RÉSISTANCES DE CONTACT DES MÉTAUX

Résistance électrique au contact de deux métaux ( C. R. Ac. Sc., 22 avril 1895; Bull. Soc.

intern. Êlect., 1" avril 1896). — Résistance électrique au contact de deux disques

d'un même métal ( C. R. Ac. Sc., 25 juillet 1898; J. Phys., janvier 1899). — Radioconduc-

teurs à billes métalliques ( C . R. Ac. Sc., i°r mai 1899).

Deux larges plaques, de même métal ou de métaux différents, bien appliquées l’une sur l’autre, n’avaient pas paru susceptibles d’offrir une résistance appréciable à un courant électrique qui les traverse normalement. Pourtant, cette résistance existe pour certains métaux, elle peut même être considérable. Je l’ai mise en évidence par des méthodes variées.

I. Disques métalliques superposés. — Les surfaces des disques avaient été nettoyées et dressées sur un plan d’acier; elles n’étaient pas polies. Les disques avaient 8cm de diamètre. J’ai formé un certain nombre de colonnes de cinq disques.

Dans une colonne, le disque supérieur et le disque inférieur étaient en laiton. Entre ces deux disques terminaux étaient intercalés trois autres disques. Ceux-ci étaient d’un même métal ou de deux métaux différents. Dans ce second cas, deux disques d’un métal A étaient en contact avec les disques de laiton, un disque d’un métal B était compris entre les deux disques A.

On aura par exemple, dans le second cas, la succession laiton, cuivre rouge, zinc, cuivre rouge , laiton, ou bien laiton, bismuth, aluminium, bismuth, laiton.

Une pression était exercée sur la colonne par des masses cylindriques posées sur le laiton supérieur et pesant 36kg, i8kg ou 6kg.

Dans une première série d’expériences, les colonnes étaient successivement introduites dans l’une des branches d’un pont de Wheatstone par deux fils de communication qui aboutissaient aux disques extrêmes de laiton. Le courant qui circulait dans le pont était celui d’un élément Daniell.

Les résultats obtenus en mesurant les résistances des diverses colonnes peuvent être formulés comme il suit :

i° Si les trois disques intercalés sont du même métal, la résistance de la

colonne est souvent négligeable (') el reste négligeable après une longue superposition; cela tient à ce que les contacts d’un même métal n’olTraient pas de résistance sensible entre eux, ni avec le laiton, dans Les conditions de l’expérience.

2° Si les trois disques intercalés comprennent un disque B entre deux disques A, la résistance des disques A avec le laiton est souvent nulle, mais la résistance des contacts de B avec A dépend de la nature des métaux; elle est inappréciable avec certains couples de métaux, importante avec d’autres.

La résistance au contact de deux métaux A et B est inappréciable quand l’un des deux métaux du couple est du zinc, du cuivre, de l’argent, etc. Nous appellerons premier groupe le groupe des métaux qui rendent inappréciable la résistance de contact. Les métaux usuels de la pratique électrique appartiennent à ce premier groupe.

La résistance au contact de deux métaux A et B est importante avec des métaux d’un second groupe. Citons les contacts : plomb et aluminium, plomb et fer, étain et aluminium, étain et fer, bismuth et aluminium, bismuth et fer. Avec les métaux du second groupe, la valeur initiale de la résistance, c’est-à-dire la valeur de la résistance après la formation de la colonne, dépend de la nature des métaux, pour une pression déterminée. Pour un couple particulier et une pression constante, la résistance augmente progressivement avec la durée du contact, d’abord rapidement, puis plus lentement. L’accroissement de résistance a été quelquefois suivi pendant plus de io jours sans qu'une valeur fixe fut atteinte. Si l’on augmente la pression, la résistance initiale est plus faible, et il en est de même des résistances successives après des temps égaux. En tout cas, la résistance a toujours été importante et un accroissement progressif a toujours lieu, que le circuit soit resté ouvert ou fermé.

