PAR L ETUDE DES TRANSMISSIONS TELEGRAPHIQUES

Disiinction L^s corps sc partagent en deux grandes classes : les isolants et

des corps en j^^g jj^jjg couductcurs ; cn outrc, certaines substances ne présentent

conducleuri .... . . . .

ci uoianift. qu'une conductibilité imparfaite, ce qui tient, soit aux impuretés

qu'elles renferment, soit à ce qu'elles sont mélangées à des liquides d'une facile décomposition. Citons comme exemple les corps à moitié vitreux et métalliques et les substances organiques. Le pouvoir isolant ou conducteur ne dépend nullement de la nature chimique, mais de l'état d'agrégation moléculaire. Ainsi le carbone, soit amorphe, soit graphitoïde, conduit l'électricité, et à l'état de diamant, il n'a plus celte propriété. A quelques exceptions près, on peut poser comme une grande loi physique que les meilleurs conducteurs sont les métaux et que les corps parfaitement isolants sont les verres, les résines et les pierres précieuses.

Nous avons signalé plus haut entre les propriétés élcctri- ParaHéUsme qucs des corps et leur mode d'action sur la lumière, des simili- la inmiôrc. tudes telles que dans les deux cas les phénomènes paraissent dus à la même cause sous des modalités différentes. La distinction des corps en isolants et en conducteurs est parallèle à celle déjà établie précédemment entre les matières qui font éprouver à la lumière la polarisation rectiligne et celles qui la polarisent elliptiquement.

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

Les expressions précédentes seraient très-avantageusement rem- cesétau ne placées par d'autres plus générales, mais nous ne voulons pas absolus! essayer du néologisme ; toutefois il importe de ne pas se méprendre sur le contraste que nous caractérisons ici. Par exemple, l'or, l'argent, ne cessent pas d'être conducteurs alors qu'ils sont amenés à rélat de feuilles assez minces pour être transparentes. Cependant, sous cette forme, ils opposent une grande résistance au mouve-

* Vitreux nous semble préférable à dinpbanes, parce que de nombreuses substances isolantes sont opaques, eicmple les vcires noirs.

Mobilité Je J'étliei' dans les métaui.

iluuvemciil

électrique

iian.i Ici»

'.oiiduclcui's

Élat ioilial.

ment électrique, et plusieurs physiciens distingués les placent au nombre des demi-conducteurs. Le verre chauffé au rouge perd sa transparence, mais devient conducteur. D'un autre côté les corps doués du pouvoir d'isolation le plus complet, se laissent toujours pénétrer un peu par rélectricilc et la transmettent en petite (|uantité dans leur masse.

On s'explique par là comment un condensateur chargé n'est jamais ramené à l'état naturel du premier coup, et donne plusieurs étincelles d'intensité décroissante ; comment aussi la lame isolante d'un condensateur est percée lorsque la charge de l'appareil surpasse une certaine limite, et enfin pourquoi cette même lame présente, après plusieurs décharges, une sorte de désagrégation et de décomposition dans ses couches superficielles.

Au livre H, chap. vin, nous avons indiqué comment Faction des métaux sur la lumière suppose une certaine mobilité de leurs molécules qui est la cause déterminante de l'extinction rapide des rayons : actuellement, nous voyons que cette mobilité n'est pas spéciale à la matière pondérable, mais elle se rencontre développée à un haut degré dans les molécules Je la matière impondérable, el l'on arrive à se demander si la polarisation elliptique ne serait pas un effet de la mobilité des atomes éthérés.

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

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

Il était réservé aux physiciens modernes de faire uw senihlablo

PROPAGATION DE yÉLEGTRlCITË DANS LES CORPS. 569

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

La vitesse de l'électricité est mesurée par l'espace que parcourt Définition en l'unité de temps sur un fil conducteur une action de nature j, vitp!&e de électrique susceptible de produire un effet déterminé. Une telle ^'•'cctriciié définition paraîtra probablement un peu vague, mais pour l'instant nous ne pouvons être plus explicite.

