CHAPITRE PREMIER

II existe entre les attractions magnétiques et celles qui sont dues à l'électricité ordinaire des différences profondes et faciles à constater.

Frottez un bâton de verre ou de cire à cacheter avec un morceau de laine, puis présentez^le à une balle de sureau pendue à un fil de soie : il attirera la petite balle, mais dès qu'elle l'aura touché, elle sera repoussée. Au contraire, une bille de fer attirée par le pôle d'un aimant y reste adhérente, et même l'adhé* rence augmente avec le temps.

Suspendons à deux fils de soie deux balles de sureau, et touchons l'une avec un bâton de verre, l'autre $tvec un bâton de résine préalablement frotté. Si en^

202 LE liAGNËTISME.

suite on approche de chaque balle le même bâton avec lequel on Ta touchée, elles seront repoussées ; si au contraire on présente à la première le bâton de résine, ou le bâton de verre à, la seconde, elles seront attirées. Cette expérience prouve que le frottement a développé sur le verre et sur la résine deux électricités différentes (rélectricité positive, -h E, et l'électricité négative, — E) ; elle prouve encore que par le contact on a communiqué aux deux balles de sureau des électricités antagonistes de celles des substances qu'elles ont touchées. Nous avons vu, au contraire, que le pôle d'un aimant développe par son contact un pôle ami.

Enfin chacune des deux balles de sureau se trouve chargée d'une seule espèce d'électricité. En les rapprochant l'une de l'autre, on remarque qu'elles s'attirent entre elles (fig. 56). Si elles avaient été touchées toutes les deux par le même bâton, elles se repousseraient. — De même le bâton de verre ou de résine, frotté à l'un de ses bouts, ne manifeste aucune propriété électrique à l'autre bout, et parait ne pouvoir communiquer qu'une seule des deux électricités.

On ne retrouve donc pas, dans ces phénomènes, le fait si frappant de la coexistence des deux pôles contraires qui caractérise les phénomènes d'aimantation.

Les diverses particularités caractéristiques de l'électricité de frottement conduisent à la notion de la conductibilité plus ou moins grande des divers corps. Les «ins (les métaux, l'eau, les tissus organisés) sont bons conducteurs de l'électricité ; les autres, les corpg isolants (le verre» les résines, la soie, la lainej^

LES DÉCOUVERTES D'ŒRSTtD ET D'AMPÈRE. 203

la conduisent très peu, la retiennent plus ou moin» longtemps. Les corps isolants ou mauvais conducteurs sont ceux qui s'électrisent par le frottement ; on peut aussi les charger par le contact d'un autre corps déjà électrisé. Les bons conducteurs ne s'électrisent qu'a la condition d'être isolés par un manche ou support de verre, ou par un autre moyen analogue ; tant qu'ils

Fig. 56. — Attraction électrique.

ne sont point isolés, ils ne peuvent retenir Télectricité qui leur est communiquée. En * revanche, les conducteurs isolés peuvent facilement s'électriser à distance par la simple influence d'un corps déjà électrisé, et dans ce cas on constate sur eux la présence des deux électricités contraires ; mais si on les touche pendant l'opération, on leur enlève l'un des deux fluides ainsi séparés, et ils ne gardent que celui qui est attiré par le corps inducteur. ^

On voit combien les allures de l'électricité de frottement nous éloignent des phénomènes magnétiques pro-

prement dits. Malgré tout, l'analogie des attractions et des répulsions, provoquées par la présence de deux fluides pour ^ainsi dire dédoublés, suffisait pour faire soupçonner une cause commune derrière ces deux ordres de phénomènes si différents dans. leurs manifestations.

