les substances dont les molécules sont extrêmement mobiles, comme les métaux, et dont la limite d'élasticité est très-petite (voir la théorie de la lumière) j ces transports se feront comme dans une masse fluide ordinaire et le courant pourra se former.

Résumant les diverses considérations sur lesquelles nous nous sommes longuement étendus, voici en quoi consiste la charge d'un corps éleclrisé. Lorsque par l'action mécanique du frottement, deux surfaces ont leurs molécules

SUITE DES XHiORIES ÉLECTRO-STATIQUES. W

inégalement ébranlées, la couche d'éther interposée ne peut plus rester en équilibre, et, soit à cause des vibrations exagérées qui animent certaines de ces molécules, soit à cause de leurs divers degrés de mobilité, Téther se distribue de façon à être d un côté en quantité plus grande que de l'autre. Une fois les deux surfaces séparées, le corps qui reste avec un excès d'éther, en vertu de sa charge plus grande et du mouvement vibratoire plus intense qui ranime exercera une pression sur la couche contiguê du milieu isolant ambiant. Cette couche, à cause de la faible mobilité des atomes dans le sens longitudinal, éprouve un très-léger déplacement en comprimant la tranche suivante, puis celle-ci réagit sur celle qui vient après, et ainsi de suite : la compression des couches du miliou isolant se transmet donc de proche en proche, en diminuant peu à peu d'intensité. De cette façon, l'éther prend une densité décroissant avec la distance.

GHAPITRK XI

INDUCTION, ATTITaCTIONS ET RÉPULSIONS ! DECHARGES ÉLECTRIQUES :