CHAPITRE VI

Electrologie Celle dernière branche de la physique, relative aux phénomènes les plus compliqués et les moins apparents, n'a pu se développer qu'après toutes les aulres. Quoique Tinvenlion de la machine électrique soit aussi ancienne que celle delà machine pneumatique, c'est seulement un siècle plus tard qup celte étude a pris un caractère scientifique, par la distinction des deux électricités, par l'expérience de Muschenbrœksur la bouteille de Leyde, et. peu après, par la grande découverte météorologique de Franklin, première manifestation de l'influence de l'électricité dans le système général de la nature. Jusqu'alors, les observations isolées des physiciens n'avaient fait que suggérer l'idée du caractère degénéralilé, inhérent à cette partie de la physique comme à toutes les aulres. en augmentant de plus en plus le nombre des corps susceptibles des phénomènes électriques. Enfin, c'est seulement à la fin du dernier siècle, grâce aux Iravaux de Coulomb, que ce département de la physique a présenté, quoique à un degré inférieur, le caractère rationnel que possèdent les autres.

Aucune autre science n'offre une si grande variétc de phénomènes curieux et importants. Mais les faits ne constituent pas la science, quoiqu'ils en. fournissent les fondements et les matériaux. La science consiste dans la systématisation des faits d'après certaines lois générales bien constatées. Or, sous ce point de vue, l'électrologie est la moins avancée de toutes les branches de la physique. Les hypothèses arbitraires y tiennent la place des lois. La naïve confiance avec laquelle on y explique tous les phénomènes en douant des fiuides imaginaires d'une nouvelle propriété pour chaque nouvelle occurrence, rappelle les anciennesexplications métaphysiques, sauf que les entités sont remplacées par des fiuides. xMais l'illusion est moins fâcheuse ici qu'en optique, où les conjectures arbitraires sont étroitemenUiées aux lois réelles et partagent leur imposant caractère. En électrulogie, au contraire, les hypothèses, étant isolées, dévoilent leur stérilité, et cha-

cun peut voir qu'elles n'ont eu aucune part aux grandes découvertes du dernier demi-siècle, quoique les découvertes

une fois faites, aient été rattachées aux hypothèses. Aussi la plupart des physiciens les considèrent-ils maintenant comme une sorte d'appareil mnémonique propre à faciliter la liaison des souvenirs, quoique ayant eu primitivement une toute autre destination. Un tel appareil serait mauvais, même pour cet objet, et l'on devrait lui préférer un système de formules scientifiques spécialement adapté à celte fonction. Toutefois, quoique ces hypothèses soient moins nuisibles en électrologie qu'en optique, elles n'y exercent pas moins une influence très pernicieuse, en dissimulant à la plupart des esprits les besoins réels delà science. Il faut considérer, d'ailleurs, que cette influence anti-scientifique s'étend aux sciences 'plus complexes, qui, à cause de leur difficulté supérieure, exigent une méthode plus sévère dont il est naturel qu'elles cherchent le type dans les sciences antérieures. C'est leur causer un grand préjudice que de leur transmettre un modèle si radicalement vicieux. Tandis que les physiciens se défendent d attribuer à ces hypothèses une réalité intrinsèque, elles deviennent le sublime de la physique aux yeux des physiologistes qui, livrés à l'étude des phénomènes plus compliqués, croient y trouver la base de leurs iravaux propres. Nous voyons cohlment la notion des fluides magnétique et électrique tend à confirmer celle d'un fluide nerveux, et à encourager d'absurdes rêveries sur ce qu'on appelle le magnétisme animal, rêveries que leurs adeptes ont réussi à faire partager par quelques éminenls physiciens. D'aussi déplorables conséquences manifestent combien peut devenir funeste pour notre entendement une étude naturellement favorable au développement positif de l'intelligence humaine.

Vu la nature plus compliquée de ses phénomènes, l'électrologie ne comporte qu'a un taible degré l'application des mathématiques. Ce moyen n'a eu jusqu'ici que peu de part à son perfectionnement. Toutefois, il importe de distinguer les deux manières, l'une illusoire, l'autre réelle, dont une telle application a été conçue.

