ÉLECTRICITÉ
Développement de Vélectricité par le froltement, — Si nous frottons un bâton de soufte, de bonne cire à cacheter, de verre, de résine ou d*ambre Jaune avec un morceau de laine ou une peau de chat sèche, nous voyons ces substances attirer à elles, et même enlever des corps légers comme la poussière, les barbes de plume, les petits morceaux de papier ou de moelle de sureau, (^tte propriété que le frottement a développée dans des corps qui ordinairement laissent parfaitement leurs voisins en repos , fut appelée par les anciens électricité (d'électron, ambre). On peut ob-
tenir les mômes résultats en frottant une lame de métal, pourvu toutefois qu'on ne la touche pas avec la main ou avec un autre métal, et qu'on la fixe par exemple à un tube de verre. Alors l'électricité que développe le frottement, au Heu de se perdre à mesure dans la main, devient très-sensible; il en est de même lorsqu'on suspend le métal sur des supports de résine, de soie, car ces substances s'opposent assez bien à la déperdition électrique.
Aussi a-t-on appelé corps non-conducteurs de rélectricité, ceux qui transmettent mal le mouvement électrique, quoiqu'ils soient eux-mêmes facilement électrlsables par le frottement
Plus le frottement est énergique, plus le mouvement électrique développé l'est aussi»
et plus l'attraction opérée sur les corps est intense.
Mais il faut remarquer que les corps ainsi attirés par les corps frottés ne présentent aucune marque de mouvement électrique, bien qu'il soit probable qu'ils ne restent pas complètement inertes intérieurement sous ce rapport.
Quoi qu'il en soit, il est des corps qui»
comme le bois et les métaux, s'électrisent au même instant dans tous les points de leur surface, de manière qu'après les avoir frotté»
en un point, on voit (pourvu qu'on ne les tienne pas à la main) tous les points de leur surface donner des marques d'électricité, tandis qu'il en est d'autres qui, comme le verre, la lésine, etc., opposent une sorte de résis-
lU
pendant se rappeler que tous les corps» gaz»
liquides ou solides qui se comblneat ensemble, c'est-à-dire qui se mêlent d'une manière très-intime, jouent vis-à-vis les uns des autres les rôles d^électro-positifs et d'électronégatîfs; nous verrons, en chimie et plus loin, d'autres faits de cette nature.
De la vapeur humide qui s'échappe d'une machine à vapeur s'électrise en frottant ses molécules contre les parois desortie; elle est électrisée tantôt positivement, tantôt négativement, en sens inverse des parois qui prennent l'électricité opposée à celle de la vapeur, selon la nature des substances chimiques contenues dans la chaudière.
Deitx mouvements électriques, positif et négatif. — Les corps qui sont électrisés attirent toujours, comme nous l'avons vu, les corps, plumes, papier, etc., qui ne le sont pas.
Mais il est à remarquer qu'ils repoussent le corps qui a servi à les électriser; ainsi, par exemple, le corps frottant repoussera le corps frotté.
Mais il arrive que la nature de chacun des Xîorps influe sur les phénomènes précédents.
Ainsi du verre frotté avec de la laine ou de la soie attirera les corps déjà électrisés.
Tandis que frotté avec une peau de chat ou de loutre, il les repoussera.
Donc, en résumé, deux corps quelconques frottés ensemble prennent toujours, l'unie mouvement électrique positif, l'autre le mouvement négatif; mais ils peuvent prendre alternativement chacun de ces mouvements»
selon les circonstances. On appelait jadis ces deux mouvements, Tun le fluide positif ou vitré, parce que le verre frotté attire les corps que repousse la résine; Pautre, le fluide n^atif ou résineux, parce que la résine frottée attire les corps que repousse le verre. Mais comme la résine et le verre peuvent alternativement prendre Tun ou l'autre de ces mouvements, on préfère aujourd'hui les désigner par les noms de positif qui attire et de négatif qui repousse.
Il y a donc deux sortes de mouvement électrique, Fun dont le résultat est de paraître attirer les corps, l'autre de les repousser: le mouvement positif ou attractif est développé par le frottement dans certains corps, et le mouvement négatif ou répulsif peut l'être également si certaines circonstances, dont rinfluence n'a pas encore été bien analysée, se présentenl. Ainsi, pourquoi la couleur, le poli des corps, le sens de la friction, la température favorisent-elles le développement de l'un ou de Tautre des mouvements, c'est ce que nous essaierons de préciser peu à peu.
