SG

lioure 86, les pôles delà batterie sont en dehors de tout circuit, et les pôles de la machine rhcostatique chargée en quantité communiquent par les deux languettes opposées, telles que op, avec les ressorts EF/ du circuit de décharge. Ce commutateur peut être animé d'un mouvement rapide de rotation pour produire une série presque continue de décharges statiques de quantité.

Fi?. 85.

Fis. 8G.

Ainsi, tandis que, dans la machine rhéostatique décrite précédemment, tous les condensateurs se chargent en quantité et se déchargent en tension, ici les condensateurs se chargent en quantité et se déchargent également en quantité^ aussitôt après leur charge par la batterie secondaire, sans que le courant de cette batterie se mêle en aucune façon au circuit de décharge des condensateurs ('),

(1) Parmi les expériences ou les dispositions d'appareils avec lesquelles la machine rhéostatique ainsi disposée en quantité peut offrir de l'analogie, nous rappellerons celles de M. Werner Siemens qui avait obtenu des déviations galvanométriques permanentes avec des condensateurs formés de diverses substances isolantes, successivement chargés à l'aide d'une bascule à vibration, par des éléments de Daniell, et ■ avait déterminé, par cette méthode, le pouvoir inducteur de ces substances. (Voir G. Wiedemann, Galvanismiis, 2"= édition, t. I, p. 199. — E. Mascart, Traité d'Électricilé staHque, t. II, p. 400.)

303. — Le commiiialour que nous venons de décrire, au lieu d'être placé, avec un mouvement de rotation particulier, auprès de la machine rliéostatique au repos, peut être adapté à la machine elle-même, en ci b' (fig. 87), de telle sorLe qu'il puisse être mis en mouvement par le système de rotation de la machine, indépendamment du commutateur de quantité et de tension ah, maintenu au repos dans la position qui réunit tous les condensateurs en surface on serrant le houton K.

FiK. 81

Quand on veut au contraire se servir de la machine pour obtenir des effets de tension, on desserre le bouton K, on serre le bouton voisin pour réunir les axes des deux cylindres ab Qi a' b' , et on fait aboutir les fils do la batterie aux bornes du long commutateur. Los deux cylindres tournent ensemble : mais le plus court n'accomplit aucune fonction; le premier réunit alors successivement les condensateurs en quantité et en tension.

304. — Si l'on ne cherchait à obtenir que les effets de quantité, le cylindre ab serait supprimé, et la machine pourrait se réduire au petit commutateur db' sous lequel serait placée une pile verticale ou horizontale de condensateurs associés en surface.

305. — Étincelle statique de quantité. — En mettant en communication la machine rhéostatique, disposée comme nous venons de le dire, avec une batterie secondaire de quatre cents à huit cents couples ('), et en donnant au

(1) Afin de faciliter les moyens de répéter les expériences qu'on peut faire avec la machine rhéostatique de quantité ou de tension, nous indiquerons ici un moyen simple pour charger une pile de couples secondaires destinés à agir sur la machine, sans qu'il soit nécessaire d'employer des batteries spéciales à commutateurs composés de nombreux ressorts pour la charge et pour la décharge.

Ces couples peuvent être réduits, comme nous l'avons dit ( note du § 273), à de petites lames en plomb de quelques millimètres seule-

Fig. 88.

ment de largeur. On les repUe en forme de fourchettes ou de diapasons, en leur conservant une certaine longueur, à la partie supérieure, pour pouvoir les saisir facilement.

On charge à la fois une centaine de ces petits couples en les disposant, dans une cuve en gutta-percha étroite à deux compartiments, de 0™oO environ de longueur, à cheval sur la cloison séparatrice, comme le montre la figure 88, où, pour plus de clarté, on n'en a représenté qu'un petit nombre. Deux longues lames de plomb y amènent le courant de quatre éléments de Bunsen ou de six éléments de Daniell. La

petit commutateur un mouvement rapide de rotation, on obtient ainsi une série continue d'étincelles bruyantes, mais très courtes {- à ^ de millimètre), présentant l'apparence d'un point très brillant entouré d'une auréole de flamme et projetant, sous forme de rayons, des particules arrachées aux électrodes.

