I. II

» Fe

Zn Zn

Pb Ag

Sn Au

Fe Cu

Cu Sn

Ag Pb

Au Pt

Pt »

Il est inutile de dire qu'il n'existe entre ces séries aucun rapport. Au contraire, la relation apparaît nettement si Ton compare la faculté que possèdent les métaux de développer un courant thermo électrique, à leur magnétisme ou à leur diamagnétisme.

Classification des métaux Nombres indiquant

par ordre de décroissance le rapport

de leur des forces électromotrices faculté diamagnétique. développées.

Bi 890

Sb 226

Zn 37

Cd 4

Pb

Cu 1

Ordre croissant du caractère magnétique.

Pt " 9

Fe 171

En effet, nous verrons que le magnétisme et le diamagnétisme sont dus à l'existence de courants moléculaires préexistants, qu'il suffit d'orienter les ions afin de voir apparaître la propriété magnétique ou diamagnétique.

§5. — L'induction électromagnétique.

Nous avons vu que l'induction électrostatique était le résultat de la pression ou de la dépression d'éther développée soit en avant, soit en arrière des ions en mouvement. Cette induction correspond à la transmission de l'énergie par l'intermédiaire du courant, elle est longitudinale, c'est-à-dire qu'elle se développe dans le sens du mouvement des ions.

L'induction électromagnétique s'observe de la manière suivante. Si un conducteur parcouru par un courant se trouve disposé parallèlement à un circuit fermé, on observe qu'il se produit dans ce dernier un courant instantané au moment de

la fermeture du premier (courant inducteur). Ce courant instantané (courant induit) se produit en sens inverse du premier. Le contraire a lieu au moment de l'ouverture du courant inducteur.

Cette induction est transversale. A6n de se rendre compte de son mécanisme, considérons un ion a (6g. 7) appartenant à un courant orienté et supposons que Ton vienne è déterminer le renversement de cette orientation a'; il se produit alors une demi-oscillation éthérée qui se communique un instant è Pion récepteur r de l'induit, qui s oriente en sens inverse. Dans l'exemple figure 7, les choses se passeront comme si le ressort R (fig. 8), recevant une impulsion de bas en haut, communiquait par l'intermédiaire d'un cordon une impulsion de haut en bas au sommet du ressort R'.

Donc Finduit sera de sens contraire au courant commençant.

Nous obtiendrions encore le même résultat si le courant n'était pas orienté au début, mais avec cette différence que les ions qui, par hasard, sont déjà orientés, ne prendront point part à l'action. Ce sont les ions qui se désorientent en sens contraire qui déterminent l'effet inverse.

Chaque renversement de courant détermine une demi-oscillation qui, comme nous le verrons, est comparable aux oscillations hertziennes. Si l'on vient à rompre un circuit parcouru par un courant, on observe à ce moment un accroissement considérable de force électromoirice à laquelle correspond l'étincelle d'induction du circuit sur lui-même. Inversement, la fermeture du circuit est toujours accompagnée d'un retard dans l'établissement du courant. Ces courants de fermeture et d'ouverture sont le résultat de l'inertie des ions. Ils se précipitent en masse à la limite du chemin de libre parcours au moment de l'ouverture et y déterminent un véritable coup de bélier d'éther. Au contraire, au moment de l'ouverture, il faut un certain temps pour que l'orientation se produise.

Si nous maintenons le sens de nos définitions, ce dernier fait est donc un phénomène d'induction électrostatique.

Il existe la même différence entre V induction électrostatique

et Y induction électromagnétique que celle qui existe entre la propagation longitudinale et la propagation transversale de l'énergie (son, lumière). L'une est duc à une pression d'éther, l'autre à un déplacement transversal.

Un conducteur parcouru par un courant étant, si Ton se place à ce point de vue, comparable à une série de petits conducteurs électrisés réciproquement par influence, nous pourrons, par une disposition semblable, reproduire le phénomène de l'induction transversale ou électromagnétique, à laide d'une série de conducteurs électrisés réciproquement par influence.

L'inducteur se compose d'une série de petits conducteurs (tig. 9) a, 6, c, d, e, séparés par des plaques d'ébonite; l'induit est construit d'une manière identique, les deux extrémités (3, y étant reliées par un fil métallique. Gela étant, la disposition cor* respondante des tourbillons est indiquée par la figure pour le courant commençant. Dans ces conditions, le fil placé à la place f fournira à l'électroacope une charge d'électricité positive, et une charge de nom contraire au moment où l'on supprime la charge de l'inducteur.

L'inducteur était actionné par une machine de Holtz, qui se trouvait dans l'appartement voisin, afin d'éviter toute action perturbatrice.

Le fil /"fournira à l'électroscope une charge d'électricité positive qui se maintiendra, car l'induction électrostatique fait défaut dans ces systèmes, alors qu'elle caractérise les conducteurs. Il faut donc, afin d'observer l'induit d'ouverture de signe contraire, prendre la précaution de décharger le système induit par l'action commençante, avec une flamme par exemple. Au moment où l'inducteur se décharge, il se produit une charge définitive de nom contraire en f.

L'identité avec le courant induit ordinaire devient complète si l'on dispose de petits ponts 8 en fil de verre légèrement conducteur. L'équilibre des tourbillons disparait alors après quelques instants, et le système revient à l'état neutre après l'induction instantanée (il faut pour cela quelques instants). On constate ainsi la production des charges instantanées de noms contraires,

de l'induit d'ouverture et de fermeture, sans avoir besoin de décharger le circuit induit.

