DU COURANT

Principe

électrique

gÙDéral.

L'immense collection des phénomènes électriques peut facilement se réduire à un principe général, qui nous servira de clef pour les enchaîner et les expliquer. Ce principe nous est déjà suggéré parles faits précédents, et sera confirmé par les suivants. On peut le formuler ainsi : Le vide absolu n'existe nulle part, et tout changement dans les corps modifie la disposition du milieu qui remplit l'espace. Toute modification de l'espace exige un travail dont Teffet se manifeste d'une manière ou d'une autre (vibration, tension ou flux), selon la constitution et la relation des corps en présence, et toute modification arrivée d'une manière quelconque dans l'espace, produit une réaction qui doit se traduire en travail.

Ce principe est la base delà loi de réciprocité qui s'applique à Réciprocité tous les phénomènes naturels ; ainsi Télectricité engendre la cha- phénomènes, leur, à son tour la chaleur engendre Télectricité. La chaleur (et elle agit alors de même qu'une réaction chimique) trouble l'équilibre moléculaire, par suite elle produit courant et tension électrique. De pljus les condilions de ce phénomène le rendent éminemment apte à nous renseigner sur la nature du flux électrique.

Dans les machines électriques ordinaires, les mêmes actions mécaniques qui développent Télectricité peuvent devenir sources de chaleur. On a utilisé surtout le frottement directement ou indirectement. Dans les nouvelles machines électriques de Iloltz et de Bertsch, il se fait une transformation de force mécanique en électricité. Par exemple, quand dans la machine de Bertsch ((ig. 50) on fait tourner le plateau PP' avant d'avoir électrisé l'armure E, on n'éprouve aucune résistance, mais elle devient très-sensible après cette clectrisation, car alors le secteur électrisé agit par influence sur le plateau. 11 se fait donc là une ti ansfoimation de

3*fi 1)E LÉLEijniCITÈ.

ravail mécanique en électricité, et médialenient en une quantité équivalente de chaleur qui se uinnifeste par l'étincelle jaillissant entre les conducteurs. Réciproquement, avec rélectricité fournie par une machine ordinaire, on peut Taire tourner le disque de la machine de Hollz ; alors les tensions électriques disparaissent transformées en moiiTemenl mécanique.

Dans tous ces cas, l'effort mécanique qui met en vibration les molécules des corps dans la couche superlicielle, trouble l'équilibre du milieu et par là l'équilibre des autres corps plongésdans le même milieu, d'autant plus facilement qu'elles sont moins forte-

DK L'ÉLECTIUCITÈ iJKGMiÊt: PAU I.A CliAiEUlL 5i7

ment soumises de la part des voisines aux pressions intérieures dont nous avons parlé plus haut. Dès lors, suivant la remarque fort judicieuse de TJiompson S le travail exécuté par l'agent méca* nique se manifeste partie sous forme de chaleur, partie sous forme d'électricité. Si le corps est mauvais conducteur du mouvement calorifique, Teffet reste concentré à la surface partie sous forme de chaleur, partie sous forme de tension électrique; au cas contraire, il se propage à Tintérieur de la substance et se traduit pour le moins comme simple chaleur et ordinairement comme courant électrique; mais, lorsqu'on désire mettre en évidence ces dernières manifestations, il faut user d'artifices particuliers ; par exemple, veut-on obtenir des elfels de tension, on frotte des corps bien isolés ; s'agit-il de constater les effets dynamiques, on attache à l'un des bouts du fil d'un rhéomètre un morceau de métal que l'on peut frotter avec une lime reliée à l'autre extrémité.

La manière la plus simple de réunir ces deux classes de phénomènes en un seul faisceau est de les envisager sous le point de vue où nous nous sommes placé. Lorsque, par voie mécanique, on met en mouvement les particules d'un corps, il est impossible d'éviter que les molécules ne dépassent les limites de leurs vibrations naturelles, et alors l'agitation survenue dans la matière pesante se communique à Téther intramoléculaire, lequel conçoit un mouvement vibratoire ; si ce mouvement excède les limites de l'élasticité naturelle de l'éther, l'équilibre intérieur est rompu, et il s'établit un transport d'éther qui s'effectue progressivement à travers les couches successives des corps. Lorsque la substance est isolante et ne livre pas passage à l'éther, nous avons une rupture d'équilibre des couches superficielles, donnant lieu à des pressions et à des vibrations ; Lorsque le corps est au contraire bon conducteur de l'électricité, l'éther peut circuler librement dans ses couches profondes, et on a le courant électrique continu.

L'application à un corps de la chaleur fournie par une source couranu

, . . ... Ihermo-éU'C-

étrangère suffit pour rompre l'équilibre de son éther intérieur ; triques. aussi la chaleur, indépendamment de toute action mécanique, est capable de développer des courants dont l'intensité varie

* Voy. Thompson, Philos. Tramât t., 1^56. On Ihc dynM'.nic qualilies oF mêlais. (Noie de !a page 659.)

avec les conditions de rexpérience. On fait à ce sujet dans les cours une expérience bien connue. On forme un rircuit avec des métaux hétérogènes, par exemple (fig. 51), les deux extrémités d'un barreau de bismuth op sont soudées à celles d'une lame de cuivre mn, puis on fait agir une source calorifique au niveau d'une des soudures; aussitôt l'équilibre électrique est rompu et un courant prend naissance, comme il est facile de le voir par la déviation d'une aiguille aimantée. Les phénomènes acquièrent leur intensité maximum avec des assemblages de bismuth et d'antimoine, de

Fig. 51.