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

Plusieurs expérimentateurs ont traité le problème de la vitesse Résuiiai^iie de Télectricité, mais les valeurs obtenues sont notablement diver- *«*p°"*^"'*^ gcntes. Wheatstone déchargeant une bouteille de Leyde à travers un fil métallique suspendu par des cordons de soie dans une longue galerie et repliés en parties parallèles, déterminait le temps écoulé entre la manifestation des étincelles extrêmes et l'apparition de celle du miheu; il trouva une vitesse de 461,000 kilomètres par seconde. Fizeau et Gounelle étudiant la vitesse du

• F.CCHI — F0BCK8 PIITSIQUSS. '^ «• EDITION, 24

Dislioction à faire.

Influence de l*inducLioo.

Observations

de Lalimcr

Glark.

courant voltaïque dans les 61s télégraphiques, obtinrent comme résultat 180,000 kilomètres et de plus ils remarquèrent qu'il se produisait une espèce de réflexion dans Fintérieur du fil. Walker et Mitchell hésitent entre 40,000 et 45,000 kilomètres. Enlin d'une série d'expériences entreprises sur le câble qui traverse la Manche, on conclut que la vitesse était seulement de 4,300 kilomètres. Une telle discordance entre les résultats fournis par divers observateurs ne pouvait être attribuée à l'influence de la matière des conducteurs ou aux erreurs d'observation.

Une étude sérieuse de la question apprit que dans toutes ces expériences il fallait distinguer deux choses bien diiïérentes : 1° le temps employé par le conducteur à acquérir une tension telle qu'il soit capable de produire un effet déterminé, par exemple une étincelle, une attraction, une décomposition chimique; 2*^ le temps nécessaire à la pulsation, c'est-à-dire à l'onde électrique, ou, si Ton veut encore, aux molécules éthérées pour parcourir une longueur de fil donnée. Or les observateurs ne peuvent que saisir le moment ou il est possible au fluide de signaler son passage ; il ne leur est donc seulement permis que de résoudre la première partie du problème ; la seconde subsiste tout entière et sa solution ne sera pas la même suivant la théorie acceptée poiu* expliquer ie mouvement électrique.

La diminution de vitesse éprouvée par le courant en traversant les câbles sous-marins tient évidemment à des phénomènes d'induction. En effet, un fil submergé se charge comme une véritable bouteille de Lcyde ; le fil de cuivre représente l'armure intérieure, la gutta-percha est le corps isolant intermédiaire, enfin l'enveloppe protectrice en fer et Peau de mer environnante tiennent lieu d'armure extérieure. Par conséquent, le fil, pour prendre dans toute sa longueur une tension susceptible de produire un effet voulu, emploira un certain temps; de même que nous voyons une machine électrique charger une plaque conductrice libre plus rapidement que la feuille d'étain d'un carreau fulminant, les deux surfaces ayant d'ailleurs une égale étendue.

Ces observations confirment la remarque déjà faite par Voila, qu*unc pile, malgré sa force de reproduction électrique, emploie toujours quelques instants à charger une batterie, d'où il con-

PROPAGATION DE L'ÉLECTRICITÉ DANS LfcS CORPS. 371

dut que la nouvelle source électrique trouvée par lui, malgré sa grande abondance, ne produit qu'une quantité limitée d'électricité dans un temps donné. M. Latimer Clark, ayant mis un fil télégraphique souterrain, long de 1490 milles, en relation avec trois galvanomètres, un au milieu et les deux autres aux extrémités, fit passer dans la ligne un courant de 500 couples ; il vit les aiguilles se déplacer Tune après Tautre, la plus éloignée plus tardivement que celle qui était voisine de la pile, et il observa même une dilTéience supérieure à une seconde ; mais la différence fut inappréciable en expérimentant sur un fil aérien ^ De plus, sur les galvanomètres du milieu et de la fin, les aiguilles se mouvaient lentement, tandis que, dans le premier, il se produisait une brusque déviation au moment de la fermeture du circuit, de telle sorte que si, à Taidc d*un mécanisme réglé par un pendule, on ouvrait et on fermait le circuit de seconde en seconde à l'extrémité du fil, la discontinuité du courant était complètement effacée, et il sortait du fil un flux continu. Le fil a joué dans ce cas le rôle d*un grand récipient régulateur à l'aide duquel on uniformisait le cours irrégulier et intermittent du fluide. De là sont venues de sérieuses difficultés dans la transmission des signaux au moyen des câbles sous-marins et la nécessité de tenir le fil toujours plein, c'est-à-dire de ne le jamais décharger complètement.