Ceux qui ont attribué les phénomènes électriques et magné-

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lit'

tiques à des fluides imaginaires ont transporté à Taclion mutuelle de Jeurs molécules les lois Générales de la mécanique ralionnelle; le corps en question ne constitue alors qu'un simple .substrahimMcessahe àlamanifeslationdu phénomène, mais mutile à sa production, qui se passe tout entière dans le flujde.Il est évidentque ces travaux matIiématiques,dépourvus de base réelle, ne peuvent avoir de valeur qu'à titre d'exercices analytiques, etqu'ils n'ajoutent rien à nos connaissances Dans le deuxième mode de concevoir l'application mathématique, cette élaboration repose, comme Fexjge la saine philosophie, sur quelques lois générales et élémentaires établies pari expérience, et d'après lesquelles on a procédé à Tétude des phénomènes propres aux corps eux-mêmes, toute hypothèse chimérique étant d'ailleurs écartée. Tel est le caractère des belles recherches de M. Ampère et de ses successeurs sur I exploration mathématique des phénomènes électro-magnétiques, où l'on a pu appliquer avec efficacité les lois de la dynamique abstraite à certains cas d'action mutuelle entre des conducteurs électriques ou des aimants.

En examinant les principales parties de Téleclrologie, nous devons exclure tout ce qui est relatif à l'influence chimique ou physiologique de l'électricité, ainsi que tout ce qui concerne 1 application des études électriques à la physique concrète et surtout à la météorologie. *

Ainsi réduite à sa partie physique et abstraite, l'éleclrologie comprend aujourdhui trois ordres de recherches. Le premier se rapporte à la production, à la manifestation et à la mesure des phénomènes électriques; le second, à la comparaison de I elat électrique propre aux diverses parties d'une même masse ou à divers corps contigus ; le troisième, aux lois des mouvements qui résultent de l'électrisation. On doit ajouter comme quatrième et dernière section,rapplication de l'ensemble des connaissancps obtenues dans les trois autres à l'étude

spéciale des phénomènes magnétiques, qui en est désormais inséparable.

ELECTROLOGIE.

Production des phénomènes électriques.

L'ensemble des observations conduit à regarder l'état électrique des corps comme étant, à un degré plus ou moins prononce, la suite invaiiable de presque toutes les modifications qu'ils peuvent éprouver. Néanmoins, les principales causes d electrisation sont, dans l'ordre de leur éneri^^ie et de leur importance scientifique: les compositions et décompositions chimiques, les variations de température, le frottement la pression, et enfin le simple contact. Cette distribution diffère

extrêmementdecellequelespremièresrecherchesavaientindiquee, puisque le frottement avaiiété réputé d'abord l'unique et ensuite le plus puissant moyen de produire l'état électrique.Quoique la comparaison des moyens ne soit pas suffisamment approfondie et définitivementarrêtée,ilestpermisd'assurerqueror. dreétabbci.dessusneserapas,désormais,radicalementchangé Les actions chimiques constituent certainement les sources électriques, non seulement les plus générales, mais aussi les plus abondantes, comme à l'égard de la chaleur Dans les appareils électriques les plus puissants, et surtout dans la pile de Volta, l'action chimique, d'abord inaperçue, est aujourd'hui reconnue, grâce aux travaux de Wollaston et d'autres physiciens, comme la principale cause de Télectrisation, qui devient en effet presque insensible, quand on a soin d'éviter toute production de phénomènes chimiques. Après celle-ci vient l'action thermologique,quoique,jusqu'à cesdermers temps, elle n'ait été reconnue que dans le cas particulier de la tourmaline échauffée. On sait maintenant que de notables différences de température entre desbarreaux consécutifs de diverses natures, d'ailleurs quelconques, ou même homogènes, suffisent pour déterminer un état électrique prononcé, et d'autant plus intense que les éléments sont plus nombreux', les circonstances thermométriques demeurant les mêmes. Ces deux causes sont si puissantes et si difficiles à écarter, que l'appréciation des autres devient très délicate.