Les anciens, il est vrai, n'en étaient pas encore venus à constater les différences : peu curieux de la nature, ils connaissaient l'attraction que l'ambre jaune (Yélectron) exerce sur les corps légers, aussi bien que celle que l'aimant exerce sur le fer, et ne cherchaient pas plus loin. Aussi, jusqu'à William Gilbert, voyons-nous les phénomènes électriques et magnétiques généralement confondus. Gilbert (1600) découvre que le verre, les pierres fines, le soufre, la colophane, d'autres substances encore s'électrisent comme l'ambre. Il se rend compte de certaines différences, peu essentielles à la vérité, qui existent entre les deux ordres de phénomènes : « l'aimant, dit-il, n'agit que sur des corps magnétiques, homogènes avec lui, tandis que l'électricité agit sur les corps légers en général ; l'humidité dissipe l'électricité, tandis qu'elle n'a aucune action sur l'aimant, etc. Vers 1670, Otto de Guericke, l'inventeur de la machine électrique, remarque que les corps légers, après avoir été d'abord attirés par la matière électrisée, sont ensuite repoussés. Enfin vers 1730 Gray distingue les corps conducteurs des corps isolants, et Dufay établit l'existence de deux électricités contraires. Il ouvre ainsi un vaste champ de découvertes, et les manifestations si complexes de l'électricité de

frottement sont poursuivies dans leurs moindres détails par un grand nombre d'expérimentateurs. Puis on songe à faire la théorie de ces phénomènes, et l'identité du magnétisme et de l'électricité devient un thème de discussions sans fin.

C'était le temps où Ton composait la matière d'un petit nombre d'éléments diversement combinés, en y ajoutant les «fluides impondérables» comme les états différents d'un même principe. L'électricité n'était autre chose que le feu primitif; l'aimant était dans ce système une pyrite martiale saturée de fluide électrique, opinion que s'efforce de combattre Marat dans ses Recherches physiques sur V électricité (f782). On» ne tarda pas d'ailleurs à s'apercevoir des difficultés insurmontables créées par des analogies forcées, qui étaient en contradiction flagrante avec les expériences. Mais ce qui; de ces théories fantastiques, resta longtemps enraciné dans les esprits, ce fut l'identité des attractions de l'aimant et de la machine électrique, phénomènes qui paraissaient naturellement s'associer l'un à Tautre.

La mémorable découverte d'Alexandre Volta, qui, publiée au mois de mars 1800, inaugura d'une façon si brillante le dix-neuvième siècle, vint donner un autre cours à ces spéculations. Galvani, professeur d'anatomie à Bologne, avait posé en 1 790 le premier jalon de cette découverte, en signalant les phénomènes de contractilité musculaire que produit le contact de deux métaux avec les nerfs mis à nu. Il paraît que son attention fut d'abord attirée sur cet ordre de faits par les convulsions que le contact d'un '

scalpel excitait dans les muscles d'une grenouille dépouillée et placée sur une table près d'une machine électrique dont on s'amusait à tirer des étincelles. Ce n'était pas encore là l'expérience capitale sur laquelle repose la théorie de l'électricité voltaïque. mais peu après Galvani, ayant suspendu le train de derrière d'une grenouille disséquée à un balcon de fer, au moyen d'un crochet de cuivre engagé dans les nerfs lombaires, remarqua que les contractions avaient lieu chaque fois que les muscles dépouillés venaient à toucher le fer. Partant de la, Galvani réusut à reproduire les secousses à volonté, au moyen d'un arcVormé de deux métaux différents, et Volta, professeur à l'université de Pavie, ayant répété et varié l'expérience, en découvrit la véritable portée.

Galvani prétendait avoir surpris les mystérieux courants du fluide nerveux. Selon lui, tous les animaux jouissent d'une électricité inhérente à leur économie, dont les muscles sont les principaux réservoirs et les nerfs les voies de transport. Il admit donc l'existence d'une électricité animale, différente de l'électricité ordinaire, et qui reçut de ses partisans le nom de galvanisme. Yolta, au contraire, soutenait que le fluide des nerfs n'était autre chose que de l'électricité ordinaire, à laquelle les organes dos animaux servaient de conducteurs. Cette électricité, .^elon lui, avait pour source le contact de deux métaux différents ou plus généralement de deux matières hétérogènes. Il s'éleva dès lors entre les deux adversaires un long débat, et, chacun d'eux voulant étayor ' sa théorie par des faits nouveaux, les expériences so

succédèrent, faisant tantôt pencher la balance du côté de Bologne, tantôt du côté de Pavie.

