INFLUENCE DE LA. DIFFUSION

lier ici une théorie complète du phénomène (>l je me cunlcuterai d'un aperçu. Tout doit, en somme, se passer comme si une partie de l'électricité se mouvait avec la vitesse même de la lumière, pendant que le reste suivrait avec une vitesse moindre et d'ailleurs variable. Nous aurions alors une forte tête de colonne s'avançant avec une vitesse de 300 000 kilomètres, mais en laissant en arrière des traînards qui s'éparpilleraient sur la route.

La méthode de M. Fizeau mesure non pas la vitesse maximum, c'est-k-dire celle delà tête de colonne, mais la vitesse moyenne qui doit être notablement moindre. C'est ce qui explique pourquoi la vitesse observée est très inférieure à 300 000 kilomètres.

La vitesse moyenne dans le fer est moindre que dans le cuivre pour deux raisons : 1° parce que le fer est magnétique, ce qui aug-mente la self-induction à cause de l'aimantation transversale ; 2° parce que sa résistance spécifique est plus grande que celle du cuivre, ce qui augmente l'intluence de la diffusion.

Les expériences de M. Fizeau ne sont donc pas en désaccord avec la théorie.

87 f. Expériences de Siemens. — Siemens a repris la question, en 1875, à l'aide d'un appareil qui se compose essentiellement d'un cylindre d'acier tournant rapidement et dont la surface est enduite de noir de fumée. Près de cette surface sont placées deux pointes métalliques P et P' ; deux perturbations électriques se produisant simultanément au même point, arrivent la première en P par un chemin très cuurt, la seconde en P' après avoir parcouru une longue ligne.

190 PROPArxATION LE LONG D UN FIL

Deux étincelles éclatent, la première entre la pointe P et le cylindre tournant, la seconde entre la pointe P' et ce même cylindre; chacune d'elles laissent sur la surface du cylindre une trace facilement perceptible.

La distance de ces deux traces permet d'apprécier le temps qui s'est écoulé entre les deux étincelles, c'est-à-dire le temps que la seconde perturbation a mis à parcourir la longue ligne.

Voici comment on obtenait la simultanéité des deux perturbations. On se servait de deux bouteilles de Leyde, dont les armatures extérieures étaient réunies par un fil métallique ; l'armatui^e intérieure de la première bouteille était en communication avec la pointe P, celle de la seconde avec la longue ligne et la pointe P'. Quant au cylindre tournant, il était en communication avec le sol.

Les bouteilles étant chargées, on les déchargeait en toucliant le fil qui joint les armatures extérieures. Les électricités des deux armatures intérieures devenaient ainsi libres en yyièyne temjis et s'écoulaient dans le sol, la première par la pointe P et le cylindre, la seconde par la longue ligne, la pointe P' et le cylindre.

La pointe P donne une trace unique; la pointe P' donne une série de traces se succédant à intervalles plus ou moins réguliers sur une même ligne ; il se produit donc en P' non pas une seule étincelle, mais une série d'étincelles. C'est là l'effet de la diffusion. Il ne faudrait pas croire que cette série d'étincelles est la preuve de l'existence d'un phénomène oscillatoire et l'explication donnée par Siemens paraît préférable.

La première étincelle en éehaulfanl l'air, fraye un chemin

EXPERIENCES DE SIEMENS l'.H

par où IV'lecti'ititt' s'écoule. Mais, par suite de la rutation du cylindre, ce ciiemin s'incurve et s'allonge de plus en plus; sa résistance croît et finit par devenir assez grande pour que l'électricité préfère se frayer un chemin nouveau par une seconde décharge disruptive, et ainsi de suite. C'est ainsi (|u'un courant continu peut produire une série discontinue d'étincelles.

Voici les résultats obtenus :

Ligne d

Longueur

en kilomètres

Vitesse

en kilonu'tres

Ces résultats ne sont pas absolument concordants ; mais tous donnent une vitesse au moins double de celle qu'avait observée M. Fizeau (100 000 kilomètres dans le fer), mais inférieure à celle de la lumière.