Ainsi, malgré l'état électrique que le frottement semble développer avec tant d'énergie, il est douteux si le frottement

ti

exerce une influence quelconque par lui-même, ou si l'électrisalion n'est pas due aux eff'els Ihermométriques et même chimiques donl le frottement est toujours accompagné, et auxquels on n'avait pas eu d'abord égard. Il en est à peu près de même envers la pression, dont l'influence électrique, quoique bien moins prononcée, est toutefois plus irrécusable, en ce qu'on peut plus aisément l'isoler. Mais cette remarque est surtout applicable à la production de l'état électrique par le simple contact des corps hétérogènes. C'est de ce contact que Voila a fait résulter toute la puissance de son admirable instrument, tandis qu'il est bien reconnu aujourd'hui que l'action chimique y a la principale part, et que le conlact n'y contribue que d'une manière secondaire, ou même fort équivoque.

Outre ces causes principales d'électrisalion, il en est beaucoup d'autres moins imporlantes, telles, par exemple, que les changemenls dans le mode d'agrégalion, la fusion des solides et l'évaporation des liquides. De simples mouvements suffisent même, sous des conditions spéciales, pour amener un état électrique, comme l'a montré l'expérience de M. Arago, relative à l'influence de la rotation d'un disque métallique sur une aiguille aimantée non coniigué, quoique voisine. Toutefois, les physiciens doivent éviler de tomber dans l'extrême opposé à celui qu'ils ont justement reproché à leurs prédécesseurs. Il est sans doule préjudiciable à l'électrologie de négliger toute sorle d'électrisalion, à l'exception des plus apparentes, mais il n'y aurait pas moins d'inconvénients à pousser l'analyse trop loin, et à voir des causes d'électrisalion dans des phénomènes encore trop peu caractérisrs 1).

Un instrument spécial, ou plulôt une classe d'instruments, correspond nalurellen)ent à chacun des modes généraux d'électrisalion, afin de réaliser les conditions les plus favorables à la production et au maintien de l'état électrique. Quelle que soit l'importance de ces nombreux appareils, il est évident que nous n'avons pas à les considérer ici. Mais il convient de mentionner les instruments destinés à la manifestation et à la mesure de l'état électrique, c'est-à-dire l'éleclroscope

(DM.Comlc fait allusion iciàunecaused'éicclrisalionaujourYl'hui très fertile, mais relativement inconnue à l'époque on il a écrit : le dévelop. pement de réleclricilé par induction. J. P. N.

ÉLECTROLOGIE.

et leîeclromètre. Les plus grands physiciens ont toujours attache une extrême importance au perfectionnement de ces instruments, par l'invention desquels un vrai génie s'est quelquefois révélé. Leur perfeclionnement est encore plus nécessaire que celui des machines électriques, parce que des appareils peu énergiques sont souvent préférables, à cause de leur simplicité, dans les opérations délicates; tandis que tous les artifices sont réservés pour l'institution des moyens propres a mamfester ou à mesurer les efl^els électriques les plus faibles. Quoique l'état électrique ne puisse être mesuré sans sa manifestation, et que même celle-ci conduise toujours à une sorle dévaluation, il y aune distinction réelle entre les électroscopes et les électromètres. Parmi les simples électroscopes, il laut surtout distinguer, comme mieux adaptés aux recherches délicates, ceux qui, sous le nom de condensateurs, rendent sensibles, par une accumulalion graduelle, de très-faibles eff"ets électriques. Tout ces instruments sont d'ailleurs disposé s de manière à indiquer, par le mode même d'expérimenlation, la nature positive ou négative de réleclrisation étudiée. La balance électrique de Coulomb est certainement le plus parfait des electromèlres.A l'aide de cet instrument, Coulomb découvrit, et Ton démontre encore journellement, la loi fondamen laie relative à la variation de Taclion électrique, répulsive ou attractive inversement au carré de la dislance, loi qui ne pouvait être obtenue par aucune autre voie. Lorsque la science de rélectro-magnélisme s'est enrichie de nouvelles notions, une autre classe d'électromèlres a été introduite, destinée à des mesures que la balance de Coulomb ne pouvait fournir; , ce sonlhs multiplicateurs. Q[ie\(\ue précieux que soient ces instruments, ils sont loin de pouvoir être appliqués avec autant de certitude que la balance, à des mesures exactes, vu la difficulté d'une graduation conforme à l'intensité du phénomène observé.