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

Donc nous ne connaissons pas encore la vitesse réelle de Tonde u véritable éthérée dans l'intérieur d'un fil. M. Hughes, très-connu dans l'art csiinwumie de la télégraphie, a observé qu'en employant des appareils extrè-

* Vov. lieporl of ihe joint commiltee for the êubmarine U'icgraph, Londoo, i80'i, p. 504 et 505.

La viiessc

n*csl pas

inGnie.

t'zpt^rieDcc cliimiquc.

Déversement de la ligne

aux deux boub.

mcmeiit délicats, on obtient des signaux avec une rapidité d*aulant plus grande, que les machines sont plus sensibles, et il en conclut que la transmission serait instantanée si le conducteur était absolument libre : telle est aussi l'opinion de M. Tabbé Capelli; d'autres physiciens encore ont émis la même opinion en se fondant sur les faits observés par Wheatslone. Cette conclusion est réellement inadmissible, et il nous semble beaucoup plus rationnel d'admettre avec M. Marié-Davy que la vitesse de Télcctricité est identique à celle avec laquelle se propage une pression dans Téther libre, c'est-à-dire à la vitesse de la lumière*. Cette conclusion est confirmée par les dernières observations des physiciens anglais. D'après M. Marié-Davy, la valeur assignée par VVIieatstone à la vitesse de l'électricité ne doit pas être rejetce, parce qu'elle est supérieure à celle de la lumière, car on pourrait la réduire à ce nombre sans dépasser les limites des erreurs possibles. Mais, cette seule considération ne saurait nous décider à repousser le chiffre des savants anglais, aujourd'hui que le:» expériences de Quinke ont appris que la 'lumière se propage plus rapidement dans les métaux que dans le vide.

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

Supposons trois galvanomètres intercalés dans un fil de ligne, un à chacune des extrémités et l'autre au milieu, puis le fil ayant été chargé, on met au même instant ses deux bouts en communication avec la terre, on voit que les galvanomètres extrêmes sont aussitôt déviés, mais celui du milieu ne se met en mouve-

' Voy. Marié-Davy, Becfierches sur l'électricité considérée au point de vue mécaniqur, p. 61.

ment que quelques instants après. Cette expérience prouve que le conducteur se décharge dans le sol par ses deux extrémités à la fois, et voilà pourquoi dans la pratique de la télégraphie, lorsqu'on rompt la communication d'une pile avec un fil, on met aussitôt l'extrémité par où entrait le courant en rapport avec le sol, afin de ramener le fil plus promptement à Tétat naturel.

Les diverses expériences citées jusqu'ici ne nous font donc pas connaître la vitesse de l'électricité, mais seulement combien il faut de temps à un fil d'une longueur déterminée pour arriver à une certaine tension ; elles nous apprennent de plus que le courant peut se propager dans une direction contraire à celle de la charge initiale.

Plusieurs géomètres éminents ont appliqué le calcul à la recherche de la loi suivant laquelle croit la tension d'un courant. Leurs conclusions ont été les suivantes : la courbe représentative de l'intensité d*un courant n'est pas la même au commencement et à la fin; en outre, lorsque le circuit restant fermé le flux électrique est continu, on a dans le fil une tension asymptotiquc abc (fig. 55) que Ton peut regarder comme sensiblement constante. Le courant éprouve-t-il une courte interruption, il se produit dans le fil une sorte d'onde ayant la forme mnp (fig. 35) ; si le fil est

RésulUU théoriques.

très-long et si l'onde éprouve un retard par eifet d'induction, les ondes s'aplanissent et se confondent les unes avec les autres, de telle sorte qu'à la sortie du fil elles produisent un courant continu, bien qu'elles se soient développées isolément. Ces conclusions ont été vérifiées expérimentalement.