Les con)s sont rendus plus positifs par Taction du froid, et par suite ils possèdent un mouvement électrique attractif, tandis que la chaleur les rend négatifs. On sait que l'effet général de la chaleur sur les corps est un effet de répulsion entre les molécules ; il n'est donc pas étonnant qu'elle électrise négativement les corps, et qu'elle y fasse naître un mouvement répulsif.
Le verre poli prend le mouvement positif
lorsqu'on le frotte contre le verre dépoli ;
Un ruban de soie noire manifeste le mouvement répulsif lorsqu'il est frotté avec un ruban blanc. De deux rubans d^une même pièce frottés en croix, celui qui reste immobile prend l'électricité positive.
Or, Jamais un des deux mouvements électriques n'est développé sans que Tautre ne se manifeste ; on le comprend puisque le mouvement électrique paraît être un courant ondulatoire qui se développe dans les corps, et qui, dans le mouvement qu'il accomplit, prend deux directions différentes, comme le fait toute action qui amène une réaction.
Dans leur état ordinaire, les corps ne donnent aucun signe d'électricité. Tant que rien ne vient déranger leur équilibre, ni le frottement, ni la chaleur, ni une action chimique, ni un mouvement quelconque en un mot, nul phénomène de ce genre ne se manifeste ; mais dès qu'une de ces causes vient à agir, immédiatement le mouvement se produit comme si un équilibre quelconque venait d'être rompu par Tapplication d'une force.
On appelle cet état d'équilibre,- Tétat neutre; il se produit encore lorsque les deux mouvements électriques, au lieu d'être séparés, viennent à se recomposer; c'est-à-dire lorsque le corps cesse de vibrer électriquement Quelle que soit la cause qui produise ce mouvement, il est une loi qu'il faut reconnaître et constater , c'est que dans deux corps où Télectricité se manifeste, le mouvement positif attirera toujours le mouvement négatif, ou de nom contraire, et le
mouvement négatif attirera le mouvement positif, tandis qu'il repoussera le mouvement négatif ou de nom semblable.
Quand un corps est électrlsé, il agit sur les corps qui ne le sont pas, décompose leur électricité à l'état neutre, c'est à-dire à l'état inactif, repousse le mouvement de môme nom, attire le mouvement de nom contraire, agît, en un mot, comme les aimants sur le fer.
Le corps ^uî n'était pas électrîsé, le devient donc par l'influence de l'électricité, qui fait vibrer ses molécules et qui développe en lui ce qu'on appelle un mouvement induit ou une induction*
Mais dès que l'influence cesse d'agir, les deux mouvements induits se recomposent, deviennent inactifs, et il n'y a plus trace d'électricité. Sur les corps bons conducteurs, cette action d'induction est très-rapide ; sur les mauvais conducteurs, elle se produit trèslentement, mais dure bien plus longtemps; même après que l'influence du corps induc^ teur a disparu. ^
Cette induction, qui peut s'opérer à distance, a lieu de molécule à molécule par l'intermédiaire de l'air ou de tout autre milieu que sépare le corps électrisé et le non électrisé.
Eleclrisation par corUact et par influence.
— Ce n'est pas seulement par le frottement que l'onde électrique se propage dans les corps ; il suffit souvent de mettre un corps non électrisé en contact avec un corps électrisé pour que celui-ci vibre de môme à
rinstants'îl est bon conducteur; mais presque toujours Félectricité ainsi développée cesse dès que le contact n'a plus lieu.
On peut encore électriser un bon conducteur en se contentant de rapprocher à distance d'un corps déjà électrisé. Le milieu qui sépare les deux corps, même lorsqu'il est mauvais conducteur comme l'air, sert d'intermédiaire, et bien que l'action soit lente, elle n'en est pas moins réelle. Ce n'est pas ici, par leur surface, que l'électricité traverse ces corps intermédiaires, mais bien par leur masse. Il n'y a donc pas de corps parfaitement isolant, puisque les plus mauvais conducteurs transmettent toujours un peu le mouvement électrique. L'air est de tous celui qui conduit le moins, puis viennent la résine, la poix, la cire, le verre, la gomme laque et le soufre, tandis que tous les gaz ont à peu près le même pouvoir conducteur, quelle que soit leur température.
Dans les corps électrisés par" influence, on remarque une distribution du mouvement électrique qui n'eât pas sans analogie avec ce qu'on observe dans les corps appelés magnétiques.
