De la Balance électrique

M. Coulomb a singulièrement perfectionné les idées de Symmer ; on peut meme dire qu’il les a, le premier, réduites en théorie exacte, sur-tout par la découverte qu’il a faite de la loi suivant laquelle s’exercent les attractions et les répulsions électriques ; car ce n’est pas assez pour un physicien rigoureux de savoir, en général, que les corps électrisés de telle manière, s’attirent, ou de telle autre } se repoussent ; il faut, s’il veut adapter une hypothèse à ces faits, que

cette hypothèse puisse les représenter avec exactitude , c’est-à-dire , qu’on puisse en déduire tous les détails des phénomènes par un calcul rigoureux. Or, c’est à quoi a conduit la découverte de M. Coulomb .

Four la faire concevoir, il est nécessaire de donner une idée de l’instrument avec lequel elle a été faite, et que ^1. Coulomb a nommé un e Balance électrique. (*)

A un fil d’argent très-fin , fixé par une de ses extrémités à quelque corps solide, on suspend une aiguille longue et mince de gomme-laque , substance qui laisse très- difficile ment écouler l’électricité ; on dispose cette aiguille de manière qu’elle soit horizontale, et l’on colle à un de ses bouts un très-petit cercle de papier doré : ce cercle est le corps auquel on communique l’électricité ; l’aiguille de gomme-laque sert à l’isoler, et le fil d’argent, par sa force de torsion, sert à mesurer la force attractive ou répulsive qu’exercent sur lui les corps électrisés qu’on lui présente.

On conçoit, en effet , qu’il faut une force , à la vérité fort petite , mais cependant déterminée et constante, pour faire tordre un pareil fil d’un tour ou d’un demitour , et par conséquent pour déranger d’autant l’aiguille de gomme-laque de la situation d’équilibre; où elle s’était naturellement placée. Ainsi, plus l’action répulsive ou attractive de l’électricité sera forte , plus l’angle décrit par le petit cercle de papier doré sera considérable. Ou pourrait donc connaître comment l’action électrique varie avec la distance, si l’on connaissait les forces de torsion correspondantes à des déviations différentes de l’aiguille de gomme-laque. Or , c'est à quoi l’on peut fort aisément parvenir ; car M. Coulomb a prouvé , par des expériences très-précises, que la force de torsion, dans un fil de métal d’une certaine longueur, est exactement proportionnelle à l’angle de torsion ; et, pour éviter les différences que la forme iirégulière des corps pourrait produire , on emploie pour corps attirant ou repoussant , une sphère de cuivre pareillement isolée à l’extrémité d’un cylindre de gomme-laque : le petit cercle de papier doré sur lequel elle doit agir , peut être considéré comme un point. On place la spbère de manière qu’elle touche le cercle dans la position d’équilibre où il s’arrête naturellement ; et, pour éviter les erreurs que l’agitation de l’air pourrait produire, tout l’appareil est enfermé dans une cage de verre, sur les parois de laquelle on trace des divisions horizontales qui servent à mesurer les angles décrits depuis le point de contact.

Cet instrument se nomme une balance électrique , parce qu’il sert à mesurer et à peser, pour ainsi dire, l’électricité. Voici maintenant la manière d’en faire usage :

On ote la sphère de cuivre en la prenant par son support de gomme-laque, et on lui communique une certaine quantité d’électricité, en la faisant toucher

(+) On la trouve dans tous les cabinets de physique.

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à un conducteur électrisé; puis on la replace dans la balance, à sa position ordinaire. Alors, le petit morceau de papier doré qui la touche dans sa situation naturelle, prend, par le contact, une portion de cette électricité, et il est repoussé à l’instant. L’aiguille décrit donc un angle, en s’éloignant de la splière électrisée , et, après plusieurs oscillations, elle se fixe dans une certaine position. Il est clair qu’alors la torsion éprouvée par le fil d’argent, fait équilibre à la force répulsive , et peut ainsi lui servir de mesure. Pour fixer les idées , supposons que cette torsion , ou la force répulsive qui agit sur l’aiguille , soit de 36°.

