CHAPITRE VI

TRAVAUX DE FRANKLIN. — THÉORIE DC FUJI DR L'NIQCE. — ANALYSE PHYSIQUE DE LA BOUTEILLE DE LEYDE. — EXPERIENCES DIVERSES INVOQUÉES PAR FRANKLIN POUR ETABLIR LA THEORIE PHYSIQUE DE LA BOUTEILLE DE MUSSCQ ENBROEK.

Ce fut dans l'été de l'année 1 747 que le hasard amena l'illustre Franklin à s'occuper pour la première fois, des phénomènes électriques. Par son éducation, Franklin était loin d'avoir été préparé à la culture des sciences, mais la nature lui en avait donné le génie, et son exemple prouve suffisamment combien la flamme de l'inspiration scientifique peut se faire jour et briller au dehors en dépit du concours incessant des circonstances contraires. D'abord apprenti dans une fabrique de chandelles, ensuite ouvrier imprimeur, enGn directeur d'un journal économique, dépourvu de toute instruction première, à peine dégrossi par un voyage sans résultat entrepris en Europe, séparé par une distance de deux mille lieues des pays où florissaient les sciences, privé ainsi de tout conseil, de toute direction qu'auraient pu lui fournir des physiciens engagés dans les mêmes travaux, entièrement dépourvu d'instruments de recherches et d'ailleurs sans ressources pécuniaires pour en faire construire en Europe : tel était l'homme qui s'apprêtait à aborder l'étude des phénomènes électriques avec l'espoir de résoudre les problèmes difficiles qui s'offraient pour la première fois à son esprit investigateur. Franklin avait reçu de la nature l'originalité dans la conception et l'indépendance dans les vues. Son esprit, qui n'avait pas été embarrassé de bonne heure dans les replis des vicieux systèmes de la physique de son temps, s'ouvrait librement et sans entraves aux simples lumières de la vérité et de la raison. Cette virginité intellectuelle, attribut rare et précieux, fut la source

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des triomphes scientifiques du philosophe américain.

Franklin avait établi à Philadelphie, une petite société littéraire, où quelques jeunes esprits, amateurs des vérités physiques et morales, aimaient à s'exercer ensemble sur diverses matières de cet ordre. Au commencement de Tannée 1747, un physicien, nommé Pierre Collinson, membre de la Société rot/aie de Londres, adressa à la petite réunion présidée par Franklin, la description raisonnée des nouvelles expériences électriques qui occupaient alors toutes les académies de l'Europe. A sa lettre étaient joints quelques instruments pour exécuter le3 principales de ces expériences, et particulièrement un tube de verre avec son étui, instrument qui pouvait tenir lieu d'une machine électrique, car frotté avec une étoffe de laine, il donnait assez d'électricité pour produire les principaux phénomènes observés jusque-là. Peu de temps auparavant, en 1746, Franklin se trouvant à Boston, avait rencontré dans cette ville un amateur d'électricité, le docteur Spence, arrivant d'Ecosse, qui l'avait rendu témoin de quelques expériences courantes sur l'électricité. Bien qu'imparfaitement exécutées par le bou docteur, « qui n'était pas très-expert, » nous dit Franklin, ces expériences lui avaient inspiré un vif intérêt, et l'avaient séduit par l'extrême nouveauté du sujet. Aussi le présent envoyé à la Société de Philadelphie par le complaisant physicien de la Société royale de Londres fut-il accueilli avec empressement par Franklin, qui entrevoyait sans doute la riche moisson de découvertes que cette matière, alors si nouvelle, réservait aux observateurs.

Franklin commença par répéter, avec les petits appareils envoyés par Collinson, les expériences qu'il avait vu faire à Boston par le docteur Spence. Il en rendit témoins ses amis, les jeunes membres do la Société littéraire. Sa maison se remplissait chaque jour, de curieux et d'amateurs qui venaient se fa-

miliariser avec ces nouveaux prodiges. Afin d'activer le travail, il fit souffler dans la verrerie de Philadelphie, plusieurs tubes de verre, qu'il distribua à ses amis, pour les mettre en état de répéter eux-mêmes les phénomènes qu'il produisait devant eux. Il put de cette manière, disposer bientôt de plusieurs collaborateurs. Le principal d'entre eux fut Kinnersley, « ingénieux voisin, nous dit « Franklin, n'ayant rien à faire, que j'enga- « geai à entreprendre de montrer les expé- « riences pour de l'argent, et pour qui je ré- « digeai deux discours dans lesquels les expé- « riences étaient classées de telle manière, et « accompagnées d'explications données d'a- « près une telle méthode, que la précédente « faisait comprendre celle qui suivait. Il se « procura à ce sujet un élégant appareil, dans « lequel toutes les petites machines que « j'avais grossièrement faites pour moi furent «proprement fabriquées par des faiseurs « d'instruments. Ses séances furent bien sui- « vies et donnèrent une grande satisfaction, « et quelque temps après il parcourut les co- « lonies, donnant des séances dans les villes « capitales, et recueillit de l'argent. »

Les expériences de Franklin et les découvertes qui en furent la suite, sont consignées dans une série de lettres adressées par lui à Collinson et qui ont été réimprimées plusieurs fois. La première est du 28 juillet 1747.

Les lettres de Franklin ont besoin, pour être comprises, d'un commentaire explicatif. Elles sont loin, en effet, de procéder suivant les règles d'une exposition dogmatique. C'est un simple et bref récit d'expériences détachées, dont le lien échappe, et qui déconcertent toujours l'esprit à une première lecture. Ce commentaire indispensable, nous allons essayer de le fournir.