cuivre et de zinc, de fer et de platine, etc. Quand, au lieu de sY*lever, la température des points de contact ou de soudure vient à baisser, il se produit encore un courant, mais en sens inverse du précédent. Dans ces expériences les métaux assemblés, avons-nous dit, doivent être hétérogènes. Ici le mot hétérogène est pris dans son acception la plus étendue, car même en réunissant des me • taux de même nature, quand l'un d'eux a éprouvé quelques modifications physiques dans sa structure moléculaire, le courant peut se développer. Magnus a montré que, dans les cas où les deux métaux réunis diffèrent seulement par lesdimensions de leurs sections, on n'obtenait aucun effet électrique ; donc, 1** le mouvement qui constitue ce courantse distingue de celui qui constitue la chaleur ; 2^ si la conductibilité des diverses substances métalliques exerce quelque influence sur les phénomènes, elle n'en est pas la cause efficiente, puisque une augmentation de la section, qui rend la conductibi*

lité plus grande, n'est pas une condition suffisante pour le développement d'un courant therino -électrique. Du reste, on arrive à la même conclusion en considérant que, dans le cas des métaux dissemblables, le courant ne marche pas toujours vers le meilleur conducteur ; il est donc nécessaire de rattacher la véritable cause du phénomène aux conditions de la structure même des corps.

La direction du flux varie avec la nature des mélaux ; avec quel- ncinUon ques-uns, le courant se dirige de la partie chaude à la partie froide c.ounnuavcc (ex. l'antimoine); dans d'autres, il marche en sens inverse (ex. sipuc^^e bismuth). De plus, le sens du mouvement électrique ne reste pas moléculaires. constant, même entre mélaux semblables, si ces derniers présentent des différences de structure intérieure suivant la direction des plans de clivage, au cas où ils sont cristallisés, etc. Si l'on prend un barreau de bismuth obtenu par fusion dans un moule dont le trou de coulée correspondait au centre du barreau, lequel point est placé entre deux clivages opposés, les deux moitiés du métal donnent un courant de sens contraire, et au niveau de la massclottc, il y a un point neutre (Svamberg)*.

Enfin l'intensité de l'action électrique déjiend de la direction relative des plans de clivage propres aux deux métaux ; ainsi deux morceaux de bismuth, taillés suivant des faces plus ou moins inclinéessurles plans de clivage naturels, étant assemblés, le courant minimum scdévelope lorsque les plans de clivage sont parallèles entre eux, et le courant maximum lorsqu'ils se coupent à angle droit, de telle sorte que la ligne axiale de l'un corresponde à la ligne équatoriale de l'autre*. Suivant iMatteuci, dans les barres à clivage axial, le courant marche de la région cliaude à celle qui est froide, et vice versa dans celles à clivage équatorial. Dans le fer, le magnétisme sufiit pour déterminer le sens du courant.

Toutes les substances peuvent donner lieu à des manifestations Courants électriques quand on leur a fait éprouver une modification mole- de pressioo culaire quelconque, soit en les comprimant, soit en les tordant ou «^"H^e. en les étirant^. Dans les métaux maintenus à lïtat de fusion, les

* Svamber^, Comptes rendus de V Académie des sciences. Parb, t. XXXI.

* Franz et de la Rive, Trailé de Véleclrlcilé, t. 111, p. 495.

' Voy. le grand travail de Thompson dans Phii. Transact.^ 1856, ou Elcctvodyna-' mie qualitles of mêlais^ p. 718. Il établit que, dans le fer, le courant va du fer ordinaire au fer Houx à travers la partie chaude.

350 DE L'ÈLECTRICIIÉ.

courants thermo- électriques ne se développent pas (Malteuci).

Diaprés cela, les conditions qui déterminent la marche du courant dans un sens ou dans un autre, dépendent exclusivement de Tétat physique du corps et de la distribution intérieure de ses molécules. Or cette distribution varie dans une même substance sous Faction de la chaleur. Nous avons dit précédemment que les axes des cristaux diaphanes peuvent changer de position ; ainsi, dans quelques formes voisines du cube, à une certaine température, Taxe est la plus petite diagonale, et à une autre il est dirigé suivant la plus grande. Pour les substances métalliques la même chose a lieu cerlainement dans des limites beaucoup plus élcntlues, et cela nous permet d'expliquer le renversement de courant que Ton observe dans certains métaux : par exemple, le fer et le platine présentent un renversement de courant à la température de 380*» (Becquerel). Tension des L'iutensité et la tension des courants thermo-électriques est de ihcnn"'iMpc- hcaucoup inférieure à celle des courants électro-chimiques : rétriqicy.i guitût facilc à prévoir, vu la très-grande conductibilité des éléments. On a reconnu que 150 couples de cuivre et bismuth équivalent à peine à un seul couple Daniel. Ces courants ne sont donc pas capables de surmonter une résistance notable; aussi ne sortentils pas du système de corps au milieu duquel ils ont pris naissance; il se produit alors dans Tintérieur des métaux certaines pulsations électriques comparables aux mouvements de répercussion ou de remous que présentent les liquides renfermés dans des vases clos. Avec des galvanomètres ordinaires, il est impossible de reconnaître la présence de ces mouvements électriques. Nous verrons plus tard d'autres exemples de ces courants intérieurs : qu'il nous suffise de dire pour le moment que ces courants permettent d'expliquer les phénomènes répulsifs d'origine calorifique présentés par les cristaux de bismuth et de quelques autres corps sous l'influence du magnétisme. Cette question sera traitée dans tous ses détails en temps convenable.

