CHAPITRE IV

li'EIifiCTRlCITR

IL EST NECESSAIRE DE FIXER LUNITE ELECTRIQUE ET d'en CHERCHER L'ÉQUIVALENT MÉCANIQUE.

Qu'est-ce que rélectricité? Que devons-nous penser de cette conception vulgaire qui repose sur le jeu d'un fluide positif et d'un fluide négatif ? Y a-t-il réellement deux fluides électriques ? Y en a-t-il môme un seul ?

Nous posons ces questions ; mais si l'on se reporte aux prémisses de notre travail, on ije peut guère douter des réponses que nous allons y faire.

Et d'abord la dualité des fluides ne peut plus nous apparaître que comme un symbole. Nous pouvons même nous demander si elle a jamais eu les apparences de la réalité. Elle a tous les caractères d'une fiction d'analyse, elle transporte immédiatement l'esprit dans les régions mêmes de la mécanique : c'est en mécanique qu'on appelle les mouvements positifs ou négatifs suivant qu'ils ont lieu dans un sens ou dans l'autre. L'hypothèse de la

dualité des fluides se résout ainsi d'elle-même en une conception mathématique.

Y a-t-il du moins un fluide spécial auquel il faille attribuer les propriétés électriques ? Il conviendrait sans doute d'apporter ici d'abord les éléments d'une réponse, et de ne décider celte question qu'avec réserve ; mais nous n'en sommes plus à montrer que nous avons banni toute vaine prudence : nous n'hésitons donc pas à reléguer de prime abord le fluide électrique hors de la science et à l'envoyer rejoindre, parmi les défroques du passé, le fluide calorifique, le fluide lumineux et tant d'entités anciennes.

Quant au magnétisme, disons une fois pour toutes que nous pouvons le négliger, car l'enseignement classique a depuis longtemps ramené au même principe les phénomènes magnétiques et les phénomènes électriques : un aimant permanent ou temporaire est le siège d'une série de petits courants orientés dans une même direction.

Voilà le terrain déblayé, et la question se pose maintenant pour nous en ces termes : L'électricité est- elle un mouvement de l'éther? est-elle un mouvement de la matière pondérable? est-elle un mouvement de l'un et de l'autre ? Enfin, quelle est la nature de ce mouvement ?

Avant d'aborder ces problèmes, nous voulons signaler deux points importants, indiquer deux pas décisifs qu'il est urgent de faire dans l'étude de l'électricité.

Les phénomènes électriques ont été examines avec

beaucoup de soin depuis quelques années, un grand nombre de petits faits ont été recueillis ; mais ils ne présentent que confusion, ils ne se groupent pas et s'éclairent mal les uns les autres. Cet état de choses tient sans doute à la nature du sujet, mais il doit aussi être attribué en partie aux observateurs mêmes. Une condition essentielle, primordiale, manque aux recherches qui se poursuivent çà et là au sujet de l'électricité : on ne s'est pas encore entendu sur l'unité à laquelle il convient de rapporter les actions que l'on étudie.

Nous avons eu déjà l'occasion d'indiquer l'importance capitale qui s'attache en physique au choix des unités. Tout phénomène résulte de la coexistence d'un certain nombre de faits corrélatifs, et pour mettre en évidence la relation de ces faits, il faut représenter chacun d'eux, dans sa quantité propre, par une variable spéciale. Si l'on cherche, par exemple, à définir la trajectoire décrite par une planète autour du soleil, on pourra prendre pour élément de recherche, d'une part la longueur variable du rayon vecteur qui joint le soleil à la planète, et d'autre part l'inclinaison continuellement changeante de ce rayon sur l'axe du périhélie ; l'observation montrera dès lors entre ces deux quantités le rapport qui constitue l'équation de l'ellipse, et Ton pourra dire que la planète parcourt une orbite elliptique dont le soleil occupe un des foyers. Cependant il ne faudrait pas s'imaginer qu'un phénomène soit également facile à définir, quelles que soient les variables que l'on ait choisies pour l'étudier ;

proposé une solution acceptable à la rigueur, quoique fort compliquée *.

En France, ce problème ne paraît même pas être à Tordre du jour. Nous avons bien aussi une association pour l'avancement de la physique du globe, mais ses membres paraissent n'avoir plus rien à désirer quand on leur a montré tous les mois la lune à l'Observatoire.

Aussi bien, que la question des unités électriques soit tranchée de ce côté-ci de la Manche ou de l'autre, l'étude de la chaleur indique nettement l'esprit de la solution qui doit intervenir. Tant que l'on n'a considéré les effets calorifiques qu'au point de vue des variations du thermomètre, on est resté en dehors des phénomènes mêmes, on n'en a pas connu l'essence. La température n'est qu'une des

1. Une première commission avait été instituée en 1861. EUe avait pour but spécial de fixer un étalon de résistance qui permît d'apprécier, au point de vue de la transmission électrique, la valeur des câbles sous-marins fabriqués dans les usines anglaises. Les travaux de l'Association britannique n'ont donc pas été sans influence sur les admirables perfectionnements qu'a reçus en Angleterre l'industrie de la fabrication des câbles, et qui ont permis récemmen d'établir entre l'Europe et l'Amérique une communication télégraphique. La commission de 1861 fut remplacée par une nouvelle commission nommée en 1862, et où figurent MiM. Wheastone. Thomson, C. W. Siemens et Charles Bright. Cette nouvelle commission n'a pas borné son travail à la mesure des résistances ; elle a envisagé la question générale des unités électriques, cherchant à les lier étroitement avec les unités employées en mécanique. Des expériences ont été faites à King's Collège pour déterminer le degré de précision qu'on pourrait obtenir dans la pratique en appliquant les vuestiiéoriques de la commission. Le résultat de ces travaux est consigné dans un rapport rédigé par M. Fleeming Jenkin, et que la commission a publié en faisant une sorte d'appel au monde scientifique.

