CHAPITRE XV

L' 'ambre jaune ou succin acquiert par le frottement sur du drap bien sec la propriété curieuse d'attirer à lui les corps légers, tels que de petits morceaux de papier, des barbes de plume, etc. Ce phénomène, observé depuis bien longtemps, puisqu'on le trouve énoncé d'une manière très-positive par Thalès , 600 ans avant Jésus- Christ, a été, jusqu'au xvir siècle, le seul phénomène électrique connu. Le nom d'électricité, par lequel on désigne la cause de ce fait singulier, et aus.si l'ensemble des phénomènes rapportés à l'action de cette même cause , a précisément pour étymologie le nom grec de l'ambre eXex-

TpOV.

Dans les premières années du xvir siècle, Gilbert, médecin de la reine Élisabeth , étendit considérablement le catalogue des corps susceptibles, comme l'ambre, de s'électriser, c'est-à-dire d'exercer, après le frottement avec du drap, de la soie, du taffetas , une action attractive sur les corps légers. Il reconnut cette propriété dans le verre, la résine, le soufre, le taffetas , etc., et constata en même temps que les métaux , tenus à la main, ne s'électrisent point par le frottement.

Conductibilité électrique. — Une découverte nouvelle , faite près d'un siècle plus tard par le physicien anglais Grey, donna l'explication de cette impuissance apparente des métaux à prendre les caractères électriques. En multipliant sous toutes les formes les expériences, il reconnut qu'un tube de verre s'électrisait comme une tige pleine; mais ce qui le frappa, ce fut de voir que le bouchon avec lequel il avait fermé l'extrémité du tube ,

attirait aussi les corps légers , quoiqu'il eût été rangé parmi les corps anèlectriques , c'est-à-dire qui ne prennent point l'électricité par le frottement. Le fait observé par Grey ne se manifestait d'ailleurs que lorsqu'il frottait la partie du tube de verre en contact avec le liège. Quand il frottait l'autre extrémité du tube , le liège n'était point électrisé.

Il planta alors dans le bouchon une tige métallique et la vit acquérir, comme le bouchon, les caractères électriques, et en même temps que lui. Enfin il attacha à cette tige une chaîne de laiton terminée par une boule, et, montant sur sa terrasse, il constata que l'extrémité de cette chaîne qui pendait jusqu'au sol , sans le toucher cependant, attirait aussi les pailles. Dès lors il substitua à la classification de Gilbert une classification nouvelle ; il partagea les corps en deux classes : d'une part les corps qui transmettent l'électricité d'un point à un autre de leur masse, et qu'il appela corps conducteurs, de l'autre , ceux" qui conservent l'électricité au point où elle a été directement développée, sans la transmettre à d'autres, et qu'il appela corps non conducteurs. Cette modification ne changea rien d'ailleurs au classement même des corps. Grey reconnut en effet que tous les corps que Gilbert regardait comme anèlectriques étaient conducteurs, les métaux, les bois, l'eau, le corps humain, la terre, etc., et que tous les corps électrisables par le frottement étaient mauvais conducteurs.

Cette coïncidence n'est pas fortuite; elle s'explique facilement. Lorsqu'on tient à la main un morceau de métal et qu'on le frotte avec du drap, il s'électrise en réalité; mais l'électricité que le frottement a développée se répand sur la surface du métal, sur la main, sur le corps de l'observateur, sur la terre tout entière, et dès lors il n'en reste plus sur le métal qu'une quantité tout à fait inappréciable. Le contraire arrive avec le verre ou la résine qui conservent l'électricité et ne la transmettentpoint. Et si dans l'expérience de Grey le bouchon et la tige métallique se trouvaient électrisés, c'est parce que l'électri-

cité développée sur eux par le frottement , ou même empruntée aux points du verre en contact avec le liège , se trouvait isolée par le verre, qui ne conduit pas l'électricité et ne pouvait plusse perdre dans le sol. El ce qui le prouve bien, c'est que, si la surface du verre est quelque peu humide , ce qui la rend conductrice, alors toute électricité disparaît : aussi est-il essentiel, pour faire réussir les expériences d'électricité, de s'assurer que toutes les pièces en verre qui séparent du sol les appareils soit parfaitement sèches ; il les faut chauffer, essuyer doucement avec une flanelle bien sèche ou du papier à filtre sec : sans cela l'électricité développée se perd par la couche d'humidité adhérente au verre. On peut prévenir cet inconvénient en recouvrant le verre d'une couche de vernis à la gomme laque. Cette substance isole mieux encore que le verre, et n'attire pas comme lui l'humidité.

Tous les corps sans exception sont donc électrisables par le frottement. Les corps mauvais conducteurs conservent l'électricité aux points mêmes où elle a été développée. Les corps conducteurs la transmettent à tous les points de leur surface, aux corps conducteurs comme eux qui les touchent, à la terre s'ils sont en communication avec elle par un corps conducteur. Us la conservent au contraire s'ils sont portés par un support mauvais conducteur qui les isole du sol : de là le nom de corps isolants donné aux mauvais conducteurs, et aussi le nom de réservoir commun d'électricité donné à la terre.

Distinction des deux électricités. — Cinq OU six ans

après les expériences de Grey, que nous venons de citer, un physicien français, Dufay, démontra que l'électricité développée sur les corps par le frottement n'est pas toujours la même, çt qu'il existe deux espèces distinctes d'électricité. Voici comment il l'établit :

Il suspendit à un fil de cocon une balle de sureau, et attacha ce fil à un support en verre (tig. 144). Ce petit instrument appelé pendule électrique est d'un usage fréquent; il est, par sa grande mobilité, particulièrement propre à déceler la présence de l'électricité dans les

Fig. ikk.

corps, et aussi la nature de cette électricité, comme les expériences que nous rapportons vont nous îe prouver.

Dufay électrisa ensuite par le frottement sur de la laine un bâton de verre qu'il présenta au pendule. La petite balle de sureau fut attirée, et cette attraction se manifesta tant que le bâton de verre resta à une distance assez grande pour qu'il ne pût y avoir contact.