Il est difficile, pour ne pas dire impossible, d'expliquer ces Explication phénomènes par l'assimilation du courant à un simple mouve- ce« résuiuu ment vibratoire; toute difficulté disparaît, au contraire, en le regardant comme un transport de fluide. Et dans cette hypothèse.

Comparaison eropnintéo à l'hydraulique.

Premior cas.

374 DE L'ÉLtCTRlCITÉ.

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

Supposons (fig. 36) un réservoir P. constamment plein d'eau, communiquant avec un canal Ad, ayant une section rectangulaire et des parois verticales de même hauteur que celles du réservoir.

Fig. 57.

Flg. 36.

Le canal présente deux vannes, Tune A à la jonction du canal avec le récipient, l'autre B à l'extrémité opposée. Trois cas peuvent se présenter : V l'ouverture B étant libre et la vanne A fermée, le canal est vide. Si alors on soulève la vanne A, l'eau se précipite

dans le chenal avec une vitesse proportionnée à la charge et forme un front b (fig. 37), dont la hauteur dépend d'abord de la résistance des parois et du fond, ensuite de la largeur de la coursièrc*. Ce premier temps de l'écoulement est dit l'état initial du mouvement dans le canal.

On comprend que si la section du canal est partout la même et égale à Touverture d'admission, le temps que met le bief à se remplir est indépendant de sa largeur. Dans le cas où, au contraire, le bief présente des étranglements et des renflements, il se produit des remous, et il se remplit plus lentement (Venturi). A cet état variable succède un écoulement continu. Dans ce premier cas, le mouvement initial présente le même sens que le courant définitif, et arrive avec le front de l'onde à l'orifice libre du canal en même temps que l'eau qui tout à l'heure se trouvait au niveau de l'ouverture du récipient.

* On observe de beaux exemples de frotit présenté par une masse liquide, lorsqu'un torrent vient à déborder en brisant les chaussées, ou après une pluie orageose d'été, ou bien encore loi^que les vagues de la mer se soulèvent dans un couloir. Toutes ces comparaisons sont empruntées en grande partie à M. Marié-Davy.

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

5^ Enfin, on peut imaginer que le bief étant rempli, et l'eau ayant un écoulement uniforme, on sépare complètement le canal du réservoir, les orifices A et B restant ouverts, l'eau s'échappera par les deux extrémités à la fois, et le bief se videra. Comme toute la masse liquide était primitivement animée d'un mouvement de translation dans une direction déterminée, à Tune des extrémités de la masse ce mouvement devra changer de sens, et la couche supérieure du liquide ne présentera pas la même configuration , dans la partie a (fig. 58), voisine de A, et dans

celle t, voisine de l'ouverture B. Si l'eau avait été primitivement en repos dans le canal , elle se serait déchargée également des deux côtés.

Ces trois cas particuliers de l'écoulement du liquide contenu dans un canal nous donnent une idée très-juste de ce qui arrive lorsqu'une pile est mise en communication avec un long conducteur. Le premier nous montre comment les choses se passent dans un fil dont l'extrémité la plus éloignée est en communication avec le sol. Le fil employant, comme nous l'avons dit, un certain temps à se charger, les trois galvanomètres doivent dévier Tun après l'autre, car l'aiguille de chacun d'eux ne peut s'agiter que si, dans la portion correspondante du fil, la tension a atteint un degré suffisant pour produire cet effet dynamique. Quand les tuyaux de

Fig. 38.;

Deuxième cas.

Troisième cas.

Application

du

premier ca«

au courant

électrique.

conduite présentent de nombreux renflements, l'eau remplit d'abord ces cavités avant de parvenir à Textrcroité, et son mouvement éprouve un retard, circonstance déjà signalée plus haut. De même, dans un câble submergé, Télectricité ne passe au delà d'un point donné qu'après la charge du condensateur formé par Teau et par la partie du câble qui précède ce point. Semblablement, le mouvement électrique est retardé dans un (il notablement résistant. Ilipp a trouvé que la transmission s^effectuait dans de gros fils plus rapidement que dans des fils fins deux cents fois plus courts, bien que la résistance absolue fût la même dans les deux conducteurs*.

