CHUTE DE POTENTIEL EN UNE SECONDE

Potentiels.

observée.

corrigée de la déperdition.

Les comparaisons entre les valeurs communes aux deux séries montrent que dans la seconde la capacité était environ i ,o3 plus grande que dans la première. La vitesse maximum de la chute du potentiel a été o,233xov,o,3 =ov,ai6 pour la seconde série.

Dans la publication rappelée plus haut, j'avais relié les

résultats des mesures faites à différents potentiels, par la

formule empirique

dV , b.

En observant qu'à la surface d'une sphère de rayon R

la force F a pour valeur F = ^ , cette formule peut encore

s'écrire . rfV C F

dt b ' m F + n'

SLR UNE PROPRIÉTÉ NOUVELLE DE LA MATIÈRE. 8l

montrant que le courant i tend vers une valeur constante quand la force du champ a une valeur suffisamment grande ; a et b étant proportionnels à G, la valeur limite de i est indépendante de la capacité et du champ. Ce courant a été appelé plus tard par M. Rutherford, courant de saturation (i).

On peut déduire de ces déterminations une valeur approchée du débit d'électricité provoqué par le rayonnement de l'uranium dans l'air. L'expression de la force électrique dans l'air à la surface de la sphère

est F = — = — — — . Pour 200 volts on aF = 2,02. io10 unités K o,685

électromagnétiques ou environ une unité électrostatique

Le débit a pour expression i= — G — ; la plus grande

difficulté consiste à évaluer avec une approximation suffisante la capacité C. Dans les conditions de la première série ci-dessus, on a réuni le système de la sphère d'uranium et de l'électromètre avec une sphère de 8e, 116 de rayou, au moyen d'un fil. Le potentiel a été réduit ào,386 de sa valeur. Dans ces nouvelles conditions la vitesse de déperdition du système était les o,33 de sa valeur sans l'adjonction de la sphère. En admettant comme plus précise la mesure électrostatique, et en tenant compte de la capacité du fil qui porte à 10e la valeur de la capacité ajoutée, on trouve que la capacité du système de l'électromètre et de la

(1) Philosophical Magazine, vol. XLVIÏ, p. 109, janvier 1899.

8p. recherches

sphère d'uranium est environ 6,28 unités électrostatiques.

Pour la disposition de la deuxième série, la capacité serait

6,28 X 1,03 = 6,47. Lachute de potentiel correspondante

0,216 ov,2i6 équivaut à — — - =7,2. 10 unités électrostatiques.

Le débit est alors 6,47 X 1 19- I0 4 = 4>658. io~3 unités électrostatiques ou, en unités électromagnétiques,

4>658. io-13= i,55. 10-".

Une expérience antérieure du 12 février 1897 avec la même sphère d'uranium et avec des appareils entièrement différents avait conduit à évaluer le débit de la sphère d'uranium dans l'air à 1,6. io-13 unités électromagnétiques, valeur voisine de la précédente.

Le nombre i,55. 10-13 est relatif à la surface de la sphère qui est de 5^,896. Pour un centimètre carré, on aurait

2 = 0,26. 10~13(C.G.S.) = 2,6. 10"13 ampères,

nombre qui indique seulement l'ordre de grandeur du courant.

§ 6. — Expériences diverses.

Avant d'amener cette étude au point qui vient d'être indiqué, j'avais réalisé un très grand nombre d'expériences, dont on citera seulement quelques-unes (1). On a

(1) Comptes rendus de l'Académie des Sciences, t. CXXIV, p. 440, 1er mars

déjà vu que la faiblesse du rayonnement de l'uranium n'avait pas permis de mesurer le débit d'électricité par un galvanomètre. L'évaluation ci-dessus montre, en effet, qu'il eût fallu pouvoir mesurer des courants de l'ordre de io lu ou io-12 ampères.

On peut, au contraire, mettre en évidence le débit continu au moyen d'un électroscope à décharge.

Deux petites boules de cuivre isolées ont été disposées à une petite distance l'une de l'autre, dans l'air (fig. 12); l'une mise en relation avec un électroscope à décharges ou avec un électromètre, l'autre chargée d'électricité, soit maintenue à un potentiel constant par une pile, soit en relation avec une bouteille de Leyde chargée.

Dans les conditions ordinaires, au moment de la charge de l'une des boules l'influence sur la boule voisine produit un mouvement de la feuille d'or de l'électroscope, ou un déplacement de l'aiguille de l'électromètre et le phénomène s'arrête là. Si l'on vient alors à approcher des deux boules le disque d'uranium en communication avec le sol, on voit l'électroscope accuser un débit continu d'électricité au travers de l'air rendu conducteur. Si la boule B est d'abord au potentiel zéro, et si on l'isole, on la voit se charger progressivement.

