PAR LES CONDUCTEURS CHAUDS

Par O.-W. RICUARDSON, B. A., B. Se.

Traduit de l'anglais par Elouard SALLES.

Philosophical Transactions, 1908, A. aoi, p. 497 à 5i3.

La partie expérimentale de ce Mémoire renferme l'étude de la conductibilité électrique de l'espace entourant, à basse pression, des surfaces chaudes de platine, de carbone et de sodium. Un exposé préliminaire de quelques-unes des expériences effectuées sur le platine a été lu à la séance du aS novembre 1901 de la Cambridge Philosophical Societj (*).

La conductibilité produîle par les métaux chauds a été l'objet d'un grand nombre de recherches dues à différents auteurs. Les phénomènes, toutefois, sont très compliqués : on trouve en effet que la quantité d'ionisation ainsi que son signe varient d'une remarquable façon avec la nature, la température, l'histoire précédente du métal, la nature du gaz environnant ce dernier, avec les altérations même légères de la surface métallique. Les présentes recherches ont été effectuées avec cette idée que, à température élevée, la conductibilité produite par les métaux prend sa forme la plus simple, étant due à une émission de particules négatives. Cette idée trouve un appui dans l'observation du professeur Mac Clelland (2) que le courant négatif est dans de larges limites indépendant de la nature du gaz, il est de même indépendant de sa pression entre o"^™,o4 et o'""*,oo4.

Le principal problème étudié expérimentalement ici est la façon dont varie avec la température du métal le courant de saturation entre la surface métallique chauffée et une électrode métallique voisine. La valeur du courant de saturation correspond au nombre total d'ions

(») Camb. Phil. Proc.^ vol. XI, p. 286.

(') Camb. Phil. Proc»y vol. X, p. 241, and vol. XI, p. 296.

produit en une seconde par la surface. Il a été trouvé utile, incidemment, d'examiner en plus la relation existant entre le courant et la force électromotrice pour la conductibilité produite, dans le cas des trois substances ci-dessus mentionnées, à différentes pressions.

La théorie proposée pour expliquer les phénomènes repose sur l'hypothèse que la conduction dans les métaux est produite par des corpuscules, théorie qui a été développée parles professeurs F)rude ( • ) et J.-J. Thomson (2). Selon cette théorie un métal doit être regardé comme ayant une structure spongieuse formée de molécules et d'ions positifs fixes comparativement grands, avec de petits ions négatifs ou corpuscules, se mouvant librement avec une grande vitesse à travers la masse. Puisque les corpuscules ne quittent pas tous le métal quand ils frappent sa surface, il est évident qu'il doit exister une discontinuité superficielle de potentiel s'opposant à leur sortie. Si maintenant nous élevons la température du métal, nous augmentons la vitesse moyenne des corpuscules, et, pourvu que l'énergie nécessaire à un ion pour traverser la surface n'augmente pas avec la température, il y aura un plus grand nombre d'ions que précédemment qui, frappant la surface, la traverseront. De cette façon nous pouvons calculer comment varie avec la température le nombre de corpuscules projetés à travers l'unité de surface d'un métal. La formule ainsi obtenue nécessite deux nouvelles constantes, qui sont le nombre d'ions dans l'unité de volume du métal et le travail effectué par Tion en passant à travers la surface. On peut dire, par anticipation, que presque toutes les expériences sont en parfait accord avec la théorie. En particulier les formules théoriques indiquent un accroissement extrêmement rapide du courant de saturation avec la température, à laquelle ce courant est relié par une formule exponentielle. Les expériences montrent qu'il en est bien ainsi, et le courant de saturation a été suivi pour les trois conducteurs examinés entre les limites suivantes :

Pour le platine de 10-** à lo-* ampères par centimètre carré

» carbone de lo-' à 2 »

» sodium de 10-** à -2 X lO"* » courant total

La limite de température pour le platine et le carbone a varié à peu près de 1000** C. à 1600" C. et pour le sodium de ioo"C. à 43o**C.

(*) Drude's Ann,, Vol. I, p. 566.

C) Rapports présentés au Congrès lalernational de Physique. Paris, 1900.

CONDUCTIBILITÉ ÉLECTRIQl'B COyMUXlQUKK AU VIDE. 583

Les valeurs énormes des courants obtenus constituent peut-être le point le plus curieux de ces recherches. La déperdition la plus forte qui ait été mesurée a été celle de o,4 ampère entre un filament de carbone et une électrode voisine, ce qui correspond à un courant de 2 ampères par centimètre carré de surface de carbone, le potentiel du fil étant de — 60 volts. La pression du gaz dans ce cas n'était que ^ de millimètre de mercure, de sorte que Tionisation par collision était négligeable. Dans tous les cas on avait soin que le champ mis sur les filaments fût insuffisant pour provoquer la décharge disruptive ou la maintenir après qu'elle eût commencé.

Les plus faibles courants avec le sodium ont été mesurés à Taide d'un électromètre à quadrants; le plus fort, o,o4 ampère, a été enregistré à l'aide d'un ampèremètre Weslon.

Ces expériences montrent d'une façon évidente qu'un métal placé dans le vide et chauffé à une température suffisamment élevée rend l'espace qui ren\ironne un excellent conducteur de l'électricité; les résultats sont tels que dans le cas d'une lampe à incandescence, à la température la plus éle\ée qu'elle puisse supporter, la conductibilité de l'espace environnant le filament est comparable à celle de ce dernier.

Pour un conducteur chaud le courant traversant le milieu et se dirigeant vers l'électrode n'ira bien entendu que dans une direction. Quand le métal est chaud et chargé positivement et l'électrode reliée au sol, le courant est extrêmement petit en comparaison de ce qu'il est quand le fil est négatif.

Ce Mémoire comporte les divisions suivantes :

A. Jiechercfies théoriques :

L Calcul du courant de saturation.

IL Equilibre des corpuscules au voisinage d'une surface infinie chauffée.

B. Recherches expérimentales :

L Expériences avec le platine, le carbone, le sodium.