La découverte des courants a permis de construire le thenno multiplicateur (fig. 52), instrument qui permet d'évaluer les températures avec une délicatesse infmiment supérieure à celle de tous les thermoscopes antérieurement connus. A l'aide de

DE L'Kl.tCiniClTË l)KG\GKË \'\l\ l.\ Cir.M.KUll. DSI

cet instrument trcs-scnsible, il a été démontré que, dans toutes iessulistance.':, l'action d'une source calorini|ue quelconque ilétermine non-seulement le mouvement thei'mique, mais encore un (ittlre mode de mouvement qui, lorsque les contlilious sont convenables, se traduit sous la forme de jlux électrique extérieur, mais gui, dans tous les cas, s^établit daus l'intérieur de la substance ellemême. Si le flux éleclrique prend telle direction et non toute autre, cela tient évidemment à ce que la structure intérieure du milieu n'est pas la mcrne dans les divers sens. Cette structure intime dépend immédiatement de la condition de la matière nommée

arrangement moléculaire, expression de pure convention, ne l'oublions pas, car jusqu'à présent nous ignorons complètement en quoi consiste le fait physique qu'elle représente.

I3ne pile Ihermo-électrique, fonctionnant sous l'inOuence d'une radiation caloririque, nous donne l'exemple d'un mouvement vibra- , toire de l'éther qui, s'il traversait un corps diaphane, se propa- ■ gérait par une suite d'ondes transversales, tandis que, dans le cas considéré, en se communiquant aux métaux de la pile, il s'est transformé au moins partiellement en courant longitudinal. Cette simple expérience nous montre de la manière la plus saisissante quelle part d'action revient à i'éther d-ins le dévcinpppmcnt du

352 DE L*ELECTRIGITE.

courant électrique. En effet, supposons un mouvement quelconque communiqué à un corps : la matière pondérable, comme la matière impondérable intramoléculaire sont mises en branle du même coup, et le mouvement sera transmis soit par Télher, soit par la matière pesante. Le mouvement de Téther peut être double, ce milieu pouvant vibrer transversalement ou présenter un mouvement ondulatoire longitudinal, car il est capable de ces deux modes de mouvement; mais l'opacité des métaux nous apprend que les vibrations transversales y sont impossibles; doncseuleslesondeslongitudinales pourront se développer. Si, au contraire, on dit que la force vive de la vibration inciclcnte se communique tout entière à la matière pondérable, la conclusion précédente n'est pas invalidée, car Tétlicr recevra kiécessairement une certaine quantité de la force vive qui anime les molécules de la matière grossière, ces dernières ne pouvant vibrer sans déterminer une certaine agitation du milieu qui les environne. De quelque façon que Ton se représente le m; uvemcnt oscillatoire de l'élher intérieur, on est forcé d'admettre un accroissement de Tamplitudc des excursions moléculaires, et lorsque les vibrations exagérées des molécules dépassent les limites des forces élastiques ^ elles se trouvent dans le cas des ondes rompues, c'est-à-dire, donnent naissance à un véritable transport. Il se forme alors un llux dirigé dans tel ou tel sens, suivant la structure du conducteur au sein duquel nait le courant. Donc, ce que nous nommons courant électrique est un mouvement auquel participent la matière pesante et Téther. .'!'l*''^î* Jusqu'ici nous ne nous sommes pas prononcé sur la nature du

du (ounni. couraut, et nous n avons pas opté en faveur de telle ou telle des deux hypothèses rivales, dont l'une regarde le courant comme un flux de matière pondérable extrêmement atténuée, et dont l'autre fait du courant un simple mouvement de Téther inicrposé entre les molécules de tous les corps. Mais l'examen des phénomènes thermo-électriques nous permet d'asseoir notre opinion. Dans ces expériences, nous voyons une simple vibration luraincuse engendrer un courant; or il est difficile d'admettre qu*elle ait une puissance assez grande pour désagréger lamalière pesante

' Les forces (^lusliqucs sotil ici onlcnducs commn nous l'avons cxp iqué, d'après Lamé, daus le deuxième livre de cet ouvrage.

cl la -lancer à travers un fil conducteur malgré les résistances de tout genre qui s'opposent au transport. Aussi, à notre avis, la manière la plus rationnelle d'expliquer les choses consiste à dire que : Le courant électrique est un mouvement de la matière impondérable au sein de la matière pondérable^ et dans un graml nombre de cas le flux de matière éthérée entraine avec lui les molécules pesantes elles-mêmes. Ce courant se produit toutes les fois que dans la vibration moléculaire la limite d'élasticité est dépassée, ce qui dans les métaux arrive plus facilement que dans les corps diaphanes. On ne doit pas, du reste, être surpris que le même fluide puisse transmettre des mouvements divers avec lois et vitesses différentes ; cette propagation ne dépend pas de la nature du fluide, mais de la disposition des forces. Ainsi l'eau transmet le son avec une certaine vitesse, et les ondes mécaniques avec une autre : cela tient à ce que des forces différentes (l'élasticité et la gravité) sont en jeu dans les deux cas. Ainsi l'élher, dans les corps transparents, transmet la radiation avec une vitesse déterminée, et dans les métaux transmet l'électricité avec une autre ; dans ce second cas, ses mouvements sont reliés à la matière pesante et subissent des lois différentes.

Dans un chapitre précédent, nous objections à ceux qui professent la matérialité du flux électrique que jamais on n'a surpris sur le trajet du courant des traces de pénétration de la matière, et que les rliéophores d'une pile, ni à leurs extrémités, ni dans leur partie moyenne, ne subissent de changement dans leur composition chimique, de sorte que si un transport de matière pondérable a lieu réellement, cela suppose à la matière une condition et des propriétés complètement difTérentcs de celles propres à la matière pesante ordinaire : alors elle n*est autre que l'éther. Mais cette atténuation de la matière n'est pas démontrée par l'observation ; car l'expérience prouve que, dans ces phénomènes de transport, les substances conservent leur nature chimique. Il faut donc reconnaître que, dans les cas oix la matière pondérable est détachée et transportée mécaniquement, ce transport se fait par un milieu différent de la matière pondérable. On peut encore expliquer sans diflicultés comment une action dynamique aussi faible qu'une vibration lumineuse est capable de rompre Téquilibre

si-cGJji. ~ ronces physiques. — ^1* kdition. ^25

ExplicaUon

des

tnintporu

iiiécaoiques.