Dans l'exposé des découvertes de Franklin il importe de distinguer soigneusement entre les faits et les hypothèses. Il faut considérer séparément la théorie générale qu'il a proposée pour l'explication des phénomènes

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électriques, et les faits nouveaux qu'il observa et qui sont devenus dans la suite une source abondante de découvertes et d'applications. La théorie générale imaginée par Franklin a été précieuse pour la constitution de la science électrique ; les faits qu'il a découverts ont beaucoup éclairé cette partie de la physique : par ces deux ordres de travaux, Franklin a donc été doublement utile à la belle science qu'il réussit à approfondir.

Nous avons vu, en parlant des travaux de Dufay, que ce physicien, pour expliquer les phénomènes généraux de l'électricité, avait ad mis l'existence de deux espèces de fluides: Y électricité vitrée ou positive et Y électricité résineuse ou négative. Selon Dufay, l'électricité existe dans tous les corps à l'état neutre ou naturel, et cette électricité naturelle est formée par la neutralisation réciproque des deux électricités, positive et négative, qui existent dans tous les corps. Par le frottement ou par la chaleur, on peut déterminer la décomposition de ce fluide naturel : dès lors les deux électricités, positive et négative, primitivement combinées, se désunissent; l'une

passe sur le corps frottant, l'autre sur le corps frotté, qui se trouve dès lors animé de la vertu électrique, soit positive soit négative.

L'existence de ces deux fluides opposés ne satisfaisait pas le philosophe américain. II crut pouvoir expliquer les mêmes phénomènes par une hypothèse mieux en harmonie avec la simplicité de moyens que la nature met enjeu. Pour rendre compte des phénomènes électriques , Franklin n'admettait l'existence que d'un seul fluide ; avec cette donnée, il expliquait tous les phénomènes de la manière la plus simple.

Franklin suppose qu'il existe dans tous les corps un fluide très-délié, c'est le fluide électrique proprement dit. Homogène dans son essence, il est répandu dans tous les corps : ses molécules .se repoussent mutuellement, et il a lui-même de l'attraction pour Ut matière. Tous les corps de la nature qui, à l'origine, ont été plongés dans ce fluide, s'en sont chargés selon leur degré d'attraction et de capacité pour cet agent physique, jusqu'à ce que ce fluide se soit mis en équilibre avec luimême dans tous les corps de la nature. D'après cela, dans les conditions ordinaires, aucun corps ne semble contenir de fluide électrique et ne paraît électrisé, il est dans l'état naturel. Mais dès que le frottement, ou un moyen analogue, est venu déterminer dans ce corps la rupture de l'équilibre naturel, les attractions pour le fluide électrique du corps frottant et du corps frotté perdent leur rapport primitif d'égalité. L'un se charge d'une surabondance de fluide électrique, l'autre en perd une partie; de telle sorte qu'après le frottement, le corps frottant, par exemple, renferme plus et le corps frotté renferme moins de cette électricité naturelle. C'est cet excès ou ce défaut de fluide qui les constitue dans deux états d'électricité différents, et qui leur donne la propriété de manifester des effets électriques opposés, c'est-à-dire de s'attirer mutuellement et de se reconstituer en équilibre, dès qu'on les

met en contact l'un avec l'autre. Quand un corps renferme de l'électricité en excès, Franklin dit qu'il est électrisé positivement; si l'électricité s'y montre en défaut, il est électrisé négativement.

Telle est l'hypothèse de Franklin, préférable, sous le rapport de la simplicité, à celle de Dufay.

Nous ouvrirons ici une parenthèse pour expliquer pourquoi la théorie de Franklin n'a pas subsisté dans la science.

La théorie du fluide unique, proposée par Franklin, n'a pas été adoptée par les physiciens de notre époque, pour deux motifs : i* Parce qu'on a pensé que l'hypothèse des deux fluides simplifiait l'exposé des phénomènes et présentait plus de facilité que celle de Franklin pour l'exposition dogmatique et pour l'enseignement ; 2* parce que le physicien OEpinus, l'ayant soumise au calcul, crut que cette hypothèse n'était pas confirmée par l'analyse mathématique. Il résulteenefîetdcscalculsd'QEpinus,quela théorie de Franklin ne serait admissible qu'autant qu'il existerait, entre les particules de la matière, une répulsion à de grandes distances. Cette objection mathématique parut décisive contre la théorie de Franklin, car cette répulsion réciproque à de grandes distances ne s'aperçoit nulle part dans les mouvements des corps célestes, qui, au contraire, s'attirent les uns les autres. On faisait encore remarquer que , dans la théorie de Franklin , les corps conducteurs agissant par une attraction sur le fluide unique, il doit exister, dans cette sorte d'affinité de la matière pour l'électricité, des variations dépendantes de la nature des différents corps. Or, ce résultat n'est point conforme à l'expérience, car on sait que l'électricité se distribue aux corps conducteurs, non pas d'une manière différente suivantleur nature, mais uniformément, selon leur surface.

Enfin, disait-on encore, comment se faitil que l'électricité négative, qui n'est, suivant

le système de Franklin, qu'une privation, qu'une absence d 'électricité, se produise uniquement à la surface des corps et s'établisse sur chaque point de cette surface, conformément aux lois rigoureuses de l'hydrostatique, absolument comme un fluide réel.

Telles sont les objections qui ont fait tomber l'hypothèse de Franklin. Mais nous allons essayer de montrer qu'elles avaient beaucoup moins de force qu'on ne leur en a prêté, et que la théorie du fluide unique satisfait, tout aussi bien que celle des deux fluides, à l'explication des phénomènes électriques. Sans doute, l'hypothèse des deux fluides se prête avec une merveilleuse facilité, à l'exposition des faits; de même que pour démontrer les lois de la lumière, il est plus commode d'avoir recours à la théorie de l'émission qu'à celle des ondulations. Mais cette considération ne suffit pas pour faire admettre l'hypothèse des deux fluides. 11 faudrait, pour que l'on fût forcé de l'adopter, démontrer qu'aucune autre hypothèse ne peut se plier aussi facilement à l'intelligence des phénomènes fournis par l'observation.