Mais à partir du moment où, la dislance étant diminuée, la balle de sureau eut touché le bâton de verre, celui-ci, présenté de nouveau à la balle, la repoussa fortement au lieu de l'attirer. Dufay prit alors un bâton de résine ou de cire d'Espagne, et le frotta de même avec du drap, puis il le présenta à la balle de sureau que repoussait le verre, et il reconnut qu'il attirait cette balle. Ainsi, la balle de sureau, repoussée par l'électricité du verre, est attirée par l'électricité de la résine. L'expérience peut être recommencée en procédant dans l'ordre inverse. Ainsi on présente à un pendule électrique le bâton de résine frotté ; la balle est attirée jusqu'à ce qu'elle ait touché la résine. Si maintenant on présente alternativement à la balle le bâton de résine et le verre , on constate qu'elle est repoussée par le premier, attirée par le second.

Il est donc évident que l'électricité déposée sur le verre par le frottement avec du drap, et l'électricité développée de la même manière sur la résine gont douées de propriétés tout opposées, puisque l'une attire, tandis que l'autre repousse la même balle de sureau, électrisée par le contact de l'un ou de l'autre de ces deux corps.

Ajoutons que si Ton prend deux pendules électrisés, le premier, par le contact avec le bâton de verre, le second,

par le contact avec la résine, nous constaterons qu'un corps quelconque, éleclrisé et présenté successivem'ent à ces deux pendules, ou bien attire le premier pendule et repousse le second, comme le ferait le bâton de résine, ou bien repousse le premier et attire le second, comme le ferait le bâton de verre. Donc il existe dçux espèces d'électricité, et seulement deux. On les a appelées d'abord électricité vitrée, électricité résineuse, puis on a remplacé ces noms par ceux d'électricité positive, électricité négative. Ces mots vitrée, résineuse, semblent en effet indiquer que le verre frotté prend toujours la même espèce d'électricité; la résine, toujours l'électricité contraire. Ce qui est complètement faux, car le verre s'électrise différemment, suivant qu'on le frotte avec du drap ou avec une peau de chat.

Lorsque deux corps sont frottés l'un sur l'autre, ils prennent, l'un l'électricité positive, l'autre l'électricité négative, comme on peut s'en convaincre en les tenant isolés avec des manches de verre pendant le frottement et les présentant l'un après l'autre à un même pendule, mis à l'avance en contact avec un bâton . de ^verre frotté. L'un des corps repousse, et l'autrl attire la balle de sureau.

En outre si l'on prend deux petits pendules électrisés par leur contact avec un même bâton de verre électrisé lui-même par frottement, on constate, en les présentant l'un a l'autre, que leurs petites balles se repoussent mutuellement, et que les fils qui les portent s'écartent.

Si l'on prend au contraire deux pendules électrisés, l'un par le contact du verre, l'autre par le contact de la résine, on constate que les petites balles s'attirent, et que les fils se rapprochent par la partie inférieure.

Pour expliquer ces divers résultats d'expérience on admet l'existence de deux espèces d'électricité que l'on désigne sous les noms de fluide positif et de fluide négatif, exprimant par ce nom de fluide la faculté qu'a l'électricité de s'écouler d'un corps sur un autre et de se répandre sur tous les points d'un conducteur. Chacun de ces

fluides agit par répulsion sur ses propres molécules, et par attraction sur les molécules de l'autre fluide; ce que l'on exprime en disant que les fluides de même nom se repoussent, que les fluides de nom contraire s'attirent.

On admet que dans un corps non électrisé les deux fluides existent simultanément, en quantité indéfinie, et se neutralisent; que le frottement a pour effet de les séparer, en portant l'un des deux fluides sur le corps frottant, l'autre fluide sur le corps frotté.

Mode de distribution de l'électricité. — Dans les

corps conducteurs l'électricité positive ou négative se porte

Fig. lk$.

à la surface; c'est une conséquence naturelle de la répulsion mutuelle des parties d'un même fluide. Voici au surplus comment on le démontre. On prend un globe de métal porté sur un pied de verre bien isolant, et l'on dépose sur le globe de l'électricité positive empruntée au conducteur de la machine électrique dont nous parlerons tout à l'heure (fig. 145). On commence par s'assurer qu'un pendule à balle de sureau mis aussi en contact avec le conducteur, et présenté ensuite à la sphère, est repoussé par elle. On applique alors sur la surface de cette sphère deux calottes hémisphériques tenues avec

des manches isolants. Si on les retire après un contact très-court, on constate, à l'aide du pendule, qu'elles sont électrisées positivement, et que la sphère ne l'est plus. Ainsi, dès l'instant où la surface de la sphère a cessé d'être réellement la surface extérieure , l'électricité l'a quittée pour se porter sur les calottes qui forment alors cette surface extérieure.

Dans un corps mauvais conducteur l'électricité reste au point où elle a été déposée.

L'électricité, déposée sur un corps conducteur, abandonnant ainsi toujours la masse interne pour se porter k la surface, on peut se demander pourquoi elle ne quitte pas le corps lui-même pour se répandre au dehors. C'est bien en effet ce qui arriverait si le corps électrisé était dans le vide. Il perdrait son électricité, comme nous le dirons un peu plus loin en parlant de la lumière électrique. Mais dans l'air la pression atmosphérique, ou plutôt le défaut de conductibilité de l'air la retient fixée à la surface; h moins que l'air ne soit notablement humide, alors l'électricité s'échappe rapidement. Puisque l'air oppose un obstacle au fluide, le fluide doit presser sur l'air d'autant plus que l'épaisseur de la couche électrique est plus grande. Cette pression est ce que l'on appelle la tension électrique. Coulomb a donné les moyens de la mesurer. Il a reconnu que sur une sphère la tension est la même en tous les points; que pour un corps, autre qu'une sphère, la tension est d'autant plus forte en un point, que la courbure y est plus prononcée. Il résulte de là que toutes les fois qu'un corps conducteur présente des parties anguleuses ou des pointes , l'électricité se perd par ces poiutes et s'écoule dans l'air. Nous verrons à la fin de ce chapitre l'heureuse application qu'on a faite de cette propriété des pointes pour détourner des édifices les dangers de la foudre.

Électricité par influence. — L'électricité peut se développer à distance sur les corps conducteurs lorsqu'ils sont mis en présence d'un corps électrisé. Pour le démontrer, prenons un cylindre en laiton porté sur un pied

de verre et muni à ses deux extrémités de petits pendules à balle de sureau. Ici les tiges des pendules sont en métal, et le fil qui porte la balle est un fil conducteur de lin, la balle n'ayant pas besoin d'être isolée du cylindre (fig. 146).