Statique électrique.

La seconde partie de l'électrologie concerne ce qu'on nomme improprement la statique électrique, par une dénomination relative aux hypothèses illusoires sur la nature de

réleclricilé. Toutefois, une telle expression n'est pas entièrement dépourvue de justesse, puisqu'il s'agit alors, en effet, de la répartition de l'électricité dans une masse ou dans un système de corps dont Fétat électrique est envisagé comme invariable. On peut donc continuer à employer ce terme abrège, pourvu qu'on en écarte toute idée mécanique sur J équilibre du prétendu fluide électrique, et qu'on y attache un sens analogue à celui de Fourier quand il parlait de l'équilibre de la chaleur, et des économistes quand ils parlent de l'équilibre de la population.

En considérant d'abord l'équilibre d'un corps isolé, Cou> lomb a établi une loi fondamentale : la tendance (suivant le style métaphorique encore exclusivement usité) de Télectri- Cité à se porter à la surface ; ce qui signifie, en termes rationnels, que, après un instant inappréciable, l'électrisaiionest toujours limitée à la surface du corps, de quelque manière qu'elle ait ete primitivement produite Quant à la distribution de l'état électrique entre les diverses parties de cette surface, elle dépend de la forme des corps ; uniforme pour la sphère seule, elle est inégale pour toute autre figure, mais toujours assujettie a des lois régulières. Quoique son analyse présente d'insurmontables difficultés,Coulomb a constaté un fait ijénéral d'une grande importance, en comparant les étals électriques propres aux extrémités d'un ellipsoïde graduellement allongé : il a reconnu que leur électrisation augmente rapidement à mesure que la figure s'allonge, en diminuant sur le reste du corps • d où il a déduit une explication de ce remarquable pouvoir des pointes, découvert par Franklin (1).

Les lois de l'équilibre électrique entre plusieurs corps contigus constituent une recherche encore plus difficile et plus étendue. Coulomb ne les a étudiées que dans le cas limité et insuffisant de diverses masses sphériques. Toutefois, ses travaux nous ont appris que la nature des substances n'exerce aucune influence sur la répartition électrique qui s'établit entre elles, et dont le mode dépend uniquement de leur figure et de leur grandeur ; seulement, Tétat électrique que prend chaque surface est plus ou moins persistant et se manifeste avec

(1) On a beaucoupajouté, depuis, à cet ordre de recherches. J.P.N.

ÉLECTROLOGIE.

plus ou moins de rapidité, suivant le degré de conductibilité du corps. Coulomb a analysé complètement Faction mutuelle de deux sphères égales, et il a découvert que Tétat électrique est toujours nul au point de contact, à peine sensible à 20 degrés de ce point, qu'il augmente rapidement de 60 à 90 degrés, et qu'il continue à augmenter, mais plus lentement, jusqu'à 180 degrés, où se trouve son maximum. Si les globes étaient 1 négaux, le plus petit serait le plus électrisé, et le mode d'action est le même, que les deux corps aient été électrisés simultanément ou l'un après l'autre. La question se complique quand il s'agit de plus de deux corps. Coulombs'est borné à examiner une suite de globes égaux, rangés en ligne droite; on conçoit que s'ils avaient été disposés de telle sorte que chacun en louchât trois ou quatre autres, le mode de répartition électrique aurait notablement difl'éré. Cette étude doit être regardée comme simplement ébauchée par ce grand physicien, et rien d'important n'y a été ajouté après lui. Elle offre cependant un sujet de recherches presque inépuisable (1).

Dynamique électrique.