§ 6. — Magnétisme et diamagnétisme.

On désigne sous le nom de substance magnétique toute substance qui est attirée par l'aimant, et sous le nom de substance diamagnétique, toute substance qui est repoussée par l'aimant. Afin de nous rendre compte du phénomène, imaginons une substance iodynamique affectant la forme cylindrique, par exemple figure 10, au-dessus de laquelle nous disposerons parallèlement à la base un conducteur circulaire C parcouru par un courant. Au moment de l'établissement de celui-ci, il s'établira par induction électromagnétique dans la masse A un couranl circulaire instantané de sens contraire.

Cette action instantanée ayant cessé de se produire, ces ions orientés parallèlement au circuit C reprendront leur forme naturelle. Si celle-ci correspond à un courant de sens contraire au courant C, il y aura répulsion permanente entre C et A; si ce courant est de même sens, il y aura attraction réciproque. Si, enfin, la forme naturelle des ions ne correspond pas au courant

(| 1, < — >, > — <), il n'y aura ni attraction ni répulsion

permanente. Mais lorsque ces courants seront capables de se produire, le parallélisme des ions de A et de G se maintiendra, grâce au tourbillon d'éther engendré par le courant inducteur et dû au déplacement de cette substance dans le sens du courant, ainsi que nous l'avons vu.

Si nous éloignons A de C, deux cas pourront se présenter : ou bien les ions de A conserveront leur orientation primitive, ou bien ils ne la conserveront pas. S'ils la conservent, nous dirons que la substance est douée de force coercitive, et le barreau A représentera un aimant. Telle est la propriété de l'acier trempé. S'il ne la conserve pas, l'aimantation disparaîtra.

Nous pourrons maintenant remplacer le conducteur G par- « couru par un courant par l'aimant qui jouit des mêmes pro-

priétés et désigner respectivement, ainsi que nous lavons dit, sous le nom de substances magnétiques et diamagnétiques, celles qui sont attirées et repoussées par l'aimant.

Nous voyons maintenant pourquoi les substances magnétiques et diamagnétiques sont les seules capables de développer des courants thermo-électriques.

§ 7. — Perméabilité magnétique.

Considérons le courant c (fig. 10) ou, ce qui revient au même, l'aimant A placé à une certaine distance d'un cylindre en fer F (fig. 11), le milieu interposé étant l'air ou le vide (le résultat est à peu près le même). Dans ees conditions, les actions dont nous venons de parler se transmettront à travers ce milieu et par l'intermédiaire de l'éther interposé. Supposons maintenant qu'au cylindre idéal c d'éther, on vienne à substituer un cylindre d'une substance qui n'est ni magnétique ni diamagnétique. Les éléments subiront de proche en proche, de tranche en tranche, la première action d'induction dont nous avons parlé au moment de l'application de l'aimant A et se communiqueront à F, qui conservera sa propriété d'aimant, c'est-à-dire sera attiré par A pendant tout le temps de son application. La perméabilité magnétique aura pour mesure l'énergie d'orientation qui aura ainsi été transmise.

Si la substance c est diamagnétique, les choses se passeront à peu près de la même manière pour ce qui concerne la première phase d'induction ; quant à la phase permanente d'attraction, nous remarquerons que les actions attractives de A pour F seront en partie ou en tout équilibrées par les actions répulsives de c par A et de c par F.

La perméabilité magnétique serait donc nulle pour une substance dont le diamagnétisme serait égal au magnétisme du fer. Ce cas ne se présente pas dans la nature, mais l'expérience montre que les corps diamagnétiques sont moins perméables que le vide.

Le dernier cas est celui où la substance c est elle-même magnétique. Dans ces conditions, il y aura simplement transmission du phénomène d'orientation comme si A et F étaient en contact, ou dans une proportion moindre si c est moins magnétique que P. L'expérience démontre que le fer transmet l'action magnétique avec une intensité environ trois cents fois plus grande que le vide.

Ces considérations amènent & une conséquence assez étrange. Toutes choses étant égales dans le phénomène de la transmission de l'action magnétique, la première phase d'induction intervient seule. Si, par l'intermédiaire de c, nous avons orienté deux fois plus d'ions en F, l'action attractive qui se- manifeste ensuite d'une manière permanente est doublée. Celte action permanente parait indépendante du milieu interposé.

C'est ainsi que tous les corps qui ne sont ni magnétiques ni diamagnétiques possèdent sensiblement la même perméabilité, qui est celle du vide.

L'attraction électromagnétique se transmet donc au travers de la matière comme si elle n'existait pas. Elle posséderait celte propriété en commun avec l'attraction newtonienne.

§ 8. — Origine des attractions et des répulsions

électromagnétiques.

Nous avons vu dans le chapitre I er quelle était l'origine des actions électrostatiques à distance; les actions électromagnétiques en sont la conséquence.

Si Ton considère la série ionique ab (fig. 12) constituant le courant, il résulte de ce que nous avons dit que celle-ci est parcourue par un courant axial et tourbillonnant d'éther se dirigeant du pôle positif vers le pôle négatif, quel que soit du reste le sens du mouvement des ions.

Imaginons maintenant un courant circulaire réalisé artificiellement ou de l'ordre de ceux que nous avons considérés dans les aimants.

Un pareil système produira un mouvement circulaire ou tourbillonnant d'éther, dirigé du pôle positif vers le pôle négatif, et dont chaque spire constitue elle-même un tourbillon (le tourbillon électrostatique); en un mot, nous réaliserons ce que nous appellerons un tourbillon de deuxième ordre.