Exemples.

i° Laiton, cuivre rouge, zinc, cuivre rouge, laiton :

Résistance inappréciable. On aurait apprécié sûrement 0-5^5 d’olun.

( 1 ) Il s’agit de disques dont les surfaces ne sont pas polies et le nombre des disques est ici réduit à trois.

2° Laiton, bismuth, aluminium, bismuth, laiton. Charge 6ks :

ohm

Résistance initiale o,4

» après i heure et demie de contact ... 1,7

» après 5 heures environ 3

3° Laiton, bismuth, bismuth, laiton, aluminium, laiton :

Résistance négligeable.

Pour la seconde colonne, les résistances observées se sont montrées très variables dans différents essais. Elles sont beaucoup plus faibles avec de fortes charges.

Une colonne qui présente une résistance, même importante, ne donne aucune déviation quand elle est mise seule en communication avec un galvanomètre après la suppression de la pile.

Au lieu de mesurer la résistance de contact de deux métaux dans un pont de Wheatstone, j'ai trouvé quelquefois plus commode de la mesurer avec un voltmètre. Une colonne était formée comme précédemment de deux laitons extrêmes et de trois disques intercalés A, B et A' (A et A7 du même métal). On y faisait passer directement le courant d’un élément Daniell par les fils qui aboutissaient aux laitons extrêmes. Les trois disques intercalés portaient eux-mêmes sur leur tranche des fds de dérivation qu’on rattachait successivement au voltmètre. On mesurait ainsi les différences de potentiel, pendant le passage du courant, entre A et B, puis entre B et A'. Les résistances en ohms étaient évaluées par la comparaison avec la différence de potentiel pour une résistance connue qui faisait partie du circuit principal de l’élément Daniell et de la colonne.

Les résultats trouvés par ce mode opératoire ont confirmé les précédents. Les nombres obtenus sont indépendants du sens du courant.

IL Pointes sur disques. — J’ai fait usage d’un dispositif qui permet d’augmenter notablement la charge par unité de surface de contact.

Un tube cylindrique, analogue à un tube de microscope, est terminé à son extrémité inférieure par un bouton d’un métal B, vissé à la place de l’objectif; le tube glisse librement dans un tube extérieur vertical qui le guide et le bouton repose sur un large disque métallique A.

Le tube de microscope est surmonté d’une plate-forme sur laquelle on pose des poids. Un courant peut passer du bouton B au disque A, et le contact de A à B s’intercale dans un pont de Wheatstone.

Les contacts zinc sur zinc, cuivre sur cuivre, argent sur argent, zinc sur

cuivre ou plomb, cuivre sur fer, elc., même avec une faible charge, n’offrent pas de résistance appréciable. La résistance observée est celle des lils de communication; elle ne varie pas avec la durée du contact et elle est indépendante de la charge.

Avec des contacts de métaux du deuxième groupe, on vérifie les résultats obtenus avec les disques superposés.

III. Fils métalliques et bornes clc serrage. — Un fil métallique, tel qu’un fil de plomb, est disposé entre deux bornes d’aluminium substituées aux deux bornes de laiton d’une branche d’un pont de Wheatstone. Chacun des bouts du fil est assujetti entre une vis de serrage en aluminium et une rondelle d’aluminium appliquée sur le métal du pont.

Le fil de plomb ayant été introduit précédemment entre les deux bornes de laiton, sa résistance était demeurée constante. La mesure faite sur le fil compris entre deux bornes d aluminium donne un nombre notablement plus fort que le précédent et il augmente avec la durée des contacts. Quand on renforce le serrage, la résistance initiale diminue, mais l’accroissement progressif apparaît encore.

On se rend compte d’après cela des difficultés qu’on aurait rencontrées dans la mesure des résistances de certains conducteurs si un métal du second groupe avait été le métal du pont de Wheatstone.