La troisième partie de l'électrologie est très justement appelée dynamique électrique, parce qu'elle a pour objet l'élude des mouvements qui résultent de Félectrisation. Malgré sa fondation récente, cetle section n'en est pas moins, grâce aux travaux de M. Ampère, celle dont Fétat scientifique est le plus satisfaisant, en en élaguant, bien entendu, les conjectures sur la nature des phénomènes électriques. M. Ampère a ramené l'analyse des effels observés dans cetle branche de Félectrologie à un grand phénomène général dont il a dévoilé les lois: Faction directeet mutuelle de deux fils conducteurs électrisés par des piles voltaïques, habituellement réduites à leur plus

grande simplification, c'est-à-dire presque toujours composées

d'un seul élément.

M. Ampère a institué son expérience de façon à préserver

(1 )Ces faits parlicuiiers rentrent aujourd'hui dans des lois générales. J. P. N.

les fils conducteurs de Tinfluence perturbatrice de réleclricité terrestre; cela fait, il devint facile de saisir les lois élémentaires du phénomène en question. Il a reconnu que quand les deux conducteurs sont suffisamment mobiles, ils tendent à se placer dans des directions parallèles l'une à l'autre, et qu'ensuite ils s'attirent ou se repoussent selon que les deux électricités sont conformes ou contraires. En observant les lois de ces phénomènes, il est nécessaire, pour plus de généralité et de simplicité, de n'avoir en vue que des portions infiniment petites des différents conducteurs. Ces lois, mathématiquement envisagées, sont relatives, ouà l'infiuence delà direction, ou à celle de la dislance.

Quant à la direction, il faut distinguer deux cas, suivant que Ton compare deux éléments conducteurs situés dans le même plan ou dans des plans différents. Pour le premier cas, l'intensité de l'action dépend seulement de l'an-le formé par chacun desdeux él.'menfs avec la ligne qui joint leurs milieux: elle est nulle en même temps que cet angle, et augmente avec lui, en atteignant son maximun lorsqu'il devient droit. Tous les phénomènes, directs ou indirects, paraissent être exactement représentéssi Ton fait varier celte intensité proportionnellement au sinus de l'inclinaison, suivant la formule adoptée par tous les successeurs de iM. Ampère. Dans l'autre cas, celui où les conducteurs ne sont pas dans lo même plan, l'action dépend en outre de l'inclinaison mutuelle des plans menés par chacun d'eux et par la ligne commune de leurs milieux ; et la marche de cette seconde relation est tout à fait différente. La perpendicularilé des deux plans détermine l'absence de toute action; il y a attraction tant que l'angle est aigu, et elle aujîmente à mesure qu'il diminue, son maximum ayant lieu au moment de la coïncidence; quand l'angle est obtus, Faction devient répulsive, et elle présenteune intensité d'autant plus grande que chaque plan s'approche d'avantage du prolongement de l*autre,situationquiproduitle772flxtmw//i de répulsion. Ces vari. lions tendent à faire envisager une telle action comme étant proportionnelle au cosinus de l'angle des deux plans, quoique nous n'ayons pas encore atteint, à cet égard, la même certitude que dans le premier cas.

Quant à l'influence de la distance, M. Ampère a supposé,

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par analogie avec la loi de Coulomb sur les attractions et les r épuisions électriques, que Taclion des deux éléments conducleurs est toujours réciproque au carré de la distance de leurs milieux. Mais Tanalogie ne suffit pas pour valider une telle conclusion; et, d'un autre côté, Faction mutuelle des parties infiniment petites n'était pas susceptible d'une observation directe toujours affectée par la forme et par la grandeur des deux conducteurs. Toutefois, on pouvait démontrer mathématiquement que, dans l'hypothèse adoptée par M. Ampère, l'action d'un conducteur rectiligne, de longueur indéfinie, sur une aiguille aimantée, doit varier exactement en raison inverse de leur plus courte distance. Cette conséquence a été vérifiée d'une manière précise par l'expérience, et elle met hors de doute la réalité delà loi proposée.