C'est ici que viennent se placer les admirables expériences de M. Weyher, qui a réussi à réaliser, à l'aide de simples tourniquets munis de palettes, toutes les particularités des actions attractives ou répulsives que présentent les aimants ou les solénoïdes.

Si Ton vient à placer deux tourniquets C, D (fig. 13) parallèlement l'un à l'autre et si on les fait tourner en sens contraires de manière à rendre les spires a, (3 des tourbillons parallèles, on constate que les extrémités A, B et A', B', qui figurent les pôles de noms contraires/s'attirent; qu'il y a répulsion si les spires a, (3 se déplacent en sens contraires.

M. Weyher a non seulement pu reconnaître cette analogie dans ce cas particulier, mais encore une parfaite concordance lorsque les tourniquets sont placés sur le prolongement l'un de l'autre et lorsque leurs directions sont perpendiculaires, et dans ce dernier cas apparaît l'existence de la région neutre. Seulement, dans l'attraction électromagnétique, chaque spire a est constituée ellemême par un tourbillon.

Nous voyons maintenant par cette expérience que deux courants parallèles et de même sens s'attirent; le contraire a lieu lorsqu'ils sont de sens contraires.

Ce tourbillon d'éther devient remarquablement apparent lorsque l'on place un tube parcouru par un rayon cathodique dans l'axe d'un électro-aimant. M. Broca a montré que ce rayon s'enroule en spirale et dans le sens que nous avons indiqué, comme le ferait la fumée soumise à un tourbillon aérien.

M. Zenger, ayant suspendu une sphère en cuivre à un fil métallique de manière à faire coïncider l'axe d'un électro-aimant avec son prolongement, a remarqué d'abord ce fait connu que si Ton vient à tordre le fil de manière à imprimer un mouvement de rotation rapide à la sphère, ce mouvement est enrayé du moment où l'électro-aimant est mis en activité. Mais si la sphère

est déplacée latéralement, on la voit décrire autour de Taxe de l'aimant une série de spires concentriques qui témoignent de l'existence du tourbillon.

§ 9. — Perméabilité électrostatique et électromagnétique.

D'après ce que nous avons vu, la perméabilité magnétique est telle (si l'on fait abstraction des actions retardatrices ou dia magnétiques) que les choses se passent comme si la matière n'existait pas; le tourbillon d'éther (1 er ordre), comparable à un filament très délié, tordu, s'enroule et tourbillonne (2 e ordre) dans les milieux matériels sans rencontrer de résistance sensible. La vitesse de déplacement des spires tourbillonnantes est donc la même que si la matière n'existait pas.

Notre filament tordu, spire du tourbillon électromagnétique, ne représente autre chose que l'axe d'une série ionique de courants, c'est-à-dire le tourbillon électrostatique de premier ordre. En pleine matière à son développement correspond le courant. Or, celui-ci se propage, comme on le sait, avec la vitesse de la lumière dans tous les conducteurs si l'on fait abstraction de la diffusion du courant (expérience de Blondelot). Nous pourrons donc dire que la perméabilité électrostatique est la même pour tous les corps. Cette vitesse de propagation est du reste très vraisemblablement celle de l'influence dans le vide.

Nous conclurons donc à l'absence de résistance à la propagation d'un tourbillon élémentaire dans les milieux matériels.

Ici se pose une question importante. Nous avons vu dans le chapitre de l'électrostatique que les substances non conductrices étaient transparentes pour l'influence, alors que les métaux se montrent parfaitement opaques; il semble donc exister une contradiction flagrante entre ce que nous avons dit précédemment et notre assertion actuelle.

Afin de résoudre la difficulté, il suffit d'observer 1 étincelle et les figures de Lichtenberg. Nous voyons que le tourbillon électrostatique n'est pas simplement un tourbillon ionique, mais bien

un tourbillon appartenant à Tordre des dimensions tangibles. En réalité, un certain nombre de tourbillons ioniques se sont groupés pour former un tourbillon d'ensemble. Il en résulte que la vitesse d'entraînement V, tangentielle à la surface, ne permettra le raccordement des ions que sur une épaisseur relativement très faible à l'intérieur d'un conducteur où ils ne peuvent se déplacer latéralement.

C'est vraisemblablement la raison pour laquelle l'électricité statique se maintient à la surface des conducteurs. Mais si ce mouvement tourbillonnant n'existe pas, les conducteurs transmettent l'orientation au sein de leur masse, ainsi que cela se passe pour le courant.

§ 10. — Production des courants par induction.

D'après ce que nous avons vu, si l'on vient à approcher ou à éloigner un courant ou un aimant d'un circuit fermé, ou encore si l'on développe ou si Ton supprime un courant dans le voisinage de ce circuit, il se développe des courants d'induction.

Il n'y a donc pas lieu d'y revenir, mais il sera utile d'indiquer des cas spéciaux d'induction.

Si nous considérons un disque métallique, par exemple un disque en cuivre G (fig. 14), tournant dans le voisinage du pôle d'un aimant A, il se développe, par suite du rapprochement et de l'éloignement de l'aimant des éléments du disque, des courants d'induction parasites, découverts par Faraday. Matteuci a étudié d'une manière toute spéciale les chemins parcourus par ceux-ci dans l'épaisseur du disque. Les chemins parcourus par ces courants sont figurés par des courbes assez compliquées. Mais il est possible de dériver une partie de ceux-ci en appliquant légèrement un ressort r sur la périphérie du disque. Un fil conducteur fixé à celui-ci et à l'axe de rotation est alors parcouru par un courant. Telle est même la première machine magnéto-électrique imaginée par Faraday.

