C.ib.-1. Ct«i.' et r>U laf

Flg. 3*0. — La grande pile de Wollaston, construite pour

On raconte que Wollaston ayant rencontré un soir, dans une rue de Londres, un de ses amis, tira de sa poche un dé à coudre, en cuivre, et s'en servit pour construire une pile microscopique reproduisant les effets de la gigantesque batterie de Children. Pour cela, il enleva le fond du dé, l'aplatit avec une pierre, de manière à rapprocher les deux surfaces internes à deux lignes environ l'une de l'autre, ensuite il plaça entre les deux surfaces de cuivre une petite lame de zinc qui n'était en contact ni avec l'une ni avec l'autre des parois de cuivre, grâce à l'interposition d'un peu de cire à cacheter. Il plaça ce petit couple ainsi préparé dans un godet de verre, préalablement rempli avec le contenu d'une petite fiole d'eau, acidulée avec de l'acide sulfurique. Réunissant extérieurement la lame de zinc et son enveloppe T. I.

Fuk, InM « O, U i.

Davy, en 1807, à F Institution ruyaledt Londres (page 67 1).

de cuivre au moyen d'un lil de platine, il fit rougir aussitôt ce RI par l'électricité développée dans cette petite pile. Les dimensions de ce iil de platine étaient excessivement petites ; il avait seulement un trente-millième de pouce de diamètre et un trentième de pouce de longueur (1).

En raison de ses dimensions exiguës, ce fil de platine pouvait être non-seulement rougi, mais fondu par cette petite batterie. Aussi l'ami de Wollaston, témoin de cette expérience, put-il allumer sur-le-champ de l'amadou à ce fil rougi.

Dans cette petite batterie de Wollaston, le cuivre enveloppait de toutes parts la lame de zinc, c'est-à-dire que l'élément négatif était

(I) C'est à Wollaston que l'on doit l'ingénieux procédé qui sert à obtenir des lils d'or cl do platine d'une microscopique ténuité.

M EH VEILLES I>E LA SCIENCE

bien supérieur en surface au métal positif. Cette expérience fit penser à Wollaston, que dans toutes les piles on général, il fallait , pour obtenir les plus grands effets calorifiques, donner le plus d'étendue possible à l'élément positif. C'est depuis cette époque, et d'après les indications de Wollaston, que l'on a construit presque toutes les piles, en entourant chaque plaque de zinc d'une enveloppe de cuivre mise en communication avec la plaque de zinc suivante. Cette modification a rendu ces appareils beaucoup plus puissants, principalement pour la production des phénomènes de chaleur et de lumière.

C'est en appliquant cette même idée que le physicien américain Robert Hare construisit bientôt après les piles en hélice, qui permettent de donner au couple métallique une surface énorme, dans le plus petit espace possible, et de diminuer ainsi la dépense du liquide acide, qui est très-grands dans les piles à auges.

Les piles en hélice, dont nous donnerons, dans le chapitre qui va suivre, une description plus complète, se composent essentiellement de longues bandes de zinc et de cuivre laminées, attachées chacune par un bout, et séparées de distance en distance par de petits morceaux de bois. On forme ainsi un couple dont les deux éléments, isolés l'un de l'autre, ont chacun cinquante ou soixante pieds de surface. Chaque élément plonge dans un seau de bois, contenant le liquide acide.

C'est aussi à la même époque qu'appartient la construction définitive des piles sèches, que Zamboni, professeur à Vérone, étudia avec soin, en 1810.

On nomme assez improprement piles sèches celles dans lesquelles le liquide acide est remplacé par un corps solide, légèrement humide. Cependant Zamboni n'est point, comme on l'a dit, le véritable inventeur des

piles sèches ; c'est à un physicien de Genève, Deluc, qu'appartient cette découverte. En 1809, Deluc avait présenté à la Société royale de Londres une pile à colonne, composée de trois cents disques de zinc et de trois cents disques de papier doré d'un seul côté, entassés les uns au-dessus des autres dans un tube de verre. En 1812, Zamboni fit connaître la manière de construire les piles sèches, qui est généralement adoptée aujourd'hui, et qui consiste à entasser et à presser fortement l'un contre l'autre des milliers de disques de papier un peu fort, dont une surface est étamée et l'autre recouverte d'une couche très-mince d'oxyde de manganèse en poudre, mêlée avec de la farine et du lait (1). Mais cette disposition de l'instrument n'était qu'une modification trèssimple de la méthode de Deluc, qui doit être considéré comme le véritable inventeur des piles sèches (2).