En observant le moment où éclate la première étincelle, Siemens n'observe pas, comme M. Fizeau, une sorte de vitesse moyenne, mais une vitesse voisine de celle du front de londe. Mais ce n'est pas pourtant celle du iront de l'onde elle-même. La première étincelle éclate au moment où le potentiel de P' atteint une certaine valeur (jui dépend de la distance de cette pointe au cylindre. Soit Vq cette valeur. La distance du front de l'onde au point Pq où le potentiel est égal à Vfl va en augmentant par suite de la diffusion à mesure que la perturbation se propage, de sorte que la vitesse mesurée, qui est celle du point P^, peut être inférieure à celle du front de l'onde (et cela d'autant plus que \\ sera plus grand .

192 PROPAGATION LE LONG d'UN FIL

Ces considérations expliquent pourquoi la vitesse mesurée par Siemens est très supérieure à celle de M. Fizeau et plus petite que celle de la lumière. D'ailleurs, la vitesse observée, qui est celle de P^, doit être plus petite que celle du front de l'onde, et celle-ci à son tour doit être plus petite que 300 000 kilomètres, car le magnétisme du fer a, comme je l'ai dit plus haut, pour effet d'augmenter la self-induction.

Quant aux divergences des différents résultats, elles peuvent s'expliquer de bien des manières ; on peut les attribuer à des différences dans la susceptibilité magnétique du fer, ou bien supposer que la valeur de Vo n'était pas la même dans les différentes expériences. On pourrait d'ailleurs imaginer beaucoup d'autres explications.

87 g. Expériences de M. Blondlot. — La discussion qui précède montre suffisamment combien la propagation d'un courant continu, ou bien intermittent ou alternatif de basse fréquence, diffère de la propagation des perturbations hertziennes.

Ces dernières, en effet, sont de très courte durée et formées d'oscillations dont la période est excessivement courte.

On a donc lieu de penser que l'inlluence de la diffusion sera négligeable, le résidu laissé en arrière très faible, et la vitesse moyenne extrêmement voisine de la vitesse du front de l'onde, c'est-à-dire de 300 000 kilomètres.

On ne pouvait donc rien conclure, en ce qui concerne ces perturbations, des expériences que nous venons de relater, et de nouvelles études étaient nécessaires : c'est ce qui a

EXPERIENCES DE M. BLONDLOT 103

décidé M. Blondlot à entreprendre les expériences suivantes :

Son appareil se compose de deux bouteilles de Leyde symétriques F et F' de petite capacité. Les armatures iulérieures A et A' sont mises en communication par un fil interrompu en son milieu par un micromètre à étincelles. Les deux bornes de ce micromètre sont reliées à une bobine de Ruhn)kuri'. L'ensemble de ces armatures A et A', du lil qui les joint et du micromètre constitue un véritable excitateur que j'appellerai E.

L'armature extérieure de chacune des deux bouteilles F et F' est divisée en deux parties isolées. J'appellerai B et C les deux parties de l'armature extérieure de F, B' et G' celles de l'armature extérieure de F'.

B et B' sont mises en communication de deux manières :

1" Par une corde mouillée ;

2" Par un fd métallique court, interrompu en son milieu par un micromètre à étincelles dont les bornes sont l'orMiées par deux pointes métalliques P et P'.

De même C et G' sont mises en comnmnication de deux manières :

1° Par une corde mouillée;

■i" Par un fd de ligne. Ce lil va d'abord de l'armature C au point D, à l'extrémité de la ligne, puis revient de D à la pointe P dont j'ai parlé plus haut; après avoir traversé le micromètre, l'électricité doit aller de la pointe P' au point D' à l'extrémité de la ligne, puis revenir du point D' à l'armature G'. Les poteaux télégraphiques portent ainsi quatre iils, CD, DP, P'D', D'G' et l'électricité pour aller de G en G' par ce chemin, en ti^aversant le micromètre, doit parcourir

LES OSCILLATIONS KLECTRIQUES. l >

i94 PROPAGATION LE LOxNG D UN FIL

quatre fois toute la longueur de la ligne, deux fois à l'aller et deux fois au retour.