Au lieu d'utiliser l'aimant A, on peut utiliser l'aimant terrestre;

en orientant convenablement le disque, on obtient ainsi des courants appréciables.

Si nous remarquons qu'en vertu de la loi de Lenz, le disque tend constamment à se déplacer en sens inverse du mouvement qu'on lui communique, le disque devra éprouver une résistance dans son mouvement de rotation. De même, si Ton fait osciller une aiguille aimantée au-dessus d'un disque en cuivre, ces oscillations ne tardent pas à être amorties.

Ces phénomènes d'induction sont donc dus en résumé à l'existence des ions orientés de l'aimant. Afin d'obtenir cette orientation ionique, on peut se servir de moyens mécaniques ; c'est ainsi que si l'on vient à tourner un barreau d'acier trempé, le frottement de l'outil se produisant toujours dans le même sens, il y a aimantation.

§ 11. — Induction monométallique.

Nous avons remarqué que celte orientation due au frottement se produit non seulement pour l'acier, mais pour tous les métaux pendant un temps très court, mais suffisant pour déterminer des courants d'induction.

Voyons ce qui va se passer si l'on appuie à l'aide d'un ressort une pièce métallique contre la tranche d'un disque tournant rapidement et formé du même métal (fig. 15).

Au moment où le contact aura lieu, les ions a, d'abord orientés suivant une direction quelconque, s'orienteront suivant une direction unique, par exemple le sens a' pour le disque.

Mais lorsque les ions a' quitteront le frottoir, ils conserveront un instant leur orientation, d'où il résulte que le courant représenté par les ions a", en 8 écartant du conducteur représenté par le frottoir, y déterminera un courant induit, dont le sens sera indépendant du sens de la rotation du disque. Dans l'exemple que nous donnons, le frottoir représenterait le pôle négatif.

Remarquons que les métaux à ions dissymétriques, c'est-à-

dire les métaux magnétiques et diamagnéliques, seront seuls capables de fournir un courant.

Si, au lieu de considérer un métal quelconque, nous considérons un aimant, les ions sont orientés, les ions a seront remplacés par les ions (3 ; de plus, l'effet sera doublé, car l'approche des électrons positifs de (3 déterminera sur l'induit la même action que l'éloignement des électrons négatifs de a". Il en résultera un courant tel que le frottoir correspondra au pôle négatif, lorsque le sens de la rotation est celui que nous indiquons. Le frottoir correspondra évidemment au pôle positif si la rotation s'exécute en sens contraire.

Donc, lorsque la rotation s'exécute dans le sens du courant aimant, le frottoir correspondra au pôle négatif.

Remarquons maintenant que pendant la rotation du disque, le frottoir s'échauffe plus ou moins et que, dès lors, au phénomène d'induction viendra se superposer le courant résultant de la différence de température entre le frottoir et le disque, dit « effet Thomson ».

Mais il est aisé de distinguer ces deux courants par cela qu'ils ont souvent des sens différents.

Le résultat le plus intéressant est celui qui est fourni par la fonte de fer grise. La surface frottante du frottoir F était préalablement polie à l'aide d'une pierre à l'émeri montée sur l'axe d'un tour. Le polissage était effectué, par exemple, suivant une direction ab; cela étant, si l'on fait coïncider la direction du polissage avec celle de la circonférence du disque, on constate un courant de sens déterminé; si ensuite on vient à disposer la direction du polissage perpendiculairement è la direction du mouvement de rotation du disque, on remarque généralement que le courant produit est de sens contraire.

L'effet Thomson est toujours de même sens et faible relativement à l'intensité du courant que nous examinons; le premier persiste, de plus, quelques instants lorsque la rotation du disque a cessé, si celui-ci s'est échauffé.

L'antimoine présente la même particularité, mais plus faiblement, ainsi que le bismuth. Le zinc nous a toujours fourni

des courants de même sens, mais de sens contraire è l'effet Thomson.

Le disque en fonte grise muni du frottoir en zinc nous a fourni encore ce curieux phénomène du renversement du courant. Ce frottoir, après avoir été soumis au frottement du disque en fonte pendant un certain temps, a fourni un courant de sens déterminé, toujours le même; mais si on lui fait subir une rotation de 90°, le courant change de sens. Il est, du reste, à remarquer que l'aiguille du galvanomètre revient instantanément au zéro lorsque la rotation cesse. Si la rotation a duré pendant un certain temps, il persiste un léger courant résiduel toujours de même sens; dû à l'effet thermo-électrique résultant de réchauffement du frottoir.

Nous nous trouverions donc ici en présence de V analogue électromagnétique de l'électrisalion électrostatique de la machine de Ramsden.

Nous retrouvons ici la nécessité, pour produire ces courants, d'utiliser des métaux magnétiques ou dia magnétiques. Ces derniers se classent dans le même ordre que celui que nous venons d'indiquer pour l'action thermo-électrique. Dans l'ordre décroissant d'effets, on trouve : Bi, Sb, Zn, Cu; ensuite la fonte de fer, qui fournit un courant relativement très intense.

Le bronze composé de 86 parties de cuivre et de 14 parties d'étaîn ne produit aucun courant. L'aluminium développe un courant extrêmement faible.

Ces expériences ont été réalisées à l'aide de l'appareil que nous reproduisons photogramme I.