Ce genre d'étincelle, tout en offrant certaines analogies avec l'étincelle d'induction, présente un caractère particulier et produit des effets différents.

L'auréole est beaucoup plus développée, surtout à la partie supérieure du point lumineux, et ne nécessite pas l'insufflation pour être -visible. Elle forme une couronne de 8 à 10 millimètres de diamètre.

306. — Malgré leur origine statique et le bruit sec qu'elles produisent, ces étincelles ont une tension moindre que celles de la batterie secondaire elle-même.

Leur longueur est en effet moindre que celle de l'étincelle produite directement dans l'air par la batterie secondaire de huit cents couples (140). Do plus, elles n'illuminent point des tubes à air raréfié que le courant de la batterie

force électro-motrice nécessaire pour charger ce système doit être, en effet, double de celle qui suffît pour charger un seul couple secondaire.

Les petites lames se chargent, et si on prend soin de les former, comme nous l'avons indiqué (53), en changeant plusieurs fois le sens du courant, elles Imissent par conserver une assez grande partie de la charge prise. Une fois chargées, on les plonge dans des tubes de verre bouchés, très rapprochés les uns des autres, et les petits couples secondaires ainsi constitués peuvent suffire à de nombreuses expériences avec la machine rhéostatique.

illumine directement. Il faut, pour obtenir, avec ces étincelles, la lumière dans le vide, réduire la distance des électrodes à 1 ou 2 millimètres.

307. — Cette infériorité de tension de l'étincelle de quantité de la machine riiéo statique, par rapport à celle de la source d'électricité qui la charge, s'explique en comparant la charge d'un condensateur à celle d'un voltamètre ou d'un couple secondaire,

La force électro-motrice inverse rendue par un appareil récepteur de l'action électrique, quel qu'il soit, condensateur ou couple secondaire, ne saurait être supérieure à celle de la source électrique elle-même.

Si, dans le cas d'un couple secondaire, l'effet principal est une action chimique sur les électrodes, par suite de l'électrolyse du liquide interposé, il y a, dans le cas du condensateur, une aciion physique correspondante exercée sur le milieu isolant qui les sépare.

De là, dans l'un et l'autre cas, une perte de tension du courant pendant la charge, et une tension inverse prise par l'appareil récepteur, nécessairement inférieure à celle du courant de charge.

308. — La supériorité du bruit produit par V étincelle de quantité des condensateurs de la machine rhéostatique sur celui de l'étincelle directe de la batterie secondaire peut s'expliquer de la manière suivante :

Le travail accompli par le courant d'électricité dynamique de haute tension sur un condensateur peut être considéré comme la mise en vibration des deux surfaces opposées d'une matière isolante, vibration qui s'exerce jusqu'à une

certaine profondeur dépendant de la tension de la source ou de la nature de la substance. Ce mouvement vibratoire persiste un certain temps après la charge, de même que celui qui serait produit, par une action purement mécanique, sur un corps sonore. Lors de la décharge, le mouvement étant brusquement anéanti par le retour subit de la matière à l'état naturel, il en résulte un bruit particulier dans l'ensemble du circuit de décharge, dans l'étincelle et même dans la matière isolaiite. Or on conçoit que cet effet brusque de recomposition dans les molécules compactes d'un corps solide soit accompagné d'un bruit sec tout différent de celui qui résulte de la fermeture ou de l'ouverture du circuit d'une pile à haute tension, dans laquelle il n'y a point de corps solide isolant, mais une série de conducteurs liquides qui en forment la partie principale.

Ainsi le bruit de l'étincelle statique de quantité dont il s'agit, comparé à celui de l'étincelle directe de la batterie secondaire, malgré une tension moindre, nous paraît être le résultat de la nature particulière de la décharge, ou, plus exactement, de la nature de la matière isolante à laquelle le mouvement vibratoire électrique a été communiqué pendant la charge.

