ÉLECTRISATION DES TUBES A DECHAUGES

faction, tandis que la chute de potentiel anodique diminue, puis reste constante.

Ce sont ces résultats que nous retrouverons invariablement : M. Warburg a étudié les potentiels dans les tubes à décharge renfermant, soit de l'azote, soit de l'hydrogène extrêmement purs. En particulier l'hydrogène était desséché par du sodium préparé dans le tube même, en électrolysant le verre de la paroi à 3oo^ sous i 200 volts. Bien entendu il n'y avait aucun robinet sur l'appareil à faire le vide.

Pour des pressions ne descendant pas au-dessous de 0,8 mm, M. Warburg trouve que la chute de potentiel à la cathode ne dépend que de la nature du gaz et de la matière constituant les électrodes. Avec l'hydrogène par exemple, la pression variant de 9,3 mm à 0,8 mm, la chute de potentiel en question est :

390 volts pour des électrodes en platine 190 )) » aluminium.

168 » )) magnésium.

M. Mebius a observé une chute de potentiel de 200 volts dans l'espace cathodique obscur, 4 à 5 volts dans l'espace obscur compris entre la lumière négative et la lumière positive, et 23 volts dans la lumière soit positive, soit négative ; dans ces expériences, faites sur l'air, la pression était de o,j mm de mercure.

On déduit immédiatement de ces diverses expériences que la presque totalité de la chute de potentiel se produit au voisinage de la cathode ; c'est ce qui a donné naissance à l'hypothèse longtemps soutenue par divers auteurs, par Edlund en particulier, dune sorte de résistance au passage du courant, résistance ayant son siège à la cathode ou dans l'espace cathodique obscur.

Edlund (*) admettait que cette résistance n'est autre chose qu'une force électromotrice, et il arriva ainsi à cette conclusion certainement inexacte, que le vide absolu est conducteur.

Les expériences de M. Grookes (^) sur le même sujet ont été

(i) Philos. Mag., t. XIX, p. 12.5 (1895). Journal de phys., 1^ série, t. IV, p. 273, et t. Y, p. 23o.

(2) Adresse présidentielle ù la Société des ingénieurs électriciens d'Angleterre. La Lumière électrique, t. XXXIX, p. 233 et 289 (1891).

.CHUTE DE POTENTIEL A LA CATHODE ']c)

effectuées à des pressions beaucoup plus basses, pour lesquelles on observe facilement les rayons cathodiques.

Dans l'une d'elles, faite avec l'appareil représenté figure lo,

Fig. 10.

une sonde mobile est reliée à la terre par Tintermédiaire d'un galvanomètre. En rapprochant progressivement la sonde de la cathode, le galvanomètre indique successivement un écoulement d'électricité positive, puis d'électricité négative. Pour une position convenable de la sonde, le courant est nul. Ce point neutre se rapproche de la cathode quand la pression diminue, et, pour un vide très poussé, on ne peut obtenir d'électricité négative qu'en touchant presque la cathode. Pour des pressions très faibles, inférieures au centième de millimètre, le tube est fortement chargé d'électricité positive jusque tout près de la cathode.

Dès que la résistance des tubes équivaut à quelques centimètres d'étincelle, ce phénomène est tellement apparent que les procédés les plus grossiers suffisent à le mettre en évidence.

Soit par exemple un tube muni d'une cathode et d'une anode A et G (fig. ii) et d'une électrode auxiliaire B, en

Fig-. II.

forme d'anneau, placée à j ou G millimètres en avant de la cathode. La raréfaction étant telle que l'étincelle équivalente soit par exemple de 8 à lo cm, on peut constater qu'entre deux iils reliés à B et G on obtient une étincelle à peine inférieure à la précédente, tandis qu'entre deux fils reliés à B et A, on

4o ELECTIUSAÏIOX DES TUBES A DÉCHARGES

ne voit se produire qu'une étincelle grêle de quelques millimètres. Nous voyons ainsi qu'à une raréfaction suffisante (qui bien entendu est essentiellement variable avec la forme et les dimensions du tube), la presque totalité du tube est à un potentiel très peu différent de celui de l'anode, et qui lui devient sensiblement égal quand le vide est tel que la décharge ne passe plus.

Autrement dit le champ électrique est très intense au voisinage immédiat de la cathode; il est presque nul dans tout le reste du tube. C'est évidemment au gaz qu'il faut attribuer cet effet, mais la méthode des sondes ne peut indiquer que l'état électrique de la paroi, puisqu'elle-méme est une fraction de paroi. Nous dirons donc seulement qu'à partir d'une distance de la cathode qui peut se réduire à moins d'un centimètre, la distribution de l'électricité sur la paroi intérieure de l'ampoule tend à se faire comme sur un conducteur, de manière à annuler le champ intérieur. L'ampoule est à peu près assimilable à une cage de Faraday.