Nous venons de voir que la théorie montre que lorsque la rotation s'exécute dans le sens du courant aimant, le frottoir correspond au pôle négatif. Nous avons tenu à vérifier ce fait important à l'aide d'un courant quelconque. A cet effet, nous avons fait construire une bobine en bois ayant 19 centimètres de diamètre sur 30 centimètres de longueur, munie d'un axe en bronze afin d'éviter toute action émanant d'un aimant. Le fil de cuivre servant de conducteur avait 4 millimètres de diamètre; le nombre de tours de fil était de soixante. La bobine était enve-

loppée d'un cylindre en laiton de diamètre d (fig. ltt b ") et d'un cylindre en laiton de diamètre plus grand d f . Pendant la rotation, un ressort en laiton appuyait légèrement sur le cylindre d, un autre ressort sur le cylindre d f . Tous deux étaient reliés aux bornes d'un galvanomètre sensible à aiguilles asiatiques. Remarquons que par cette disposition le ressort appliqué en d subissait l'induction, alors que le ressort appliqué sur le cylindre d f ne la subissait que faiblement, par suite de l'éloignement de la bobine, et ne servait qu'à fermer le courant.

Cela étant, la bobine étant parcourue par un courant de 18 ampères et animée d'un mouvement de rotation rapide, nous a permis de constater :

1° Que le sens du courant dépendait du sens de la rotation de la bobine;

2° Que le ressort appliqué en d jouait le rôle de pôle négatif lorsque la rotation de la bobine s'exécutait dans le sens du courant, et jouait au contraire le rôle de pôle positif lorsque la rotation s'exécutait en sens opposé.

Le photogramme II représente l'appareil dans son ensemble.

Nous obtiendrions évidemment le même résultat avec un cylindre de diamètre d sur toute la longueur de la bobine, mais en faisant en sorte que les spires soient plus relâchées dans l'espace correspondant à d 1 que dans l'espace correspondant à d. Ceci nous fournit le moyen de déterminer la densité du courant pour les différentes tranches d'un aimant.

Si l'on substitue l'aimant à la bobine, on obtient le phénomène désigné sous le nom d'induction unipolaire. Nous voyons que ce phénomène peu expliqué jusqu'à présent est la conséquence nécessaire de ce que nous venons de dire.

§ 12. — Courants de convexion.

Nous désignerons sous le nom de courants de convexion ceux qui sont développés à l'aide de charges statiques répandues à la surface de conducteurs et pour lesquels les mouvements des

ions des substances iodynamiques sont remplacés par des mouvements réalisés artificiellement.

Lorsque nous nous sommes occupé dans le chapitre I er des machines à plateaux tournants telles que la machine de Whîmshurst, nous avons examiné implicitement des courants de cette espèce.

Lorsque les ions a se rapprochent du conducteur positif et de même lorsque les ions (3 se rapprochent du conducteur négatif, il se développe des courants de convexion contre-éleclromoleurs qui tendent à charger ces conducteurs.

Un galvanomètre à aiguilles asiatiques, placé à plusieurs mètres d'une machine de Holtz, nous a montré qu'au moment de la charge, c'est-à-dire au moment où Ton tire le déflagrateur, il se produit une déviation instantanée de l'aiguille; de même au moment de la décharge, il se produit une déviation en sens contraire.

Les actions observées par Rowland lorsque Ton déplace rapidement une charge électrostatique et qui, sous certains rapports du moins, fournissent des effets identiques è ceux du courant lui-même, paraissent devoir s'interpréter de la même manière.

Voici la façon la plus simple de concevoir l'action du courant de convexion de Rowland sur l'aiguille aimantée ou, ce qui revient au même, sur un autre courant.

Considérons une surface S (fig. 16) électrisée positivement, par exemple, se déplaçant dans le sens de la flèche, ainsi qu'un conducteur c parcouru par un courant, également dans le sens de la flèche. Rappelons également ces lois de l'induction électrostatique que lorsque l'électron positif a s'approche de l'électron négatif a', il y a attraction, et que de même lorsque l'électron positif (3 s'écarte de l'électron positif (3 ; , il y a également attraction. Nous voyons donc qu'à ce point de vue, le transport de l'électricité positive dans une direction déterminée développe un effet comparable à celui que produirait un courant de même sens. L'inverse aurait lieu si le conducteurs possédait une charge de signe contraire.

Mais on peut se demander si ce courant de convexion est, à tous les points de vue, comparable au courant normal.

§ 13. — Les oscillations électriques.

Nous avons vu dans le chapitre précédent quelle était la cause de l'induction. Lorsqu'un électron se déforme de manière à passer du signe -+- au signe — (fig. 17), il se développe une demi-oscillation de l'éther ambiant qui détermine à distance l'orientation inverse, un courant de sens contraire à celui qui correspond à la déformation inductrice. Si l'inducteur revient è sa première forme, nous obtiendrons l'oscillation transversale entière et un deuxième courant induit de sens contraire.

Tel est le mécanisme de la production des oscillations découvertes par Hertz et prévues par Maxwell.

Cela étant, en se déformant de (3 en y, l'électron E (fig. 18) développera dans l'éther le quart d'onde transversale ab; en se déformant de y en (3, il déterminera le quart d'onde ba f ; la déformation suivante déterminera le quart d'onde a!c 9 et ainsi de suite.

