ADDITION AU GALVANISME

Les premiers phénomènes galvaniques consistaient dans des contractions musculaires excitées par le contact d’un arc métallique : Galvani et plusieurs autres physiciens les regardèrent d’abord comme produites par une électricité particulière et inhérente aux parties animales. Volta montra le premier que l’arc animal introduit dans ces expériences, ne servait qu’à recevoir et à manifester 1 influence, mais très-peu, ou point du tout, à la produire. L’irritation musculaire que l’on avait cru d’abord la partie importante du phénomène, ne fut plus, selon lui, qu’un effet de l’action électrique produite par le contact mutuel des métaux dont l’arc excitateur était formé. Cette opinion qui trouva des partisans et dés

de lélectricite.

contradicteurs , fit multiplier les expériences propres à l’appuyer et à la combattre , et. il arriva ce qui arrive toujours dans l’enfance des découvertes : on vit paraître avec les faits une foule d’anomalies singulières qui rendaient leur liaison plus difficile , et qui même étaient alors absolument inexplicables, parce qu’elles étaient dues à des circonstances très-délicates dont l’influence n’était pas encore bien connue.

On se propose dans ce qui va suivre, de rendre compte des expériences fondamentales de Volta et de faire connaître comment cet illustre physicien les a fait servir à l’établissement de sa théorie :

« L’ensemble des phénomènes électriques a conduit les physiciens à admettra que tous les corps pondérables contiennent, dans leur état naturel, les principes des deux électricités., dans un état de combinaison qui les neutralise. Le frottement, la pression, 1 élévation de température, le contact des métaux hétérogènes, déga gent les deux électricités de leur combinaison et rendent chacune d’elles sensibles , en la séparant de l’autre : Volta a donné le nom de force électromotrice au pouvoir dont jouissent certains agens de séparer les deux espèces d’électricité : le caractère général de cette force, est toujours de mettre en évidence les deux électricités séparément 5 ainsi le frottoir et le corps frotté, manifestent des électricités contraires ; les deux extrémités d’une tourmaline sont dans deux états électriques opposés ; deux disques de métaux différons isolés et mis en contact, se chargent l’un d’électricité positive, l’autre d’électricité négative: dans tous les cas, les deux électricités se répandent chacune sur la surface des corps conducteurs qui sont en communication avec les corps électrisés. Quand deux métaux, par exemple, du zinc et du cuivre, exercent par leur contact une force électro-motrice, les électricités séparées se répandent sur les deux plaques et sur les conducteurs en communication avec ces plaques , qui n’exercent euxmêmes aucune force électro-motrice. Mais si une lame de zinc était en contact par ses deux surfaces avec deux lames de cuivre, il n’y aurait point d’électricité décomposée dans le zinc ; car elle resterait en équilibre entre les deux forces égales et contraires, exercées sur les deux faces opposées de la lame de zinc. Il n’est pas nécessaire, pour que cet équilibre ait lieu, que les deux lames de cuivre soient égales; une lame de zinc, soudée d’une part à une plaque de cuivre de même grandeur, et de l’autre à un simple fil du même métal, ne donne avec les plus forts condensateurs aucun signe d’électricité. Ainsi , par leur simple contact, deux métaux isolés , tels , par exemple, que deux plaques l’une de zinc et l’autre de cuivre, acquièrent la première, un excès d’électricité vitrée ou positive, et la seconde l’excès complémentaire d’électricité résineuse ou négative. On pourrait croire que l'électricité qui se développe dans cette circonstance, tient à une sorte de compression des plaques l’une contre l’autre : mais il est facile de prouver que l’action développée au contact des métaux, est uniquement excitée par une influence réciproque qui décompose leurs électricités naturelles. Volia