Un jeune physicien, dont le nom est aujourd'hui presque inconnu et qu'une mort prématurée enleva aux sciences, Bigeon, est parvenu, par l'application de l'analyse mathématique, et en même temps par l'expérience, à renverser les objections d'OEpinus rapportées plus haut. Le mémoire de Bigeon, qui a passé presque inaperçu, est imprimé dans les Annales de chimie et de physique (1).

Bigeon commence par établir le principe suivant : « // n'existe qu'un seul fluide électrique dont Cégale distribution dans tous les corps de la nature constitue Vétat naturel, et l'inégale distribution F état électrique des corps. »

Ce principe posé, Bigeon démontre par le calcul que deux corps électrisés et suspendus librement dans l'air, se repousseront quand

(1) X* aérto, U XXXVU1, p. 160.

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leurs tensions électriques seront toutes deux supérieures ou inférieures à celle de l'atmosphère environnante, et s'attireront quand l'une de ces deux tensions sera plus forte et l'autre plus faible que celle du milieu environnant.

En étudiant les calculs de Poisson sur la distribution de l'électricité libre dans l'intérieur des corps conducteurs, Bigeon a vu qu'ils s'appliquaient très-naturellement à l'hypothèse du fluide unique. Il faut seulement, dans les calculs, ajouter au nombre des propriétés du fluide électrique admises par Poisson, une sorte d'incompressibilité ou une force élastique considérable, et admettre aussi que la quantité d'électricité qu'il est possible d'enlever ou d'ajouter aux corps électrisés, est infiniment petite par rapport à celle qu'ils renferment.

Se fondant sur les expériences de Davy, qui a démontré que les phénomènes électriques se manifestent dans le vide, Bigeon arriva à conclure que le vide contient du fluide électrique et qu'une partie de ce fluide est indépendante du milieu environnant, cette partie étant très-petite relativement à celle qui adhère aux molécules du corps électrisé.

Ainsi, dans l'air atmosphérique, chaque molécule est entourée d'une certaine quantité d'électricité qui ne s'en sépare que difficilement; en ajoutant dès lors à un même espace une nouvelle quantité d'air, ou en enlevant une partie de celui qu'il renferme, ce qui revient à augmenter ou à diminuer sa densité par un moyen quelconque, on augmentera ou on diminuera en même temps sa tension électrique, et les corps placés dans son intérieur, précédemment en état d'équilibre électrique, se trouveront trop peu ou trop électrisés par rapport à lui, et devront dès lors manifester des propriétés électriques. C'est ce que Bigeon a observé en effet dans l'expérience suivante.

Si on suspend sous une cloche dans laquelle on peut faire le vide, et près d'une

boule de moelle de sureau fixe et isolée, une autre boule, placée à l'extrémité d'un fil de gomme-laque horizontal, soutenue par un fil de cocon, on observe en faisant le vide sous cette cloche qu'une très-faible diminution dans la densité de l'air, produit toujours une répulsion qui disparait en rendant l'air. Cette expérience contredit formellement la théorie des deux électricités ; car on ne peut, en ôtant du fluide naturel, laisser que du fluide naturel, et il n'y a pas de raison pour que l'électrisation des boules se produise et soit accusée par une répulsion, tandis que, dans l'hypothèse d'un seul fluide, diminuer la densité de l'air c'est diminuer la tension électrique du milieu environnant; donc les tensions des deux boules électrisées sont toutes deux plus grandes que la tension du milieu ambiant, et il y a répulsion.

Bigeon est donc parvenu, par l'expérience et le raisonnement, à faire tomber l'objection d OEpinus, et il n'est plus nécessaire, pour admettre l'existence d'un fluide unique, de supposer les molécules de la matière douées d'une force répulsive.

La seconde objection élevée contre le système de Franklin consiste à dire qu'une absence et électricité, qui, dans cette théorie, représente l'état négatif des corps électrisés, ne pouvait obéir aux mêmes lois, se mouvoir de la même manière que le fluide positif. Mais il suffit pour réfuter cette objection de rappeler que Franklin a dit : Un corps est électrisé négativement quand on lui enlève une partie, mais non pas la totalité de son fluide naturel.

La troisième objection contre la théorie de Franklin consiste à dire que l'on ne saurait admettre une sorte d'affinité élective dans un fluide qui se distribue, d'après une même loi, àJa surface de tous les corps indifféremment, et sans aucune différence déterminée par leur composition chimique. Cette troisième objection a été réfutée en ces termes par Edm. Robiquet, agrégé de physique à

l'École de pharmacie de Paris, dans sa Thèse pour le doctorat ès sciences présentée en 1854, . à la Faculté des sciences de Paris.

« n me semble bien difficile , dit Robiquet , « pour ne pas dire impossible, de déterminer des o différences de conductibilité ou d'adhérence dans

• un fluide dont la vitesse est si prodigieuse, et par

• conséquent on n'a pas le droit do nier que ces dif- « férences existent. Qu'y at-il d'ailleurs de surpre-

■ nanl à ce que l'électricité se propage et se distribue a de la même manière à la surface des corps con- « ducteurs présentant au point de vue physique des « propriétés générales semblables, de même que « tous les corps qu'on peut amener à l'état de pré- « cipités noirs pulvérulents, aussi semblables que « possible au noir de fumée, absorbent de la morne

■ manière les rayons calorifiques, ainsi que M. Mas- « son l'a démontré par des expériences aussi précises « et aussi irréprochables que celles qu'il a l'habitude « de faire?