On s'occupa beaucoup, à la suite des mémoires publiés sur ce sujet par Zamboni, des piles Bêches et de leurs effets. Les piles sèches manifestent à leurs pôles, une tension assez grande; mais elles ne produisent qu'un courant insignifiant. En les construisant avec de grandes feuilles de papier, Delezcnne a pu, de nos jours, notablement augmenter leur intensité. Mais il a constaté, en même temps, que ces piles ne fonctionnent que lorsque le papier conserve un peu d'humidité empruntée à l'atmosphère, et qu'elles deviennent inaclives au bout de quelques années,

(1) Sole historique sur la ptla ticket (AnmUet de eAi. mie et de physique, X. XI, p. 190).

(2) Déjà, en 1803, Hachette et Desormes avalent fait connaître on appareil du même genre, dans la vue de simplifier la construction de la plie a colonne, ou plutôt pour essayer de confirmer le principe du développement de l'électricité par le simple contact et sans l'emploi d'aucun conducteur humide. Ils avaient remplacé, dans la colonne de Volta, le liquide interposé entre les couples, par des couches de colle d'amidon ; mais cette combinaison était trop influencée par l'humidité pour pouvoir être regardée comme une pile sèche. Deluc cet donc le véritable iuveuicur des pila *éc*t».

par suite de l'altération de» surfaces des rondelles.

La force électro-motrice est développée dans ces piles, par l'action chimique entre l'étain qui s'oxyde, et le bioxyde de manganèse qui se réduit. Le papier joue le rôle d'un conducteur humide. On comprend que ces piles cessent de fonctionner quand l'étain est rouillé.

Dans les premiers temps, on s'imagina que les piles sèches réaliseraient le mouvement perpétuel.

Voici comment on construit une pile sèche. On dispose verticalement deux piles, formées de 1,500 à 2,000 couples chacune. On arme leurs extrémités de disques de cuivre, et on maintient les paquets comprimés , par des cordonnets de soie. Pour les préserver de l'action de l'air, on les enduit d'une couche de soufre ou de gomme laque fondus. Les deux piles étant réunies à. leur base, présentent à leurs sommets, deux pôles de nom contraire, au-dessus desquels passent f les extrémités d'une aiguille de gomme laque, terminée à chaque bout, par une lame de clinquant. L'aiguille tourne, et à chaque révolution, elle effleure deux fois les pôles ; ceux-ci l'attirent d'abord pour la repousser ensuite, ce qui produit un mouvement de rotation qui peut durer plusieurs années.

La figure 347 représente un joujou basé sur ce principe.

La pile sèche est contenue dans le socle S de l'appareil. Ses pôles sont terminés par les petites colonnes C, G' ; elle est composée de 1 0 ,000 couples de zinc et de papier doré d'un seul côté. F, est une feuille d'or, qui est successivement attirée et repoussée par les pôles contraires C et C de la pile sèche. Le mouvement de rotation sur son axe que subit la corde tendue entre les deux petits poteaux donne à la figurine qui représente un danseur, un mouvement cadencé , qui n'est pas perpétuel , mais qui dure des années entières.

Au lieu d'une rotation, on peut aussi produire les oscillations d'un pendule, en disposant entre les deux boutons d'une pile double de ce genre, la balle isolée d'un petit pendule, que les deux pôles se renvoient alors par un mouvement de va-et-vient.

On a fait à Munich et à Vérone de petites horloges dans lesquelles le mouvement du pendule ainsi provoqué, se transmettait à des rouages; mais leur marche est toujours trèsirrégulière, parce qu'elle dépend de l'humidité de l'air.

Fig. 347. - Pile sèche da Zambonl.

Les piles sèches ne sont donc d'aucune utilité sérieuse, au point de vue scientifique ; ce sont de simples objets de curiosité dans le cabinet de physique. Aussi les a-t-on abandonnées depuis longtemps.