Contacts multiples. — Dans les mesures que je viens de rappeler, je n’avais introduit qu’un ou deux contacts. Dans le cas où le nombre des disques augmente et où les disques sont tous d’un même métal, la résistance totale peut devenir importante par l’addition des résistances des différents contacts.

J’ai formé des colonnes ayant l’apparence des piles à colonnes de Yolta. Les disques avaient 35mm de diamètre et 6,nm d’épaisseur; ils étaient percés en leur centre d’une ouverture de icm de diamètre. Ils ont été dressés, nettoyés et essuyés. J’ai formé des colonnes de 45 disques d’un même métal, intercalés entre deux disques extrêmes de laiton; je n’ai posé que de faibles surcharges sur les têtes de colonnes.

La résistance d’une colonne de disques d’un des métaux du premier groupe était constamment nulle et elle était encore nulle quand on faisait alterner dans la colonne des disques de plusieurs de ces métaux.

Avec des colonnes de disques de métaux du second groupe : fer, aluminium, bismuth, par exemple, la résistance variait avec la nature du métal;

elle était irrégulière pour un même métal et elle pouvait être considérable.

Si la colonne était formée de disques de métaux du second groupe, alternant, la résistance pouvait devenir extrêmement grande et elle était très

irrégulière.

Une cause des irrégularités de ces résistances sera signalée plus loin.

Chocs et étincelles.

Je ne suis pas en mesure d’expliquer comment se comporte le mélange d’atmosphère gazeuse et d’atmosphère métallique interposé entre deux disques dans les deux cas si distincts de résistance négligeable et de résistance considérable, mais les phénomènes de contact entre deux métaux se sont reliés par leurs caractères aux phénomènes de contact des radioconducteurs. En effet, pour un contact de deux métaux, un choc produit aussi un accroissement de résistance, et une étincelle au contraire une diminution, et les deux effets sont persistants.

Chocs. — Quel que soit le dispositif auquel on s’adresse : disques superposés, pointe contre disque, fils métalliques et bornes de serrage, des chocs répétés donnent lieu pour les métaux du second groupe à des accroissements de résistance progressifs et importants. L’influence du choc paraît nulle pour les contacts des métaux du premier groupe.

Sans entrer dans les détails, je vais citer un exemple.

« Dans les extrémités supérieures de deux cylindres de bismuth en fusion, disposés verticalement et parallèlement, on a introduit les deux bouts d’un fil d’aluminium. Dans les extrémités inférieures des deux cylindres, deux fils de cuivre ont été de même assujettis, pour les communications. La résistance initiale du fil d'aluminium serré dans le bismuth a été trouvée égale à 0,57 ohm; elle s’est élevée à 1,2 ohm par trois chocs. »

Avec les contacts multiples des colonnes de disques, les chocs conduisent à d'énormes accroissements de résistances. Ces accroissements sont mis en évidence par deux expériences consécutives effectuées dans des conditions spéciales; i° une colonne de disques est formée en superposant les disques très doucement pour éviter autant que possible les chocs; 20 la même colonne est formée avec chocs de la façon suivante : après avoir introduit l’ouverture d’un disque dans la tige d’ébonite, on le laisse tomber à plat de la hauteur libre sur les disques déjà placés. Un choc a lieu. On surajoute la même charge pour les deux formations consécutives.

« Avec des disques de zinc, de cuivre, ou de zinc el de cuivre qui alternent, la résistance delà colonne est nulle pour les deux formations, même sans surcharge.

» Avec des disques d’aluminium et une surcharge de i 8ks , la résistance était o,5 ohm après la formation sans choc sensible; elle était de 5,i ohms après la formation avec chocs. Si les disques d'aluminium sont polis, les e fie l s sont infiniment plus accentués. »

Quand une colonne est formée de métaux du second groupe, alternant, tels que aluminium et plomb, la résistance initiale pour la formation sans chocs est beaucoup plus grande et la résistance augmente avec la durée des contacts. Lorsque la formation de la colonne mixte a été effectuée avec chocs, la résistance initiale devient très considérable et elle croît encore avec la durée des contacts. On peut alors atteindre des résistances de plusieurs milliers d’ohms.

