CHAPITRE VIII

dants dos effets particuliers qui ont lieu au passage d'un fil métallique à un autre ; c'est à partir de ce travail qu'il a été possible de comparer i igoureusement ensemble les pouvoirs conducteurs des différents métaux.

Le galvanomètre différentiel qui est généralement adopté aujourd'hui, est un multiplicateur à deux tilsdans les circuits duquel on peut faire passer deux courants électriques en sens contraire , soit que ces courants proviennent de deux sources électriques, soit de la division du courant d'une même source ; on conçoit facilement qu'on peut, en amenant l'aiguille au 0, considérer les deux courants partiels comme égaux. En plaçant dans chaque circuit partiel, d'un côté un fil métallique étalon auquel on compare les autres, de l'autre côté un fil quelconque d'un autre métal, en allongeant ou raccourcissant les fils jusqu'à ce que l'aiguille du multiplicateur se maintienne au 0, on peut juger alors quelles sont les longueurs des fils métalliques qui sont équivalentes en conductibilité. M. Becquerel a pu démontrer rigoureusement par cette méthode la loi de la conductibilité énoncée plus haut, savoir que les pouvoirs conducteurs sont proportionnels à la section des fils et en raison inverse de leur longueur, à égalité de nature bien entendu , loi qui montre que les courants électriques se transmettent dans l'intérieur des fils métalliques de molécule à molécule, et non pas suivant leur surface. Dans le même travail il a donné un tableau des conductibilités comparatives des métaux; il a de plus démontré rigoureusement ce fait, que dans un circuit fermé parcouru par un courant électrique , l'intensité du courant est la même dans tous les points du circuit.

Depuis cette époque, cette question a été étudiée à différentes reprises, surtout après que Ohm, en 1827, eut établi la loi remarquable dont nous parlerons plus loin et qui règle l'intensité d'un courant dans une pile d'après la nature des éléments qui la composent et la conductibilité de ces éléments. Dès lors on a introduit dans la théorie de la conductibilité l'élément qu'on a nommé résistance à la conductibilité, ou simplement résistance, et qui est une quantité inverse du pouvoir conducteur: mais les tableaux des pouvoirs conducteurs comparatifs servent à déduire immédiatement les résistances comparées, en remarquant que, pour chaque corps, le produit de la résistance à la conductibilité par le pouvoir conducteur est une quantité constante ; il est donc indifférent de déduire des expériences telle ou telle de ces quantités dénommées.

MM. Barlow et Ghristie (5) ont aussi traité ce sujet, le second en se fondant sur les phénomènes d'induction. M. Pouillet (0), en faisant usage de couples thermo-électriques égaux et de la boussole différentielle, a étudié les pouvoirs conducteurs des différents métaux; il a fait voir que la présence des matières étrangères altère singulièrement la conductibilité, et que dans le cuivre l'écrouissage a pour but de la diminuer d'environ 1 millième de sa valeur. Il a montré que pour les liquides comme pour les métaux, le pouvoir conducteur suit les mêmes iois, et qu'il est proportionnel à la section de la colonne liquide que transmet le courant, et en raison inverse de sa longueur ; M. Fechner, en \ 83 1 , avait déjà vérifié cette loi. M. Pouillet, en comparant les pouvoirs conducteurs des métaux et des liquides, a montré que la dissolution aqueuse de sulfate de cuivre conduisait environ 10 millions de fois moins bien l'électricité que le cuivre lui-même.

Depuis les travaux de M. Becquerel en 1823 , on a comparé les pouvoirs conducteurs ou les résistances des métaux, à l'aide des longueurs d'un fil étalon auquel on a rapporté les conductibilités des autres fils, et on en a conclu les résistances d'après la loi des longueurs et des diamèires indiquée plus haut. Pour atteindre ce but, les physiciens ont construit des appareils à l'aide desquels la comparaison des longueurs de fds étalons, en cuivre, en argent ou en platine , a été obtenue avec plus de précision et surtout de facilité qu'en employant simplement une règle divisée; M. Pouillet a disposé de cette manière différents instruments.