354 DE UÉLEGTRICITË.

électrique, car nous n'avons plus à désagréger la matière pesante et à la chasser le long du circuit interpolaire, mais seulement à rompre l'équilibre de Tcther interposé aux molécules. En un mot, dans ce cas, le problème est le même que celui qui consiste à expliquer le développement d'un courant prenant naissance par une très-faible action mécanique, comme on le voit, lorsque retournant bout pour bout un morceau de fer doux devant un aimant, un courant assez énergique se développe aussitôt. Comment croire que des actions mécaniques aussi peu intenses suffis sent à séparer les molécules matérielles les unes des autres et à les lancer au travers d'un conducteur ? Toute complication disparait en faisant du courant un mouvement de la matière impondérable, et appliquant le principe énoncé au commencement de ce chapitre, que toute action s'exécute dans le milieu qui remplit l'espace, et que le travail se développe d'une manière ou de l'autre, selon la condition de la matière qui est contenue dans le milieu. Ici la force vive ne pouvant se propager comme lumière, met en branle les molécules éthérécs mêlées aux molécules pondérables, en produisant un flux de courant. MouTemenu Du rcstc, même dans les mouvements vibratoires ordinaires, les *"Sns\er° transports de la masse ne sont pas insensibles en certaines circon- ▼ibrations stanccs. Lcs vibrations sonores s'accomplissent ordinairement de manière à ne pas dépasser les limites d'élasticité de l'air. Mais dans les violentes explosions, il se fait quelque chose qui ressemble à un véritable transport de la masse aérienne. On s'explique ainsi la propriété que possèdent la poudre et la nilro-glycérine de lancer les corps au loin avec une extrême puissance. Même dans le cas où le phénomène a une moindre intensité, lors de la détonation d'un pistolet par exemple à l'embouchure d'un long tuyau, Biol et M. Regnault ont constaté au début l'existence d un vérit^ible mouvement de translation, d'autant plus prononcé que l'explosion était plus violente.

On a reconnu également que la vitesse augmentait lorsque les sons étaient fort intenses, et lorsqu'on était voisin du centre d'ébranlement; qu'au contraire, elle présentait un ralentissement sensible dans les conditions inverses.

Enfin la propagation des niouvcnicnls au sein de l'eau nous

Diatabililé

probable

de l'ctheiL

I oiïre des exemples encore plus palpables. Tel est le brisement des

[ vagues de la mer, où le mouvement d'oscillation donne naissance

à des courants de transport assez énergiques.

Mais Tagitation communiquée à Péther n'est pas la seule consi-

j dération à faire valoir pour expliquer la genèse du courant, il en

est encore une autre.

Considérant Tcxtrême mobilité de Téther au sein des bons conducteurs, il n'est pas impossible que cet impondérable soit dilatable à un certain degré. L'éther est, en définitive une matière, et ses atomes n'échappent pas aux lois générales du mouvement : aucune différence de nature ne le sépare de ceux de la matière sensible, mais seulement une différence d'agrégation ; probablement les premiers sont isolés et libres, tandis que les autres sont formés de plusieurs atomes simples. Supposons que l'agitation intérieure du milieu vienne à s'accroître, les atomes oscilleront suivant les courbes plus étendues, ils s'écarteront donc les uns des autres, d'où une véritable dilatation. Cette augmentation de volume donnera forcément naissance à un transport d'éther, en d'autres termes h un courant. Ainsi tout s'explique sans qu'il soit nécessaire de supposer l'élher compressible, il suffit de le regarder comme un fluide ayant toutes les propriétés naturelles à cet état. Il est bien entendu que cette mobilité de l'étlier appartient exclusivement aux corps bons conducteurs, et ne se rencontre jamais dans les substances isolantes.

L'hypothèse de la dilatabilité de l'élher n'est pas nouvelle ; elle s'est imposée d'elle-même pour ainsi dire aux observateurs. Il est deceprincipc facile de voir comment tous les moyens dont nous disposons pour transformer la force vive moléculaire et la faire travailler, se réduisent à deux : la dilatation de la matière (spécialement des gaz) et le courant électrique. Dans le premier cas, lorsqu'on se sert d'une vapeur ou d'un gaz, tout se ramène à établir à l'aide ile la dilatation un courant matériel de fluide, qui, véritable véhicule de la force vive, l'absorbe en un point de son trajet pour la dépenser en un autre. Or l'électricité agit de même, elle transporte la force vive moléculaire d'une section du circuit à une autre. N'avons-nous pas vu, en effet, que toutes les lois de l'écoulement des fluides conviennent à la ligne d'action de la force éloctriquc, et

Développe-

que tous les phénomènes observés ne peuvent être expliqués en supposant une simple vibration longitudinale constituée par de petites oscillations analogues à celles du son.