forme une lame métallique avec deux morceaux Tun de zinc, l’autre de cuivra soudés bout-à-bout ; prenant entre les doigts l’extrémité zinc , il touche avec l’autre extrémité cuivre le plateau supérieur d’un condensateur qui est aussi de cuivre , et dont le plateau inférieur communique avec le sol ; après le contact, si on enlève le plateau touché , on le trouve électrisé résineusement ou négativement. On obtient des effets pareils , sans toucher la lame de zinc avec les doigts, et en la tenant seulement par une tige isolante j mais alors comme cette lame n© communique plus au sol, il faut la mettre en contact avec quelques corps d’un© grande capacité dont elle puisse tirer l’électricité qu’elle doit fournir au plateau collecteur du condensateur. En second lieu , on prend entre les doigts l’extrémité cuivre, et avec l’extrémité zinc on touche le plateau supérieur du condensateur qui est de cuivre : lorsqu’on a détruit le contact et enlevé le plateau touché, il ne donne aucun signe d’électricité. Dans la première expérience, où les deux pièces de cuivre sont d'un même côté du zinc , la force quelle qu’elle soit qui développe l’électricité , agit donc comme une force attractive ou répulsive qui s’exercerait du zinc sur le cuivre et du cuivre sur le zinc : dans la disposition actuelle où les deux pièces de cuivre sont d’un même côté du zinc , cette force peut s’exercer, et l’électricité qu’elle développe, se répand sur le plateau de cuivre du condensateur. Mais dans la seconde expérience où le zinc se trouve entre deux cuivres, l’action électro-motrice, quelle que soit sa nature, s’exerçant également des deux côtés du cuivre, il ne doit donc pas se développer d’électricité. Les métaux et un grand nombre de substances non-métalliques agissent ainsi sur leurs électricités naturelles , quand on les met en contact les unes avec les autres : il y a de ces substances qui donneront le développement d’électricité le plus énergique ; d’autres pour lesquelles il sera faible et même insensible : dans la dernière classe, se trouvent l’eau pure, les dissolutions salines, et même les liqueurs acides mises en contact soit entre elles, soit avec les métaux. Ces liquides ne peuvent servir qu’à transmettre l’action réciproque du cuivre et du zinc, sans l’affaiblir : c’est un fait d’expérience. Ainsi, par exemple, dans la seconde expérience où le zinc était entre deux cuivres et où le développement d’électricité était nul , si entre le zinc et le plateau collecteur qui est de cuivre , on interpose une couche d’un liquide conducteur, tel, par exemple, qu’une goutte d’eau ou un papier humecté de quelque dissolution saline, ce corps intermédiaire suffira pour empêcher l’action électro-motrice du plateau sur le zinc , action qui ne se manifeste que dans le contact immédiat ; en outre, l’action électro-motrice du corps interposé, étant insensible, il peut, en vertu de sa faculté conductrice, transmettre l’électricité du zinc, développée par son contact immédiat avec l’autre cuivre ,et , par 1 intermediaire du conducteur humide, ce conducteur transportera au plateau l’excès d électricité vitrée ou positive du zinc. Par conséquent, si l’on soude ensemble deux plaques circulaires, l’une de zinc l’autre de cuivre, et si après avoir posé cette pièce sur la main par le cuivre ; ce qui met le cuivre en commu-

de l’electricite. ^65

toieation avec le réservoir commun, et conséquemment le ram'ene à son état naturel, on recouvre sa face zinc avec un conducteur humide, par exemple , avec une rondelle de drap, imbibée d’eau ou de dissolution saline, tous les corps conducteurs que l’on mettra au-dessus de ce système , partageront l’excès d’électricité vitrée de la face zinc , qui se répandra sur le conducteur ; si donc sur ce premier système , on en pose un autre pareil , de manière que sa face cuivre pose sur la rondelle humide , ce second système , comme corps conducteur , partagera l’excès d’électricité vitrée de la première face zinc , et, en outre, la seconde pièce de zinc prendra un nouvel excès d’électricité également vitrée , produit par la force électro-motrice du cuivre avec lequel elle est soudée. En ajoutant ainsi plusieurs systèmes semblables les uns sur les autres, on aura un appareil dans lequel l’état électrique des pièces successives , ira en augmentant de bas en haut» Tel est l’admirable instrument connu aujourd’hui sous le nom de Pile voltaïque , et dont la physique et la chimie ont obtenu des résultats si étonnans.