Le cylindre est mis en présence du conducteur de la machine électrique, muni également d'un pendule. On tourne le plateau de verre, et l'on voit alors les trois pendules a, 6, c s'écarter de la verticale et prendre les positions a', b\ c'. Un petit pendule fixé au milieu d du

Liiwnr

hig. 146

cylindre AB reste au contraire vertical. Ainsi, dès l'instant où le conducteur C de la machine devient électrique, les extrémités A et B du cylindre manifestent leur électrisation par la répulsion qu'elles exercent sur leur petit pendule, qui s'électrise en même temps qu'elles par communication directe. La région moyenne n'est point électrisée, puisque le pendule d ne bouge point. Il reste à constater la nature de ces électricités. Prenons donc un bâton de verre électrisé positivement par son frottement sur du drap et présentons-le successivement aux pendules c', a' et 6'; d est repoussé, a' attiré, b' repoussé. Donc le conducteur G

estélectrisé positivement, l'extrémité A négativement, et l'extrémité la plus éloignée B positivement.

Nous nous rendrons facilement compte de cet état d'électrisation du cylindre AB, appelé électrisation par tnfluence. Ce cylindre renfermait les deux fluides. Dès l'instant où G s'est trouvé électrisé positivement, il a repoussé le fluide positif de AB, qui, glissant sur la surface conductrice, s'est porté au point B le plus éloigné; en même temps le fluide de nom contraire, attiré par G, s'est porté au point le plus rapproché A, la région moyenne restant à l'état neutre.

Si l'on éloigne le conducteur C, ou si on le décharge en le louchant avec la main , l'action d'influence cesse immédiatement, et les pendules a et b redeviennent verticaux. Mais si, laissant C en place et électrisé, on vient à toucher AB avec la main en un point quelconque, le pendule b retombe à la verticale et le pendule a se maintient élevé. On comprend que cet effet est dû à ce que le fluide positif repoussé par le conducteur G s'écoule dans le sol, tandis que le fluide attiré est maintenu à l'extrémité A.

Machine électrique. — L'exposition de ces faits était nécessaire pour bien comprendre la théorie de la machine électrique dont nous allons maintenant donner la description. Elle se compose de deux parties bien distinctes : la source d'électricité et un conducteur électrisé par influence (fig. 147).

Entre deux montants verticaux en bois tourne un plateau'en verre monté sur un axe dont les extrémités sont portées par les montants. Cet axe est mis en mouvement par une manivelle. A ces mêmes montants sont adaptées deux paires de coussins, l'une en haut, l'autre en bas. Les coussins d'une même paire pressent entre eux le plateau, qui s'électrise alors par le frottement. Ils sont formés de plaques en bois recouvertes de feuilles de taffetas que l'on a enduites d'un amalgame de mercure, étain, zinc et bismuth. On employait autrefois des coussins jsn cuir rembourrés de crin et couverts d'une couche d'or

raussif (bisulfure d'étain); la disposition actuelle est préférable. Le verre s'électrise ainsi positivement et les coussins négativement.

Le conducteur se compose de deux gros cylindres horizontaux à surfaces arrondies, montés parallèlement

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Fi g. ikl.

l'un à l'autre sur des pieds en verre et perpendiculairement au plateau. Les extrémités voisines de ce plateau portent deux arcs métalliques ou mâchoires en forme d'U, qui embrassent le plateau de verre jusqu'à moitié environ de son rayon sans le toucher. Ces mâchoires portent des pointes tournées vers les surfaces du plateau. Les extré-

mités les plus éloignées sont rattachées Tune à l'autre par un conducteur transversal. Un petit pendule électrique est fixé à l'une de ces dernières extrémités, et mesure, par sa déviation de la verticale, la charge du conducteur.

Le plateau de verre étant électrisé positivement par son frottement sur les coussins , décompose par influence le fluide neutre des conducteurs , repousse le fluide positif qui se maintient sur la surface dans les parties éloignées, attire, au contraire, le fluide négatif, qui , arrivant aux mâchoires, se perd par les pointes dans l'air. Ce fluide négatif va, il est vrai, neutraliser le fluide positif du verre, mais le frottement répare les pertes du plateau.

Pour empêcher l'électricité de se perdre par le contact de l'air, dans le trajet des coussins aux mâchoires, on enveloppe deux des quadrans des plateaux d'une double feuille de taffetas maintenue par un cadre à un centimètre environ du verre. Le taffetas , étant un corps mauvais conducteur, prévient la déperdition de l'électricité.

La machine électrique a été inventée par Otto de Guèricke, auquel nous devons aussi la machine pneumatique. Elle a reçu , depuis son invention , bien des perfectionnements , et celle que nous venons de décrire est due h. Ramsden.

Son conducteur étant chargé de fluide positif , on voit que lorsqu'on voudra déposer du fluide positif sur un conducteur isolé, il suffira de le mettre en contact avec le conducteur de la machine. Si Ton voulait, au contraire, électriser ce corps négativement, il faudrait le tenir à petite distance de la machine, en le touchant avec le doigt. Alors il y aurait , comme nous l'avons exposé plus haut , électrisation par influence ; le fluide positif serait refoulé dans le sol , et le fluide négatif maintenu par attraction sur le corps. En retirant alors le doigt, on laisserait sur le corps l'électricité négative seule.

Machine do IVairne (fig. 148). — On construit aussi

des machines qui donnent simultanément et sur des con-

ducteurs distincts les deux électricités ; nous citerons la machine de Nairne.

Dans cette machine, le plateau est remplacé par un cylindre en verre de grand diamètre, fermé par deux calottes hémisphériques ; un axe qui traverse le cylindre dans sa longueur et qui est porté par deux montants isolants, est mis en mouvement à Faide d'une manivelle. Deux cylindres de laiton sont montés sur des pieds de verre parallèlement à Taxe de rotation, et à la hauteur de cet axe. L'un porte un grand coussin, recouvert d'amalgame, qui servira de frottoir. Celui-là prendra directement au coussin l'électricité négative. L'autre ne touche

point le globe de verre , mais il lui présente une série de pointes. Il représente donc le conducteur de la machine ordinaire et s'électrise positivement par influence.

Effets de l'électricité de tension. — Les effets produits par la machine électrique sont très-remarquables et très-variés. Nous nous bornerons à citer les expériences les plus simples et les plus frappantes.