Peut-être les partisans de la matière atténuée y verront un Qui de matière pondérable et nous objecteront que si, dans un tube de Gassiot, un léger échauffement de la potasse vaporise une quantité de matière assez grande pour livrer passage au courant, de même, sous rinOuence d'une faible élévation de température, les molécules d*un métal s^atténuent considérablement et feront irruption dans l'épaisseur du conducteur. Nous répondrons que la dissemblance entre CCS deux ordres de phénomènes est palpable. Dans les tubes de Gassiot, Télévation de température du verre a vaporisé un peu de potasse ou d'acide, et les vapeurs transmettent le courant, mais l'action calorifique n'a pas engendré le courant, et celui-ci a une autre origine. Deuxièmement, à l'intérieur de ces tubes la diffusion s'opère dans le vide ; au contraire, dans les conditions que suppose l'hypothèse actuellement en discussion, il faut que les atomes matériels pénètrent les métaux et autres corps fort compactes qui, tout poreux qu'on les suppose, sont néanmoins des milieux résistants ; et cependant ces conducteurs résistants seraient traversés par le courant avec la vitesse prodigieuse de plusieurs milliers de lieues par seconde, ce qui constitue une véritable impossibilité. Mais, dira-t-on, nous admettons que la chaleur détermine un déplacement des seules parties matérielles nommées atomes élémentaires. Nous répondons, alors l'objection ne porte plus, car ces parties ne sont autres que les atomes éthérés, et nous sommes d'accord. Donc, par voie d'exclusion, il reste prouvé, autant que faire se peut, que le courant est le flux de la matière éthérée renfermée dans tous les corps et nécessaire à leur constitution. Us corps Nous trouvons un solide argument en faveur de nos idées dans onducicurs j^ ^^^^ remarquable que les corps conducteur du courant sont opaques, précisément ceux au milieu desquels s'éteignent les mouvements vibratoires transversaux (les cas de décomposition étant exceptés) ; si bien que les corps se partagent en deux classes : l"* les diaphanes, au sein desquels l'éther peut vibrer ; 2° les métalliques, dont l'éther intérieur n'entre jamais directement en vibration lumineuse, de telle sorte que lorsque l'éther est mis en mouvement l'agitation

lui est communiquée par la matière pondérable dont l'excitation préalable parait indispensable. Car, remarquons-le bien, Texistence de l'éther dans les métaux ne peut être mise en doute, puisqu'ils deviennent réellement transparents, lorsqu'ils sont amenés à l'état de feuilles très-minces; donc si dans leur condition ordinaire ils sont opaques, cela tient seulement à ce que le mouvement transversal des ondes lumineuses ne peut sq propager ; peut-être précisément à cause de l'extrême mobilité du milieu lui-même. En effet, nous avons vu que la structure des métaux permet aux molécules pesantes de se déplacer facilement, que la vitesse de k lumière y est plus grande que dans les diaphanes, et il est absurde de prétendre que l'éther intramoléculaire ne puisse jouir de cette même mobilité. Il n'est donc pas irrationnel d'admettre la possibilité d*un mouvement longitudinal de l'éther dans les corps conducteurs et son impossibilité dans les isolants ; ces derniers laisseraient par contre passer exclusivement les vibrations transversales. Les deux genres de mouvements peuvent avoir une origine commune, mais leur mode de propagation est dissemblable, car vibrer n'est pas couler.

Considérés sous un autre point de vue, ces deux mouvc- inérenee ments présentent encore des différences caractéristiques : le pre- ^rôXefes mier est réversible, et l'autre ne l'est pas. Les vibrations, sauf *'^"* le cas de réflexion, ne reviennent jamais en arrière ; un flux, au contraire, peut rétrograder, or nous citerons bientôt des exemples de véritables phénomènes de reflux dans le courant électrique. Le sens d'un courant est tantôt négatif, tantôt positif, et les effets observés varient avec le sens du mouvement : dans les mouvements vibratoires, il n'en est jamais ainsi.

Si la lumière consiste exclusivement en oscillations des atomes uchtion éthérés, sans aucune espèce de translation, ainsi que nous l'avons propriéiés* indiqué en parlant de la polarisation des rayons lumineux, les <;pi'q»c* choses se comprennent encore mieux, et en admettant l'éther en équilibre, stable dans les corps diaphanes et instable dans les corps opaques, on commence à reconnaître pourquoi les uns permettent la transmission des vibrations, et les autres, elle des courants. Grâce à cette hypothèse, une liaison remarquable apparaît entre les propriétés optiques et les manifestations électriques

des corps, et d'autre part nous entrevoyons une certaine relation entre ces mêmes propriétés optiques et celles d'ordre chimique. En effet, deux corps étant mis en contact, Taction chimique rompt réquilibre de Téther intérieur, d*oii, comme premier effet, apparition d'une certaine tension électrique à la surface des corps, puis, comme effet ultérieur, développement d'un courant. La chaleur agit d'une façon analogue, mais alors l'équilibre de Télhcr est troublé par un effet d'expansion. En résumé, mieux que toutes les autres suppositions proposées pour atteindre le même but, celle qui regarde le courant comme un flux de matière impondérable, nous permet d'expliquer un très-grand nombre de faits, en même temps qu'elle établit un lien entre les propriétés les plus opposées en apparence. L'éther n'est plus un fluide destiné exclusivement à engendrer la lumière par ses vibrations ; Je cadre de l'hypothèse s'agrandit, et nous permet d'embrasser, dans une théorie simple et rationnelle, l'ensemble des phénomènes de la nature.

Envisagées de la sorte, les actions thermo-éleclriqnes sont relativement à l'éther des effets homologues de ceux produits par l'action de la chaleur sur une masse fluide renfermée dans un vase ayant ses diverses parties à des températures inégales. Supposons un assemblage de tubes cylindriques de forme rectangulaire ABCD de section constante renfermant un liquide chauffé en A et refroidi en C (fig. 35). Par effet de dilatation, des mouvements se développent au sein de la Pig 53 masse dans tous les sens, mais si nous

imaginons en B et D une disposition mécanique quelconque, valvulaire ou autre, telle qu'au point B le mouvement soit seulement possible de A en C et au point D, de C vers A, évidemment un courant s'établira dans le sens ABCD et circulera aussi longtemps que durera l'application de la chaleur sans jamais changer de direction.

Les conditions toutes théoriques de cette expérience sont en réalité celles du thermosiphon et de plusieurs machines à vapeur dans lesquelles la même eau revient sans cesse dans la chaudièi-e après s'être condensée dans un réfrigérant fermé.