Galvani mourut en 1798, après avoir perdu sa place pour des raisons politiques; mais les controverses continuèrent toujours entre les deux camps. Enfin Yolta crut avoir réussi à produire de l'électricité par le seul contact de deux métaux différents. Il forma des couples électro-moteurs en associant des disques de cuivre et de zinc, et les superposa en les séparant par des rondelles de drap mouillé, et il constata que TefTet augmentait en raison du nombre des couples employés.' Yoilà l'origine de la pile de Volta, que l'on peut considérer à bon droit comme la découverte la plus féconde qu'aient produite les temps modernes.

Après avoir annoncé la grande nouvelle à sir Joseph Banks, président de la Société royale de Londres, dans une lettre datée du 20 mars 1800, Yolta se rendit l'année suivante à Paris afin de lire, devant la classe des sciences physiques et mathématiques de l'Institut national, un Mémoire contenant les détails et les résultats de ses travaux sur le galvanisme, et de mettre ainsi dans tout son jour la fameuse théorie du contact. L'Institut, sur la proposition du général Bonaparte et d'une nombreuse commission, lui décerna une médaille d'or.

Selon Yolta, le contact de deux métaux différents

développe une force électro-motrice qui décompose

les fluides contraires et les tient séparés ; la rondelle

à de drap humide ne joue que le rôle de conducteur.

Nous savons aujourd'hui que ces vues théoriques

906 LE HAGNÉTISHE.

étaient erronées. La force électro-motrice, en réalité, a pour siège la surface de contact du drap humide et du zinc, et elle est due à Faction chimique qui s'y produit ; le cuivre n'est qu'un simple conducteur qui recueille Télectricité positive de Tacide, tandis que l'électricité négative s'accumule sur le zinc. Mais, si l'explication était mauvaise, l'expérience était bonne, et la pile fournissait en6n une source constante d'électricité.

La pile primitive de Yolta était la pUe à colonne (fig. 57), formée de disques de zinc et de cuivre superposées, que séparent des rondelles de drap imbibé d'eau acidulée; ces disques sont maintenus entre trois colonnes de verre. Les deux fluides s'accumulent aux deux extrémités de la pile, le fluide positif d'un côté, et le fluide négatif de l'autre. Si ces deux pôles sont mis en communication par un fil métallique, les deux électricités opposées se combinent, il y a décharge; mais la pile se recharge incessamment d'elle-même, et il s'établit ce qu'on appelle un courant dans la pile et dans le fil conjonctif. On admet l'existence d'une double circulation continue : le fluide positif allant dans le fil du pôle positif au pôle négatif, dans la pile du pôle négatif au pôle positif, et le fluide négatif allant en sens inverse. Comme ces deux courants produisent des efiTets identiques, on se contente d'en considérer un seul, le courant positif: c'est lui qu'on appelle le courant de la pile.

Le courant continu qui traverse la pile et le fil conducteur, formant ensemble un circuit fermé, fournit de rélectricité à basse tension^ tandis que celle

LES DËGOtlTBtlTES D'ŒRSTED ET D'AMPÈRE. SW

de la machine électrique est de l'électricilé k haute tension.

La pile de Volta fut bientôt modiliée et perrectionnée d'une foule de manières. Volta lui-même imagina la pile à tasses, où les couples de disques sont remplacés par des. lames de cuivre et de zinc, soudées ensemble en forme d'il renversé, et plongeant dans des tasses ou des verres remplis d'eau aiguisée par un acide minéral . Cruikshank y substitua la pile à auge, où le liquide remplit les cases formées par des cloisons composées chacune lie deux lames accolées.

