LE COURANT ÉLECTRIQUE PARAÎT ÊTRE UN TRANSPORT DE LA MATIÈRE ÉTHBRÉE

Les préliminaires que nous venons de poser montrent assez que nous sommes loin de posséder à l'égard des phénomènes électriques une théorie générale.

Ce n'est pas que nous manquions de données expérimentales. Les observateurs ont mis à notre disposition un nombre considérable de faits; on pourrait dire même qu'ils en ont mis trop, puisque les lois particulières qu'ils ont établies nesontpas ramenées à quelques groupes principaux; elles ne présentent chaque phénomène que par une seule facette, et elles n'ont pour la plupart qu'une signification obscure ou banale.

Cependant de l'ensemble de ces observations confuses nous conclurons que le mouvement électrique consiste en un véritable transport de matière; le mot courant, employé dans le langage usuel, correspondrait ainsi à la réalité des phénomènes.

Une considération décisive peut être invoqué e à l'appui de cette opinion. Si les deux pôles d'une pile sont réunis par un conducteur à section variable, l'intensité du courant,

mesurée par ses effets galvanométriques,* est la même dans toutes les parties de ce conducteur ; là où le conducteur se rétrécit, le courant devient plus rapide, de telle sorte que toutes les sections donnent passage dans un même temps à la même quantité d'électricité. Cette particularité est facilement rendue visible par ses efifets calorifiques ou lumineux. On sait que, si un fil très-fin est interposé sur le passage d'un courant, il rougit et s'échauffe jusqu'à se fondre. On connaît aussi les expériences qui se font au moyen des tubes de Geissler : ce sont des tubes de verre où Ton raréfie l'air et que l'on place sur le passage du courant, pour que l'électricité les traverse sous forme de gerbe lumineuse; or, si l'on prend un tube de Geissler inégalement large dans ses diverses sections, on constate facilement que la gerbe devient d'autant plus lumineuse, qu'elle est plus resserrée. Dans ce fait que le mouvement augmente à mesure que la section se rétrécit, on retrouve une loi fondamentale de l'écoulement des fluides, loi connue depuis Léonard de Vinci. Ce fait seul exclut l'idée que l'électricité puisse être due à de simples vibrations ; il ne se présente en effet dans aucun des mouvements vibratoires que nous connaissons, qu'il soient longitudinaux comme ceux du son ou transversaux comme ceux de la lumière. Lorsque ces divers mouvements rencontrent un obstacle qui rétrécit le milieu où ils se produisent, ils se réfléchissent dans la masse du milieu, mais ils ne se pressent pas dans le pertuis ouvert devant eux ; ce sont les fluides animés d'un mouvement de transport qui se précipitent ainsi dans les

passages étroits. Lorsqu'une barre est chaulTée par unesource calorifique, on ne voit pas que la température soit plus élevée dans les endroits où la barre est plus étroite. Il en est autrement quand réchauffement de la barre est produit par l'électricité, puisque, comme nous venons de le rappeler, des fils très-fins placés dans le circuit d'un conducteur ordinaire peuvent être rougis et fondus.

Yoilà donc, dès Tabord, par un fait fondamental, le mouvement électrique assimilé à l'écoulement d'un fluide. Cette analogie se poursuit à traders toutes les particularités que l'expérience a mises en lumière.

La pratique de la télégraphie a notamment fourni de nombreuses indications dans ce sens. Un fil télégraphique est comme un tube qu'il s'agit de remplir ; la pile est comme un réservoir qui remplit le tube plus ou moins facilement, suivant que lui-même est plus ou moins plein. Le fil est-il chargé ou à demi chargé, si l'on met à terre l'extrémité qui communiquait avec la pile, une partie de la charge revient en arrière: c'est ainsi qu'un fluide s'écoule d'un tube ouvert par les deux bouts. Rien de semblable n'aurait lieu dans le cas d'un mouvement vibratoire; un pareil mouvement, quand la cause qui l'a produit vient à cesser, ne retourne pas en arrière, mais continue tout entier dans le sens où il a commencé.

C'est à des enseignements du même ordre que l'on est conduit, si l'on considère la durée de la propagation du courant, c'est-à-dire le temps nécessaire pour que le courant atteigne dans toute l'étendue du fil un régime

uniforme. Cette durée croît à peu près comme le carré de la longueur du fil, et c'est encore là une loi qui rappelle le transport d'un fluide. Cette durée varie en raison inverse de la section, et cela seul montre qu'il ne s'agit pas d'une vibration; un mouvement vibratoire, en eJfet, prend son régime uniforme également vite dans un tube large et dans un tube étroit, comme on peut le vérifier pour le son.