Fig. 3-i.

Imaginons maintenant un cadre reclangulaire formé de métaux hétérogènes, chauffé en A et refroidi en B (fig. 34), nous repro* duirons sous une autre forme le système précédent ; seulement ici ce n'est point un liquide qui entrera en mouvement, mais l'éther logé dans les intervalles des atomes métalliques. La chaleur trouble l'équilibre des atmosphères éthérées distribuées autour des molécules matérielles , un • courant prend naissance et s'établit dans le sens de la moindre résistance.

Dans l'appareil précédent, les soupapes déterminaient le sens du mouvement circulatoire, à l'intérieur fles métaux la structure mo« léculaire remplira les mêmes fonctions en laissant les molécules plus mobiles dans tel sens que dans tel autre.

On se demandera certainement en quoi consiste cet arrangement moléculaire, et comment, au point de vue mécanique, on peut 8'expliquer son influence sur les mouvements de l'éther.

Pour donner à nos idées une forme palpable, nous emprun- Comparaison

terons aux enfants un de leurs jouets favoris ; l'exemple, pour être au

familier, n'en sera pas moins instructif. Chacun de nous connaît mécanique.

la récréation enfantine qui consiste à construire un petit moulin

avec quelques plumes fixées sur le contour d'une rondelle de bois,

mobile autour de son centre, ayant soin de donner à chacune des

ailettes une inclinaison convenable. En un mot, on forme une

véritable hélice dextrorsum ou sinistrorsum, suivant la direction

que l'on donne aux bras du moulin. Cela posé, supposons un

nombre pair d'hélices de ce genre distribuées uniformément le

long d'un même axe ; mais que sur une moitié de la longueur de

l'axe, les hélices soient dextrorsum, et sur Tautre sinistrorsum.

En exposant cet appareil à un vent léger, toutes les hélices se

mettront en rotation, seulement une moitié tournera dans un

certain sens et l'autre en sens opposé. De telle sorte que si nous

les supposons renfermées dans un tube au travers duquel nous

pouvons faire passer un courant d'air, les ailettes opposeront une certaine résistance au mouvement de la masse gazeuse, et cette résistance sera la même, quelle que soit des deux ouvertures terminales du tube celle qui reçoit le courant. Mais supposons les hélices toutes de même nature, et de plus, imaginons qu'elles ne puissent tourner que dans une seule direction ou bien encore que, par un mécanisme particulier, elles soient animées d'un mouvement de rotation propre dans un sens déterminé. Evidemment la facilité avec laquelle nous pourrons lancer un courant d'air suivant l'axe de notre cylindre ne sera pas la même en introduisant le gaz par une extrémité ou par l'autre ; la résistance sera maximum lorsque le mouvement du flux gazeux contrariera la rotation des hélices, et minimum dans le cas contraire.

La comparaison à laquelle nous avons eu recours est fondée sur un jeu d'enfant, mais elle n*est pas moins digne de considération, car la nature travaille toujours de même et suit constamment les mêmes lois dans les phénomènes les plus compliqués de notre existence et dans nos récréations les moins sérieuses. Appiicstion. Inutile de faire ressortir les analogies entre les faits que nous venons de signaler et ceux que nous nous proposons d'éclaircir ; le lecteur nous a devancé. Dans les corps solides les molécules sont diversement conformées, et, à cause de cela, leurs moments d'inertie sont inégaux : elles sont encore en rotation et la facilité avec laquelle elles modiOent ce mouvement dépend du sens dans lequel elles tournent. De plus, les molécules des corps cristallisés étant orientées dans une direction fixe, la résistance qu'elles présenteront à la propagation d'un flux envahissant le milieu solide, varie avec la direction du courant. Les corps sont-ils amorphes? La non-homogénéité de la masse, la condensation inégale des molécules dans les divers sens, expliquent suffisamment pourquoi, suivant une direction donnée, le courant est plus difficilement transmis que suivant toute autre. En outre, les molécules étant en rotation, leurs axes présentent nécessairement une orientation plus ou moins régulière.

Lorsque nous avons éludié les corps diaphanes cristallises, nous avons vu combien était grande l'influence sur leurs propriétés de tous les éléments ayant une relation quelconque avec

Inflaonce

de la

sil'ucturc

cristalline.

V la structure cristalline ; il Qst donc naturel de croire qu'il en est i de même pour les substances métalliques. Supposons que deux it métaux étant mis en contact, on vienne, par Faction de la chaleur, ë à troubler l'équilibre de Téther interstitiel. Toutes les molécules matérielles ne céderont pas avec une égale facilité au flux éthéré e: qui se développe progressivement, et le courant rencontrant une moindre résistance dans un certain sens, la circulation éleclriqiie i-é prendra une direction parfaitement définie.

X Lorsque l'agitation devient assez puissante pour se pro- l'roid j: pager au lom et donner naissance a un courant mterieur, si le rouram. I. ce dernier rencontre un système moléculaire en rotation dirigé q de telle façon que son mouvement soit contrarié par le flux éthéré, la vitesse des molécules sera tout d*abord diminuée, puis elle i; pourra changer de signe. En même temps la force vive du courant et la vibration moléculaire de la masse traversée éprouveront un notable affaiblissement. Donc quelquefois un courant pourra abaisser la température naturelle des molécules, lorsque sa direction se trouvera être contraire à celle de leurs rotations.