M. Wheatstone (7) a proposé, sous le nom de rhéostat, un appareil destiné à atteindre le même but, et qui permet d'interposer dans un circuit une longueur variable d'un fil métallique, soit pour comparer les conductibilités , soit pour comparer les courants d'une pile voltaique, comme nous l'indiquerons plus loin. Cet appareil consiste en deux cylindres portant un pas de vis sur leur surface et destinés à enrouler le fil de comparaison ou fil étalon; ce fil est enroulé primitivement sur l'un d'eux, qui est métallique, et on le déroule à volonté avec la main sur le second cylindre, qui est en bois ou en matière isolante, de sorte que la quantité qui se trouve enroulée sur ce dernier représente la longueur variable du fil étalon introduit dans le circuit. Cet appareil, qui est simple, a le désavantage de ne permettre d'opérer qu'à la température ordinaire, et de faire varier la tension du fil étalon; pour des expériences précises, il faut disposer des rhéostats, soit en plaçant les (ils longitudinalement et main-

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tenant leur température constante, soit en opérant avec des liquides, et cela suivant le genre d'expériences à faire.

Ces considérations ont guidé M. E. Becquerel, qui a repris en 1846(8) différentes questions relatives à la mesure des pouvoirs conducteurs des solides et des liquides. Il s'est servi du galvanomètre différentiel et de rhéostats divers, mais en prenant toutes les précautions nécessaires pour que les résistances à la conductibilité soient déterminées avec toute l'exactitude qu'exigent les recherches scientifiques. En comparant les métaux entre eux, il a trouvé que les différences provenant de la température et de l'écrouissage, étaient telles que le métal auquel on devait rapporter les conductibilités était l'argent pur recuit : c'est celui que l'on est toujours plus certain de préparer avec le plus de pureté et le plus facilement; le mercure serait très-convenable, mais comme il conduit environ cinquante fois moins bien que l'argent, il exigerait des longueurs de colonnes liquides trop grandes pour la comparaison des conductibilités des autres métaux.

Il a montré entre quelles limites la conductibilité d'un métal varie avec l'écrouissage. Quand la température s'élève, le métal conduisant de moirjs en moins bien l'électricité, ainsi que Davy l'avait reconnu, sa résistance augmente; il a déterminé pour chaque métal cette augmentation de résistance, et la quantité qu'il a nommée coefficient d'augmentation de résistance à la conductibilité; ces coefficients, qui ne sont pas en rapport avec la dilatation du fil , indiquent que la chaleur agit par une action propre en changeant la faculté conductrice des particules métalliques.

M. E. Becquerel a appliqué la môme méthode à la détermination des conductibilités des liquides, en divisant également le courant provenant d'une source voltaïque en deux circuits partiels, le premier passant clans un fil métallique étalon en platine, le second dans un liquide renfermé dans une colonne cylindrique en verre dont on faisait varier la longueur à volonté; ces deux courants partiels agissaient en sens inverse sur l'aiguille aimantée de la boussole différentielle à l'aide des deux fils de cette boussole, de sorte qu'en allongeant le fil de platine ou la colonne liquide, on ramenait toujours l'aiguille au 0. D'un autre côté, pour se mettre à l'abri des effets de polarisation des lames métalliques qui servent à transmettre les courants dans les liquides, M. E. Becquerel a introduit une seconde colonne liquide dans le circuit du lil de platine, de sorte qu'une fois le atteint, il diminuait la longueur de la

deuxième colonne liquide, et augmentait celle du fil de platine du même circuit, jusqu'à ce que le fût de nouveau atteint; il est évident que le second circuit partiel étant resté identique à luimême, les courants électriques étaient non-seulement égaux entre eux, mais aussi égaux à ce qu'ils étaient au commencement de l'expérience; par conséquent les déterminations expérimentales ont donné les résistances à la conductibilité, abstraction faite de la polarisation, perte au passage, etc., ce qui n'avait pas été fait antérieurement.

Après avoir comparé par cette méthode les résistances d'un certain nombre de dissolutions, il a montré que pour une partie d'entre elles le pouvoir conducteur augmente à mesure que la substance saline entre en plus grande proportion dans le liquide; il y en a d'autres qui offrent un maximum de conductibilité, et alors une plus grande concentration donne lieu à une diminution dans la faculté conductrice. L'action de la cbaleur sur la conductibilité des liquides s'exerce en sens inverse de celle qui est produite sur les solides; au lieu de diminuer la conductibilité, elle l'augmente dans une proportion beaucoup plus forte et qui a été déterminée.