Dans l'intervalle qui s'étend de 1815 à 1820, l'étude de la pile ne s'enrichit d'aucune découverte particulièrement digne d'être signalée. On continua de perfectionner l'appareil producteur de l'électricité dynamique , et de poursuivre l'observation de ses effets physiques et chimiques. Mais l'année 1820 vit s'accomplir la plus remarquable de toutes les découvertes faites au moyen de la pile, depuis les travaux de Volta et de Davy. C'est alors que le physicien OErsted constata l'ac-

MERVEILLES DE LA SCIENCE

tion qu'un courant électrique fermé exerce, à distance, sur l'aiguille aimantée.

Cette observation fondamentale eut pour résultat presque immédiat la création d'une nouvelle branche de l'étude de l'électricité , c'est-à-dire Y électro-magnétisme ; et les phénomènes électro-magnétiques trouvèrent bientôt une vaste série d'applications, parmi lesquelles figure au premier rang la télégraphie électrique.

C'est au mois d'août 1820 qu'OErstcd, professeur de physique à Copenhague, fit connaître le grand fait qui constitue son impérissable découverte. Bien des efforts avaient été tentés jusque-là pour saisir le rapport qui devait exister entre l'agent des phénomènes électriques et la cause inconnue de l'attraction et de la répulsion magnétiques, lorsque le physicien danois parvint à trouver la seule marche expérimentale propre à donner la clef de ce grand mystère de la nature.

Réunissant par un fil métallique, les deux pôles d'une pile en activité, Œrstcd approcha ce fil conducteur d'une aiguille aimantée qui pouvait tourner sur son pivot. En disposant ce fil parallèlement à l'aiguille, soit audessus, soit au-dessous, il remarqua que cette aiguille était fortement déviée de sa direction vers le nord. L'aiguille magnétique était d'autant plus écartée de sa direction primitive qu'elle était plus rapprochée du fil conducteur de la pile; l'angle de cette déviation était aussi d'autant plus grand que la pife dont on faisait usage présentait plus d'énergie. Le sens de cette déviation dépendait de deux circonstances : l' de la direction suivant laquelle les fluides positif et négatif de la pile marchaient dans le fil conducteur par rapport aux deux pôles de l'aiguille aimantée ; 2" de la position du fil conducteur de la pile au-dessus ou au-dessous de l'aiguille

gnétiques, phénomène qui devait amener la science à des conséquences incalculables.

Enfin ladécouveHederélcctricHéd'rôducràm vint terminer cette belle série d'expériences.

Nousétudierons, dansla notieequifait suite à celle-ci, X électro-magnétisme, YélectriciU d'induction, et les applicationsqui onlété faites dans notre siècle, de ces grandes découvertes.

Pour terminer l'esquisse que nous nous sommes proposé de tracer de l'histoire de la pile, il nous reste à parler de la découverte importante qui a été faite en 1821, par le physicien Seebcck, de Berlin, et qui a dooné naissance aux piles thermo électriques.

Sccheck avait compose un circuit fermé, avec un barreau de bismuth et une lame de cuivre, soudés bout à bout. Il fit chauffer l'une des deux soudures, et il constata aussitôt que le circuit était parcouru par un courant électrique, allant de la soudure chaude à la soudure froide.

L'expérience se fait sans difficulté avec l'appareil représenté par la figure 348 et

Ainsi fut mis en évidence, pour la première fois, le grand fait de l'action exercée par l'élei -Incité en mouvement sur les corps ma-

Flg. M8. - Eipértenc* de

dont l'élément essentiel est une aiguille aimantée, mobile sur un pivot, placée entre une lame de cuivre, CC, et une lame de bismuth, BB', soudées par leurs extrémités. Lorsqu'on chauffe, par la flamme d'une lampe à alcool, l'une des deux soudures, l'aiguille est aussitôt déviée, ce qui indique la présence

LA PILE DE VOLTA

d'un courant dans le circuit métallique. Si l'on chauffe la soudure opposée, le courant chan ge de direction et l'aiguille se dévie en sens contraire. Le même dérangement se produit si, au lieu de chauffer la première soudure, on la refroidit.

OErsted a proposé de donner le nom de courants thermo-électriques à ces courants produits par la chaleur, et d'appeler courant hydro-électrique, celui de la pile ordinaire, à un ou plusieurs liquides. La première de ces dénominations a été adoptée.