On peut donc aller de B en B' ou de G en C par deux chemins, par une corde mouillée de grande résistance, ou par vm chemin métallique, mais interrompu par un micromètre.

Si les variations de potentiel sont lentes, l'électricité passera tout entière par la corde mouillée, car la différence de potentiel entre les deux pointes P et P' ne deviendra jamais assez grande pour que l'étincelle éclate et le micromètre restera isolant.

Si, au contraire, ces variations sont rapides, l'étincelle éclatera, frayera un chemin à l'électricité, à travers le micromètre PP' ; la quasi-totalité de l'électricité passera par le chemin métallique, et il ne passera par la corde mouillée qu'une quantité négligeable à cause de la gi-ande résistance de cette corde.

Voici comment fonctionnera l'appareil. La bobine de Ruhmkorf chargera les armatures intérieures A et A', par exemple A positivement et A' négativement. Les armatures B et C se chargeront négativement par iniluence ; les armatures B' et C se chargeront positivement. Il faut donc qu'une certaine quantité d'électricité aille de B en B' et de C en G'; mais, comme les variations sont relativement lentes, cette électricité passera par les cordes mouillées.

A un certain moment, l'étincelle de Texcitateur E éclatera. Gette étincelle sera oscillante, comme son aspect le montre suflisamment. Les armatures A et A' vont se décharger brusquement, de sorte que les électricités accumulées sur les armatures B,G, B' et G' vont devenir libres brusquement

EXPERIENCES DE M. BLONDLOT 105

et simultanément. L'électricité va donc repasser de B' en B et de C en C ; mais cette fois en suivant le chemin mt-tallique, car les variations sont brusques.

Deux étincelles éclateront dans le micromètre PP', qui est la partie commune aux deux chemins métalliques BB' et ce. La première étincelle éclatera au moment où la perturbation partie de B arrivera on P, la seconde au moment où la perturbation partie de C arrivera en P. Comme le chemin BP est très court, l'intervalle de temps qui s'écoulera entre les deux étincelles sera égal au temps que la perturbation mettra à parcourir le chemin CDP. C'est cette longueur CDP que j'appellerai la longueur de la ligne ; elle est le dijuble du fil d'aller CD qui va à l'extrémité de la ligne et la moitié du chemin total CDPP'D'C.

L'intervalle de temps entre les deux étincelles était apprécié à l'aide d'un miroir tournant qui renvoyait la lumière des étincelles sur une plaque sensible; on n'avait plus qu'à mesurer la distance des deux images obtenues sur cette plaque.

Les premières expériences où la longueur de la ligne était d'un peu plus de 1 kilomètre ont donné en moyenne une vitesse de 293 000 kilomètres ; avec une longueur de ligne de 1 800 mètres, on a obtenu ensuite en moyenne une vitesse de 298 000 kilomètres.

Les lignes étaient en cuivre ; observons d'autre part que, même avec une ligne en fer, on aurait pu s'attendre à obtenir une vitesse peu difïérente. Les expériences de Hertz ont montré, en effet, que la longueur d'onde est la même dans le fer que dans le cuivre, comme si l'aimantation transversale, ne pénétrant qu'à une profondeur excessivement faible, n'avait pas d'influence sur la vitesse de propagation.

196 PROPAGATION LE LONG d'uN FIL

87 h. Les expériences de M. Blondlot ont mis en évidence un autre fait important. Avant de les avoir réalisées, M. Blondlot craignait que la seconde étincelle ne soit pas visible à cause de l'affaiblissement dont j'ai parlé plus haut (n° 67).

Cet effet ne s'est pas produit ; il y a bien une différence d'intensité entre les images des deux étincelles, ce qui d'ailleurs aide à les distinguer; mais M. Blondlot ne croit pas que cette différence soit due à cette cause, parce que quand on supprime la communication BPP'B', la seule étincelle qui subsiste prend un éclat plus fort que celui que présentait la première étincelle avant la suppression de la communication. On pourrait expliquer la différence d'intensité entre les deux images de la façon suivante. La première étincelle échauffe l'air entre les deux pointes ; quand la seconde étincelle éclate, elle rencontre moins de résistance et c'est pour cette raison qu'elle est moins brillante.