En résumé, nous réaliserons dans l'éther des oscillations transversales, lesquelles, si elles viennent à rencontrer à distance un conducteur, provoqueront des orientations électroniques correspondantes, c'est-à-dire l'oscillation électrique. Le deuxième conducteur vibrera à l'unisson du premier, de même que cela se passe entre deux diapasons.

Si Ton représente par X la longueur d'onde, par V la vitesse de propagation, par t le temps d'une oscillation, on a

Si nous admettons que ce mécanisme est celui de la propagation de la lumière V = 300 000 kilomètres, il faudra donc, pour obtenir des longueurs d'ondes ayant des dimensions relativement petites, réaliser des oscillations extrêmement rapides. Telle est la difficulté qui a été vaincue par Hertz.

Feddersen avait déjà remarqué que si l'on détermine la décharge d'une bouteille de Leyde, celle-ci subit une série

d'oscillations. On pouvait s'en rendre compte par cela qu'au moment de la décharge le pôle positif est toujours plus brillant. En observant dés lors la décharge au miroir tournant, on constatait que les deux pôles de l'excitateur devenaient alternativement brillants et obscurs. Une seule étincelle apparente est donc en réalité composée d'une série d'étincelles de sens contraires. Au moment de la décharge, les électrons a et (3 (fig. 19) sont soumis à un choc qui les oblige à osciller un certain nombre de fois du positif au négatif, ainsi que cela se passerait pour un pendule.

L'appareil de Hertz se compose d'une bobine d'induction B (fig. 20); chacun des pôles est mis en communication avec des sphères conductrices, de manière à réaliser une certaine capacité. L'étincelle alternante jaillissait en a et a'. Ce système a été désigné sous le nom d'excitateur.

L'appareil destiné à reconnaître l'existence des oscillations éthérées a été désigné sous le nom de résonateur.

Le résonateur de Hertz se compose d'un anneau conducteur C (fig. 21), interrompu en s par un espace très petit. Cela étant, disposons cd en face de l'excitateur aa', de manière qu'un plan passant par les conducteurs de l'excitateur renferme le plan de l'anneau C, la section s étant dans la position indiquée. La portion csd sera dès lors le siège d'oscillations électroniques alternantes, et des étincelles jailliront en s.

Si nous plaçons en face de l'excitateur aa' un écran métallique P (fig. 22), celui-ci réfléchira les ondes éthérées sur ellesmêmes, ainsi que cela se passe lorsque des vagues liquides viennent à rencontrer un mur vertical, et il en résultera la production d'ondes appelées stationnaires, telles que les points a, ($, y, désignés sous le nom de nœuds, seront toujours à l'état de repos. Si ie résonateur est placé en ces points, il ne se manifestera pas d'étincelle. On peut donc ainsi déterminer la longueur de la demi-onde |.

On peut reproduire, à laide de ces ondes, les expériences fondamentales de l'optique relatives à la réflexion, à la réfraction, à la polarisation, aux interférences.

Le phénomène de la réfraction a pu être démontré à l'aide de grands prismes en asphalte. Les expériences de Bose, qui a réussi à réaliser des ondes 1res petites, permettent maintenant de réduire toutes ces dimensions. La diffraction, comme on le sait» est d'autant plus accentuée que la longueur d onde est plus grande. Bose s'en est servi pour la mesure des longueurs d'ondes électriques.

Le phénomène des interférences a été réalisé par Righi; on peut utiliser soit la méthode des miroirs, soit la méthode du biprisme.

Quant à la polarisation, elle est réalisée tout naturellement dans la production de l'onde.

Qu'il nous suffise ici de signaler ces faits qui établissent l'analogie entre Ponde électrique et l'onde lumineuse. Le lecteur pourra compléter ses connaissances par la lecture d'ouvrages spéciaux.

On a utilisé, afin de reconnaître la présence d'ondes électriques, un procédé beaucoup plus sensible que celui du résonateur de Hertz. Il est basé sur ce fait que si deux fragments d'un même métal sont mis en contact, ce contact présente une grande résistance pour certains métaux, tels que le nickel, par exemple; le cuivre ne manifeste pas cette propriété. La cause de cette résistance au contact se trouve évidemment dans cette circonstance que deux électrons a, (3 (fig. 25) n'exercent pas l'un sur l'autre une action suffisante pour déterminer leur orientation mutuelle a ; , $'.

Pour obtenir ce résultat, il suffira de soumettre ces électrons à une force capable de les infléchir simultanément dans le même sens a'j3'. C'est ce qui est réalisé par l'onde hertzienne, qui se comporte vis-à-vis de tous ces électrons à peu près comme un archet qui les infléchirait dans une direction unique.

Si donc nous introduisons dans le circuit d'une pile P (fig. 24) un galvanomètre 6 et un tube T renfermant de la limaille de nickel, le courant ne passe pas. Mais si l'oscillation hertzienne vient à rencontrer le tube T, l'orientation dont nous avons parlé se produit et le courant passe. Lorsque le courant a cessé de

passer, il suffit de communiquer un léger choc au tube à limaille pour rétablir la résistance primitive.

Tel est le principe de la télégraphie à distance réalisé par Marconi en accroissant la sensibilité du tube et en mettant celui-ci en contact avec de longues tiges métalliques, destinées à être impressionnées par l'oscillation parcourant l'espace, et qu'il désigne sous le nom d'antennes.

Bose a réussi à réaliser des ondes électriques n'ayant que quelques millimétrés de longueur, alors qu'on sait que l'oscillation lumineuse appartient à Tordre de l0 1 000 de millimètre.