Tout le monde sait que lorsque l'on approche la main de la machine électrique chargée , on voit une étincelle brillante jaillir entre la main et le conducteur. Cette étincelle indique toujours la combinaison à travers Pair des deux électricités positive et négative. L'électricité positive

est sur le conducteur ; quant k la négative, elle vient de la main dont le fluide neutre est décomposé par influence, le fluide positif repoussé dans les pieds si le corps est isolé sur un tabouret à pied en verre , dans la terre si le corps n'est point isolé, et le fluide négatif attiré dans la partie de la main la plus voisine du conducteur. L'étincelle ne jaillit que quand la distance est assez petite et la tension électrique assez grande pour vaincre la résistance de l'air. Le petit bruit qui accompagne l'étincelle est dû à l'ébranlement causé dans l'air par le mouvement des fluides électriques. Quant à sa forme sinueuseet brisée, on n'en a pas donné jusqu'à présent d'explication satisfaisante. Il est probable cependant qu'elle est due à l'hétérogénéité de l'air qui rend la conductibilité électrique trèsirrégulière et peut-être aussi aux particules solides que l'air tient en suspension, et qui formentalors un conducteur discontinu.

Si une personne placée sur un tabouret à pieds de verre met sa main sur la machine pendant qu'on fait tourner le plateau, elle fait alors partie du conducteur de la machine, et lorsqu'une autre personne approchera la main du corps de la première, elle en tirera une étincelle, tout aussi bien qu'elle en tirerait une du conducteur.

La sensation produite par l'étincelle est h peu près la même pour les deux personnes. Si l'étincelle est fournie par une machine fortement chargée, elle produit une secousse , une commotion dans les articulations des phalanges et du poignet, ou même du coude. Si la machine est faible ou si l'étincelle est tirée avec le bout du doigt, la sensation est plutôt celle d'une piqûre. L'observateur faisant partie du conducteur n'éprouve guère que celte dernière sensation ; mais il sent en même temps ses cheveux se dresser sur sa tête , et comme un vent frais passer sur sa figure. L'effet est particulièrement marqué au moment où l'on tire l'étincelle.

Si l'on visse une pointe sur le conducteur de la machine , alors ces phénomènes disparaissent à peu près complètement. Ils disparaissent aussi, si, au lieu de met-

tre la pointe sur le conducteur, on la lui présente à petite distance. Dans le premier cas , l'électricité positive du conducteur se perd par la pointe; dans le second cas, c'est l'électricité négative du corps qui porte la pointe, qui va neutraliser le fluide positif du conducteur.

Si l'on place au-dessous du conducteur un plateau métallique en communication avec le sol, et sur lequel on a mis de petites balles ou de petites figures en moelle de sureau, on les voit se précipiter sur le conducteur, puis, repoussées par lui dès qu'elles l'ont touché, retomber sur le plateau , s'y dépouiller de l'électricité que leur avait donnée le conducteur, alors sauter de nouveau vers le

Fig. I49.

conducteur, et ainsi de suite. C'est ce que l'on nomme la danse des pantins. Nous renverrons à des traités de physique plus complets pour lire la théorie ingénieuse, sinon exacte, que Volta a donnée du phénomène de la grêle , théorie qui a pour point de départ cette expérience de la danse des pantins.

Si l'on dispose un timbre métallique , en communication avec le sol, à côté du conducteur, et si l'on suspend une petite balle de cuivre par un fil entre le conducteur et le timbre (fig. 149), le même mouvement de va-etvient se manifestera, et la boule fera vibrer le timbre. On emploie encore, pour faire cette expérience , le carillon

Fig. 150.

de Franklin (fig. 150). Un crochet passé sur le conducteur de la machine porte trois timbres ; les deux timbres des

extrémités sont suspendus par des fils métalliques et celui du milieu par un fil de soie, mais une petite chaîne métallique le fait par dessous communiquer avec le sol. Deux petites balles sont suspendues entre les trois timbres et oscillent, du timbre de droite ou de gauche, au timbre du milieu, en les faisant vibrer, et donnant à chaque contact une étincelle. Quelquefois, au lieu de suspendre le carillon à la machine électrique, on le dispose au-dessous , en armant alors son crochet d'une pointe qui laisse perdre le fluide négatif développé par influence, tandis que le fluide positif serporte dans les timbres et met les balles en mouvement.

Lorsque la machine électrique est établie dans une salle complètement obscure , l'étincelle présente alors un éclat remarquable. Ce qui frappe le plus, c'est surtout son instantanéité, qui est telle , que les corps animés du mouvement le plus rapide nous paraissent immobiles quand ils sont éclairés par l'étincelle. Une des plus jolies expériences qu'on puisse faire avec la lumière électrique est celle des carreaux étincelants. On colle sur une lame de verre un petit ruban étroit en étain replié en zigzag; puis avec la pointe d'un canif on rompt la continuité du ruban , de telle sorte que l'ensemble des points découpés représente un dessin quelconque , une lettre de l'alphabet, par exemple. Si, touchant avec la main l'une des extrémités du ruban, on présente l'autre extrémité à la machine, le carreau se trouve instantanément illuminé par les étincelles qui jaillissent simultanément à toutes les solutions de continuité, et le dessiu apparaît nette-

ment. Le carreau pourrait ne communiquer à la machine que par l'intermédiaire d'un fil conducteur assez long; de sorte que, la machine étant dans une salle, le carreau pourrait être dans une autre. Franklin avait même tenté d'établir, par ce moyen, une correspondance à l'aide de l'électricité.

Si on place une pointe sur la machine à l'extrémité du conducteur la plus éloignée du plateau , on voit alors dans l'obscurité l'électricité se perdre dans l'air en formant au bout de la pointe une aigrette brillante d'une couleur violacée.

Pour montrer comment l'électricité se perd dans le vide, on prend un ballon de tçrme ovoïde présentant deux garnitures métalliques aux extrémités de l'axe de l'œuf. Ces garnitures portent des tiges terminées par des boules qui se trouvent placées à peu près au centre du ballon et à quelques centimètres l'une de l'autre. L'une des garnitures porte un robinet que l'on visse sur la machine pneumatique pour faire le vide à l'intérieur. Si l'on fait alors communiquer la garniture supérieure avec le conducteur de la machine, et si l'on fait tourner le plateau, on voit toute la capacité du ballon éclairée par l'électricité qui s'échappe de la boule positive. La boule négative est couronnée d'une petite auréole. Au fur et à mesure qu'on laisse rentrer l'air dans l'œuf électrique , l'aigrette positive se resserre de plus en plus, et finit par se réduire à l'étincelle ordinaire qui ne jaillit même entre les boules qu'autant qu'elles sont suffisamment rapprochées.