■ L'illustre Faraday, en découvrant qu'un même « courant électrique traversant les dissolutions de « plusieurs métaux, en sépare des poids sensible- « ment proportionnels à leurs équivalents, autorise « lui-même à penser qu'il existe pour l'électricité h statique une sorte d'affiuité élective, mais que les « nuances de cette affinité ont échappé jusqu'à pré- « sent à toutes les méthodes d'investigation. »

Dans la Thèse qui nous a fourni les passages précédents , Robiquet s'est proposé de compléter et de développer la pensée émise par Bigeon, dont le mémoire n'était qu'une simple note sur un sujet que la mort l'a empêché sans doute de traiter dans tout son développement. Robiquet explique donc , suivant l'une et l'autre théorie, les expériences fondamentales de l'électricité. Il expose ensuite, suivant Tune et l'autre hypothèse, la théorie de quelques instruments employés à la démonstration des phénomènes électriques, et il montre que le système de Franklin, c'est-à-dire l'hypothèse du fluide unique, rend compte de ces phénomènes d'une manière tout aussi simple que la théorie qui lui a été préférée jusqu'à nos jours.

Revenons pourtant à Franklin et à sa théorie.

Malgré ses avantages, malgré la clarté qu'elle introduisait dans l'interprétation des

phénomènes, la théorie de Franklin ne fut pas acceptée dans la science. On continua d'admettre, avec les physiciens français, l'hypothèse des deux fluides à propriétés différentes, et cette théorie a été professée jusqu'à nos jours. Elle est plus commode, en effet, pour l'enseignement, pour l'exposition dogmatique, mais rien ne prouve qu'elle soit conforme à la réalité.

La théorie de Franklin, ouvrage d'un esprit net et profond, sera toujours citée avec respect et avec reconnaissance, car c'est en la prenant pour guide que son auteur fut conduit a l'une des plus belles découvertes dont la physique se soit enrichie, c'est-à-dire à l'analyse, à l'explication physique du mécanisme de la bouteille de Leyde. C'est par des expériences pleines de On esse, de pénétration et d'élégance que Franklin fut conduit à cette découverte admirable.

Voici comment, d'après les expériences de Franklin, on se rend compte aujourd'hui des phénomènes de la bouteille de Leyde.

Ses effets s'expliquent par la différence que présentent, sous le rapportde l'état électrique, ses surfaces interne et externe, que l'on désigne d'habitude sous le nom de garniture extérieure- et de garniture intérieure. Avant que l'on ait fait jouer la machine électrique, la garniture intérieure, c'est-à-dire la partie interne du verre et les feuilles d'or que renferme la bouteille, sont à l'état neutre (pour employer les termes de la théorie de Dufay); c'est-à-dire que les deux fluides positif et négatif existent dans ce corps, mais neutralisés, paralysés par leur combinaison. Quand on fait agir la machine électrique qui développe par exemple du fluide positif, et que l'on met la bouteille de Leyde en communication avec le conducteur de cette machine, le fluide positif passe à l'intérieur ou dans la garniture intérieure de la bouteille. Parvenu là, ce fluide positif agit, à travers l'épaisseur du verre, sur les deux fluides qui existent à l'état neutre dans la garniture extérieure.

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Sous cette influence, le fluide neutre de la garniture extérieure est décomposé; le fluide positif est repoussé et s'écoule dans le sol par le corps de l'opérateur qui tient à la main la bouteille. Le fluide négatif de la même garniture extérieure est attiré par le fluide de nom contraire qui existeà l'intérieur de la bouteille.

L'interposition d'une substance non conductrice, comme le verre, empêche ces deux électricitéslibres de se réunir pour recomposer du Ûuideneutre, comme elles le seraient si elles étaient séparées par une substance conductrice de l'électricité. Le verre de la bouteille remplit donc l'office d'une sorte de barrière qui sépare les deux fluides libres, les maintient à l'état d'activité, et permet d'accumuler ou de condenser ainsi entre les deux garnitures une masse d'électricité. Cette masse est d'autant plus considérable que la garniture extérieure étant toujours en communication avec le sol, c'est-à-dire avec le grand réservoir naturel de l'électricité neutre, emprunte au sol autant d'électricité que peut en accumuler la garniture intérieure de la bouteille.

Ainsi s'explique ce fait de la présence des deux électricités de nom contraire dans les garnitures interne et externe de là bouteille de Leydc.

PI». MO. - Décharge de la bouteille de Leyde.

Maintenant, si, à l'aide d'un arc métallique conducteur PP' (ûg. 250) garni d'un manche

I isolant en verre MM', c'est-à-dire d'un excitateur, on vient à toucher à la fois les garnitures interne et externe de la bouteille, on présente un moyen de communication entre ces deux garnitures. Alors les deux électricités accumulées s'échappent à la fois par cet arc conducteur; eUes s'élancent à la rencontre l'une de l'autre, et se recombinent en reformant du fluide neutre, et produisant entre le bouton A de la bouteille et le bouton de fe\rcitateur, une vive étincelle, ainsi qu'il arrive toutes les fois que l'on met en présence deux corps différemment et fortement électrisés.

Si, au lieu d'établir la communication entre les deux électricités au moyen d'un arc métallique isolé par deux manches de verre, on établit cette communication avec les deux mains, la personne qui fait cette expérience reçoit une profonde secousse, parce que la recomposition des deux fluides, et l'ébranlement physique considérable qui en est la conséquence, se fait à l'intérieur de son corps et dans l'intimité de ses organes.

C'est précisément ce qui arriva à Musschenbroek lorsque, pour la première fois, il vint à toucher fortuitement, d'une main, le conducteur de la machine électrique en activité, pendant qu'il tenait, de l'autre main, la bouteiUe de verre pleine d'eau éloctrisée .

Telle est l'analyse, telle est l'explication que Franklin donna aux physiciens de son temps des effets de la bouteille de Leyde. Mais comment le philosophe américain parvint-il à démontrer la vérité de l'explication qui précède? C'est ce qu'il importe d'exposer avec soin.

Dans une première expérience, Franklin présente à une bouteille de Leyde chargée, une boule de liège attachée à l'extrémité d'un fil de soie, et il voit que la boule est attirée par l'enveloppe extérieure de la bouteille, tandis que le fil métallique communiquant avec l'intérieur, la repousse.