Des recherches nombreuses ont été faites eu outre sur les pouvoirs conducteurs des solides et des liquides par M. Kiess, qui a l'ait usage, comme Priestley et Harris, des effets d'électricité statique; par MM. Lenz, Marié (9), Matteucci (10), Marianini, Wartmann, Hanckel, Mousson (11) : ce dernier a cherebé à montrer que la loi du diamètre ne s'appliquait pas rigoureusement; mais, si l'on a égard au changement moléculaire que l'éerouissage apporte dans les fils, que l'on déduise le diamètre par les poids et la densité du métal, et que l'on mette les fils dans les mêmes conditions physiques, on vérifie cette loi, comme Davy et M. Becquerel l'ont établi dans leurs expériences.

Nous devons ajouter encore que MM. Kirchbof (1 2) et Smaasen (13) ont étudié la propagation des courants dans des conducteurs non linéaires et dans des plaques métalliques, et que MM. Faraday, Beetz , Hittorf, Buff, etc., ont cherché les pouvoirs conducteurs que certaines substances solides acquièrent à différentes températures, et principalement à l'état de fusion.

Si un certain nombre de corps solides et liquides laissent circuler l'électricité à travers leur masse, les gaz à la température ordinaire sont rangés parmi les corps mauvais conducteurs; aussi les pôles d'une pile isolée et placée dans l'air conservent-ils leur excès de

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tension, si celle-ci n'est pas suffisante pour donner des étincelles: cependant il semblerait, d'après une observation faite, il y a quelques années, par M. Page (14), que l'air humide peut conduire légèrement l'électricité. Mais si la température des gaz s'élève, alors ils n'agissent plus de même et peuvent devenir conducteurs.

L'action de la flamme sur les corps électrisés a été remarquée par Gilbert (15) ; dans son ouvrage, après avoir rappelé les actions attractives exercées par l'ambre et plusieurs pierres frottées, il dit que, près des flammes, les corps frottés perdent leur faculté attractive. Depuis, cet effet a été confirmé par les physiciens qui répétèrent ces expériences; au milieu du siècle dernier Winkler, puis Watson (16), démontrèrent que la flamme conduisait l'électricité, et Canton (10'), que l'air chaud jouissait de la même faculté. Plus tard, Bennet et Volta (voir page H) se servirent de cette propriété pour augmenter la sensibilité des électroscopes employés dans l'étude de l'électricité atmosphérique.

Mais c'est Erman (17) qui le premier a montré, ainsi qu'on l'a déjà vu page 53, que les flammes conduisent l'électricité voltaïque ou à faible tension; il a même trouvé une inégalité d'action dans les conducteurs qui touchent aux deux pôles, puisque, dans la plupart des flammes, un conducteur touchant au pôle positif d'une pile isolée est déchargé complètement, tandis que le pôle négatif acquiert son maximum d'action, Avec la flamme du phosphore l'inverse a lieu. MM. Andrew (18), Becquerel (19), ont étudié des effets du même genre.

Suivant M. Riess (19 1 ) la conductibilité de la flamme estdue à des Blets de vapeur mélangés à l'air chaud et terminés en pointes, lesquels facilitent l'écoulement de l'électricité ; quant aux corps qui brûlent sans flamme, leur conductibilité serait due aux pointes qui se forment sur le corps en combustion. Mais cette explication ne saurait être exacte, les expériences que nous allons rapporter ayant montré que les gaz , à une haute température , acquièrent la faculté de conduire l'électricité, même à une faible tension.

M. E. Becquerel (20) a prouvé, comme il suit, qu'il en était ainsi : il a tendu dans l'axe d'un tube en platine et parallèlement à sa direction un fil de platine, mais de façon que le til ne touche pas le tube; il a élevé la température de ce dernier sur une partie de sa longueur , puis, après avoir renfermé un gaz dans le tube, il a attaché les deux extrémités d'un circuit voltaïque composé d'un ou plusieurs couples et d'un multiplicateur, au til et au tube; il a

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trouvé alors que, si le gaz interposé entre le fil et le tube est audessous de la température rouge, aucun courant n'e passe au travers de l'intervalle ; mais que si leur température atteint le rouge naissant, à partir de cette limite, ils transmettent d'autant mieux l'électricité que leur température s'élève davantage. Cette propriété est générale pour tous les tluides aérifoimes. M. E. Becquerel a montré, en outre, quelle était l'influence de la force élastique du gaz, de la température, de la nature du gaz, et de l'étendue comparative des électrodes, pour transmettre les courants électriques.