On ne tarda pas à constater que tous les métaux, et même beaucoup d'autres corps, donnent naissance à des courants thermoélectriques plus ou moins intenses, lorsqu'on les réunit en circuits fermés que l'on chauffe en un point convenable. On obtient même des courants de cette espèce dans un circuit fermé arec une seule substance, lorsque celleci présente des défauts d'homogénéité qui modiGent la propagation régulière de la chaleur. M. Becquerel, qui, un des premiers, a étudié et analysé les phénomènes thermoélectriques dans les circuits métalliques simples ou composés, a exécuté l'expérience suivante. On fait un nœud dans un fil de platine qui constitue un circuit fermé ; on chauffe à droite ou à gauche de ce nœud, et l'on voit se produire aussitôt un courant allant de la partie chaude à la partie froide. Les eflets sont encore les mêmes en coupant le fil en deux, superposant les deux bouts l'un sur l'autre et chauffant d'un côté ou de l'autre.

De ces phénomènes M. Becquerel a conclu que , lorsque la chaleur se propage dans une barre de métal, il s'opère une suite de décompositions et de recompositions du fluide neutre, qui accompagnent la propagation delà chaleur; celle-ci rencontre-t-clle un obstacle, il y a aussitôt séparation des deux électricités au point où cet obstacle existe.

La cause électro-motrice la plus efficace est une solution de continuité, telle, par exemple, qu'une soudure de deux métaux dif-

férents. Le sens du courant dépend des métaux employés. Ainsi, dans un circuit de bismuth et de cuivre, le courant marche en sens contraire de celui qu'on obtient dans un circuit d'antimoine et de cuivre. Dans la liste suivante, chaque métal reçoit près de la soudure chaude, le fluide positif avec ceux qui le suivent, et le fluide négatif avec ceux qui le précèdent : Antimoine, Fer, Zinc, Argent, Or, Cuivre, Étain, Plomb, Platine, Bismuth. L'antimoine et le bismuth occupent, comme on le voit, les deux extrémités de l'échelle ; leur association produit des courants relativement énergiques.

Les expériences de M. Becquerel ont montré, en outre, que l'intensité des courants thermo-électriques est proportionnelle à la température des soudures, jusqu'à 50 ou 100 degrés.

L'effet est d'ailleurs le même, que les métaux soient soudés bout à bout et en contact immédiat, ou bien séparés par un conducteur.

La connaissance de ces curieux effets a permis de construire des piles thermo-électriques, dont le pouvoir électro-moteur est dû uniquement à la chaleur. Fourier et OErsted sont les premiers qui aient eu l'idée, en 1823, de composer des piles avec des barreaux de métaux différents. Us formèrent d'abord un circuit polygonal, au moyen do trois barreaux de bismuth alternant avec trois barreaux d'antimoine, qu'ils disposèrent horizontalement. Ayant chauffé une ou plusieurs soudures, mais jamais deux soudures consécutives, ils reconnurent que le courant offrait une intensité d'autant plus grande qu'il y avait un plus grand nombre de soudures chauffées.

La figure 349 représente la disposition de la pile thermo - électrique imaginée par M. Pouillet. Chaque couple est formé d'une lame de cuivre C, et d'un barreau de bismuth B, en forme de fer à cheval. Les deux soudures plongent dans des vases V, qui sont remplis alternativement, l'un d'eau chaude et l'autre de glace pilce.

On forme encore des piles thermo-électriques avec des tiges de fer et de cuivre soudées bout à bout en forme de W, de manière que les soudures d'ordre pair soient d'un côté et les soudures d'ordre impair de l'autre côté. On courbe ce système de barres de façon que les deux séries de soudures puissent plonger, l'une dans une auge remplie d'eau chaude, l'autre dans une auge à glace.

FIg. 349. — Pile thermo-électrique de M. PoulIleL

Jusque dans ces derniers temps, les effets des piles thermo-électriques étaient tellement inférieurs à ceux des piles hydro-électriques, qu'il était impossible de songer à en tirer parti comme source d'électricité. On ne s'en servait que pour constater des différences de température, à l'aide des courants que ces températures provoquent dans un circuit thermoélectrique.