Passons au cas de la pile en communication avec le sol , et considérons d’abord une seule pièce formée d’une plaque de zinc soudée avec une plaque de cuivre de dimensions égales et en communication avec le sol 5 cette face cuivre sera dans l’état naturel j la face zinc prendra une quantité d’électricité vitrée -f- 1» On pose sur la face zinc une rondelle de drap , imbibée d’eau salée ou de tout autre liquide conducteur dont l’action électromotrice est insensible : l’électricité libre de la face zinc , se répandra sur la surface de ce conducteur ; mais comme il faut que le zinc possède l’excès d’électricité vitrée qu’exige son contact avec le cuivre , il le reprendra au cuivre et celui-ci au sol. On prend une nouvelle pièce cuivre et zinc, pareille à la première, et après avoir touché sa face cuivre , on l’isole , puis on pose cette face sur la rondelle humide : alors il s’opère deux actions : i.° la face de zinc de cette seconde pièce, conserve l’excès d’électricité + 1 quelle tient de son contact avec le cuivre : 2.0 le système entier de cette seconde pièce partage l’électricité libre de la rondelle mouillée, comme ferait tout autre corps conducteur ; la rondelle reprend cette électricité au zinc inférieur , celui-ci au cuivre, et le cuivre au sol : de sorte qu’après un temps très- court , si du moins la conductibilité est parfaite , il s’établit un état d’équilibre stable , dans lequel les quantités d’électricité libre , sont représentées dans le tableau suivant :

Pièce supérieure,

Pièce inférieure,

Face zinc soudée à c2. . t . .’V.'V. Y. if -î- 2

Face cuivre c2 communiquant à la rondelle

humide + t

Face zinc zx soudée avec Cj * . . . . Hb *

Face cuivre c j communiquant au sol . * o

Sür ce système posez une seconde rondelle , puis une troisième pièce cuivre et zinc : la face zinc de cette pièce, conservera l’excès -J- 1 d’électricité vitrée

qu elle tient de son contact avec le cuivre ; mais, en outre, elle partagera comme corps conducteur, l’électricité libre des pièces inférieures, qui se réparer* aux dépens du sol , et quand l’état électrique sera devenu stable , on aura

Pièce 3 ,

j Face zinc zb soudée à c5

| F ace cuivre c3 communiquant à la rondelle humide r2 . . .

Pièce 2 ,

Pièce i ,

t Face zinc z2 soudée à c2 -f- a

f Face cuivre c2 communiquant à la rondelle liumide /q. 4" *

\ Face zinc z1 soudée à <q -f- *

} Face cuivre <q communiquant au sol o

En continuant toujours la superposition des couples, on reconnaîtra que les quantités d’électricité vitrée libre, croîtront de bas en haut, suivant une pro-^ gression arithmétique.

En général , soit n le nombre des élémens qui composent la pile en communication avec le sol : on aura pour les tensions des pièces de zinc, prises de ba* en haut, la progression arithmétique

dont la somme est

tes tensions des pièces de cuivre dans le même sens , formeront la progression

dont la somme est

oj i j .... n — 3 * — a } n — t

En les ajoutant, on aura les quantités d’électricité que renferme la pile au-delà de son état naturel : cette somme sera n2 qui exprime la charge de la pile ; elle est donc représentée par le carré de n, tandis que la tension de la pièce supérieure , l’est parla première puissance de n. Ainsi, toutes choses égales d’ailleurs, les phénomènes dépendansde la quantité d’électricité qui s’accumule dans la pile, croîtront avec la hauteur de la colonne, plus rapidement que ceux qui dépendent uniquement des tensions.

Cette théorie suppose que la transmission de l’électricité , s’opère à travers les rondelles humides, sans aucun affaiblissement ; c’est le cas d’une conductibilité parfaite; on y admet encore que les liquides interposés entre les élémens métalliques n’exercent sur eux qu’une action électromotrice nulle , ou assez petite pour pouvoir être négligée ; enfin pour passer d’un élément à uri autre , on introduit une troisième donnée, c’est que l’excès i d’électricité que le zinc prend au cuivreq

D 1 l’électricité. . 26^

est constant pour ces deux métaux, soit qu'ils se trouvent dans Tétât naturel oa non , ces deux cas ayant lieu dans la théorie précédente et dans la suivante. Coulomb a vérifié cette loi et elle lui a paru exacte.

On a supposé la pile montée de cette manière : cuivre, zinc humide, cuivre, etc. : mais on pourrait aussi la monter en sens contraire, zinc, cuivre humide, zinc, etc. , en établissant la communication du sol avec le premier zinc. Dans ce cas, la théorie serait absolument la même, avec cette seule différence que Texcès 1 qu’on peut noter par a. , deviendrait négatif, c’est-à-dire, que les quantités libres d’électricité seraient de nature résineuse.