Ou deuxième Le secoud cas de Técoulement des fluides que nous avons expose ci-dessus représente de quelle manière un fil préalablement chargé dans sa longueur revient à l'état naturel au moment où Ton met son extrémité en communication, soit avec le pôle négatif de la pile, soit avec le sol. En effet, c'est le galvanomètre le plus éloigné du pôle positif de la pile qui indique le premier une déviation, cl plus tardivement l'aiguille du rhéomèlre voisin de ce pôle entre en mouvement.

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

Durée tiû Le temps employé par les fils aériens pour arriver à l'état variable, permanent ou la durée de Tétat variable quoique très-court, est néanmoins parfaitement mesurable; Guillemin^ l'a trouve de 0',024 en opérant sur un fil télégraphique aérien long de 500 kilomètres. Cet observateur plaça dans le circuit à l'extrémité voisine de la pile un interrupteur dont la pièce principale était une lame triangulaire fixée sur un cylindre tour-

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

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

nant. Un ressort pouvait presser la surface du triangle en un point plus ou moins rapproché du sommet, et il donnait la mesure du temps pendant lequel le circuit demeurait fermé, car la vitesse de rotation du cylindre était connue exactement. Il trouva ainsi que si la durée du contact augmentait graduellement, le galvanomètre mis en communication avec l'extrémité éloignée du fil indiquait une déviation croissante jusqu'à ce que la durée du passage eût atteint une valeur maximum qui, dans le cas considéré, était de 0%024, alors la déviation restait constante. Les résultats obtenus par Guillemin sont applicables seulement à la ligne qui a servi aux expériences ; évidemment avec un autre fil, isolé d'une façon différente, les valeurs ne seraient plus les mêmes. Lorsque le rbéomètre est interposé dans la partie du circuit voisine de l'interrupteur, on constate d'abord un courant énergique, puis l'intensité décroit, et quand la durée de la fermeture du circuit acquiert cette même valeur 0*,024, le courant devient constant.

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

Nous verrons les phases de ces mouvements analysés avec plus de détails en parlant des courants d'induction, et l'analogie avec iiypotiiètes les courants fluides deviendra encore plus frappante. Nous ne di- rcipnquer. sons pas qu'il soit impossible d'expliquer tous ces laits par l'assimilation du courant électrique aux mouvements vibratoires, car ces démonstrations ne sont pas d'une telle rigueur et l'intelligence humaine n'a pas une pénétration à ce point si puissante qu'il nous soit permis de déclarer une chose impossible. Nous voulons dire simplement que l'explication des phénomènes cités précédemment nous semble inabordable, quand on ne suppose pas l'existence d'une translation continue ou tout au moins d'une suite de pulsations avec un véritable transport de fluide ; et nous ne concevons pas quelle idée on peut s'en faire en regardant le courant comme un simple mouvement vibratoire.

Quelques-uns admettent une espèce de radiation le long du Le counn conducteur suivie d'une absorption analogue à celle produite par "^i^on. les milieux colorés ou par les corps thermochroïques ; ils comparent encore la transmission de l'électricité dans un fil à la

propagation de la chaleur dans une barre ; mais alors les phénomènes dont nous avons parlé devraient présenter un tout autre caractère. Cette manière de voir ne nous apprend pas pourquoi la rapidité avec laquelle le mouvement électrique envahit un conducteur dépend de l'intensité de la vibration qui lui a donné naissance et de la grosseur du fil qui lui livre passage ; bien plus, les faits en question sont contraires à une telle hypothèse ; l'intensité de l'impulsion et la section du conducteur n'exerçant aucune influence sur la vitesse de transmission d'un Mais bien mouvemcnt vibratoire. En outre, la théorie que nous discutons "*' exige Tintroduction d'une foule d'hypothèses toutes gratuites afin d'expliquer comment, dans des conditions déterminées, le mouvement électrique revient sur lui-même le long d'un fil, et comment on peut, à l'exemple de Latimer Cark, reprendre dans un fil télégraphique une partie de la dépêche qui vient d'y être envoyée, résultat facile à obtenir en rompant le circuit avant l'arrivée de l'onde électrique à l'extrémité de la ligne. Eniin, comme dernier argument, la loi de Ohm, relative à la tension ou aux forces électromotrices, est identique à celle que l'on observe en expérimen* tant sur les fluides coulant dans des tubes munis de piézomètres, comme nous le verrons tout à l'heure ^ Donc le courant est bien un mouvement comparable à l'écoulement des fluides.