L’influence si grande de chocs même faibles explique pourquoi les nombres trouvés pour les résistances de contact des métaux du second groupe sont extrêmement variables.

Etincelles . — Les étincelles électriques sont susceptibles de faire décroître, même à distance, la résistance des contacts des métaux du second groupe ; il ne peut être question de l’action des étincelles sur des colonnes à métaux du premier groupe, puisque, pour ces métaux, la résistance est constamment nulle.

L’action exercée à distance par une étincelle sur une colonne de disques métalliques offrant une résistance est généralement faible. On peut néanmoins la rendre facilement manifeste. On détermine sûrement une diminution de résistance très importante en touchant un point du circuit de la colonne avec une bouteille de Leyde qu’on a déchargée une ou deux fois et qui ne donne plus qu’une petite étincelle résiduelle.

Comme l’action des chocs, l’action des étincelles s’exerce sur les contacts de métaux, quelle que soit la méthode d’observation.

a Soit, dans la disposition des cinq disques superposés de 8cm de diamètre, entre deux disques terminaux de laiton, deux disques de bismuth touchant chacun un laiton, et un disque d’aluminium intercalé entre les deux bismuths. Il y a une surcharge de i8ks.

» Résistance initiale 0,24 ohm; après 45 minutes, o,4i ohm.

» Par quelques chocs, on passe rapidement à 0,8 ohm; par une étincelle résiduelle d’une petite bouteille de Leyde qu’on met en contact avec un point du circuit de la colonne, la résistance tombe à 0,1 ohm. La diminution due à l’action de l’étincelle persiste longtemps. »

Assimilation aux tubes à limaille.

D’après les actions du choc et de l’étincelle, une colonne de disques se comporte comme un tube à limaille. Pour justifier complètement ce rapprochement, on forme une colonne de disques d’aluminium ou d’acier qu’on intercale dans le circuit d’une pile avec un galvanomètre. En effectuant un réglage analogue à celui d’un tube à limaille, on cherche à obtenir une légère conductibilité en variant le nombre des disques et la force électromotrice de la pile. On ramène ensuite la déviation au voisinage du zéro par un petit choc sur la colonne. Si, alors, on fait éclater à distance une étincelle de décharge de condensateur, le galvanomètre est dévié. Il y a retour par le choc, déviation par une nouvelle étincelle, ainsi de suite. Comme avec les tubes à limaille, l’emploi du galvanomètre permet l’étude du phénomène. On peut varier l’effet du courant : incandescence, sonnerie, comme avec un tube à limaille.

Avec des disques polis d’aluminium ou d’acier, le nombre des disques de la colonne peut être très réduit, car le poli exagère considérablement la résistance de contact.

Dans certains cas, en formant un circuit qui comprenait simplement un élément de i volt ou de o,5 volt, une colonne de disques et un téléphone, je suis parvenu à recevoir au son une dépêche transmise à une dizaine de mètres par étincelles.

Les colonnes de disques présentent, à l’action du choc et des étincelles, les mêmes particularités que les tubes à limaille. Une colonne de disques est toutefois beaucoup moins sensible qu’un tube à limaille. Cela tient à ce que, en raison de la large surface des disques, la densité des courants oscillatoires qui traversent la colonne au moment du rayonnement de l’étincelle est très réduite. Toutes choses égales d’ailleurs, la sensibilité d'un radioconducteur augmente quand sa section diminue.

Il n’est pas hors de propos d’ajouter que, pour rendre compte du mécanisme de la conductibilité d’un tube à limaille par l’étincelle, une théorie ne sera valable que si elle s’applique aux colonnes de disques métalliques.