particularités de la chaleur. J'ai un kilogramme d'eau à 100 degrés ; il absorbe, s'il se vaporise librement à l'air, l'énorme quantité de 536 calories, et le kilogramme de vapeur qui en résulte est encore à 100 degrés *. Entre les mouvements qui ont lieu dans l'intérieur des corps et les variations qu'ils produisent sur une échelle thermométrique, il n'y a que des rapports indirects et pour ainsi dire accidentels. L'étude de ces rapports n'a jamais pu donner que des connaissances vagues et confuses : les véritables progrès ont commencé le jour où l'on a rapporté les phénomènes caiorifiques, non plus seulement aux degrés du thermomètre, mais à une unité intrinsèque, à la calorie, c'est-à-dire à la quantité totale de chaleur qui est nécessaire pour produire un certain effet net et facile à apprécier.

1. On fait quelquefois dans les cabinets de physique une expérience fort élégante, qui montre que des corps différents, tout en étant à la même température, contiennent des quantités très-diverses de chaleur. On suspend à l'aide d*un support quelconque un gâteau de cire d'abeilles épais de 12 millimètres environ. On prend ensuite un vase d'huilo bouillante, et Ton y plonge des billes de métaux différents et de volume égal : des billes de fer, de cuivre, d'étain, de plomb et de bismuth, par exemple. Ces billes ayant pris toutes la même température, celle du liquide bouillant, on les tire de l'huile et on les place à la fois sur le gâteau. Elles s'enfoncent dans la cire, mais avec des vitesses très-différentes. Le fer et le cuivre entrent vigoureusement dans la masse fusible, Tétain plus mollement; le plomb et le bismuth demeurent en arrière. La bille do fer traverse la cire de part en part et tombe la première ; ceUe de cuivre la suit; les autres restent en chemin, incapables de percer le gâteau, et s'y arrêtent à des profondeurs différentes dans l'ordre de leur capacité calorifique.

Jusqu'ici le galvanomètre a servi presque seul à la mesure des phénomènes électriques. Or, nous pouvons le noter en passant, le galvanomètre est un instrument beaucoup plus imparfait encore que le thermomètre. Le thermomètre du moins accuse directement, par des dilatations linéaires, celte partie du mouvement calorifique qu'il est appelé à constater. Le galvanomètre, quf n'accuse aussi qu'une portion des effets électriques, a de plus le désavantage de ne les manifester que par la déviation angulaire d'une aiguille : il faut donc comparer des angles, c'est-àdire apprécier des sinus, des tangei'ites ; déjà placé en dehors des faits, l'observateur les trouve encore masqués par des fonctions trigonométriques.

Il y a donc urgence à rentrer au cœur même des phénomènes ; il faut, dans toutes les études qui se poursuivent, prendre pour notion primordiale Yélectrie, c'està-dire la quantité d'électricité nécessaire pour produire un effet déterminé.

Quel effet choisira-t-on désormais pour type? C'est une question à discuter. Supposons, uniquement pour fixer les idées, qu'on choisisse la décomposition voltamétrique d'un kilogramme d'eau. L'électrie étant ainsi déterminée, on s'efforcera d'exprimer, à l'aide de cette unité fondamentale, les divers phénomènes électriques qui jusqu'ici ne sont spécifiés que par des circonstances particulières, tantôt par l'intensité du courant, tantôt par la chaleur qu'ils développent. Au lieu de s'arrêter à des effets partiels, on se rapprochera de l'ensemble des faits. Il se fera dès lors un triage naturel dans cet amas incohérent d'obser-

valions que présente aujourd'hui la science électrique; les lois isolées se grouperont, et leur sens intime apparaîtra.

Choisir Télectrie, voilà le premier progrès que les électriciens ont à réaliser, et voici le second : déterminer l'équivalent mécanique de l'électricité, chercher à combien de kilogrammètres équivaut une électrie.

On voit en ce moment, par un exemple caractéristique, l'utilité d'une hypothèse qui embrasse l'ensemble des phénomènes naturels et les ramène à un même principe. Elle peut guider le physicien dans les régions mal connues qu'il explore ; elle lui enseigne la voie qu'il doit suivre à travers les dédales des faits particuliers.

Notons cependant que, pour faire les deux pas que nous indiquons, il n'est pas nécessaire que l'on ait une vue préalable sur la nature même de Télectricité. Si nous consultons l'histoire de la chaleur, nous verrons que l'idée de la calorie n'a point été propre à ceux qui regardaient la chaleur comme un mouvement; on pourrait même remarquer que cette unité a un air suspect, et qu'elle sent en quelque sorte la doctrine de la matérialité du calorique. L'équivalence de la chaleur et du travail mécanique a été aussi établie en dehors de toute théorie. C'est une notion prudente et éclectique que celle d'équivalence; elle n'impliquepas d'idée préconçue sur les faits que l'on compare ; ils s'équivalent, voilà tout. Dès que l'on est certain que l'on compare deux mouvements, les mots d'équivalent, d'équivalence, deviennent pour ainsi dire insuffisants, et

l'on a le droit de recourir à des termes plus énergiques.

Fixer l'électrie d'abord et ensuite en déterminer l'équivalence mécanique, voilà donc les deux points où doivent avant tout porter les efforts des électriciens et que nous avions à cœur de signaler. Après avoir donné ces indications générales, il nous reste à montrer ce que Texpérience nous apprend dès maintenant sur les conditions qui particularisent le mouvement électrique.