Oscillations électriques développées dans des fils conducteurs. — Je me souviens d'avoir rencontré au cours de mes lectures cette phrase remarquable dont je n'ai pu retrouver l'auteur : « Que dirait-on d'un observateur qui, voyant se mouvoir avec la même vitesse un cheval et une locomotive, dirait que ces deux êtres sont de même nature, pour le seul motif que leurs vitesses sont les mêmes? » Nous avons vu, en effet, que l'électricité se propageait à la surface des conducteurs avec la vitesse de la lumière, alors que, dans ces conditions, le phénomène lumineux et le phénomène électrique n'ont entre eux que des rapports fort lointains.

Considérons un excitateur de Hertz (fïg. 25), dans lequel les sphères ont été remplacées par des plaques conductrices, et plaçons parallèlement à celles-ci deux autres plaques conductrices munies de fils parallèles tendus.

Supposons d'abord que le plateau p reçoive une impulsion électrique orientant les ions normalement à sa surface; si l'orientation est positive en p, elle sera négative en p'. Celle-ci se propagera par induction électrostatique ou par influence aux plateaux p i9 p 4 ; , de telle manière que pendant le temps de cette impulsion, la propagation se sera développée sur une longueur ab et cela avec la vitesse de la lumière.

Lors de l'impulsion suivante en sens contraire, nous obtiendrons l'orientation abc, qui correspondra à une longueur d'onde et ainsi de suite. En réalité, le passage du négatif au positif se produit par gradations insensibles, de telle manière que b correspondra à un nœud d'oscillations.

te»)

Àfiù de Reconnaître Inexistence de ces oscillations, on se sert encore du résonateur de Hertz, disposé soit dans la position c de manière à obtenir l'étincelle par la production des courants induits a, (3, ou même dans la position verticale o ; , de manière à obtenir l'étincelle par la production de l'induit p de l'un des fils.

Les 61$ f et f étant de longueur limitée, on réalisera par ce procédé des ondes stationnâmes, ainsi que par les oscillations de l'éther.

Nous désignerons ce système orienté sous la dénomination de système I".

À ce premier système orienté peut s'en superposer un autre, que nous désignerons sous le nom de système A (fig. 26); en effet, l'induction développée pâi* les plateaux p f p r pourra avoir pour résultat de déterminer l'orientation que nous avons examinée dans le premier chapitre, c'est-à-dire l'orientation normale au conducteur. Si nous plaçons alors le résonateur verticalement dans là position C f , celui-ci ne pourra guère subir l'induction du systèiiie I\ mais il subira l'induction électrostatique, ainsi que la figuré l'indique, de ffianière à produire une étincelle à la coupure.

On doit la découverte de ces deux systèmes d'oscillations aux belles recherches de Turpain. Il a reconnu que les nœuds du premier système correspondent avec les ventres du second. Il a également observé ce fait du plus haut intérêt, que la longueur d'ondé et par conséquent la vitesse de propagation du système T n'était pas influencée par le diélectrique dans lequel les fils plongent. Au contraire, la Vitesse de propagation du système A Varie dans lé même rapport que la vitesse de la lumière. Enfin, dans le vide et pratiquement dans l'air, la vitesse de propagation est la même pour les deux systèmes.

AU lieu de déterminer la longueur d'onde en déplaçant le résonateur C, on peut utiliser la méthode du pont. Supposons le résonateur en activité en C, et supposons encore que l'on vienne k placer un conducteur transversal en 66' (fig. 25), c'està-dire à un nœud, la tension électrique étant nulle de part et d'autre, il est évident que le résonateur continuera à produire des étinéelfcs. H en serait autrement pour toute autre position.

Nous pouvons pousser plus loin encore les conséquences de notre image. Voyons d'abord pourquoi les nœuds du système A correspondent aux neutres du système T. Au moment où l'excitateur E (fig. 27) reçoit une charge, par exemple positive, l'orientation se développera sur la longueur | correspondant au temps de la charge; cette orientation correspond au système T; elle fournit la représentation du courant. Un instant après, nous obtiendrons l'orientation a'.

Mais entre les deux phases correspondant à la production de ces deux demi-longueurs d'onde il a dû nécessairement s'en produire une troisième, car, en passant du plus au moins, l'étincelle a jailli ; il s'est donc produit un courant dirigé suivant la flèche f f c'est-à-dire par induction vers la disposition 6. Or celte action a atteint précisément son maximum d'intensité au moment où la première s'annule. Donc les nœuds du système A correspondront aux ventres du système F.

Examinons maintenant d'une manière toute spéciale le système A, car il va nous fournir des renseignements précieux sur la constitution de l'éther. Ce système dynamique se comporte au point de vue de la réfraction absolument comme la lumière; nous pourrons donc sans trop nous hasarder conclure ici à l'identité.

Or les fils f 9 f (fig. 28) étant placés parallèlement, nous voyons que les ions a, (3 sont reliés par des tourbillons d'éther de premier ordre. (S'il n'y avait qu'un fil, le tourbillon serait encore normal et les choses se passeraient du reste de la même manière.) Les choses se passent comme si les fils étaient réunis par une infinité de filaments élastiques soumis alternativement à des efforts de traction dans deux sens opposés.

Comme un semblable système ondulatoire est lui-même susceptible de se propager dans le vide, on doit admettre que l'éiher est également constitué par une infinité de filaments tourbillonnants élastiques de longueur indéfinie, possédant toutes les orientations possibles, capables de transmettre toutes les actions à distance.