309. — Effets calorifiques. — Le pouvoir calorifique de ces étincelles de quantité de la machine rhéostatique est naturellement plus grand que celui des étincelles de tension du même appareil. Des fils de platine ou d'acier, de 0°'10 à 0^20 de longueur et de -j^ à -^ de millimètre de diamètre, peuvent être rougis ou fondus, alors que les plus longues étincelles de tension les traverseraient avec

trop de facilité pour y produire un échauffement sensible.

310. — Effets mécaniques. — Les effets mécaniques produits sont très énergiques. Si l'on fait passer ces étincelles statiques de quantité dans un voltamètre rempli d'une solution saline, dont le pôle négatif est une électrode à la Wollaston et que les longues étincelles de tension traverseraient silencieusement, ce passage est accompagné d'un bruit très fort, semblable à une petite explosion; l'effet mécanique produit est si énergique, que le vase même du voltamètre se déplace et avance sur son support; le verre entre en vibration, et, si l'on fait tourner rapidement le commutateur, il en résulte une sonnerie ou un roulement très intense .

311. — En disposant les communications de manière que la batterie secondaire agisse en même temps sur le voltamètre par l'intermédiaire d'un contact imparfait, des interruptions continues se produisent spontanément et la sonnerie devient automatique. Un rythme quelconque donné à ces interruptions se répète avec une grande intensité dans le voltamètre, et il serait peut-être possible de tirer parti de ce fait dans la téléphonie.

312. — Bélier rhéostatique. — La plupart des phénomènes que nous avons observés en employant des courants de haute tension se manifestent, à l'aide de ces décharges continues d'origine semi-dynamique et semi-statique, avec plus de facilité et une moindre tendance à se transformer en effets calorifiques. L'expérience que nous avons désignée sous le nom à& pompe voltaïque (148) se reproduit ici très nettement par une action surtout mécanique

de la force électrique. Au lieu de s'élever sans interruption, comme avec un courant continu, l'eau monte par saccades ou par chocs d'autant plus rapprochés que les étincelles se succèdent plus rapidement, et l'appareil devient alors un véritable bélier rhéostatiqiie.

Par une interruption continue du courant produite spontanément, comme dans le cas précédent, TefTet devient également automatique.

Fig. 89.

313. — Nœuds de vibration formés dans un fil métallique traversé par le courant de quantité de la machine rhéostatique. — Le passage du courant de quantité de la machine rhéostatique dans des fils de platine très fins (de-gQ- de millimètre de diamètre) est accompagné d'effets mécaniques remarquables.

Dès qu'on tourne la machine, on voit apparaître, sur toute la longueur du fil (0"'40 environ), et à des distances semi-régulières, des plis à angles vifs formant comme une série d'accolades ou de nœuds de vibration. Le fil qui était

à demi tendu se relève et passe de la forme ah à la forme a'b' (fig. 89.)

Ces angles semblent presque régulièrement opposés de distance en distance ; cependant on en voit souvent deux ou trois consécutifs dont le sommet est dirigé dans le même sens.

Si l'on continue défaire tourner la machine, après avoir toutefois rapproché les pinces entre lesquelles le fil est fixé, afin qu'il ne se tende pas au point de se rompre, de nouveaux plis apparaissent autour de sangles déjàformés, et le fil prend la forme a" h" . Si on le raccourcit de manière à le réduire à 0°'10 de longueur, il rougit au blanc en offrant des angles très nombreux ou des sinuosités tellement accentuées [d"h"')^ qu'il présente l'aspect d'une étincelle électrique continue.

Dans ce dernier cas, il se trouve raccourci, après l'expérience, au point d'avoir perdu S à 6 millimètres, sur une longueur de 10 centimètres (^).

(1) Ces phénomènes peuvent être rapprochés de ceux qui ont été observés par Nairne et par MM. Edmond Becquerel, LcRoux, Melsens, avec des décharges de batteries de Leyde, et de ceux qu'on remarque quand on fait rougir un fil long- et fin à l'aide d'une pile d'un grand nombre d'éléments. Mais ils sont ici plus marqués et présentent d'autres caractères, en raison de la nature diiïérente de la source électrique employée tenant à la fois de l'état dynamique et de l'état statique parla quantité et la tension de l'électricité en jeu.