Mais quel est ce fluide dont le transport constitue le courant électrique ? *

Est-ce par hasard la matière pondérable elle-même, réduite à l'état de vapeur, ou du moins amenée à un état de subtilité qui lui donne les propriétés des fluides? Non, sans aucun doute. Et d'abord rien ne permet de supposer que le passage d'un courant dans un fil en augmente le poids. Si d'ailleurs le flux électrique était un transport de matière pondérable, si la matière même des conducteurs était transportée, on devrait s'en apercevoir lorsque deux fils hétérogènes se continuent l'un l'autre, lorsque le courant, après avoir traversé un fil de cuivre par exemple, passe dans un fil de fer ; le cuivre devrait laisser des traces de son passage dans la masse du fer, ou réciproquement. L'observation n'a fait connaître aucun fait de ce genre, si ce n'est pourtant au point même de jonction des deux métaux ; mais là, ob le conçoit, le transport de la matière n'est qu'un accident, un phénomène accessoire, une circonstance toute locale que nous pouvons écarter sans scrupule.

L*ÉLECTRIC1TÉ. 107

Nos conclusions dès lors ne se posent-elles pas d'ellesmêmes? Ce fluide qui se transporte dans le conducteur n'est autre que la matière impondérable que nous connaissons sous le nom d'éther. Le mouvement électrique de Téther n'est point d'ailleurs un mouvement vibratoire: c'est un véritable flux, un transport réel.

Nous ne pourrons que nous confirmer dans ces vues, si nous examinons encore rapidement quelques-unes des particularités que présentent les courants.

L'étincelle électrique a été fort étudiée; elle oÉfre un sujet piquant d'observation. Les physiciens ont toujours eu l'espoir d'y trouver sous une forme saisissante des enseignements directs sur la nature de l'électricité. Ils ont surtout observé l'étincelle qui sort des machines statiques; mais leurs conclusions ne pouvaient légitimement s'étendre à celle que produisent les courants.

Tl faut le dire, l'étude de l'étincelle a fourni pendant longtemps des arguments trompeurs, elle a surtout servi aux partisans de la théorie des deux fluides. En voyant cette étincelle, compacte et brillante aux deux pôles, plus large et plus terne en son milieu, on croyait saisir sur le vif la combinaison de fluides différents : voici, disait-on, le fluide positif qui sort d'un pôle sous forme de panache, et voilà le fluide négatif qui sort de l'autre sous forme d'astérisque. Pour nous, l'éclat des deux pôles provient bien de l'agitation qu'y suscite le flux électrique ; mais le flux peut également produire cet effet en sortant d'un côté et en entrant de l'autre.

Cependant, pour prouver qu'un fluide sortait à la fois des deux côtés, on faisait une expérience qui semblait décisive. On forçait Tétincelle à percer plusieurs feuilles de papier, et l'on montrait que les bords du papier étaient renversés, les uns vers le pôle positif, les autres vers le pôle négatif: résultat fallacieux et d'où l'on ne doit rien conclure sur le sens du flux électrique à chaque pôle. Dans des cas nombreux un corps, percé par une pression, présente des bords renversés dans le sens opposé à celui où la pression s'est produite ; il semble alors que le corps perforant ait, dans la seconde partie de la perforation, exercé une sorte d'action de recul. Le renversement symétrique qu'on observe dans les feuilles traversées par l'étincelle ne permet donc pas de conclure au passage d'un double fluide.

Au contraire, les récents progrès de la spectroscopie mettent en évidence l'unité du mouvement : on a constaté que le spectre de l'étincelle dépend de la nature du métal qui forme le pôle positif, tandis qu'il reste invariable si l'on change la nature de l'autre pôle ; les particules métalliques entraînées par le courant montrent donc que le transport a lieu dans un seul sens.

Un autre fait important, c'est que l'étincelle est stratifiée : on y voit des couches superposées ; il semble que le flux électrique n'y soit pas continu. Sans doute, il y a là un phénomène analogue à celui qui se produit quand nous voyons la fumée sortir d'une cheminée par bouff'ées successives. Lorsqu'un flux rencontre un obstacle, il produit pour le vaincre des poussées successives qui se super-

posent.Peut-êtreaussilastratification de rélincelle n'est-elle pas, comme le transport des parcelles métalliques, un accident purement local ; peut-être accuse-t-elle un état de choses qui se produit dans toute l'étendue du conducteur. Il faudrait dire alors que le transport de l'élhera lieu par ondes successives; mais ces ondes, qui accompagnent un mouvement de transport, ne devraient, en aucune façon être confondues avec les ondes vibratoires dont la lumière et le son nous ont offert des exemples.