Ces piles ne renfer- Fig.sî. -Piiede vq1(=.

ment qu'un seul liquide

e^ elles ont un défaut commun : le courant s'y affaiblit rapidement. On a obtenu des piles à courant constant par diverses dispositions, qui mettent les deux métaux en contact avec deux liquides différents. C'est à M. Becquerel que l'on doit ce progrès important, qu'il a réalisé dès 1829. Mais ce sont d'autres qui ont attacbé leurs noms aux piles à débit constant : les plus con-

nues sont les piles de Daniel!, de Grove, de Bunsen. Le couple électro-moteur de la pile de Danidl se compose d'un bocal de verre, rempli d'eau acidulée, dans lequel on place un vase poreux contenant une solution de sulfate de cuivre ; dans l'eau acidulée plonge ane lame de zinc de forme cylindrique qui enveloppe le vase poreux, et dans la solution de sulfate un cjlindre de cuivre.Des rubans métalliques sont fixés au zinc et au cuivre de chaque élément; pour monter la pile, on rattache le cuivre de chaque élément au zinc de l'élément voisin. — M.Callaud, de Nantes, a per- Fig. 58. - Couple de budsed. fcctionné cclte pile en supprimant le vase poreux ; les liquides sont simplement superposés, la différence des densités les empêche de se mêler. Les piles Callaud sont très économiques et donnent un courant remarquablement constant.

Le couple de Bunsen (fig. 5S) est disposé d'une manière analogue; seulement le cylindre de cuivre est remplacé par une baguette prismatique de charbon de cornues, et la solution de sulfate par de l'acide nitrique étendu. La pile de Bunsen fournit des courants plus énergiques, mais bien moins constants que ceux de la pile de Daniell.

Les piles hydro- électriques, ou piles fondées sur le jcv deï actions chimîiiues, ne sont pat du reste 1m

LES DÉCOUVERTES ITŒRSTED ET DAMPÈRE. 211

seules qui fournissent des courants continus ; on peut obtenir le même résultat par l'action de la chaleur^ Scebeck découvrit, e.i 1821, qu'il suffit de souder par leurs extrémités deux lames de bismuth et d'antimoine (ou, en général, de deux métaux différents), et de chauffer lune des soudures, pour faire naître un courant dans ce circuit fermé. On obtient une pile thermoélectrique en réunissant plusieurs couples de deux lames; pour développer le courant, on chauffe les soudures paires et l'on refroidit les soudures impaires (fig. 59). Il suffît d'ailleurs, pour obtenir un courant,

KM

Fig. 59. — Pile Ihermo-électrique.

d'employer un circuit formé d'un seul métal, qui offre en quelques points des différences de structure : un fil. de platine, noué ou tordu en un de ses points, pui» chauffé dans le voisinage, est traversé par un courant» si les deux bouts sont réunis. Enfin M. Quincko a re« connu récemment qu'on obtient des courants électriques lorsqu'on fait passer des liquides par une mince cloison.

La découverte de Volta ouvrit un champ nouveau à la discussion sur l'identité de l'électricité et du ma* gnétisme* La pile, en fixant à ses deux. bouts les deux éleetricités opposées, semblait offrir le simulaoro de»

pôles d'un aimant. Ce fut avant tous J.-H. Ritter qui établit ce principe que la pile était un aimant réel, . et devait comme tel avoir un pdle positif et un pôle négatif, que la polarité de la pile était une polarité magnétique. Plusieurs physiciens s'efforcèrent de prouver par l'expérience qu'un seiAblablc effet est tout à fait étranger à la pile. On trouve, par exemple, dans un programme d^ Ampère, imprimé en 1802, le passage suivant : « Le professeur démontrera que les phénomènes électriques et magnétiques sont dus à deux fluides différents et qui agissent indépendamment l'un de l'autre. » Mais la verve et l'imagination fécondes de Ritter lui gagnaient chaque jour de nouveaux partisans. Muncke et Gruner, à Hanovre, ont fait de grands efforts pour obtenir des effets analogues à ceux de la pile de Yolta au moyen de batteries magnétiques d'une puissance extraordinaire, ou pour influencer par ces dernières des piles très petites et ex. cessivement mobiles, mais toujours en vain. Peutêtre que la vérité se serait fait jour déjà si, au lieu de faire agir des aimants très forts sur des piles minimes, on avait essayé d'opérer avec des piles grandes sur des aiguilles petites et d'une mobilité convenable.