Cette valeur élevée du champ près de la cathode peut être mise en évidence sans l'emploi d'électrode auxiliaire. 11 suffit de constituer un tube à vide analogue au précédent, mais en ayant soin d'employer pour cela un verre présentant de nombreuses stries longitudinales, qui sont autant de bulles étirées pendant la fabrication ; le gaz qu'elles contiennent est assez raréfié pour s'illuminer facilement sous l'action d'une décharge électrique. L'électrode C étant par exemple cathode, si on abaisse progressivement la pression de telle sorte que la résistance du tube atteigne 2 ou 3 centimètres d'étincelle équivalente, on voit les stries du verre briller vivement près de la cathode, en ab^ à chaque décharge de la bobine. Le courant étant en effet discontinu, le champ produit par son passage dans le tube augmente rapidement jusqu'à sa valeur maxima, puis retombe à zéro. Cette double variation agit par induction sur le gaz contenu dans les stries, et celuici devient lumineux. Mais le phénomène n'a lieu naturellement que là où le champ variable peut atteindre une valeur élevée et l'expérience montre que cela n'a lieu que près de la cathode. Si on inverse le courant de la bobine, A devenant alors cathode, c'est auprès de celle-ci que se produit l'illumination des stries. L'élévation de température à l'intérieur de ces bulles est d'ailleurs telle que le tube ne tarde pas à se briser.

> CHUTE DE POTENTIEL A LA CATHODE /, i

On peut également fixer sur la paroi extérieure de l'appareil deux anneaux en étain, Tun au niveau de l'une des électrodes, l'autre un peu en avant. Dès que le courant passe, les variations du champ déterminent la production de nombreuses étincelles d'induction entre les deux anneaux situés du côté de la cathode, rien de semblable ne se produisant à l'anode.

Une autre indication de la valeur élevée du potentiel à peu de distance de la cathode est encore donnée par ce fait que si la résistance du tube est considérable, une étincelle part fréquemment du point f, par lequel le courant arrive à la cathode, et va percer la paroi juste au-devant de la cathode G, vers a h, ce qui oblige à donner à la distance Ca une assez grande longueur.

Une conséquence assez importante, que nous retrouverons plus loin, résulte de ces phénomènes d'électrisation. Si une électrode auxiliaire est placée dans un tube à rayons cathodiques, loin de la cathode, elle se comporte en général comme une cathode secondaire, et cela d'autant mieux que sa partie extérieure est plus importante, ou qu'elle est reliée soit à un conducteur à grande capacité, soit à la terre. Le potentiel de l'électrode est, dans ces conditions, inférieur à celui du tube, surtout dans le dernier cas. La partie intérieure de l'électrode est en conséquence chargée négativement. Mais un électroscope relié à cette électrode se chargerait au contraire positivement, le potentiel de celle-ci étant supérieur à celui du sol.

Il résulte de là qu'une telle électrode, reliée soit à une capacité, soit au sol émettra le plus souvent des rayons cathodiques, et, au point de vue des actions électrostatiques qu'elle peut produire, elle se comportera comme un corps chargé négativement. M. Domalip (^) a signalé un phénomène, mainte fois observé depuis, qui se rattache au précédent : un conducteur relié au sol étant mis en contact avec la paroi d'un tube de Grookes en activité, la surface interne de la paroi touchée se comporte comme une cathode.

On obtient l'effet inverse en plaçant une électrode très près de la cathode. Pour des raisons analogues aux précédentes, elle se charge alors positivement dans le tube, et joue le rôle d'anode.

Signalons encore une expérience de M. Yillari (-) sur la charge

(i) Philos, magazine, 5« série, t, XI, p. \'ii (1881].

(2) Atti délia R. Ace . dci Lincei, 5« série, t. V, p. 3;; (1896).

12 ELECTRISATION DES TUBES A DECHAlUiES

des parois. En projetant sur un tube de Grookes le mélange de soufre et de minium électrisés au moyen duquel on produit les figures de Lichtenberg, cet auteur a constaté que l'ampoule se recouvre de soufre, ce qui indique une charge positive, et (ju'une tache rouge, due au minium, se montre dans la région frappée par les rayons cathodiques, indiquant que le potentiel en cette région est plus bas que celui de la paroi environnante. On obtient ainsi des figures extrêmement curieuses dont quelques-unes ont été reproduites dans le mémoire cité plus haut. Cette expérience évidemment peu précise, mais très simple, met en évidence à la fois l'électrisation du tube et celle des rayons cathodiques.

Capacité des tubes à décharges. — Un tube de Grookes un peu résistant [quelques centimètres d étincelle équivalente) étant alimenté par une bobine de Ruhmkorff par exemple, si on rapproche les fds conducteurs de manière à faire éclater entre eux une étincelle, celle-ci est beaucoup plus brillante qu'en l'absence du tube. Gelui-ci se comporte, à ce point de vue, comme un petit condensateur. Get effet a été observé par AI. E. Wiedemann et H. Ebert(^), qui ont assimilé la capacité du tube à celle d'une petite bouteille de Leyde.

On doit évidemment rattacher ce phénomène, encore mal connu, à la présence de charges positives considérables dans l'ampoule.

(i) Sur les déchauges électriques. Institut physique d'Erlangen (décembre 1891).