«Places, dit Franklin, une bouteille de Leyde électrisée sur de la cire, matière isolante ; tenez â

um, OMM •• r* »»r- '♦*"' * ° • **••

Kig. Ml< — Découverte fortuite de la présence «le l'eleelricite dans la >apeur U'eau (page 188}.

la main un fil de soie bien sec auquel est suspendue une petite boule de liège ; approchez cette petite boule du fil de Ter qui sort de l'intérieur de la bouteille, elle sera d'abord attirée et ensuite repoussée. Lorsqu'elle est dans cet élat de répulsion, baissez 1» main de manière que la boule se trouve vis-à-vis du bas de la bouteille ; elle sera promptement et fortement attirée. Si le verre, a l'extérieur de la bouteille, avait été élcclrisé positivement, comme le fil do Ter qui communique avec sa partie intérieure, le liège aurait été repoussé également par le fil de fer et par le bas de la bouteille (i). »

Donc, la partie externe et la partie interne de la bouteille se trouvaient à un état électrique opposé : l'une était électrisée positivement, l'autre négativement.

Pour établir le même fait par une autre expérience, Franklin suspend un fil de lin au voisinage de l'enveloppe d'une bouteille

(I) (Eaxrre» de Frank/in, traduites de l'anglais par M. llarbcu-Dubourg, t. Il, p. 16, lettre 3.

chargée, et il observe que, chaque fois qu'il présente son doigt au crochet de la bouteille, le fil de Un est attiré par l'enveloppe, de manière qu'à mesure qu'il soutire le fluide de la surface intérieure, l'enveloppe en reçoit la même quantité par le moyen du fil de lin.

« D'un fil de fer courbé et attaché sur une table, faites pendre un fil de lin à la distance d'un demipouce de la fiole électrisée ; touchez avec le doigt le fil d'archal de la fiole à plusieurs reprises, et à chaque attouchement vous verrez le fil de lin attiré dans l'instant par la bouteille (cette expérience réussira encore mieux avec un vinaigrier ou tel autre vase bombé qu'on voudra). Dès que vous tirez du feu de la partie supérieure, en touchant le fil d'archal, la partie inférieure de la bouteille en attire une égale quantité par le fil. »

Franklin montra d'une manière plus manifeste encore, que, dans la boutcillcde Leyde, les surfaces interne et externe se trouvent à un état électrique opposé, au moyen de plu-

M EH VEILLES DE LA SCIENCE

sieurs expériences très-ingénieuses, très-éléganles, et qui ont été conservées jusqu'à nos jours, sans modification. Elles avaient pour but de prouver que l'on peut parvenir à dépouiller peu à peu la bouteille de Lcyde de toute son électricité, en présentant alternativement un même corps léger à la garniture intérieure et à la garniture extérieure. Ce corps étranger opère lentement et silencieusement sa décharge, parce qu'il soutire à chaque fois une petite quantité de fluide sur l'une des garnitures de la bouteille, et la neutralise aussitôt par une même quantité de fluide contraire empruntée à l'autre garniture.

Faites tenir, dit Franklin, un fil de fer dans une feuille de plomb, dont le bas de la bouteille cet garni, de sorte qu'eu faisant un coude pour se relever perpiMidiLulairemeut, l'anneau qui le termine se trouve de niveau avec le baut ou l'anneau du fil darcbal qui entre dans le liège, et qu'il en soit à trois ou quatre pouces de distance. Alors élcctrisczla bouteille, et posez-la sur de la cire. Si un morceau de liège suspendu par un fil de soie descend entre les deux fils darcbal, il jouera continuellement de l'uni l'autre jusqu'à ce que la bouteille ne suit plus électrisée : la raison en est qu'il tire et apporte le feu du baut en bas de la bouteille, jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli. »

C'est la même expérience que Franklin avait déjà faite avec son araignée artificielle, et qu'il décrit très-sommairement, eu ces termes, dans une lettre précédente :

Fig. 2&î. - Araignée électrique.

■ Nous suspendons par un fil de soie une araignée artificielle faite d'un peut morceau de liège brûlé

avec les pattes de fil de lin, et lestée d'un ou deux grains de plomb pour lui donner plus de poids. Sur la table où elle est suspendue, nous attachons uu fil d'arcbal perpendiculairement à la hauteur du fil d archalde la fiole et à la distance dedtiux ou trois pouces de l'araignée ; alors nous animons cette araignée en mettant la fiole à la même distance, mais de l'autre côté ; elle vole aussitôt au fil d'arcbal de la fiole, bande ses pattes en le touchant, s'élance de la et revole au fil d'archal de la table, de là encore au fil d'arcbal de la fiole, jouant avec ses pattes contre l'un et l'autre d'une manière tout à fait amusante, et parait parfaitement animée aux personnes qui ne sont pas instruites. Elle continue ce mouvement une heure et plus dans un temps sec. »

On ne manque jamais aujourd'hui, dans les cours de physique, de répéter cette curieuse expérience de Yaraignée de Franklin (fig. 252).

Le carillon électrique est une autre expérience du physicien de Philadelphie, qui n'est qu'une variante de la précédente. En munissant de deux timbres métalliques trèssonores, C, A (fig. 253), le crochet extérieur de

Fig. 253. — Carillon électrique.

la bouteille de Leyde et une tige métallique en communication avec sa garniture extérieure au moyen d'une bande d'étain, on obtient, parle choc répété d'une balle métallique légère B isolée parle fil de soie auquel elle est suspendue et qui est attirée successivement de l'un à l'autre timbre, une série continue de sons, ou un carillon électrique. Au bout de quelques heures, par ces décharges partielles et successives la bouteille a perdu toute sou électricité.