Nairne avait observé que des fils métalliques soumis à des décharges d'électricité statique subissaient une diminution dans leur longueur.

M. Edmond Becquerel a trouvé que cette diminution était sensible-

314, — Il y a lieu de remarquer que, si le fil de platine est neuf et récrouipar le travail de la filière, et s'il n'a pas été préalablement rougi directement par un courant ou une source calorifique quelconque, il se prête beaucoup moins facilement à la formation de ces nœuds de vibration. Cela montre que le courant doit exercer une lutte avec la cohésion moléculaire pour produire le phénomène.

315. — Variation de la distance des nœuds avec la tension du courant. — Les distances auxquelles se forment ces nœuds ou angles vifs si nettement accusés dès les premiers instants du passage du courant, et représentés en a!b' (fig'. 89), ne dépendent point de la vitesse de rotation de la machine rhéostatique. Si la vitesse est très grande, elle ne fait que rendre moins complète la transformation du courant de la pile secondaire.

Mais ces intervalles entre les nœuds paraissent dépendre de la tension du courant. Ainsi, en diminuant de moitié le nombre des couples secondaires, agissant sur la machine rhéostatique, en les réduisant de huit cents (nombre employé dans les expériences précédentes) à quatre cents, de manière à avoir une différence de tension très marquée dans le courant de décharge rendu par la machine, nous avons trouvé que les distances entre les nœuds, qui étaient, dans le

ment proportionnelle au rapport inverse des cubes des diamètres des fils, et a observé, en outre, que les fils devenaient ondulés sous l'action de décharges fournies par deux batteries de Leyde de neuf bocaux. Les ondulations augmentaient de grandeur à mesure que les décharges se succédaient, sans jamais disparaître pour faire place à d'autres. (Voir Tnàté d'électricUé, en 3 vol., par MM. Becquerel, t. I". p. 309.)

premier cas, de i à 2centimètres('), varient, dans le second cas, de 2 à 3 centimètres.

L'amplitude de ce genre de vibrations longitudinales, produite par le courant électrique particulier dont il s'agit, semble donc augmenter à mesure que l'on diminue la tension du courant.

316. — Bruit dans le fil. — Pendant que ce phénomène se passe, on entend, autour du fil, un bruit ou un craquement analogue à celui d'une étincelle qui se produirait dans le fil lui-même, bien que ce fil ne présente aucune solution de continuité.

317. — Ce bruit produit dans le fil, sans l'intervention d'aucune action électro-magnétique, est important à considérer. Il ne peut être dû qu'à l'ébranlement moléculaire résultant du passage du courant particulier de la machine qui a pour effet de déterminer de très brusques contractions et distensions de la matière des corps qu'il traverse.

Ce phénomène montre qu'un effet mécanique correspondant doit se produire dans l'intérieur de la matière isolante des condensateurs qui sont ici la source du courant traversant le fil, de même que les effets calorifiques ou chimiques qu'on observe dans le circuit extérieur d'une pile ne sont que la reproduction de ceux qui se passent

(1) Ces nœuds ne se forment pas en effet à des distances tout à fait égales, comme nous l'avons dit plus haut (313). Ils alternent, en général, de deux en deux, avec un intervalle plus court. Ainsi on voit succéder à deux intervalles ayant à peu près 2 centimètres, un intervalle n'ayant que 1 centimètre, et ainsi de suite. La recherche de la loi qui préside à ces divisions du fil mériterait une étude particulière.

à l'intérieur de la pile elle-même. Telle serait donc aussi la cause des bruits ou des sons que fait entendre un condensateur au moment de sa charge ou de sa décharge.

318. — En même temps que le fil subit ces vibrations d'apparence long-itudinale dont l'effet est permanent et reste visible, il en éprouve d'autres transversales d'une très grande amplitude qui l'agitent fortement,

319. — Les vibrations longitudinales sont un effet mécanique du courant et ne doivent point être attribuées à sa nature discontinue ; car, si l'on fait passer dans le même fil le courant direct de la batterie secondaire, rendu discontinu par le même commutateur fonctionnant alors comme simple interrupteur, on ne constate aucun changement permanent dans la forme du fil (').