Alors, si vous tordez le fil par force en sens contraire, ce que l’on peut faire au moyen d’un index placé au sommet de la machine, et auquel ce fil est attaché, il est clair que la torsion devenant prépondérante, l’emportera sur la force répulsive, et le petit cercle se rapprochera de la sphère : ce rapprochement sera d’autant plus sensible , que le fil sera tordu davantage. Supposons donc que l’on tourne l’index jusqu’à ce que l’écart de l’aiguille ne soit plus que de i8°, au lieu de 36° qu’il était d’abord; on trouvera que, pour la ramener à cette position, il a lallu tordre le fil de 126°.

Cette torsion s’ajoute évidemment aux 36° qui avaient été précédemment occasionnés par l’action de la force répulsive ; et la torsion totale serait de 162°, si , dans le second cas, le petit cercle était resté à la meme position que dans le premier; mais comme il s’est rapproché de 180, il s’ensuit que le fil sera détordu d’autant ; ainsi, la torsion véritable est 1G20 — 180 — i44° (*)•

En rapprochant ces résultats , on voit que , lorsque les écarts de l’aiguille ont été 36° et 180, les forces de torsions qui faisaient équilibre à la force répulsive , ou, ce qui revient au meme, les intensités de cette force répulsive, étaient représentées par 36° et i44°i d’où il suit que, si les écarts de l’aiguiîle sont comme 2 à 1 , comme il arrive ici , ou comme 1 à L , les forces répulsives sont comme 1 à 4 5 c’est-à-dire, que la force répulsive de l’électricité augmente comme le carré de la distance diminue, ou diminue comme le carré de la distance augmente, et généralement qu ''elle est réciproque au carré de la distance. Toutes les

(*) Représentons par a b' b ( fig . 5y) l’arc de 36° décrit par la houle b , en vertu de la répulsion, le degré o étant en a; la torsion du fil , étant zéro, lors- I que la boule b est en a , la force répulsive est contrebalancée par une torsion de 36° exercée dans le sens ah : on tord le fil de 126° suivant ba, et comme lorsque la boule b est ramenée en a , la torsion du fil est nulle, cette torsion amènera cette boule en d} à 12G0 au-delà de a : mais au contraire, la force répulsive la retient en b' ; donc, à cette distance, la force répulsive iaisail réelle nient équilibre à une torsion de 12G0 + 180 = d'a -f- ab' =: 1 1\ 4°, comme ou ! le trouve dans le texte.

autres expériences faites de la meme maniéré et avec des intensités diverses , donneraient le mémo rapport. En appliquant la meme méthode aux attractions électriques , on les trouve soumises à la même loi.

pour plus de simplicité, on a supposé ici que la distance de la sphère et du petit morceau de papier doré, est mesurée par l’arc de cercle qui les sépare. Cela n’est point tout-à-fait exact , et c’est la corde de l’arc qui est la mesure de la distance. Mais, lorsque les arcs sont petits, comme nous le supposons dans cet exemple , la différence n’est pas très-considérable , et, d’ailleurs on a soin d’y avoir égard dans un calcul rigoureux : c’est même avec cette correction que la loi précédente est exacte. 11 est remarquable qu’elle est la même que celle des attractions célestes.

Au moyen de ce qui précède , la théorie des deux fluides , telle que M. Coulomb la présente , peut être réduite à cette hypothèse.

On suppose les phénomènes électriques produits par l’action réciproque de deux fluides invisibles et impondérables , dont les propriétés sont que les molécules de chacun d’eux se repoussent entre elles , et attirent celles de V autre fluide , suivant la raison inverse du carré des distances . Déplus, â distance égale, le pouvoir attractif est égal au pouvoir répulsif ; cette égalité est nécessaire pour que , dans un corps à l’état naturel, les deux électricités combinées n’exercent aucune action à distance.

D’après cette hypothèse qu’il faut bien se garder de prendre pour une réalité on représente tous les phénomènes électriques, et Ton peut même en assujétir plusieurs à un calcul rigoureux ; mais il faut n’y voir autre chose qu’un moyen commode de les expliquer , et l’on peut seulement en conclure que les phénomènes se passent comme s’ils étaient, produits par deux fluides doués des propriétés précédentes ) car la vraie nature de l’électricité est encore inconnue.