L'étincelle électrique fournie par la machine enflamme les corps combustibles. Ainsi , quand on dispose sur le conducteur, ou sur une plaque de métal, rattachée par une chaîne au conducteur, un vase de laiton rempli d'éther, si on approche le doigt, ou une petite tige métallique terminée par une boule, de la surface du liquide, de manière à en tirer l'étincelle , l'éther s'enflamme immédiatement.

L'étincelle électrique est un agent chimique puissant;

elle détermine des combinaisons et des décompositions; elle agit surtout sur les substances gazeuses. Ainsi, introduisons dans une petite bouteille en métal un mélange d'oxygène et d'hydrogène , ou de chlore et d'hydrogène, et faisons-y passer l'étincelle, la combinaison s'opérera immédiatement avec une violente explosion. Voici comment Ton introduit 1'étjnceîle dans le mélange : la bouteille métallique (pistolet de Volta) est percée latéralement d'un trou (fig. 151), dans lequel est mastiqué un tube en verre ; ce tube enveloppe une tige métallique terminée par deux boules : l'une extérieure a, que l'on présente à la machine électrique; l'autre b, qui se tient à une très-pelite distance de la paroi métallique opposée; ab s'électrise par influence, et électrise à son tour , toujours par influence, la paroi du vase, de sorte que l'étincelle jaillit simultanément entre la machine et a, entre b et la paroi.

D'un autre côté , quand on fait passer dans une cloche posée sur le mercure et contenant du gaz ammoniac, une série d'étincelles, on arrive à décomposer le gaz et à séparer les deux gaz, azote et hydrogène qui le forment. Au

surplus, ces questions reviendront dans le cours de chimie,

Éiectrophore. — Lorsque l'on a besoin plutôt d'étincelles nombreuses que d'étincelles puissantes, on emploie Yèlectro-* phore, petit instrument très-simple, et que l'on peut construire soi-même facilement (fig. 152). On fait fondre de la résine avec un peu de cire dans une marmite de fonte, et on Ja coule ensuite dans un plateau en bois ou en métal , à bords peu élevés , de manière que la

Fig. 152.

résine arrive en affleurement avec ces bords. Pour faire disparaître les soufflures qui se sont formées sur la surface, et rendre cette surface aussi unie que possible, on fait chauffer fortement un fer à repasser, et on le promène à très-petite distance de la résine sans la toucher, de manière à fondre la couche superficielle. Si Ton frappe ce gâteau de résine avec une peau de chat bien sèche, on y développe de l'électricité négative. On prend alors un disque de métal, ou même simplement un disque en bois recouvert d'une feuille d'étain; et le tenant à l'aide d'un manche isolant en verre, on le pose sur le gâteau électrisé ; l'on touche en même temps avec le doigt la surface métallique de ce disque. Si l'on retire après cela le disque, il est éiectrisé positivement. Son électrisation est due à une action d'influence. Gela peut sembler extraordinaire, puisqu'il y a contact entre l'étain et la résine ; mais la résine est un corps essentiellement mauvais conducteur, et l'électricité reste attachée à sa surface. D'ailleurs le contact est toujours fort imparfait. Quant à l'action d'influence, il est facile d'en rendre compte : l'électricité négative de la résine décompose par influence le fluide neutre du plateau, repousse dans le sol par la main le fluide négatif, et maintient le fluide positif sur le plateau. - Lors donc qu'après avoir retiré le doigt on enlève le plateau, il est chargé d'électricité positive.

m Électroscope. — On donne le nom d' électroscope aux instruments destinés à reconnaître sur un corps la présence de l'électricité, et à constater la nature de cette électricité. Le pendule électrique dont nous avons fait usage jusqu'à présent, est le plus simple de tous les électroscopes; mais pour des expériences un peu délicates, et s'il s'agissait de corps n'ayant qu'une faible tension électrique, cet instrument deviendrait insuffisant. On fait alors usage de l'électron < po à pailles ou à feuilles d'or que nous allons décrire. «

Une cloche en verre porte à sa partie supérieure une douille métallique traversée par une tige de laiton portant en haut une boule a, et à son extrémité inférieure deux pailles ou deux feuilles d'or, ou deux . petites balles de sureau dorées et suspendue s

à des 61s très-fins de laiton (fig. 153) , la cloche sert d'isolant et est recouverte à sa zone supérieure d'une couche de vernis;

elle repose en outre sur une table en bois, creusée pour recevoir une soucoupe remplie de matières desséchantes, de la chaux vive par exemple, afin de tenir l'air intérieur aussi sec que possible; deux petites tiges en laiton sont implantées dans cette table et portent des boules à leur sommet.

Pour se servir de Télectroscope, on commence ordinairement par le charger, soit par contact direct , soit par l'influence, d'une électricité connue. Ainsi on prend un bâton de verre éiectrisé positivement , et on le présente à une petite distance de la Fi s- 153 - boule a, en touchant en même temps

cette boule avec le doigt. Le fluide positif est repoussé dans le sol, et le fluide négatif est retenu. On enlève ensuite le doigt, puis le bâton de verre , et l'instrument reste chargé d'électricité contraire à celle du corps qui a servi à l'électriser par influence. Si Ton avait procédé par contact direct, Pélectroscope aurait été évidemment chargé d'électricité pareille à celle du corps électrisant. — Quoi qu'il en soit, du moment où ce corps électrisant est retiré, l'instrument reste chargé d'électricité connue ; et ses pailles, électrisées toutes deux de la même manière, se repoussent mutuellement et prennent un certain degré d'écartement.

Approchons alors de la boule a le corps que nous supposons être éiectrisé- S'il est éiectrisé, il devra modifier l'état de l'électroscope par une action d'influence, et par suite augmenter ou diminuer l'écartement des pailles. Ainsi, l'électroscope étant chargé négativement, supposons que le corps que l'on présente soit aussi chargé négativement, il agira alors par influence sur le fluide neutre de a6, en portant par conséquent du fluide négatif vers 6 qui s'ajoutera à celui qui y est déjà, attirant au contraire du fluide positif dans la boule a pour neutraliser une partie équivalente du fluide négatif qui s'y trouve; cela revient donc à faire passer du fluide négatif de a en 6.