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

Double Du reste, rien n'empêche d'admettre l'existence dans le fil de

propagation qy^jq^j^ réactiou due à l'élasticité de l'éther, et il se peut parfai- °***danT°^ tement que la vitesse de translation propre à l'onde électrique soit 69 fluides, la même que celle du mouvement vibratoire. Quelques exemples rendront notre pensée plus claire. Considérons (fig. 59) à nouveau

Voir page 427 .

le récipient R, incessamment rempli d'eau, dont nous avons déjà parlé, et supposons-le mis en communication, non plus avec un canal à ciel ouvert, mais avec un tuyau de conduite AB fermé à son extrémité libre B. Quand on abaisse la valve fermant cette extrémité, il se produit en ce point une variation de pression qui, en

Premier exemple.

Pig. 39.

Autre exemple.

vertu de l'élasticité du liquide, se propage jusqu*au récipient avec une vitesse égale à celle du son dans l'eau, soit 1,400 mètres par seconde. Or cette pression est celle qui permet à l'eau de sortir incessamment par ToriGce du tube sans que ce tube soit jamais vidé ; par conséquent, elle c!oit cire transmise avec une vitesse supérieure à celle que prend le liquide en s'échappant par Touverture du conduit. Gela est si vrai que le jet est très-faible au commencement, et ne devient plein que quelque temps après Touyerturede Torifice ; nous verrons tout à l'heure les expériences qui reproduisent pour l'électricité cette phase du mouvement liquide. Voici un autre exemple. Imaginons un long corridor, éclairé par deux fenêtres placées chacune à une de ses extrémités ; Tune de ces fenêtres est fermée et pressée par le vent soufflant du dehors; l'autre est à demi-close. Lorsqu'on ouvre la première, aussitôt la seconde se ferme. C'est là un effet de la compression exercée sur l'air intérieur par le mouvement des battants : pression qui s'est propagée avec une vitesse égale à celle du son dans le gaz, et qui, par conséquent, a fait sentir son action sur toute la longueur du couloir, bien avant que cette même distance ait été franchie par le vent. On peut expliquer par une action du même genre pourquoi une étincelle jaillit simultanément sur les deux extrémités d'un long fil approchées à une distance convenable des ar- ^^^'^JJ'JJ,® * mures d'une bouteille de Leyde chargée, car alors c'est la tension i« lumière. seulement qui se transmet à travers la couche isolante, placée entre

La vitesse

de réiectricilé

C'onclusion importante.

Analogie

des fils

électriques

avec les

Volies.

les armures avec une vitesse au moins égale à celle de la lumière, et aussitôt Téther passe de ces armures dans le GI, ou du fil dans les armures, sans parcourir effectivement le fil conducteur dans toute son étendue. Lorsqu'on pratique vers le milieu du fil une solution de continuité, l'étincelle qui éclate en ce point retarde sur les étincelles extrêmes, parce qu'elle est produite par la décharge réelle eu mouvement sur le conducteur. De cette manière, on rend compte des phénomènes de la bouteille de Leyde sans recourir à l'hypothèse des deux fluides. Toutes ces observations nous conduisent à dire que les fluides peuvent propager le mouvement de deux manières différentes : dans certains cas, la vitesse de transmission varie exclusivement comme l'élasticité du milieu; dans d'autres, elle est la résultante des pressions extérieures; et si la durée de l'état initial d'un canal dépend des conditions du conduit, cela tient à l'influence de ces pressions extérieures. Les choses se passant de la sorte dans les masses fluides, pourquoi n'en serait-il pas de même pour les mouvements électriques dont l'analogie avec les premiers est frappante?