Telle est assurément l'explication d'un fait remarquable découvert par Peltier ; il a constaté que le même courant échauiTe la soudure des deux métaux en la traversant dans un sens, et la refroidit lorsqu'il marche en sens opposé ; dans la seconde partie de Texpérience, la force vive du courant est employée à détruire et à renverser les mouvements rotatoires des molécules du métal. Le fait que nous discutons est sous un certain rapport comparable aux interférences lumineuses, mais il y a des difiTérences capitales qui ne sont pas à négliger. L'observation a prouvé que lorsque le courant Particularités traverse la soudure, la température de celle-ci baisse si le courant *distincilTe>'! est dirigé dans le sens même du courant thermo-électrique qui surgirait échauffant la soudure, de sorte qu'on ne peut supposer une interférence proprement dite entre les deux courants ; la soudure même, au contraire, s* échauffe plus que les parties voisines si elle est traversée par le courant en sens opposé à celui du courant thermo-électrique ; ainsi ne peut-on pas dire que le courant adventice agisse comme simple cause d'élévation de température. De plus, on a trouvé que la- différence de température produite par le courant adventice est proportionnelle à la simple intensitéy

Tension des cristaux

iberrocH électriques*

Leur Uyssymétrie

362 DE L'ËLEGTRIGITE.

pendant que la chaleur absolue produite par le même courant est proportionnelle au carré du même courant. Nous sommes donc en face do deux phénomènes de nature différente, et Teffet du refroidissement est d'ordre différent du trarail thermique ordinaire, car il devrait être proportionnel au carré comme l'autre.

Sous ce rapport, le refroidissement serait analogue à Faction chimique qui est proportionnelle à la simple intensité, de sorte que le refroidissement serait dû, soit à une soustraction, soit à une condensation de l'éther. Mais laissant de côté ces suppositions, 11 est certain que reffet calorifique ordinaire l'emporte bien vite sur l'autre, et on ne peut pas employer de courants trop forts sans que le froid produit donne lieu à un échauffemént.

Avec des courants énergiques, quelle que soit leur direction, on observe un effet thcrmomélrique positif, mais il ne conserve pas la même valeur. Par exemple, avec un courant passant du fer au zinc, la température atteint 50** ; la propagation se fait-elle du zinc au fer, le thermomètre tombe à 13**; lorsque le courant passe du bismuth au cuivre, on a une variation thermométrique de — 4', et de -h 50° pour la direction contraire. Tous les métaux donnent lieu à des phénomènes du même genre ; mais en employant un barreau de bismuth, d'antimoine, le refroidissement est très-marqué : il atteint — 20**.

Les courants thermo-électriques des métaux ont comme corrélatifs les effets de tension qui se manifestent sous l'action de la chaleur dans les cristaux thermo-électriques, tels que la tourmaline, la boracite, la topaze, le sucre, etc. Nous rappellerons succinctement ces expériences , car elles confirment que la direction du mouvement électrique dépend de la condition moléculaire. Les cristaux thermo- électriques proprement dits, présentent simultanément les deux états électriques opposés, et ils sont tous d'une telle configuration, que leurs extrémités ou pôles présentent des formes dissemblables. Les cristaux parfaitement symétriques et égaux dans toutes leurs parties ne donnent qu'une seule espèce d'électricité (Pianciani), probablement due à des actions chimiques ou à l'évaporation.

Cette dyssjmétrie dans la forme nous apprend que la distribution de l'éther à l'intérieur des cristaux n'est pas égale dans

tous les sens. Telle a été déjà notre conclusion lorsque, étudiant l'optique, nous avons yu le plan de polarisation dans le quartz tourner à droite ou à gauche, suivant la direction des faces pla^ giédriques.

La distribution inégale de la matière pesante dans la masse du cristal contribue puissamment à imprimer une direction définie au mouvement des atomes éthérés, après la rupture de leur équilibre. Dans les cristaux et dans les métaux la non-homogénéité de structure agit de même, d'où cette règle générale : Les causes qui déterminent les courants dans les métanx produisent la tension électrique sur les corps isolants.

Par une étude plus attentive des lormes cristallines, on appren influence des dra à reconnaître quels sont les divers éléments du problème, cristallines, pourquoi avec certains cristaux le courant marche de la partie chaude à la partie froide, tandis que, avec d'autres, la direction est contraire. En un mot, il reste à faire au sujet des substances électriques par la chaleur le travail qui a été si heureusement poursuivi en optique sur les cristaux diaphanes Déjà quelques faits intéressants sont acquis à la science. Récemment encore on croyait que le bismuth cristallisait en cubes, et il était fort difficile de comprendre comment il pouvait présenter une structure îrrégulière. Il est démontré aujourd'hui que la forme cristalline de ce métal est un rhomboèdre très-voisin du cube ; dès lors le développement des courants d'origine calorifique se comprend, car toutes les conditions physiques qui déterminent une inclinaison du clivage dans un certain sens, contribuent à mettre l'éther intérieur en mouvement suivant une direction définie.

Dans un cristal isolant, l'agitation de l'éther est en rapport État intime avec les phases du mouvement moléculaire thermique ; par avec ï^ conséquent, elle subit de grandes variations selon que la tempe- *®'»p*''»*»»'®rature est en période d'augmentation ou de décroissement, si bien qu'à une même extrémité l'état électrique du cristal change de signe quand, au lieu de s'élever, la température s'abaisse. Les propriétés de la tourmaline vérifient cette induction. Cette pierre prend effectivement une électricité différente selon que sa température monte ou descend. Au moment où s'effectue le changement de signe électrique, le cristal semble naturel ; mais on

saisit facilement toute la différence entre un tel état neutre et celui qui est l'indice d'une absence complète de modifications intérieures. On aurait donc grand tort de juger de l'état naturel absolu des corps isolants d'après leur neutralité apparente.