Nous voilà ainsi amené par une méthode bien différente à la

conception cPun éther gyrostatique ou adynamique analogue à celui de W. Thomson, lequel en pénétrant la matière nous donne immédiatement l'image de Yatome-tourbillon de Helmholtz : ce que ce physicien appelle ligne-tourbillon n'est autre chose que l'axe d'une chaîne ionique correspondant au courant, lequel axe est occupé par notre filament tourbillonnant de Téther gyrostatique. Lorsque les ions accélèrent leurs mouvements de rotation, ils s'écartent; ce qui se traduit par un allongement du conducteur dans le sens du courant. En effet, si la tension électrique s'accroît, c'est-à-dire si le rayon de l'électron diminue, l'invariabilité de l'énergie du mouvement de celui-ci exige un accroissement de vitesse angulaire. Nous retrouvons ainsi l'image du tube-tourbillon de Helmholtz, dont la section est inversement proportionnelle à la vitesse instantanée de rotation, ou encore, d'après notre conception, inversement proportionnelle au potentiel électrique.

Si enfin le tube-tourbillon ou notre chaîne ionique se ferme comme un anneau, nous retrouvons la conception des atomesvertex de W. Thomson, qui correspondent à des courants fermés.

Nous nous occuperons des propriétés remarquables des chaînes ouvertes et fermées dans le chapitre suivant.

Si nous considérons les ions placés à la limite des fils dans le système A (fig. 29), nous voyons que le mouvement oscillatoire peut se transmettre aux fibres normales f de l'éther libre; celles-ci seront sollicitées par des tractions qui s'exécuteront alternativement et longitudinalement dans deux sens opposés, de manière à nous donner l'image de la propagation transversale de la lumière.

Ce mécanisme est, du reste, identique, mais singulièrement renforcé lors de la production de l'étincelle.

Supposons qu'au lieu du vide supposé entre les fils f> f (fig. 28) on vienne à interposer un diélectrique. Dans ces conditions, l'énergie mise en jeu ne sera pas seulement employée à déterminer l'oscillation des électrons a, (3 et de l'éther du vide, mais encore à déterminer l'oscillation des électrons du diélec-

trique interposé. En un mot, il y a accroissement de la masse d'éther mise en mouvement, d'où diminution de vitesse de propagation. Nous reviendrons plus tard sur cette particularité qui correspond à une relation remarquable de Maxwell.

Le mode de propagation A correspond en réalité au mode de propagation dans le vide. Comme on le voit, il a une tendance à suivre les conducteurs, ce qui rend possible la propagation de Tonde à la surface de notre globe. Il serait intéressant de rechercher si des rayons lumineux très rasants n ont pas une tendance à suivre des surfaces conductrices.

Nous pourrons encore obtenir le même résultat à l'aide d'un fil présentant l'oscillation T. Dans ces conditions, l'ion vibrant a (fig. 30) pourra encore transmettre normalement au fil des oscillations de même espèce. Nous verrons plus loin comment on peut montrer l'existence de ces oscillations.

Reprenons maintenant le système A et remarquons que la polarité positive correspond à un accroissement de pression de Téther, l'orientation négative à une dépression; chaque ion étant symétrique, il produira dans un sens une compression de Téther, mais qui compensera exactement la dépression produite en sens contraire. Une série d'ions a, a' (fig. 31) de signes alternants, ou, ce qui reviendrait au même dans ce cas-ci, simplement en mouvement dans un sens déterminé, produira les condensations et les dépressions c, d qui fourniront l'image de la propagation du son.

Si le courant est ouvert, ce système ondulatoire longitudinal pourra se propager dans l'espace ; si le courant est fermé, il restera localisé dans le circuit lui-même. Nous verrons plus loin tout le parti que l'on peut tirer de cette considération.

Oscillations électriques développées à la surface des conducteurs. — Nous avons vu que l'électrisation par frottement était accompagnée d'une vibration de l'électron positif ou négatif. Nous avons également vu que c'étaient ces vibrations qui provoquaient la projection des ions. Nous pouvons ajouter mainte» nant que ces vibrations développent également dans Téther des vibrations harmoniques positives ou négatives capables de provoquer la luminescence de tubes renfermant de Tair raréfié.

Il est facile de montrer que cette luminescence n'est pas le résultat de l'induction électrostatique due au mouvement de déplacement des ions. En effet, il suffit de placer une lame diélectrique d (fig. 32) en contact avec le conducteur c pour empêcher cette action inductrice, ainsi que nous l'avons dit, alors que la luminescence du tube se produit indifféremment, que la lame diélectrique soit mise en usage ou non.

On remarque encore que certaines parties de l'espace correspondant à des ventres sont plus aptes à provoquer la luminescence que d'autres qui correspondent à des nœuds.

Ces harmoniques se produisent avec une grande intensité si l'on relie l'un des pôles d'une bobine d'induction activée par un interrupteur de Whénelt avec une toile métallique à grosses mailles.

Un tube à air raréfié s'illumine fortement dans son voisinage, et si Ton examine celui-ci au miroir tournant, on remarque que chaque charge positive donne lieu à une série d'oscillations harmoniques et qu'il en est de même de chaque charge négative communiquée au système. On constate également que le phénomène est accru si les fils possèdent des diamètres suffisants pour éviter la production d'aigrettes.

Enfin, l'illumination du tube se produit sur toute sa longueur et avec la plus grande intensité, lorsqu'il est disposé parallèlement au conducteur, ce qui indique bien que nous avons affaire à l'induction produite par le système T dont nous avons parlé plus haut.

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