L'accumulation de l'électricité est maximum aux extrémités, et elle décroît jusqu'à une certaine ligne qui n'en possède aucune irace ; cette ligne neutre ne partage pas, du reste, exactement les corps en deux zones égales; elle est toujours plus voisine de la source qui électrisé. On remarque un phénomène analogue lorsqu'on produit une ondulation dans un liquide enfermé dans un vase
circulaire. Lorsque le mouvement revient sur lui-même après avoir frappé la paroi opposée au centre d'ébranlement, si ce centre est plus rapproché de la paroi opposée, un second centre d'ébranlement se produit à Topposite du premier, près de la seconde paroi, et un espace calme et neutre s'étend de l'un à l'autre centre.
Electricité statique^ dynamique et d'iU" ductïon. — L'électricité qu'on développe en frottant les corps s'accumule généralement à leur surface, car on n'en trouve point dans leur intérieur. Elle acquiert une grande force de tension lorsqu'elle ne peut s'écouler au dehors ; cette force se révèle lorsqu'on en approche d'autres corps, par rattractlon qui s'opère entre les uns et les autres, et qui, quelquefois, va jusqu'à produire des étincelles lorsque lés deux mouvements électriques différents se portent l'un vers l'autre avec une grande force. Cette électricité qui s'accumule s'appelle statique.
L'électricité qu'on développe à l'aide de combinaisons et de décompositions chimiques par exemple, et par le contact de deux métaux différents, zinc et cuivre, humectés avec un acide , sulfurique ou azotique, se manifesté sous une forme assez différente, sous celle de courant, c'est-à-dire que Télectricité parcourt les corps et les fils métalliques, comme le ferait une bille à travers un long tube de métal, ou plutôt que les molé^ cules d'éther que renferme le corps vibrent avec une grande rapidité sous l'action de l'électricité développée.
Mais cette électricité en mouv^neat ou dynamique, dont la source ne (^eisse d'agir, tandis que fe frottement ne peut pas toujours durer, développe à son tour un mouvement électrique qui s'accumule, comme Télectricité statique produite par le frottement, et auquel on donne le nom d'électricité indMile.
Du reste, comme les autres mouvements* le mouvement éled^ique, positif et négatif, est toiyours, dans son intensité, proportionnel au carré des distances et aux quaatités d^électricités développées.
Remarquons de plus que le mouvement électrique, quelle que soit sa nature, s'accumule toujours à la surface des corps, et que dans les parties centrales on n'en retrouve aucune trace ; cette couche superficielle d'é~ lectricité est, quelle que soit sa tension, d'une épaisseur infiniment moindre que la plus mince feuille métallique, ^ bien qu'il soit ' possible de produire constamment une nouvelle quantité d'électricité dans les corps.
Ceci pn>uverait que l'électricité n'est qu'un mouvement, une ondulation, une vibration des molécules matérielles, car s'il en était autrement, le développement du mouvement électrique aurait des limites dans la quantité d'électricité contenue dans chaque corps, comme la ténacité de chacun d'eux, leur solidité, lem* cohérence et leurs autres propriétés ont des limites. ,
Le mouvement, au contraire, n*a jamais de limites; les atomes d'éther interposés entre les molécules des corps peuvent toujours vibrer, de là la continuité de puissance élec-
triqae des corps, sans qu'ils gagnent on perdent rien.
On peut se rendre compte des apparences d^attractîon et de répulsion que manifestent les deux électricités, en xsonsidérant ce qui se passe lorsque deux corps placés Tun près de l'autre pôroduisent des ondulations en même temps. Les ondes qui vont dans le même sens paraissent, en effet, se repousser lorsqu'elles se suivent, tandis que les ondes qui vont dans un sens opposé paraissent s'attirer^ puisqu'elles vont à la rencontre les unes des autres. Lorsqu'on s'amuse à faire des ronds dans un puits, ce qui est une expé- ' rîence de physique trè^intéressante, etquand ' on examine attentivement ce qui se passe, on voit en effet des ondes produire les phé- : nomènes que nous venons de décrire. Cela peut donner une idée superficielle de ce qui ' se passe dans la décomposition des mouvements électriques positifs et négatifs, et même aussi de ce que l'on remarque dans les pôles des aimants, lesquels suivent la même loi d'attractXonet de répulsion que les électricités.
Pimv(Âr des pointes. — Les corps qui sont ^.--tâîinés en pointes laissent passer et s*écou- ( 1er très-facilement le mouvement électrique ; celtti-<ïi s'accumule vers les pointes, la tension croit et la transmission s'effectue dans l'air, bien que celui-ci soit assez peu conducteur du mouvement électrique. Dans les boules, au contraire, l'électricité se répand uniformément et prend partout la même tension; aussi le mouvement électrique s'y acco-
mule-t-il et ne le quitte-t-il que difficilement
Aussi tous les appareils qui servent à développer et à retenir l'électricité sont-ils tous terminés par des boules, tandis que les corps par lesquels on veut que l'électricité s'écoule, sont toujours terminés en pointes.