C'est sur ce principe qu'est basée la pile de a Nobili, que l'on met en activité en chauffant légèrement l'une de ses faces, contenant les soudures de plusieurs rangées parallèles de couples de même ordre. Cette pile accuse la moindre variation de température.

La pile de Nobili se compose de la réunion de plusieurs barres, composées de bis-

Fig.3S0.-Unéléi ne nt do la pile thermo-électrique de Nobili.

muth A et d'antimoine B. La figure 350 fait voir la forme et la disposition de l'une de ces barres qui engendrent le courant par l'inégal échauffement des deux métaux.

La figure 35i montre la pile résultant de l'assemblage de ces barres, montée et contenue dans une enveloppe métallique. P est une pièce d'ivoire, matière isolante,

qui sépare la barre M de ., . „• , F£.a&l.-Pilethermo-

1 enveloppe métallique de é£ctri<llie dc Nobili.

la pile.

La figure 352 donne la vue générale de la pile thermo-électrique d> Nobili. La pile esl placée en A. Elle est portée sur un pied arti-

Fig. 355. — Pile thermo- électrique de Nobili pourvue d'un réflecteur.

culé,qui lui permet de prendre différentes positions. Un tuyau réflecteur de forme conique, B, est adapté à la pile. Ce réflecteur

sert à concentrer les rayons calorifiques sur la surface de la pile.

Combinée arec le galvanomètre, la pile de Nobili, sous le nom de thermo-multiplicateur, est devenue, entre les mains de Melloni, l'appareil thermométrique le plus sensible que Ton connaisse.

Nous disions plus haut que Ton n'avait pu jusqu'à ces derniers temps tirer parti des piles thermo-électriques, comme source d'électricité ; cependant, on est parvenu , en 1 865 , à ce point de vue à réhabiliter la pile thermoélectrique. M. Bunsen a découvert que la pyrite de cuivre se place, dans l'échelle des substances thermo-électriques, bien au-dessus du bismuth. Si donc on associe une lame de pyrite avec un alliage de deux parties d'antimoine et une partie d'étain, ou bien, avec du cuivre simplement, on obtient des courants électriques d'une intensité trèsremarquable.

M. E. Becquerel a montré, de son côté, que le sulfure de bismuth est beaucoup plus fortement négatif que le bismuth lui-même, et que le protosul/ure de cuivre est fortement positif.

D'après les indications de M. Becquerel, M. Ruhmkorfl* a construit une pile thermoélectrique de dix éléments, formés chacun, d'un cylindre de sulfure de cuivre fondu de 0",40de longueur sur 0",01 d'épaisseur, portant un fil de cuivre rouge enroulé à chaque extrémité. Cette petite pile a donné, par une élévation de température de 300 à 400*, une force électro-motrice égale à celle d'un couple de Daniell à sulfate de cuivre, tel qu'il va être décrit plus loin.

Enfin, M. Marcus, ingénieur à Vienne, a construit en 1865, des piles thermo-électriques très-puissantes, avec des barreaux de différents alliages dont le prix est peu élevé, tels que Yargentany certains alliages de cuivre et de zinc, de zinc et d'antimoine, etc. On chauffe ces piles au moyen d'un petit four-

neau. Vingt éléments représentent la puissance d'un élément de Daniell.

L'Académie des sciences de Vienne s'est empressée d'accorder à M. Marcus une somme de 2,500 florins (6,000 francs) pour l'engager à abandonner sa découverte au domaine public, et elle a publié dans ses Comptes-rendus la description détaillée de la nouvelle pile (1).

Si l'on arrive, en suivant cette voie, à des résultats plus favorables encore, les piles thermo-électriques remplaceront peut-être, dans quelques-unes de leurs applications, les piles ordinaires, sur lesquelles elles ont l'avantage d'une simplicité et d'une propreté qui ne laissent rien à désirer. La chaleur d'un fourneau deviendrait ainsi une source d'électricité, qui, à son tour, se transformerait en chaleur et en lumière.

La découverte de l'électro- magnétisme et celle de l'électricité d'induction ont ouvert à la science de l'électricité une période nouvelle, qui s'étend jusqu'à notre époque et se continuera après nous. Avant d'arriver à l'étude de ce dernier et grand sujet, il nous reste à donner la description des formes diversesque la pile voltaïque a reçues jusqu'à ce jour, et à traiter la question de la théorie de cet appareil.