C'est dès ce moment qu'un physicien amateur faillit peut-être de mettre la main sur le fait capital qui a été le point de départ de la découverte de Télectromagnétisme. Le 3 août 1802, une feuille politique de Trente annonça que le conseiller Jean-Dominique Romagnosi avait observé une déviation de l'aiguille aimantée, produite par le fluide galvanique. Ayant atta-

ché à une pile à colonne un fil d'argent articulét dont la dernière articulation était passée dans un tube de verre, il avait saisi cette espèce de chaînette par le tube de verre et en avait appliqué le bout libre à l'ai" guille d'une boussole, placée sur un suppoii de verre, «c Après un coûtact de quelques secondes, l'aiguille s'écarta de plusieurs degrés de sa position polaire. Quand la chaîne fut soulevée, l'aiguille conserva la déviation qu'on lui avait imprimée. En appliquant de nouveau la chaîne, on vit l'aiguille dévier encore un peu, et conserver toujours la position dans laquelle on la laissait. » Pour la faire revenir à sa direction initiale, Romagnosi pressa des deux mains le bord de la boîte qui renfermait Taiguille. — Pour expliquer cette expérience à peu près incompréhensible, M. Zantedesctii suppose que Romagnosi a dû toucher avec la main le bout libre de la chaînette et obtenir ainsi un courant fermé par le corps de l'observateur et le sol ; mais cette interprétation trouvée après coup ne sert qu'à mieux faire ressortir l'ignorance où était Romagnosi des véritables conditions de l'action des courants sur les^i* mants. C'est assurément à tort qu'on a évoqué le souvenir de ce fait mal observé pour diminuer la gloire d'Œrsted, le Danois, qui le premier découvrit en 1819 la déviation de l'aiguille aimantée par l'action d'un courant fermé. Sans doute, cette granJle découverte était dans l'air, on la pressentait, on la souhaitait; mais il arriva qu'avant Œrsted plusieurs crièrent trop tôt : J'ai trouvé ! comme les matelots de Colomb, avides d'obtenir la récompense promise, à la moindre apparence poussaient à l'envi le cri de Terre !

Cependant l'annonce du physicien de Trente ne fut pas entièrement perdue. Jean Aldini, dans son Essai sur le galvanisme j publié en 1804, s'exprime ainsi : «'Mojon a magnétisé des aiguilles à coudre, de la Ion* gueur de deux pouces, par un appareil à tasses de cent verres. Cette nouTelle propriété du galvanisme a été. constatée par d'autres observateurs, et dernièrement par M. Romagnosi, qui a reconnu que le galvanisme faisait décliner Taiguille aimantée. » — « D'après les observations de Romagnosi, rapporte Joseph Izam (1804), l'aiguille, déjà aimantée, et que l'on soumet ainsi au courant galvanique, éprouve une déclinaison ; et d'après celle de M. Mojon les aiguilles non aimantées acquièrent par ce moyen une sorte de polarité magnétique. »

Ainsi bien avant 1820 l'action du courant vol-, taïque sur l'aimant avait été au moins soupçonnée ; mais toutes ces observations, évidemment mal faites, restèrent infécondes. Ce qui le prouve, c'est qu'on ne cessa pas d'assimiler directement la pile à l'aimant. Œrsted lui-même était encore dans ces idées ; son point de départ était celui des expérimentateurs de 1802. Dans ses Réflexions sur les lois de la chimie f publiées en 1812, il avait exposé la doc* trine de l'identité des phénomènes électriques et magnétiques,' et il cherchait avec obstination des expériences à l'appui. Longtemps toutes ses tentatives furent vaines, car il évitait à dessein de fermer le circuit de la pile, convaincu que les pôles devaient être libres pour manifester une influence magnétique.