L'ensemble des faits connus nous conduit à croire que les phjsicicns versés dans l'étude de la télégraphie n'ont pas tort quand ils parlent de l'électricité comme d'un fluide en mouvement, et quand ils appliquent au courant électrique la terminologie de l'hydrodynamique ^ Pour eux, non-seulement les fils conducteurs fonctionnent exactement comme de véritables tuyaux de conduite, mais encore la pile fait l'office d un réservoir plus ou moins vaste et prompt à se remplir. En effet, plus la force électromotrice de la pile est intense, et plus promptes aussi sont les communications télégraphiques; autrement dit, les conducteurs se remplissent alors très-rapidement, et ce résultat ne s'obtient pas en donnant à la pile seulement une tension énergique , il faut encore que, grâce à une puissante action chimique intérieure, la source électromotrice produise une quantité abondante d'électricité dans un temps donné. C'est pourquoi la. pile de Bunsen offre un avantage réel sur celle de Daniell, non-seulement sous le rapport de la tension, mais aussi de la quantité '.

V. L. Clark, Rapport cité, p. 29i, n«> U. Voici un fait très-propre à montrer que la lorcc des piles n'est ps indcfinie

DES GOURANTS INDUITS. 3S1

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

i*^ Les dimensions du conducteur étant supposées constantes et Lo» delà la tension de la source invariable, la durée de la transmission ^*^**^du* "*" varie en raison inverse de la conductibilité. *^°-Shnè!

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

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

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

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

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

Nous avons déjà dit qu'on a cru pouvoir assigner comme cause oiijouior.. efficiente du eourant un mouvement de vibration, par la raison que les formules établies dans cette hypothèse concordent avec les résultats fournis par Tobservation. Mais nous répéterons que toutes Béponse

Qaalre éléments d'une pile à sable, équivalant i un couple Bunsen, snflisent pour mettre en mouvement un moteur électro-magnétique de Froment ; mais, lorsque la pile à sable n travaillé pendant quelques bcurcs, elle s'afTaiblit beaucoup et a besoin de repos. Après une bcurc d'inactivité, elle reprend son énergie première pour s'affaiblir de nouveau un peu plus tard, et ainsi de suite ; ces piles, à action intermittente, peuvent fonctionner de la sorte pendant une année entière.

* !*(ou8 trouvons ici une des raisons à cause desquelles les observateurs qui se sont occupés de la vitesse de l'élpctricité ont trouvé des valeurs difTérentes. Les résultats ne pouvaient concorder, puisqu'ils employaient des fils d'inégale longueur.

* Yoy. Gaugain, Annaleê télégraphique*^ vol. HI, p. 147| et vol. IV, p. 117 et 126.

les ibrmules des malhémalicieDS, alors même que leurs moindres conséquences sont confirmées par les expériences des physiciens, ne nous apprennent rien sur la nature du courant électrique, et ne peuvent nous faire reconnaître si le courant est un mouvement de translation ou une vibration. De même Fourier, après ses beaux travaux analytiques sur la chaleur, se trouva dans Timpossibilité de décider si le calorique était une subtance ou un mouvement. Quant aux lois de Ohm, sur lesquelles on a insisté, elles sont relatives aux tensions et se rapportent spécialement à Tétat variable, sans fournir aucune donnée positive sur Tétat définitif du courant. Gaugain ayant prouvé expérimentalement qu'elles sont également vraies pour les corps isolants, on en a conclu qu^elles s'appliquent aux bons conducteurs, parce que, au point de vue de l'électricité, aucune difTérence bien tranchée ne sépare ces deux classes de corps.

Dans les substances isolantes, la transmission directe n*exisle réellement pas ; il se développe seulement une certaine disposition moléculaire nommée induction, dont il nous faudra faire une étude particulière. Mais auparavant poursuivons l'examen des autres phénomènes dus au courant, car ils nous feront mieux comprendre les propriétés spéciales aux corps mauvais conducteurs.