On voit qu'en ce moment nous faisons une réserve importante. Nous avons admis jusqu'ici que Téther est réellement transporté d'un bout à l'autre du conducteur, que chaque atome engagé dans le circuit le parcourt dans toute son étendue. Il se peut au contraire que chaque atome ne soit soumis qu'à un parcours partiel, et que le courant se produise en quelque sorte par une série de relais plus ou moins rapprochés. Nous laisserons la porte toute grande ouverte à cette supposition, qui n'a rien d'incompatible avec ce que nous avons dit jusqu'ici; mais, pour la simplicité du langage, nous continuerons à nous exprimer comme s'il s'agissait d'un fluide en mouvement dont tous les éléments accomplissent la totalité du parcours.

Il est enfin un dernier enseignement que Ton a souvent demandé à l'étude de l'étincelle, enseignement de haute conséquence et qu'elle n'a pu donner que d'une manière incomplète. L'étincelle se produit-elle dans le vide absolu? En d'autres termes, le flux électrique, tout en n'étant

SAIGET. 7

qu'un mouvement de l'élher, peut-il exister en < de la matière pondérable? On conçoit Timportai cette question, à laquelle nous ne trouvons point ponse dans les phénomènes généraux de la nati soleil nous envoie de la lumière, nous n'en recevc directement d'électricité. Les expériences que l'on ; tipliées pour savoir si l'étincelle passe dans le vide sont très-controversées. Comment faire un vide al On cherche à purger un tube de toute matière ponde on le remplit à plusieurs reprises d'acide carboniq l'on expulse à l'aide d'une machine pneumatique, p absorbe avec de la potasse les restesde l'acide ; mais t-il pas des vapeurs qui sortent des mastics, des soi de l'appareil, de la potasse elle-même? Comment s'i chir de cette cause d'erreur? Aussi, nous le rép rien n'est moins certain que le résultat d'une pareil périence. Les essais qui ont été faits tendent poui prouver que l'étincelle ne passe pas dans le vide, e d'ailleurs la conséquence à laquelle on est conduit p considérations d'un autre ordre. Ce ne serait donc sein de la matière pondérable que pourrait se prodi mouvement électrique.

Portons maintenant notre attention sur les phénoi d'où naissent les courants; nous en connaissons principaux, la chaleur et l'action chimique. Commen cevoir, dans Tun et l'autre cas, la naissance d'un coi Si deux barres métalliques, une barre de bismuth < barre d'antimoine, par exemple, sont soudées par l'i

leurs extrémités, et que l'on chauffe le point de jonction, un courant se produit dans l*arc extérieur qui réunit les deux métaux : tel est le principe de la pile thermo-électrique. Notez qu'il faut, au point que l'on chauffe, des métaux différents; une différence de section dans un con- . ducteur homogène ne suffirait pas pour engendrer un courant : il faut les molécules hétérogènes. Qu'est-ce à dire? Reportons-nous à l'hypothèse que nous avons faite pour expliquer comment les corps passent de l'état gazeux à l'état liquide et à l'état solide. Nous avons dû admettre que chaque molécule entraîne dans son mouvement de rotation une sorte d'atmosphère éthérée. Quand les molécules hétérogènes sont juxtaposées, ce sont des atmosphères d'épaisseur et de vitesse différentes qui se trouvent en présence ; et si un échauffement vient trouhier leur équilibre, on conçoit que cette circonstance rende libre un certain nombre d'atomes éthérés. Ces atomes se précipitent dans le conducteur comme dans un canal et y forment le courant. Plus les atmosphères des deux éléments métalliques seront discordantes, plus ce phénomène aura d'intensité; il ne se produira pas quand toutes lesatmosphèresserontsemblables,c'esl-à-dire quand il n'y aura qu'un seul métal en jeu. L'action chimique produit un effet analogue sur uneplusgrande échelle. Quand deux corps se combinent, les atmosphères moléculaires sont énergiquement troublées; une distribution nouvelle de l'éther se fait violemment autour des nouvelles molécules, et ce brusque changement chasse un nombre plus ou moins grand d'atomes éthérés. Ainsi les àitférentes

piles, la pile thermo-électrique comme celles qui sont basées sur une combinaison chimique, nous montrent, à Torigine même du courant, la naissance d'un flux d'éther.