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Jean-Chrétien Œrsted^ était, depuis 1806» profesr seur de physique à l'Université de Copenhague! Dans le cours de l'hiver de 1819 à 1820, il était occupé à nonlrer à ses auditeurs des expériences galvaniques. Par un heureux hasard, un mince fil de platine, étendu entre les deux pôles d'une pile de Yolta assez puissante, et rendu incandescent par le courant intense» qui le traversait, passait au-dessus d'une aiguille aimantée, placée à peu de distance de la pil^ On vit alors que l'aiguille éprouvait des déviations singulières qui û*rent l'étonnement des assistants, puisque, d'aprèstout ce qu'on savait alors, une attraction ou une répulsion émanant du fil conjonctif devait paraître énigmatique. Œrsted a plus tard soutenu que ses vues théoriques l'avaient conduit directement à sa découverte; il a prétendu que ses recherches sur l'influence que les deux électricités, au moment de leur compensation^ devaient exercer sur l'aiguille lui avaient fait entrevoir ce qu'il observa ; mais il est très probable qu'il n'avait alors songé qu'à une polarité magnétique des pôles d'une pile à courant fermé. Et il semble presque, en y regardant de près, que ni Œrsted, ni ses auditeurs n'aient saisi immédiatement toute la portée du phénomène qui s'était révélé à leurs yeux : autrement il n'eût pas différé jusqu'au mois de juillet suivant la publication de cette découverte capitale. Ajoutons qu'à l'observation seule de ce fait de la déviation de l'aiguille par le courant voltaïque se borne la part qui revient à Œrsted dans la découverte de l'électro-ma-

« Né en 1777, iiioi-t en 1851.

gnétisme ; il laissa à d'autres, et notamment à André- Marie Ampère^, le mérite de compléter son œuvre.

Le lundi 11 septembre 1820, dans la séance de TAcadémie des sciences de Paris, M. A. de la Rive, qui venait de Genève, répétales expériences d'Œrsted devant le savant auditoire, et le lundi suivant Ampère apporta déjà un fait plus général que celui qu'on avait annoncé. C'est grâce aux recherches de l'illustre physicien jTrançais qu'en peu de temps fut constituée ce qu'on appelle aujourd'hui la science de l'électro-magnétisme.

Même après que les sociétés savantes furentinstruites de la grande nouvelle, le public resta encore quelque temps sans y faire attention. La raison de cette circonstance doit être cherchée d'abord dans la rédaction primitive d'Œrsted, qui ne laisse pas que d'être un peu confuse et embarrassée, mais principalement dans une erreur qui se liait à l'origine de la découverte, et qui consistait en ce que l'auteur lui-même exigeait, au commencement, pour la réussite de ses expériences, une pile assez forte pour porter au rouge le fil conjonctif. Il est certainement singulier qu'Œrsted, dans l'intervalle de six mois qu'il laissa s'écouler entre sa découverte et sa publication, n'ait pas remarqué qu'il suffit d'employer deux disques de zinc et de cuivre, d'un diamètre un peu considérable, pour produire non seulement les mêmes phénomènes qu'il avait observés avec la pile, mais encore des effets plus sensibles que ceux de piles composées d'un grand nombre

^ Né en 1775, mort en 1836.

de couples plus petits. Cette prétendue nécessité d'un appareil très puissant empêcha bien des savants de répéter les expériences électro-dynamiques ; il s'en trouva môme qui doutaient de la réalité de la découverte. Mais on ne tarda pas à s'apercevoir que le fait capital de la déviation pouvait être obtenu à bien moins de frais, et cette possibilité de répéter les expériences avec des appareils simples et peu coûteux fut pour beaucoup dans l'enthousiasme universel qui succéda bientôt à TindifTérence du public. On vit non seulement les professeurs de physique, mais bon nombre de naturalistes, de médecins, d'amateurs de tous genres et de personnes qui d'habitude restent étrangères aux sciences, s'emparer avec ardeur du champ ouvert à leur sagacité. On triomphait de voir cette force solitaire qui habitait les aimants tout à coup tirée de son isolement et liée à l'un des agents les plus communs et les plus répandus : l'électricité.