Considérons en second lieu une pile isolée ; dans cette hypothèse, la condition générale , c’est que i° les différentes pièces conservent entre elles les différences d’électricité libre , qui conviennent à leur rang dans l'appareil ; i° que ces différences résultent d’un développement d’électricités naturelles ; 3° que la somme des vitrées et des résineuses ou des positives et des négatives, soit toujours zéro, comme dans l’état naturel des pièces avant leur réunion en pile. S’il n’y a que deux pièces, l’une c, de cuivre, l’autre zt de zinc, il faudra que le zinc prenne £ et que le cuivre prenne — £ ; la différence sera -f- 1 , comme elle doit être dans le contact, et la somme sera zéro, comme elle doit l’être pour recomposer l’état naturel. Si l’on ajoute une troisième pièce c3 qui doit être de cuivre, il faudra, pour qu’il se fasse un déplacement d’électricité, la séparer par un conducteur humide de la pièce de zinc zx ; alors elle devra acquérir le même état électrique que cette dernière : or, le système étant isolé, Texcès de la pièce supérieure c2l ne peut s’acquérir qu’aux dépens des autres pièces : pour connaître l’état d’équi- ; libre qui en résultera, nommons x la quantité d’électricité libre que possédera ca ;

; la pièce inférieure z, aura donc aussi x , et ct aura x — la différence des électricités libres , c’est-à-dire , x — 1 , d’après ce qu’on a vu plus haut : la somïno 3jc — 1 doit être nulle, puisque ces quantités proviennent d’une décomposition d’électricité naturelle : on a donc x = j. Par conséquent

ca = “1“ \ t zi = t = — f.

Si on ajoute une quatrième pièce za de zinc , il faudra qu’elle ait 1 de plus que 2a pièce de cuivre c2 avec laquelle elle est en contact ; soit x la quantité d’électricité libre qu’elle possédera : l’état de la pièce c3 sera donc x — 1 : mais , à cause du conducteur humide, celui de z, , sera aussi x — 1 , et comme celle-ci a 1 de plus que la pièce c, , l’état de cette dernière sera x — 1 ; on aura donc la somme l\x — l\ > laquelle devant être nulle , donne x — 1 et conséquemment

Z% ■=■ + I , c% = o , zt = O , Ct — — I,

I ainsi les deux pièces intermédiaires seront à l’état naturel. On peut continuer de cette manière, en ajoutant successivement une pièce et un conducteur humide de 1 deux en deux pièces. Ces notions posées, nommons n le nombre des élémen« d*

la pile, en sorte que le nombre total des pièces qui la composent., soit in : supposons toujours que la pièce inférieure soit de cuivre, la pièce supérieure de zinc, et représentons par x,la quantité d’électricité accumulée dans cette dernière au-delà de son état naturel.

Les tensions (p. 25 1 , not.) des differentes pièces de zinc, formeront du sommet de la pile à sa base, la progression arithmétique

xjx — ijx* — 2 x — (n — 1),

dont la somme est

nx -,

Celles des pièces de cuivre formeront de même la progression

qui a pour somme

nx - „

La somme totale de ces tensions, est

2nx — 7za :

elle doit être nulle dans l’état d’équilibre, lorsque la pile est isolée, et qu’ell* n’a que sa quantité d’électricité naturelle que nous avons représentée par o j car alors l’excès des pièces supérieures ne peut s’acquérir qu’aux dépens des inférieures. On aura donc

d’où l’on tire

2 nx — 7Za = o,

c’est la tension de la pièce supérieure zinc, dans l’état d’équilibre, lorsque la pile est isolée. La tension de la pièce inférieure qui est de cuivre, savoir : x — ny devient par cette valeur,

et elle est la même que la précédente , au signe près.

La tension de la me pièce de zinc , en partant du sommet de la colonne, serait

Celle d’une pièce de cuivre également distante de l'autre extrémité de la colonne, serait

x — n 4- (tft — 1)

DE l’ÉlEGTAICITÉ,

elle est, au signe près, la même que la précédente , et par conséquent, lorsque la pile est isolée , et qu’elle n’a que sa quantité d’électricité naturelle , les pièces qui sont à égale distance de ses extrémités , se trouvent également électrisées , l’une en plus, l’autre en moins.