D'après cette loi. Faction électrique semblerait être, sous le point de vue mathématique, analogue à celle de la gravitalion; mais Fensemble du parallèle déiruit tout semblable rapprochement, et fait sentir avec quelle réserve on doit transporter à l'étude de ces singuliers mouvements les procédés ordinaires de la dynamique abstraite. La gravitation est indépendante de la direction mutuelle, qui constitue l'influence déterminante de la dynamique électrique. Ainsi tombe le parallèle. Nous voyons, en outre, combien Fanalyse des forces électriques présente plus de difficultés que celle de la gravitation moléculaire, dont la complication est déjà, comme nous l'avons reconnu, presque inextricable, sauf pour les cas les plus simples. Aussi la dynamique électrique n'a-t-elle été mathématiquement étudiée que suivant une seule dimension et jamais en surface. Cette étude même offrirait encore de grands obstacles, si l'on n'y mettait à profit une dernière notion fondamentale' établie par M. Ampère, consistant en ce que, dans une étendue infiniment petite, et tant que la distance n'est pas sensiblement changée,Faction électrique est exactement identique pour deux éléments conducteurs aboutissant aux mêmes extrémités, quelle que soit d'ailleurs leur différence de forme. Une semblable propriété doit introduire de précieuses simplifications analytiques dénature à établir une remarquable analogie entre les décompositions électriques elles décompositions dynamiques ordinaires.

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Tel est Tensernble des nolions fondamentales d'après lesquelles on procède à Télude des actions variées produites par des fils électriques. Parmi le grand nombre des dispositions de ces conducteurs, le cas leplusinlércssant se rapporteaux conducteurs plies en hélices, surtout lorsque leurs spires sont très rapprochées. M. Ampère a montré l'extrême importance de celte disposition pour imiter le plus exactement possible les phénomènes propres aux corps aimantés (1).

Nous avons maintenant terminé l'examen de la philosophie de la physique successivement envisagée sous les divers aspects que peut présenter l'élude des propriétés communes à toutes les substances et à toutes les structures. Ils forment plutôlautanldesciencesdistinctesqueles différentes branches d'une science unique. Ce travail a exigé une opération philosophique à peine nécessaire en astronomie, mais qui deviendra dans la suite de cet ouvrage déplus en plus.indispensable Elle consiste à dégager la science réelle de Tinfluence qu'exerce sur elle Tancien esprit métaphysique, donlnoussommesencore fortmcomplèiement affranchis, et qui se manifeste, surtout en physique, par des conceptions illusoires et arbitraires sur les agents primordiaux des phénomènes. Je n'ai pu qu'indiquer le mal et le lieu où il se trouve, laissant le travail d'épuration aux physiciens rationnels, dont ratiention sera, j'espère, de plus en plus attirée sur cette question vitale. C'est dans les mêmes vues que j'ai essayé de caractériser l'application des théories mathématiques aux diverses branches de la physique toutenindiquant les dangers de la systématisation excessive qu'on a si souvent tenté d'obtenir, par l'emploi de ce puissant moyen. En m'occupant surtout de la méthode, je n'ai pas négligé de signaler les principales lois naturelles dévoilées durant les deux siècles écoulés, depuis la naissance de la vraie physique, ainsi que les lacunes que cet examen a fait ressortir Nous allons maintenant passer à l'étude d'une autre science

(1) M. Comte note ici les travaux entrepris par OErsted Aracrn

tt^'v'''''''''''^' '•'^^"^"^ '' ^'-^^l^^he les phénomènes magné-' tiques Mais comme l ensemble de celle très inléressanle et fort importanle partie de la physique a pris une nouvelle forme depuis que cet ouvrage a été écrit, ou n'a pas cru nécessaire, par les mouTsTx poses dans la préface, de reproduire ces remarques J P N

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fondamentale, la dernière de toutes celles qui composent l'ensemble des connaissances générales ou inorganiques. Cette science, relative aux réactions moléculaires et spécifiques que les diverses substancesexercent les unes sur les autres est plus compliquée, et, par suite, beaucoup plus imparfaite que celles que nous avons considérées jusqu'ici. Mais sa subordination aux sciences antérieures peut fournir les moyens de perfectionner son caractère général.

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