Né dans la pile, le flux se continue dans le conducteur, et si nous considérons l'ensemble du circuit ainsi formé, il nous sera facile de voir que l'action chimique, l'électricité, la chaleur, le travail mécanique, s'y produisent suivant cette loi de transformation mutuelle à laquelle nous nous sommes efl'orcé de réduire tous les phénomènes physiques.

La force vive due à l'action de la pile engendre le mouvement de l'éther. Celui-ci, en circulant dans le conducteur, y développe de la chaleur, parce qu'il ébranle en passant les niolécules pondérables et leur laisse une partie de sa force vive. Mais, au lieu de produire de la chaleur, il peut produire un travail diiîérent.

Nous en aurons un premier exemple si nous plaçons dans le circuit un voltamètre rempli d'eau. Les deux pôles du courant, les deux électrodes de platine, étant amenés à la partie supérieure du liquide, l'eau s'échauffe, elle arrive rapidement à l'ébullition. Si ensuite on introduit plus profondément les pôles dans le vase, l'eau commence à se résoudre en ses deux éléments, la température du liquide diminue, et l'on rentre bientôt dans les conditions ordinaires des décompositions électrolytiques qui se font avec une légère élévation de température.

On voit donc là une action électrolytique et une action calorifique se substituer directement l'une à l'autre. Si

cette expérience était conduite de manière à donner des mesures précises, si Ton pouvait la dégager de toute cause d'erreur, on y verrait quel est le poids de Teau qui peut être échauffé d'un degré par la quantité d'éleclricité qui décompose un poids donné de cette eau; en d'autres termes, on trouverait le rapport de l'électrie à la calorie, et les courants électriques se trouveraient ainsi ramenés à la commune mesure des travaux mécaniques, au kilogrammètre (1).

Le courant produit un travail chimique dans l'exemple que nous venons de citer; il peut aussi produire un travail mécanique, élever un poids, faire tourner un arbre. M. Favre, dans une série d'expériences devenues célèbres, a montré qu'alors la chaleur développée dans un circuit décroit précisément en proportion du travail produit. La force vive du flux électrique est en partie consommée par l'élévation du poids, par la rotation de Tarbre, et l'agitation calorifique du circuit se

(1) Le père Secchi a fait ainsi quelques essais d'où l'on peut conclure que la quantité d'électricité qui décompose 08^106 d'eau peut élever d'un degré la température de 38 grammes du môme liquide. Il en résulterait (si l'on prenait pour élcclrie, comme nous l'avons indiqué plus haut, la quantité d'électricité qui peut décomposer un kilogramme d'eau) qu'une électrie équivaut à 360 calories ou à 153 000 kilogrammctres. Si, pour avoir des nombres moins élevés, on rapportait l'électrie au gramme, elle équivaudrait alors à 0,36 calories ou à 153 000 kilogrammètres. Si, pour avoir des nombres moins élevés, on rapportait l'électrie au gramme, elle équivaudrait alors à 0,36 calories ou à 153 kilogrammètres. Nous citons ce résultat; mais nous ne voulons pas affirmer que Texpérience d'où il est tiré puisse être considérée comme tenant compte de toutes les conditions du problème.

iU LA PHYSIQUE MODERNE.

trouve diminuée d'autant. On voit là de l'électricité qui^ au lieu de se transformer en chaleur, se convertit en travail. Si cette conversion pouvait être complète, si Ton pouvait tout à fait éliminer de l'expérience le phénomène calorifique, on arriverait à trouver directement un rapport d'équivalence entre rélectricité et le travail mécanique, on observerait sans intermédiaire la relation de l'électrie et du kilogrammètre.

Mais c'est là une conception tout à fait théorique. Si, comme il est probable, le flux électrique n'a lieu qu'au sein de la matière pondérable, il en agite nécessairement les molécules; c'est-à-dire qu'il n'y a pas d'électricité sans chaleur. On doit même remarquer à cet égard que les différentes substances offrent à peu près le même ordre de conductibilité par rapport à l'électricité et par rapport à la chaleur. Si, par exemple, on considère les métaux à ce double point de vue, non-seulement ils se rangent dans les deux cas suivant le même ordre (argent, cuivre, or, étain, fer, plomb, platine, bismuth), mais une même série de nombres peut représenter assez exactement leur double conductibilité. La connexion étroite qui lie ainsi les phénomènes calorifiques et électriques ne permet guère d'espérer que les actes mécaniques de l'électricité puissent être isolés dans la pratique et atteints par l'observation directe.