Les vibrations d'apparence transversale résultent, au contraire, de reff"et calorifique produit par le courant alternativement établi ou interrompu ; car, si on fait passer dans le fil le courant de la batterie rendu discontinu, comme précédemment, ces vibrations se manifestent, quoique moins fortement, toutefois, qu'avec le courant de la machine rhéostatique. Dans ce dernier cas, l'effet calorifique est produit très brusquement et cesse de même par les décharges successives des condensateurs. Il en résulte que le fil s'abaisse en s'échauftant, se relève en se

(1) On a soin, dans ce cas, de diminuer beaucoup, par l'interposition d'une colonne d'eau, la quantité du courant de la batterie, sans affaiblir sensiblement sa tension, pour qu'il ne puisse pas rougir ou fondre le fil.

refroidissant et s'ag-ite fortement sous l'influence du passage du courant.

320. — Fragilité acquise par le fil. — Le fil devient très cassant à la suite du passage de ce courant. Si l'expérience dure plus de deux minutes, il finit toujours par se rompre spontanément.

Cette tendance d'un fil à devenir cassant sous l'influence d'un courant électrique avait été déjà remarquée par Peltier et par d'autres observateurs. Mais elle était si faible avec les courants ordinaires de l'électricité dynamique qu'eUe n'était pas tout à fait admise ('). Ici, elle est évidente, toujours en raison de la nature particulière du courant employé.

321. — Conséquence relative aux paratonnerres. — Si les décharges de cet appareil traversant un fil métallique fin peuvent y produire un changement de structure moléculaire tel qu'il se rompt spontanément au bout de quelques instants, le passage des courants de la foudre, qui réunissent à un bien plus haut degré la quantité et la tension électriques, doit produire sur de plus gros conducteurs, tels que les tiges ou les cordes en fer des paratonnerres, des effets tout à fait semblables.

Ces conducteurs peuvent donc devenir très cassants et offrir des modifications de structure invisibles, non seulement à la suite des chutes directes de foudre qu'ils ont pu subir, mais encore quand ils ont servi longtemps

(1) Voir Résumé de l'histoire de V Électricité et du Magnétisme, par MM. Becquerel, p. 237,

à récoulement silencieux de grandes quantités d'électricité atmosphérique. Ils peuvent même avoir reçu un certain nombre de décharges, sans qu'il se soit formé d'interruption appréciable à l'aide d'instruments électriques, et se trouver néanmoins dans un état tel de fragilité moléculaire qu'une nouvelle et puissante décharge détermine la rupture du conducteur, de même que dans les expériences décrites ci-dessus.

Ainsi s'expliquent les accidents arrivés quelquefois avec des paratonnerres en apparence irréprochables (').

322. — Conclusion tirée des phénomènes précédents relativement au mode de propagation de l'électricité. — Les phénomènes que nous venons de décrire (313 à 320) sont de nature à jeter quelque jour sur le mode de propagation de l'électricité. Les vibrations moléculaires révélées par les nœuds formés dans un fil métallique, par le bruit perçu et par un changement notable de sa cohésion, sous l'influence du passage du courant dynamo-statique que nous venons d'étudier, doivent se produire à un moindre degré dans les corps conducteurs traversés par des courants électriques de moindre tension. Ces vibrations peu-

(1) Il peut donc être nécessaire de renouveler complètement un conducteur de paratonnerre alors même qu'il semble ofïrir une conductibilité suffisante, s'il s'est trouvé exposé à de fréquents et violents orages, de manière à être devenu fragile par le passage de grandes quantités d'électricité. M. Callaud a eu l'occasion d'observer souvent que les fils de câbles des paratonnerres devenaient très cassants, et a attribué cet effet au passage de l'électricité. [Traité des paratonnerres, par A. Callaud, p. 9t.)

vent être trop faibles pour être perceptibles, mais elles n'en sont pas moins réelles.