Franklin montra ensuite qu'en mettant en contact les deux surfaces, interne et externe, de la bouteille de Leyde élect risée, les deux fluides se recomposent, et tout effet électrique disparaît. #

■ Placez, dit Franklin, une bouteille de Leyde électrisée sur de la cire pour l'isoler; prenez un fil de fer qui oit la forme d'une, de telle longueur qu'après lui avoir donné sa courbure on puisse fairo toucher le fil d'archal de la bouteille par un de ses bouts et le bas de la bouteille par l'autre. Attachesen la partie convexe à un bâton de cire d'Espagne qui lui senira comme de manche ; appliquez alors son bout d'en bas au fond de la bouteille, et approchez par degrés son bout d'en haut du Gl d'arcbal qui est dans le liégo : vous y verrez des étincelles se suivre de près jusqu'à ce que l'équilibre soit rétabli. Faiics toucher d'abord le haut en approchant l'autre extrémité du fond, vous aurez un courant de feu continuel provenant du 01 d'archal qui enfile la bouteille ; louchez le haut et le bas en môme temps, et l'équilibre sera incontinent rétabli, le fil d'archal courbé formant la communication. >

Franklin mit le même résultat en évidence à l'aide d'une autre expérience assez élégante pour être rapportée ici. Elleavaitpour résultat de montrer aux yeux le passage de l'étincelle électrique entre les deux surfaces différemment électrisées de la bouteille de Leyde mise en communication au moyen d'un mince filet d'or bordant la couverture d'un livre :

■ Voici, dit Franklin, une jolie expérience qui rend extrêmement sensible le passage du feu électrique de la partie supérieure à la partie inférieure de la bouteille pour rétablir l'équilibre. Prenez un livre dont la couverture soit bordée de filets d'or; courbez un fil d'archal de huit ou dix pouces de long dans la forme m, posez-le à l'extrémité delà couverture du livre sur le filet d'or, de façon que le coude de ce fil d'archal porte sur une extrémité du filet d'or et que l'anneau soit en haut, incliné vers l'extrémité du livre; couchez ce livre sur du verre ou sur de la cire, et posez la bouteille électrisée sur l'autre extrémité des filets d'or; alors courbez la partie saillante du fil d'archal en la pressant avec un bâton de cire d'Espagne jusqu'à ce que son anneau soit procho de l'anneau du fil d'archal de la bouteille, et à l'instant vous apercevez une forte étincelle et un choc, et tout le filet d'or qui complète la communication entre le haut et le bas de la bouteille parait une flamme vive comme un éclair très-brillant. L'expérience réunira d'aulaul mieux

que le contact sera plus immédiat entre lo coude du fil d'archal et l'or à une extrémité du filet, et entre le cul de la bouteille et l'or à l'autre extrémité. Il faut faire cette expérience dans une chambre obscure. Si vous voulez que tout le contour des filets d'or sur la couverture paraitse en feu tout à la fois, faites en sorte que la bouteille et le fil d'archal touchent l'or dans les coins diagonalemrnt opposés. •

Toutes ces expériences, d'une frappante simplicité, suffisaient pour établir la justesse de l'explication donnée par Franklin de l'état physique de la bouteille de Musscbenbroek; mais le physicien de Philadelphie, ne trouvant pas sans doute ces moyens de démonstration assez complets, se livre à de nouvelles recherches pour vérifier sa conjecture. Il décharge sa bouteille à travers le corps d'un homme isolé, et l'homme ne conserve après la décharge aucune trace d'électricité. Il isole le frottoir après avoir suspendu une bouteille au conducteur, et il ne peut réussir à la charger, quoiqu'il la tienne constamment avec la main, tandis qu'il la charge facilement lorsqu'à l'aide d'un fil métallique il fait communiquer sa surface extérieure avec le frottoir isolé. Franklin charge la bouteille avec la même facilité, soit qu'il présente l'enveloppe, soit qu'il présente le crochet au conducteur.

Les électriciens de l'Europe avaient observé qu'on ne peut jamais réussir à charger une bouteille de Leyde quand on la place sur un support isolant. La théorie de Franklin explique parfaitement ce fait : pour que le fluide naturel de la bouteille soit détruit par l'électricité positive arrivant de la machine, il faut que le fluide négatif, repoussé, puisse s'écouler dans le sol ; si la bouteille que l'on élëctrise est isolée, la route étant fermée au fluide négatif, ce dernier ne peut s'écouler dans le sol, et par conséquent l'électrisation de la bouteillo est impossible.

Mais une des expériences les plus élégantes par lesquelles Franklin confirma toute la vérité de sa théorie est celle que l'on désigne sous le nom de charge par cascade.

Si, comme l'admettait Franklin, il y a, par la garniture extérieure de la bouteille de Musschenbrock, un écoulement continuel d'électricité de nom contraire à celle qui arrive par la machine électrique, cette électricité doit pouvoir se manifester au dehors par ses effets. Franklin imagina de rendre sensible la présence de cette électricité par un moyen bien démonstratif au point de vue expérimental. Il fit servir l'électricité négative qui s'écoulait de la garniture extérieure d'une bouteille de Leyde, à charger de nouvelles bouteilles. Voici comment il faut s'y prendre pour répéter l'expérience de la charge par cascade, due à l'esprit ingénieux du physicien de Philadelphie.

Fig. Î54. - Charge de plusieurs bouteille» de Leyde par cascade.

La première bouteille de Leyde communique comme à l'ordinaire, par le crochet de sa garniture intérieure, avec le conducteur d'une machine électrique. Un crochet métallique, fixé à la garniture extérieure de cette première bouteille, sert à supporter une se-

conde bouteille de Leyde, qui communique ainsi, par sa garniture intérieure, avec la garniture extérieure de la première, et peut dès lors recevoir le fluide qui s'en écoule. On peut placer une troisième bouteille de Leyde audessous de la deuxième, en la suspendant de la même manière au crochet de la précédente.