Electricité par pression. — La pression, comme le frottement, comme la chaleur, développe le mouvement électrique; si je presse un disque de métal sur du taffetas gommé, le disque manifeste l'électricité négative, le taffetas la positive; si je les frotte au contraire, le taffetas devient négatif, le disque positif; le mouvement du frottement a changé le sens du courant électrique.
Du reste, ces variations, qui tiennent autant à la nature du mouvement qui développe l'électricité qu'à la nature des corps euxmêmes, sont encore dépendantes du degré de la pression et de la vitesse de séparation :
ainsi les corps les plus élastiques prennent le plus d'électricité, les corps polis également, les corps dépolis très-peu.
On conçoit du reste assez bien pourquoi les corps électrisés par pression conservent longtemps leur électricité, toute pression ayant pour effet de concentrer les forces ou les molécules auxquelles elle est appliquée*
Du reste, la déperdition du mouvement électrique dans les corps électrisés suit les mêmes lois que la diminution du mouvement calorifique, diminution qui produit le froid ; elle dépend de la conductibilité du milieu, do la quantité d'électricité du corps^etc.
Electricité développée par la chal^r. — La chaleur, comme les actions chimiques, développe également le mouvement électrique.
Si par exemple on chauffe du cuivre et du fer soudés ensemble de manière à former un circuit fermé de deux barreaux de chaque métal, on voit se produire un courant électrique qui dévie Taiguille aimantée, et qui va de la partie chauffée à la partie non chauffée. Plus la différence de température à laquelle 1 on porte chaque soudure est grande, plus le courant est intense.
On voit donc que la chaleur ne développe de courant électrique que lorsque son mouvement est arrêté, qu'il est irrégulier et en quelque sorte réfracté lors de son passage d'un corps dans un autre. En effet, dans un fil métallique homogène où le mouvement calorifique se propage avec facilité, il n'y a jamais indication de mouvement électrique ; tandis que si le même fil a des nœuds, s'il a subi la trempe ou le recuit, le mouvement calorifique se propage plus difficilement, et il y a production d'électricité.
Du reste, les liquides transmettent très-peu ce genre de courant développé par la chaleur. j La chaleur engendre non-seulement des courants électriques dans les circuits métalliques, mais encore dans certains corps elle produit les mêmes effets électriques que nous avons fait produire au frottement, et qu'on appelle électricité statique ou de tension, par opposition à l'électricité dynamique ou de courant.
La tourmalme, la topaze et d'autres crîstaox, sospendas i des fils de soie sans torsion» lorsqu'on les chauffe uniformément entre 10^ et 150^, manifestent les deux mouvements électriques, .qui se distribuent dans leur intérieur comme le magnétisme dans un aimant; ils s'accumulent avec une grande tension aux deux points voisins des extrémités, et manifositent des mouvements contraires à ces deux extrémités, qui sont également éloignées d'une ligne n^ilure.
^ le mouvement calorifique ou la ten^)érar ture reste stationnaire, le mouvement électrique disparaît; si la température baisse et que le mouvement s'affaiblisse, rélectrlcité se manifeste de nouveau, mais avec un mouvement en sens contraire, car le pôle positif devient négatif, et vice versa. Mais cette électricité, née du mouvement calorifique, ne parait pas se transmettre aisément aux corps bons conducteurs, qui vibrent facilement au contact des corps électrisés.
Lorsqu'on brise la tourmaline en plusieurs morceaux, chacun de ces morceaux prend, comme la tourmaline entière, un mouvement positif d'un côté et négatif de l'autre; le mouv^nent continue donc à pancourir dans deux directions opposées chaque parcelle du cristal. Toutefois, si on maintient une des ex*trémltés de la tourmaline à une môme température et qu'on échauffe l'autre ou qu'on la refroidisse, la première partie ne donne aucun si^e de mouvement électrique, tandis que la seconde donne le signe que nous avon^ constaté plus haut comme te. résultat
de tout mouvement calorifiqae plus cm moins intense dans le cristal. La chaleur développe donc de r^ctricité dans un grand nombre de cas et se transforme ai mouvement électrique d*un caractère différent, selon les corps où elle a pénétré.