Ainsi l'écartement plus grand des pailles indiquera à coup

sûr que le corps était électrisé > et électrisé comme l'électroscope lui-même.

Si le corps est chargé positivement, il agira d'une manière tout opposée ; il agira par influence sur le fluide neutre de ab pour repousser le fluide positif vers 6, et y neutraliser une certaine portion du fluide négatif qui s'y trouve , en même temps qu'il appellera du fluide négatif en a. Les pailles seront donc moins chargées et leur écartement diminuera. Le rapprochement des pailles indique donc aussi l'électrisation du corps et une électrisation de nom contraire à celle de l'électroscope.

Cet indication par rapprochement est moins sûre que l'indication par écart, et peut donner lieu à des erreurs.

En effet, si l'action d'influence du corps sur l'électroscope est un peu énergique, il pourra se faire que tout le fluide des pailles soit neutralisé, et même qu'il se développe sur elles un excédant de fluide de nom contraire. Alors les pailles se rapprocheront jusqu'au contact pour s'écarter de nouveau. Ces deux mouvements contraires peuvent tromper l'opérateur. — De plus, si le corps qu'on approche n'est pas électrisé , et qu'au contraire, l'électroscope le soit un peu fortement, alors il y aura action d'influence de l'électroscope sur le corps, surtout si ce- • lui-ci est conducteur. Le fluide de nom contraire à celui de l'électroscope sera appelé en C et tendra alors à faire monter le fluide même de l'instrument dans la boule a, par suite à décharger les pailles, à les faire rapprocher. Ainsi il peut y avoir mouvement de rapprochement des pailles, quoique le corps présenté ne soit pas électrisé. II vaut donc mieux ne s'en fier qu'à l'indication d'écartement. Dès lors, pourêtre sûr de ne point se tromper, le plus sage est d'avoir à côté l'un de l'autre deux électroscopes , l'un positif, l'autre négatif; de leur présenter successivement le corps supposé électrisé , et de s'arrêter à l'indication de celui dont les pailles s'écartent davantage. On peut juger, au moins approximativement, de la charge électrique du corps par l'accroissement de l'écart des pailles. Pour cela on peut disposer dans l'instrument un petit arc divisé en ivoire devant lequel se meuvent les pailles.

Quant aux petites tiges mn , leur rôle est facile à comprendre ; elles s'électrisent par l'influence des pailles, et, leur présentant leurs boules met » chargées de fluide contraire au leur, tendent à augmenter leur écartement et accroissent, par conséquent , la sensibilité de l'instrument. Elles servent encore à limiter l'écartoment des pailles et à les empêcher d'aller lou-

physique. 12

cher les parois sèches de la cloche et y déposer de l'électricité qui nuirait au succès des opérations. Les pailles, attirées par elles, les touchent si elles sont trop fortement écartées , s'y dépouillent de leur électricité et retombent verticales.

L'appréciation de la tension électrique par l'électroscope à pailles est toujours fort incertaine. Pour avoir des résultats plus sûrs à cet égard , il faut recourir à l 'électromètre ou balance de torsion de Colomb, dont nos lecteurs trouveront la description dans les Éléments de physique expérimentale de M. Pouillet, tome I er , page 474.

Bouteille de Leyde. — Lorsqu'on veut obtenir des effets énergiques, on emploie la bouteille de Leyde , ainsi nommée parce qu'elle fut inventée, vers le milieu du xviii* siècle, à Leyde, par Muschenbroeke et Cuneus.

Pour faire une bouteille de Leyde, on prend un flacon en verre (fig. 154), que Ton remplit avec des feuilles d'or,

de clinquant ou d'étain; puis on ferme la bouteille avec un bouchon , dans lequel on passe une tige qui va toucher à l'intérieur par sa partie pointue les feuilles métalliques , et qui se termine extérieurement par un bouton ; enfin, on colle à la surface de la bouteille de Leyde une feuille d'étain qui recouvre le fond et les parois jusqu'à 3 ou 4 centimètres de la naissance du goulot.

Il est bon de recouvrir d'un vernis non conducteur la surface du verre restée à nu. Pour charger la bouteille de Leyde, on prend à la main l'armature extérieure, c'est-a-dire la feuille d'étain qui enveloppe le verre, et l'on présente le bouton de la tige, qui communique à , l'armature métallique intérieure, au conducteur de la machine électrique. On juge de la charge de la bouteille par le nombre et la force des étincelles. . L'armature intérieure est alors électrisée positivement , car il y a eu décomposition du fluide neutre par influence; et puisque le fluide négatif s'est combiné au fluide positif de la machine, il reste sur l'armature du fluide positif. En même temps le fluide neutre de l'armature extérieure s'est aussi décomposé parl'in-

fluence de l'électricité positive développée au dedans de la bouteille; le fluide positif s'est écoulé dans le sol, et le fluide négatif reste adhérent a la surface du verre, attiré par le fluide positif de l'armature intérieure. Cette décomposition par influence est en outre accompagnée d'une accumulation d'électricité dont il est facile de rendre compte.

Lorsqu'un corps conducteur est mis en contact avec une source d'électricité , il ne peut acquérir qu'une certaine tension électrique déterminée, en rapport avec celle de la source. Mais si , sans rien changer à sa charge, on vient à équilibrer par un moyen quelconque la tension de son fluide, alors il pourra recevoir une nouvelle dose de fluide de la source.

Or , remarquons que le fluide négatif , développé sur l'armature extérieure, combat à distance les effets du fluide positif résidant dans l'armature intérieure et tend à les équilibrer en partiç; ce qui revient à un affaiblissement de la tension du fluide positif. Dès lors la machine électrique peut fournir une nouvelle dose de fluide à l'armature intérieure; nouvelle décomposition par influence sur l'armature extérieure. Ce surcroît de fluide négatif équilibre en partie la tension du fluide positif survenu dans l'armature intérieure, et ainsi de suite, jusqu'à ce que l'équilibre entre la tension de la source et celle du fluide positif de l'armature intérieure soit rétabli, mais avec accumulation de fluide sur cette armature ainsi que sur l'armature extérieure.