Maintenant, si l'on met en action la machine électrique, en faisant tourner son plateau de verre, le fluide positif envoyé par le conducteur de cette machine s'accumulera dans la garniture intérieure de la première bouteille; les deux fluides, qui sont dans la garniture extérieure à l'état neutre, seront désunis, le fluide négatif sera attiré, le fluide positif repoussé. Ce fluide, positif repoussé passera, par les deux crochets entrelacés, de la garniture extérieure de la première bouteille dans la garniture intérieure de la seconde. Cette seconde bouteille sera donc, par rapport à la troisième, dans la même position que la première par rapport à la seconde. Il en sera de même de la troisième, etc. Toutes les garnitures intérieures posséderont le fluide positif, toutes les garnitures extérieures le fluide négatif, en un mot toutes les bouteilles seront chargées comme la première et aussi facilement qu'une seule. Cette manière de charger les bouteilles de Leyde est une preuve sans réplique de l'écoulement du fluide repoussé.

Franklin expliqua sans plus de difficulté, l'augmentation des effets électriques que l'on produit au moyen des batteries, nom que I on donnait depuis Bevis et Watson, sans toutefois que l'on eût trouvé l'explication théorique. Cette explication était toute simple, d'après ce qui précède.

Une batterie électrique se compose de la réunion d'un certain nombre de bouteilles de Leyde, dont les garnitures intérieures communiquent toutes ensemble au moyen d'une tige métallique partant de l'intérieur de chacune d'elles pour aboutir à cette tige commune. Les garnitures extérieures com-

muniquent également entre elles au moyen d'une lame d'étain qui revêt le fond de la botte où tout cet ensemble est placé. Cette boite communique elle-même avec le sol par une chaîne métallique qui pend au dehors jusqu'à terre, et met en communication avec le sol toutes les garnitures extérieures.

Flg. 5.S&. — Batterie électrique.

Les premières batteries électriques employées par Franklin ne se composaient pas de bouteilles de Leyde proprement dites : elles consistaient dans la réunion d'un certain nombre de carreaux fulminants, c'est-à-dire de grands carreaux de vitre, munis de chaque coté d'une mince lame de plomb et supportés par des cordons de soie (1). Dans la suite de

(I) ■ D'après cela nous avons fait ce que nous appelons n une batterie électrique, consistant en on*e grands car- •• reaux de Titre armes de lames minces de plomli appliquee» sur chaque côté, placés verticalement et soutenus a deux pouces' de distance sur des cordons de soie, avec « des crochets épais de (11 de plomb, un de chaque côté, « placés tout droit, a une certaine distance; arec des eom- « municaliont convenables de fil d'archal et une chaine « depuis le côté donnnnt d'un carreau, jusqu'au coté rtte-

• tant de l'autre; de sorte que le tout puisse être chargé « ensemble et par la même opération, comme s'il n'y avait •• qu'un seul carreau. Nous y avons ajouté encore une < autre machine pour amener, après la charge, les côtés

• donnants en contact avec un long (11 d'archal et lea côléa - recevants avec un autre, afin que ces deux longs (Ils

• d'archal puissent porter la force de tous les carreaux de •• verre à la fois à travers le corps de que|que animal for- « msnt le cercle avec eux. Lea carreaux peuvent aussi

ses expériences, Franklin se servit d'une batterie électrique telle que la représente la figure 255, reproduction exacte de l'une des figures qui accompagnent son mémoire.

Ajoutons, pour terminer cet exposé des travaux de Franklin, que, dans le cours des recherches que nous venons d'analyser, il fit encore, avec le secours de Kinnersley, « son ingénieux voisin, » plusieurs expériences curieuses dont on ne manque pas de rendre témoins aujourd'hui les auditeurs des cours de physique. Entre autres expériences de ce genre, c'est-à-dire concernant les effets de l'électricité statique, nous citerons, comme ayant été exécutées pour la première fois pat- Franklin ou Kinnersley, celles du Tubeétincelant, — de la Bouteille de Leyde étincelante, — du Carreau magique, et du Carillon électrique, dont il a été question plus haut, — du Thermomètre de Kinnersley, — du Percecarte, — du Perce-verre, etc. Nous n'entrerons dans aucun détail au sujet de ces expériences, qui ne répondent qu'à une intention de curiosité, qui ne constituent que des spectacles et récréations physiques bien connus aujourd'hui et dont nous voulons seulement marquer ici l'origine historique.

On nous permettra toutefois, pour donner une idée exacte de ce genre de divertissements physiques qui plaisait à l'illustre physicien du Nouveau-Monde, de citer, comme le spécimen le plus original en ce genre, l'expérience du Tableau magique du roi et des conjurés.

■ Voici de quelle manière, dit Franklin, se fait le Tableau magique dont M. Kinnersley est l'inventeur. Ayant un grand portrait gravé, avec un cadre et une glace, comme par exemple celui du roi (que Dieu bénisse!), otez-en l'estampe et coupex-en une bande à environ deux pouces du cadre tout autour ; quand la coupure prendrait sur le portrait, il n'y aurait pas

■ être déchargés séparément, ou en tel nombre a la fois

■ que l'on voudra. Mais nous n'avons pas fait beaucoup • d'usage de cette machine, comme no répondant pas par-

■ faitement i notre intention, relativement A la facilite de « la charge, par la raison donnée sect. 10. ■ (Œwret de Franklin, traduites de l'anglais par M. Barbeu-bubourg \n~l, 1778, U I, p. 27-28.)