S’il y a une pièce de zinc qui soit dans l’état naturel, sa tension sera nulle, et son rang sera déterminé par l’équation

( m — i ) — o, d’où m — i 4-

or, m devant être un nombre entier positif, il faut nécessairement que n soit un nombre pair : alors la pièce de cuivre qui a la même tension prise avec un signa contraire, est aussi dans l’état naturel , et leurs distances respectives aux deux

extrémités de la pile , étant i -f- — , elles se trouveront à son milieu : c’est c«

dont on peut s’assurer, en faisant n = 8, ce qui donne — = ^ et m — 5 :

alors la pile commençant par cuivre et se terminant par zinc, la pièce zinc sera la supérieure dans la première moitié de la pile, et la pièce cuivre sera l’inférieure dans l’autre moitié.

Lorsque la pile communique avec le réservoir commun, comme on l’a supposé dans le premier cas , c’est ce réservoir qui fournit le fluide décomposé, et alors la tension électrique augmente continuellement dans chaque plaque, à partir do celle qui est unie au sol ; dans ce cas, l’électricité qu’on obtient, est ordinairement positive , lorsque c’est le cuivre qui communique avec le réservoir, et négative lorsque c’est le zinc. Lorsque l’appareil est isolé, il ne peut puiser le fluid« qui prend deux états differens que sur lui-même : il en résulte, comme on l’a vu, que la plaque centrale ne manifeste aucune tension électrique, et que cell« des autres augmente à mesure qu’elles s’éloignent du centre , mais étant positive d’un côté et négative de l’autre.

La quantité d’électricité développée, toutes choses égales dailleurs, le contact et la communication étant aussi parfaits que possible , est en raison de la quantité et de la surface des plaques : cependant M. Mollet , physicien de Lyon, annonçait dernièrement qu’on obtient des effets très-énergiques avec un appareil composé d’un petit nombre de pièces de 5 centimes et de disques de zinc semblables. Dans la pile en communication avec le sol , si l’on touche d’une main la base de la pile, et que l’on porte l’autre main à son sommet, tous les excès d’électricité des différentes pièces, se déchargeront à travers les organes dans le réservoir commun, en supposant cependant la parfaite conductibilité des conducteurs humides ;

cette décharge devra donc produire une commotion, comme celle de la bouteille de Leyden, mais avec cette différence remarquable que la sensation en paraîtra continue ; car la pile se rechargeant aux dépens du sol , beaucoup plus vite que les organes ne peuvent les décharger, la pièce supérieure se trouvera toujours presqu’aussi chargée qu’avant le contact. L’expérience confirme parfaitement ces indications.

Nous venons de voir que la pile voltaïque est une source inépuisable d’électricité, et que par là elle exerce une grande influence sur les corps. Examinons ce qui se passe lorsqu’on réunit ses deux pôles au moyen d’un fil conducteur : on conçoit qu’alors il ne peut pas y avoir destruction d’électricité, mais production d’un courant, puisque la source du fluide est permanente; ce fluide doit donc circuler sans cesse d’un pôle à l’autre , et quant à ses effets , on peut considérer ce courant comme double, l’un s’établissant du pôle positif au pôle négatif et l’autre en sens contraire du pôle négatif au pôle positif. On savait déjà que, dans ces circonstances, l’action électro-motrice de la pile ne cessait point: ainsi, quoique la tension électrique ne se manifeste plus alors à l’électromètre et au condensateur , on savait que les décompositions chimiques pouvaient encore se produire. M. Davy avait surtout fait connaître cet important phénomène d’incandescence, de chaleur et de lumière, produit dans le vide, lorsqu’on établit le circuit au moyen d’un charbon : ce corps brille alors de la lumière la plus vive y il en émane une chaleur intense , et cependant aucune combustion n’a lieu, aucun atome de ce corps n’est consumé ; cette importante expérience peut totalement changer la manière d’envisager les phénomènes chimiques et conduire à la découverte de la cause de la chaleur et de la lumière. Mais plus de détails sur ce sujet, ne conviendraient pas dans un traité tel que celui-ci, et dailleurs nous aurons encore occasion d’y revenir dans le chapitre suivant.

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