Si maintenant on fait communiquer,"soit à l'aide des mains, soit par un conducteur métallique, les deux armatures l'une avec l'autre , les deux fluides se recombinent avec une vive étincelle. En même temps, si la communication a été établie avec les mains , on éprouve une commotion d'autant plus violeute, que la bouteille est plus grande , la machine électrique plus forte, les étincelles qui ont chargé la bouteille plus brillantes et plus nombreuses. Cette commotion , lorsqu'elle est faible , se fait sentir seulement dans les jointures des doigts et au poi-

gnet ; plus forte, elle s'étend aux articulations du bras et même jusqu'à la poitrine : alors elle peut être dangereuse.

Si plusieurs personnes se tiennent par la main , la première tenant la bouteille de Leyde par Tune des armatures, au moment où la dernière personne présentera à petite distance sa main à la seconde armature, et fera jaillir l'étincelle, la commotion se fera ressentir dans toute la chaîne, et à peu près également sur tous les individus qui la composent.

Batterie électrique. — Les effets produits par la bou-

Fig. 155.

teille de Leyde sont déjà beaucoup plus énergiques que ceux de la machine électrique. On en augmente encore la puissance en associant ensemble plusieurs bouteilles pour en constituer une batterie.

On place pour cela neuf grandes bouteilles de Leyde dans une caisse dont le fond est couvert d'une feuille d'étain, de manière à faire communiquer ensemble toutes les armatures extérieures, puis on rattache les boutons des armatures intérieures au bouton de la bouteille centrale par une série de tiges formant étoiles (fig. 155). On met alors le fond de la caisse en rapport avec le sol, à l'aide d'une chaîne métallique; puis avec une autre

chaîne on relie l'armuture intérieure de la bouteille centrale au conducteur de la machine. Il ne reste plus, pour charger la batterie, qu'à tourner le plateau jusqu'à ce que le pendule de la machine soit devenu à peu près horizontal.

Avec la batterie ainsi chargée, nous pourrons fondre et même volatiliser des fils métalliques. Nous nous seijvirons, pour ces expériences, de l'excitateur universel (fig. 155). Aux deux boules a et b nous attachons un fil de soie recouvert d'argent ou d'or; nous faisons ensuite communiquer par une chaîn,e l'une des tiges avec l'armature extérieure de la batterie, isolée maintenant du sol; puis , avec un arc métallique appelé excitateur , tenu par des manches en verre, nous faisons passer l'élincelle de l'autre tige à l'armature intérieure. L'or est volatilisé et la soie se trouve mise à découvert, mais non brûlée, parce que le métal a sérvi de véhicule au fluide.

Si nous enlevons les boules a et b pour les remplacer par de petites pointes, puis si nous plaçons entre ces pointes une carte, elle sera percée par le passage de l'étincelle. On pourrait de même percer une plaque de verre un peu épaisse et bien sèche.

Quant aux commotions produites par la batterie, elles sont tellement puissantes qu'on a pu, avec une forte batterie composée de douze grandes jarres, tuer un bœuf. On comprend dès lors que le maniement de est instrument exige de grandes précautions.

Électricité atmosphérique. — Du jour où la construction de puissantes machines électriques permit d'obtenir de longues et brillantes étincelles, les physiciens furent frappés de l'analogie que présentaient ces étincelles avec l'éclair ; analogie dans sa forme sinueuse et brisée , dans sa lumière violacée et instantanée, dans le bruit qui l'accompagne et qui pouvait rappeler, en petit, il est vrai , les éclats formidables du tonnerre, analogie dans les effets mécaniques, physiques, chimiques et physiologiques qu'elle produit. Aussi Franklin , en Amérique , Dalibard, Charles, de Romas, de Saussure , en France , cherchèrent-ils à l'envi à constater la présence de l'électricité dan9

les nuages orageux ; ils lancèrent dans les airs des cerfs-volants armés de pointes, retenus par des supports isolants; ils purent ainsi tirer de la corde des étincelles de plusieurs mètres de longueur accompagnées de détonations aussi fortes que celles d'un pistolet, obtenir les phénomènes d'attraction et de répulsion qui caractérisent les corps électrisés.

De Saussure, et, plus tard , M. Peltier, ont employé l'électroscope pour explorer les couches de l'atmosphère; ils remplaçaient la boule de l'instrument par une longue tige verticale dont le rôle est facile à comprendre. Cette tige , en présence des couches électrisées de l'atmosphère , s'électrisait par influence, le fluide de nom contraire s'écoulant par la pointe, le fluide de même nom venant s'accumuler dans les pailles pour déterminer leur écartement. En approchant alors un bâton de verre électrisé positivement, on pouvait reconnaître la nature de l'électricité des pailles.

On a pu ainsi constater que l'atmosphère est électrisée, non pas seulement en temps d'orage, mais constamment. Lorsque le ciel est serein , l'électricité de l'air atmosphérique est positive; elle n'est appréciable qu'à une certaine distance du sol , la terre devant évidemment dépouiller d'électricité les couches en contact avec elle. La dose d'électricité répandue dans l'atmosphère est d'ailleurs variable aux diverses heures du jour, suivant le plus ou moins d'humidité de l'air. Quant à la cause productrice de cette électricité, elle réside peut-être dans le phénomène de l'évaporation. M. Pouilleta, en effet, reconnu que la vapeur qui s'échappe d'une dissolution saline est électrisée positivement. —Cependant, comme les circonstances de température de l'expérience ne sont pas celles de l'évaporation spontanée, on peut encore regarder la solution de la question comme douteuse.

Lorsque le ciel est couvert, les nuages sont électrisés , les uns positivement, les autres négativement, et ces nuages jouent alors le rôle de machine électrique par rapport au sol ou aux autres nuages ; il ne faut pas oublier que les nuages formés de vapeur d'eau condensée , sont des corps conducteurs qui peuvent , par conséquent , subir et exercer des actions d'influence. Dès lors on s'explique qu'il y en ait de négatifs aussi bien que de positifs , quoique la vapeur d'eau , suivant M. Pouillet , n'apporte dans l'atmosphère que de l'électricité positive.

Si deux nuages sont en présence, chargés d'électricités contraires, Pétincelle qui jaillit entre eux, lorsqu'ils sont suffisam-

ment rapprochés, s'explique sans peine ; elle indique la recombinaison des fluides à travers l'air.