MERVEILLES DE LA SCIENCE

d'inconvénient. Avec de la collo légère ou de l'eau gommée, collex sur le revers de la glace la bande du portrait séparée du reste, en la serrant et l'unissant bien : alors remplissez l'espace vide en dorant la glace avec de l'or ou du cuivre en feuilles; dores pareillement le bord intérieur du derrière du cadre tout autour, excepté le haut, et établissez une communication entre cette dorure et la dorure du derrière de la glace; remettez la bordure sur la glace, et ce côté sera fini. Retournez la glace, et dorez le devant précisément comme le derrière, et, lorsque la dorure sera sèche, couvrez-la en collant dessus le milieu de l'estampe dont on avait retranché la bande, observant de rapprocher les parties correspondantes de cette bande et du portrait ; par ce moyen, le portrait paraîtra tout d'une pièce comme auparavant, quoiqu'il y en ait une partie derrière la glace et l'autre devant... Tenez le portrait horizontalement par le haut, et pesez sur la tète du roi une petite couronne dorée et mobile. Maintenant, si le portrait est électrisé modérément et qu'une personne empoigne le cadre d'une main, de sorte que ses doigts touchent la dorure postérieure et que, de l'autre main, elle tAche d'enlever la couronne, elle recevra une commotion épouvantable et manquera son coup. Si le portrait était fortement chargé, la conséquence pourrait bien en être aussi fatale que celle du crime de haute trahison, car, lorsqu'on tire une étincelle à travers une main de papier couchée sur le portrait par le moyen d'un fil d'archal de communication, elle fait un trou à travers chaque feuillet, c'est-à-dire à travers quarante-huit feuilles (quoique l'on regarde une main de papier comme un bon plastron contre la pointe d'une épée ou même contre une balle de mousquet), et le craquement est excessivement fort. Le physicien qui, pour empêcher l'estampe de tomber, la tient par le haut, à l'endroit où l'intérieur du cadre n'est pas doré, ne sent rien du coup et peut toucher le visage du portrait sans aucun danger, ce qu'il donne comme un témoignage de sa fidélité au prince. Si plusieurs personnes en cercle reçoivent le choc, on appelle l'expérience, les Conjurés. »

Il ne faut pas confondre l'appareil que Franklin appelle Tableau magique avec celui que l'on voit dans les cabinets de physique actuels, et que nous représentons ici (fig. 256). Le Tableau magique de nos cabinets de physique, n'est qu'un des nombreux appareils qui servent à produire dans l'obscurité, des effets lumineux à l'aide de l'électricité.

Sur un carreau de verre on colle une bande d'étain très-étroite, qui se replie plusieurs fois parallèlement à elle-même, en

laissant peu d'intervalle entre chaque bande, comme le montrent les lignes noires de la figure 256. Ensuite avec un instrument tranchanf, on pratique, sur ces traits noirs, des solutions de continuité, figurant une fleur, une tète, un portique, etc.

Fig. 260. — Tableau magique.

Cet appareil, étant isolé au moyen de deux colonnes de verre qui lui servent de support, si l'on met l'extrémité supérieure A de la bande d'étain, en communication avec une machine électrique en activité, et l'autre extrémité en communication avec le sol, grâce au bouton B et au support de bois, l'électricité jaillit à chaque solution de continuité de la bande d'étain, et figure en traits de feu, l'objet qui a été découpé dans la continuité de la bande du métal.

La quatrième lettre de Franklin, où so trouve rapportée, avec plusieurs autres, l'expérience originale du Tableau magique du roi et des conjurés se termine comme il suit :

« Étant un peu mortifiés de n'avoir pu jusqu'ici rien produire par nos expériences pour l'utilité du genre humain et entrant dans la saison des grandes chaleurs pendant lesquelles les expériences électriques ne réussissent pas si bien, nous avons pris la

résolution de les terminer pour cotto saison un peu gaiement, par une partie de plaisir sur les bords du Skuylkill. Nous nous proposons d'allumer de reuprit-de-viu des deux côtés en mémo temps, en envoyant une étincelle de l'un à l'autre rivage à travers la rivière, sans autre conducteur que l'eau, expérience que nous avons exécutée depuis peu au grand élounement de plusieurs spectateurs. Nous tuerons un dindon pour notre dîner par le choc électrique, il sera rôti A la broche électrique devant un feu allumé avec la bouteille électriséc, et nous boirons aux santés de tous les fameux électriciens d'Angleterre, de Hollande, de France et d'Allemagne, dans des tasses électrisées, au bruit de l'artillerie d'une batterie électrique (1). •

C'est au milieu de ces sortes de récréations physiques, et avec leur secours, que Franklin accomplit son immortelle analyse de la bouteille de Leyde, dont nous venons de présenter l'exposé.

Pendant que le philosophe américain réalisait ses belles découvertes, les électriciens d'Europe continuaient de se livrer à une foule d'expériences et de tentatives isolées, qu'ils variaient sans cesse, sans en tirer le moindre fruit, et sans trouver une théorie satisfaisante pour expliquer les nombreux phénomènes que la science enregistrait chaque jour. Les physiciens les plus célèbres de la France, de l'Angleterre et de l'Allemagne, les membres les plus éminents des académies européennes, ne pouvaient que signaler confusément des faits observés d'une manière empirique, tandis qu'un nouveau venu, un homme sans notoriété dans les sciences, composait, à deux mille lieues de l'Europe, la théorie rationnelle des phénomènes électriques, et soumettait à une victorieuse analyse la bouteille de Musschenbroek.

Toutefois , ces grandes découvertes n'étaient elles-mêmes qu'un prélude. Elles ne marquaient que le premier pas vers un triomphe plus éclatant encore. Il restait au philosophe américain à étonner le monde par une de ces vues supérieures qui dévoilent toute la puissance et la portée de l'esprit hu-

(1) CEuvrt, de rrnnlUm Iradutie* de fanglms, par M. BarLeu-Dubourg, in-4, 1173, t 1, p. Ji-37.

main. 11 lui restait à démontrer l'identité de la foudre et de l'électricité, et à appliquer cette idée à la création du paratonnerre.

Avant de passer à l'histoire de cette grande découverte, et de reprendre l'historique des progrès de l'électricité depuis son origine jusqu'à nos jours, nous décrirons, pour en finir avec la machine électrique qui fait l'objet de cette notice, les machines électriques construites et adoptées par les physiciens contemporains, et qui sont de date récente.