Nous croyons donc pouvoir en conclure que le mouvement électrique doit se propager dans les corps à la manière du mouveinent mécanique proprement dit, par une série de vibrations très rapides de la matière plus ou moins élastique qu'il traverse.

Ces faits peuvent être également rapprochés de ceux que nous avons observés, lorsqu'un courant de haute tension débouche au-dessus de la surface de l'eau, et que celle-ci, entrant en vibration, présente une série de figures lumineuses remarquables, rappelant celles des plaques vibrantes dans les expériences d'acoustique (138).

On trouve donc dans ces phénomènes de nouvelles analogies entre le mouvement électrique et le mouvement vibratoire sonore, qui est lui-même un mouvement mécanique de la matière pondérable (*).

323. — Sur la réversibilité de la machine rhéostatique. — Si, au lieu de faire passer dans la machine rhéostatique un courant d'électricité dynamique pour obtenir des effets d'électricité statique, on la met, au contraire, en relation

(1) Nous avions été déjà conduit à ces conclusions, à la suite de l'observation des effets produits par des courants électriques de haute tension et nous avions considéré également la décharge électrique proprement dite comme un mouvement mécanique, mais plus particulièrement comme un mouvement de transport d'une très petite quantité de matière pondérable animée d'une très grande vitesse. {Comptes rendus, t. LXXXVIII, p. 442. Extrait d'un pli déposé à l'Académie des sciences le 17 juin 1877, et ouvert le 3 mars 1879.)

avec une source directe d'électricité statique, telle qu'une machine électrique, ou avec une autre machine rhéostatique en action, on obtient des indices de la transformation inverse, c'est-à-dire des traces d'électricité dynamique.

Dans ce cas, les pôles de tension de la machine rhéostatique sont mis en relation avec la source d'électricité statique, et les pôles de charge qui aboutissent à la pile communiquent avec un galvanomètre.

Si le commutateur de la machine rhéostatique est maintenu au repos dans une position telle que tous les condensateurs se trouvent associés en tension, la machine électrique les charge ainsi en tension, ou en cascade^ alors même qu'ils sont en assez grand nombre, à cause de la faible épaisseur des lames de mica. Quand on tourne ensuite le commutateur, l'aiguille du galvanomètre accuse, par un mouvement brusque, dans un sens déterminé, le courant dynamique produit par la décharge de tous les condensateurs associés en quantité. Cet ensemble de condensateurs à lame isolante très mince, ayant une très grande surface, joue le rôle d'un couple voltaïque qui aurait toutefois une grande résistance, en raison de la nature même du milieu qui en sépare les électrodes.

Si on met en mouvement à la fois les deux machines électrique et rhéostatique, la machine électrique ne charge pas assez vite les condensateurs pour qu'on puisse observer une déviation sensible de l'aiguille ; mais l'introduction, dans le circuit, d'un téléphone comme galvanomètre^, révèle, par un bruissement, le passage d'un courant discontinu de faible intensité.

Dans le cas où l'on emploie deux machines rhéostatiques, l'une comme source d'électricité statique, l'autre comme récepteur pour obtenir de l'électricité dynamique, les effets sont plus marqués,

La machine rhéostatique peut donc être considérée comme réversible, ainsi que le sont d'ailleurs la plupart des appareils destinés à la transformation des forces. Mais les générateurs d'électricité statique fournissent une si faible quantité d'électricité, qu'en la supposant même complètement transformée en électricité dynapaique, le courant obtenu aurait trop peu d'intensité pour pouvoir être avantageusement utilisé. Nous nous bornerons à mentionner ces résultats pour donner un nouvel exemple des liens qui existent entre les divers modes de manifestation du mouvement électrique, et pour montrer la possibilité de les transformer, par les moyens les plus variés, les uns dans les autres (M,

(1) Les paragraphes 275 à 323, iacliisivement, sont extraits d'une note publiée le 14 juillet 1879 [Comptes rendus, t. LXXXIX, p. 76 à 80) et d'un fascicule présenté à l'Académie des sciences le 6 octo])re 1879, [Comptes rendus, t. LXXXIX, p. 605).