Si les deux nuages sont chargés d'électricités de même nom, le plus fortement chargé exerce sur l'autre une action d'influence qui met dès lors en regard des électricités contraires, et l'étincelle jaillit quand ils sont à assez petite distance.

Il en serait de môme s'il arrivait que l'un d'eux fût à l'état neutre.

Enfin tout nuage électrisé agit par influence sur le sol, appelant dans les parties les plus saillantes le fluide de nom contraire au sien, et si la distance est suffisamment petite, il y a étincelle. Tels sont les différents cas où, comme on dit vulgairement, jaillit la foudre.

Choc en retour. — Il est cependant encore un cas où les effets propres à la foudre se manifestent dans les corps sans qu'il y ait eu cependant étincelle. Supposons qu'un nuage , d'une grande étendue agisse simultanément par influence sur plusieurs points saillants du sol, et que, par l'effet de sa décharge sur un autre nuage, ou sur un point A du sol, sa tension électrique se trouve subitement détruite ou très-fortement affaiblie ; alors les fluides que l'action d'influence avait séparés en un autre point B, se recombinent brusquement et produisent sur le corps B les mômes effets que le choc direct ; c'est ce que l'on appelle le choc en retour.

Éclair. - L'éclair, qui n'est autre chose que Pétincelle électrique, n'a pas toujours le même aspect, il présente souvent la forme d'une ligne brillante, étroite, sinueuse; mais très-souvent aussi, il illumine soudainement une étendue plus ou moins vaste du ciel nuageux. Ce sont surtout là les éclairs que l'on cherche à imiter dans les théâtres, ce sont aussi ceux que l'expérience a montrés être moins dangereux. L'immense développement en longueur que présente fréquemment l'éclair, s'explique par la présence des petits nuages disséminés entre les nuages principaux ; ce qui rend compte , en outre, de la forme sinueuse de l'éclair, comme nous l'avons dit plus haut pour l'étincelle de la machine.

Tonnerre. — Quant au bruit du tonnerre, il a pour cause l'ébranlement produit dans l'air par la recombinaison des fluides. Nous avons déjà expliqué dans le chapitre sur le son le retard du bruit du tonnerre sur la perception visuelle de l'éclair. Quant à la durée de ce bruit, elle est aussi la conséquence du fait de la propagation du son ; elle s'explique comme l'audition succes-

give des coups de fusil des tirailleurs, faisant tous feu en même temps et dont nous avons parlé dans ce môme chapitre. Enfin les éclats, les roulements, les redoublements d'intensité sont dus à des phénomènes d'échos et aussi à la forme sinueuse de l'éclair qui fait que plusieurs points de l'espace situés à une même distance de l'oreille, sont ébranlés en même temps et produisent alors l'effet d'une détonation multiple.

Effets de la foudre. — Quant aux effets produits par la foudre, tout le monde les connaît; rupture, déchirement, transport des corps médiocres conducteurs qui ne fournissent pas un écoulement au fluide; fusion, volatilisation des corps métalliques qui, tout en étant conducteurs, n'offrent pas une section assez grande au passage de l'électricité; l'inflammation des corps combustibles; puis, pourles êtres vivants, décomposition des tissus analogue à celle que produisent les brûlures, paralysie plus ou moins complète du système nerveux; la mort même; enfin tous les effets de la batterie électrique, mais avec une énergie bien autrement grande. Une description circonstanciée de ces effets nous entraînerait trop loin , et nous ne pouvons que recommander à nos lecteurs l'intéressante notice publiée par Arago dans ['Annuaire des longitudes, année 1838.

Paratonnerre. — Il ne nous reste plus qu'à indiquer les moyens de se préserver des atteintes de ce redoutable fléau. On sait que c'est à Franklin que l'on doit l'invention des paratonnerres. Lorsqu'on présente à la machine électrique la main armée d'une pointe , le fluide neutre est décomposé par influence; le fluide positif est repoussé dans le sol et le fluide négatif s'écoule par la pointe à mesure qu'il se développe . et va même neutraliser le fluide de la machine. Il ne reste donc plus sur le corps de l'observateur ni fluide positif ni fluide négatif et la machine est, en outre, déchargée en partie ; dès lors plus d'étincelle possible entre la main et le conducteur.

Par imitation de ce qui se passe dans cette circonstance , établissons une pointe sur le sommet d'un édifice, et dans le cas d'orage, il ne devra point s'accumuler de fluide sur cet édifice, et même il pourra y avoir affaiblissement dans la charge électrique des nuages; il est évident aussi qu'il ne pourrait plus y avoir de choc en retour.

Pour que le paratonnerre exerce une action préservatrice bien complète, il doit remplir certaines conditions.

l°Sa longueur doit être proportionnée à l'étendue de l'espace qu'il a à protéger. On peut admettre, d'après l'expérience, qu'un

paratonnerre ne protège efficacement qu'un espace circulaire d'un rayon double de sa hauteur au-dessus du sol. Il faudra donc, sur un édifice de grand développement, établir plusieurs paratonnerres. Il faut autant que possible éviter la fusion et l'oxydation delà pointe extrême; aussi forme-t-on cette pointe avec du cuivre terminé par un bout de platine. Il faut que la tige ait un assez gros diamètre , non pas seulement pour offrir de la rigidité , mais, en outre , pour présenter un écoulement facile au fluide.

Il faut que la tige communique avec le sol par une chaîne conductrice : cette chaîne part du point d'attache de la tige à la maîtresse poutre de la toiture, descend sur le toit, puis le long des murs, maintenue à une distance d'environ 1 décimètre de la muraille , puis elle s'enfonce dans le sol en se divisant ordinairement en plusieurs branches pour augmenter les con* tacts ; on fait môme arriver ordinairement et plonger ces branches dans des puisards ou des galeries remplies de braise, substance très-conductrice.

De plus toutes les parties métalliques importantes de l'édifice. doivent être mises en communication avec la chaîne pour faciliter l'écoulement de leurs fluides.

Il est aussi très-essentiel de vérifier fréquemment l'état de cette chaîne et de s'assurer qu'elle ne présente pas de solution de continuité qui empêcherait l'écoulement des fluides , car le paratonnerre , dans ce cas, deviendrait lui-même une cause de danger.

AIMANT. MAGNÉTISME