Poiariié Les phénomèucs de tension que manifestent les cristaux thermo-

électriques présentent sous certains rapports d'étroites analogies ' avec ceux que nous observons dans les électro-moteurs chimiques. Les deux pôles d'une pile sont, avons-nous dit, électrisés contrairement lorsque le circuit n'est pas fermé, et le courant prend naissance aussitôt après la réunion des pôles. La seule différence, c'est que nous n'avons pas dans un cristal la faculté d'établir ou non le courant, car le cristal est par sa nature conducteur ou isolant.

Éi«ctio. En résumé, les systèmes formés de substances électrisablcs par

ihermique» la chalcur sout de véritables électro-moteurs thermiques, de même ^chlmVquw** que Ics pilcs voltaïques ordinaires sont des électro-moteurs chimiques. Dans les premiers, le mouvement électrique résulte de l'agitation de l'éther, de son déplacement produit par le mouvement vibratoire qui excède les limites de l'élasticité du. fluide et peut-être encore de sa dilatation ; dans les autres, il prend naissance par suite de la distribution de l'éther en nouvelles atmosphères moléculaires au moment où les deux corps en présence, réunissant leurs molécules, forment un nouveau comporé. De plus, considérant que dans toute genèse de courant la chaleur prend une part considérable au phénomène, il nous semble indispensable d'admettre que même dans les courants d'origine chimique, le tlux est causé en très-grande partie par ces vibrations excessives qui sont la source de la rupture de l'équilibre et, par suite, de la translation de l'éther. Le sens des courants thermo-électriques dépend de la structure des circuits en verîu de laquelle ceux-ci livrent passage à l'éther dans telle direction plus facilement que dans telle autre, et à cette inégalité de résistance inlcrieure ne sont point étrangers les mouvements rotatoires des molécules dont l'orientation est variable comme nous le prouvent les diverses figures des cristaux. Dans le cas des courants chimiques, le sens du mouvement semble dépendre principalement de la quantité différente d'éther qui constitue l'atmosphère enveloppant chacune des molécules du conducteur.

DE 1/ÉLEGTRIGITÉ DÉGAGÉE PAR LA GHALEUR. 365

La tension statique des cristaux ne suppose pas une translation de matière pondérable ; elle s'effectue par un simple déplacement de Téther s'établissant de molécule à molécule en tout comparable à rinduction des corps isolants. D'où ces deux conséquences :

1° Dans les mauvais conducteurs le mouvement de transport de conciubions - l'étlier eA impossible, ce fluide ne pouvant circuler librement &ur u nature comme il le fait dans les métaux; il faut supposer que dans "^<>**'^"^les couches successives du milieu les atomes éprouvent Ijn Irès-léger déplacement ; tous ces mouvements locaux et trèspetits donnent une résultante finie à Textérieur, laquelle constitue la tension électrique. Cette tension ne peut guère se résoudre autrement qu'en une vibration plus énergique, et une augmentation 6u une diminution de la densité de Téther qui reste dans le corps.

2° Quand un cristal s'électrise, on ne peut affirmer que la tension soit produite par un changement d'équilibre de la matière pondérable du solide; ce défaut de ceititude nous autorise à penser que, dans le développement d'un courant électrique au sein d'un bon conducteur, il y a autre chose que la mise en mouvement de la seule matière grossière. Ce transport peut exister, à la vérité, mais seulement lorsque des n olécules sont détachées par la violence du flux éthéré. Les choses étant envisagées de la sorte, impossibiiiic tous les phénomènes deviennent explicables; tandis qu'au con- le courant traire, dans la plupart des cas, l'esprit se refuse à admettre un vcûLnifônnc flux de molécules pesantes. Est-il possible en effet de donner une par la telle origine au courant lorsqu'on voit, par exemple, les courants pesantu. thermo-électriques excités par une simple vibration lumineuse, et les courants magnéto-électriques produits par le seul renversement d'un aimant. Inutile d'ajouter que l'on n'a jamais constaté les moindres traces de transport moléculaire dans les conducteurs traversés par ces courants. Le courant ne traverse ni le vide ni les milieux diaphanes, ou du moins dans ceux-ci le courant ne passe qu'avec la plus grande difficulté et en les décomposant parliellement. Pendant longtemps cette faculté isolante du vide s'est présentée a nous comme une sérieuse difficulté, et cependant elle est bien selon la nature des choses. En effet, ce que nous appelons vide n'est que l'étlier homogrne, et dans une masse fluide

Conclusion finale.

de densité partout uniforme un courant ne peut prendre naissance : supposons un ébranlement de la masse en un point quelconque de son étendue, il produira une vibration rayonnante s'étcndant de tous côtés, mais jamais un courant, qui suppose essentiellement une variation relative de densité ou de pression dans les diverses parties du fluide. Établissons donc deux classes de milieux: les uns admettent de préférence les mouvements transversaux de l'éther, les autres se laissent traverser principalement par les mouvements longitudinaux.

Concluons: le courant est un mouvement (le translation de la matière impondérable s' effecttiant au travers de la matière pondérable dont quelques molécules sont parfois entraînées par le (lux ethéré.

Les choses étant entendues de la sorte, nous dirons souvent et avec justesse, courant éthéré au lieu de courant électrique ; néanmoins, conformément aux remarques faites dans le livre I, chap. ii, le mot électricité sera conservé, et ce ne sera pas sans avantages. Ne savons-nous pas que la pression barométrique, le son, le vent, sont des modes de mouvement propres à un même fluide, l'air, et qu'il est cependant fort utile de donner à chacun de ces phénomènes un nom spécial ; de môme il est convenable de continuer à distinguer l'éther à l'état de tension, de l'éther à l'état de courant, en maintenant les anciennes dénominations. Déjà au sujet des vibrations transversales de l'éther, ces réflexions nous avaient arrêté quelques instants, et nous avions reconnu l'utilité des deux termes : radiations calorifiques et radiations lumineuses, employés concuremmcnt, chacun ayant une acception différente