Ces expériences réussissent très bien avec de faibles potentiels comme avec des potentiels très forts. Dans ce dernier cas il faut se mettre à l'abri de la déperdition par le mouvement des poussières électrisées autour de l'appareil.

J'ai réalisé encore l'expérience suivante en remplaçant l'une des deux boules de l'expérience précédente par la petite sphère d'uranium, de i3mm,70 de diamètre. Celle-ci était posée sur un anneau maintenu par une mince tige de cuivre scellée dans un bloc de paraffine (fig. i3); ce dernier étant entouré d'une enveloppe de cuivre mise à la terre. Audessus de la petite sphère d'uranium on avait disposé une

boule de cuivre de i5mm,5o de diamètre, isolée et mobile au moyen d'une vis micrométrique de façon à pouvoir être amenée, soit au contact, soit à une distance déterminée de la sphère d'uranium.

La sphère d'uranium était en relation avec la feuille d'or d'un électromètre à piles sèches, et la boule de cuivre avec un fil qui pouvait être mis soit à la terre, soit en contact avec l'un des pôles des divers éléments d'une pile zinc cuivre-eau, dont l'autre pôle était à la terre.

Dans ces conditions, si l'on met d'abord la sphère d'uranium au potentiel zéro, puis la boule de cuivre à un potentiel constant V et qu'on isole ensuite le système de la sphère d'uranium et de l'électromètre, on constate que, au lieu de rester à zéro, le potentiel du système augmente progressivement jusqu'à un maximum v proportionnel à V et variable avec la distance des deux boules. Si Ton charge alors le système à un potentiel supérieur à v, celui-ci baisse et retombe à la valeur v qui correspond à un état d'équilibre stable.

Fie. 13.

SLR Li\E PROPRIÉTÉ NOUVELLE DE LA MATIÈRE. 85

On a reconnu que les valeurs numériques étaient les mêmes lorsque la sphère de cuivre était chargée soit positivement soit négativement. Les nombres observés ont été

es suivants :

Distances d

es

boules.

0mm,.'i

1 mm

9 mm

3mm 4mm

Potouticli V, de la s

phère

inductrice

Potentiels

sphère d'uranium v

volts.

lv,7o

lo

Si l'on substitue à la sphère d'uranium une sphère de cuivre isolée, le potentiel que prend cette sphère, par influence, quand la distance des boules est de i millimètre, et pour \ = 5o volts est v = 3V,8, environ le quart du potentiel que prend l'uranium dans les mêmes conditions.

Les nombres du tableau précédent correspondent à un état d'équilibre stable; d'une part le courant venant de la boule de cuivre tend à porter la boule d'uranium au même potentiel, ou du moins à ne laisser subsister entre les deux conducteurs qu'une différence de potentiel de l'ordre des différences entre les métaux en contact; et, d'autre part, la sphère d'uranium chargée perd sa charge par une partie de sa surface. Dans le champ non uniforme créé entre les deux sphères, la sphère d'uranium gagne des charges par les régions de sa surface pour lesquelles la force est dirigée vers l'intérieur, et elle perd par les

86 RECHERCHES SLR Li\E PROPRIETE NOUVELLE DE LA MATIÈRE.

régions pour lesquelles la force est dirigée vers l'extérieur.

Lorsque l'apport est égal au. débit, l'équilibre s'établit

d'une manière stable.

L'électrisation des masses métalliques d'uranium isolées

placées dans un champ électrique est de nature à modifier

continuellement le champ électrique qui les environne.

Dans les expériences relatives à la décharge de l'électro-

scopc à feuilles d'or par le disque d'uranium, si ce dernier est isolé, il se charge pendant que l'électroscope se décharge.

Au

ssi, pour des expériences

ilililmlK

précises, convient-il, dans ce cas, de maintenir toujours les masses d'uranium soit en communication avec la terre, soit à un potentiel constant. L'expérience précédente n'offre pas une disposition se prêtant à un calcul simple. On peut constater, au contraire très simplement, qu'une sphère d'uranium non chargée introduite dans un long cylindre électrisé prend le potentiel de ce cylindre (fig. 14). J'ai vérifié avec une grande précision ce résultat le 2 mai 1897.

Mg. 14.

TABLEAUX ANNEXES DU CHAPITRE III