Ce passage de l'électricité au travers des gaz ne peut s'expliquer que par la conductibilité des molécules gazeuses ou par des décharges, à l'aide des molécules enlevées des conducteurs ; après avoir discuté les deux hypothèses, M. E. Becquerel a émis l'opinion que le phénomène avait lieu par conductibilité comme à travers les solides et les liquides. Du reste, le phénomène des décharges obcures montrent que dans certaines conditions le passage de l'électricité s'effectue comme par voie de conductibilité au milieu des gaz.

§ II. Action par influence; transmission des décharges électriques .

L'action par influence qui a lieu entre un corps électrisé et un corps a l'état naturel placé à distance, ne s'opère pas sans que la substance intermédiaire ne prenne un certain état de polarité; si cette substance était non conductrice d'une manière absolue, alors, toute action venant à cesser, le corps primitivement à l'état naturel cesserait d'être influencé et deviendrait neutre ; mais tel n'est pas l'état habituel, les corps ayant une conductibilité propre à l'aide de laquelle la transmission d'une faible quantité d'électricité peut s'opérer. La déperdition dans l'air sec de l'électricité des corps électrisés, fixés à des tiges de gomme laque ou de verre, tient en partie à cette cause; elle indique que les particules matérielles ne sont isolantes que pour des tensions électriques très-faibles, et qu'elles acquièrent le pouvoir de conduire l'électricité pour de plus fortes tensions; néanmoins la résistance à la conductibilité des gaz est énorme, par rapport à celles des liquides et surtout des métaux.

Dans le siècle dernier, la propagation lente de l'électricité dans le verre et dans les corps mauvais conducteurs a été le sujet de discussions ; elle fut admise par Wilson et par QEpinus (20 1 ) ; du reste, l'expérience remarquable de Franklin (20'), relative à l'analyse delà bouteille de Leyde, et dans laquelle il prouva parla sépa-

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ration des garnitures, que la charge réside sur le verre, et les expériences (20') d'après lesquelles on observa qu'une même bouteille pouvait donner successivement diverses décharges, indices des résidus d'électricité, devaient indiquer la pénétration de l'électricité à une certaine profondeur dans le verre. Il n'est pas sans intérêt de rappeler également à cette occasion les expériences curieuses dv Canton (20 4 ) sur des boules en verre formant condensateurs, électrisées intérieurement, puis scellées par la fusion du verre : l'électricité se conservait pendant un temps fort long, et se manifestait au dehors quand le verre devenait bon conducteur en le chauffant, tandis que cette électricité ne se perdait que très-lentement dans les conditions ordinaires, par une communication lente dans le verre. Ainsi il n'existe aucun corps isolant d'une manière absolue; il n'y a que des différences dans le pouvoir conducteur de leurs molécules.

Coulomb (21), lors de ses recherches sur les lois qui régissent les attractions et répulsions électriques, reconnut la nécessité de déterminer la quantité d'électricité que perdait un corps électrisé par l'air plus ou moins humide et par les supports; il lit cette détermination à l'aide de la balance de torsion , et arriva à cette conséquence générale, qu'un support d'une longueur quadruple isole une, quantité double d'électricité.

Dans la théorie de Poisson sur l'équilibre de l'électricité à la surface des corps, on a vu que l'un avait supposé que l'électricité libre n'était maintenue sur les corps que par la pression de l'air ; il est plus probable que l'air agit, jusqu'à un certain point, à la façon des corps non-conducteurs, comme le soufre et la gomme laque, par la masse de ses particules et non par sa pression, car dans le vide de nos machines, les corps chargés d'une certaine quantité d'électricité peuvent rester ainsi sans qu'il y ait déperdition : en effet, les expériences -de Boyle, d'Hauksbee (22), de Gray, de Dufay (23), ont montré que les corps électrisés attirent les corps légers aussi bien dans le vide que dans l'air. Mais, comme il s'agissait de corps non conducteurs, on pouvait penser qu'ils restaient chargés d'électricité en vertu de la non-conductibilite de la matière; les expériences de M. Harris [M) et celles de M. Becquerel 25) ont montre que, dans le vide.de nos machines, un électroscope chargé ne perd pas toute son électricité.

Lorsqu'un corps électrisé agit à distance sur un corps à l'état naturel, l'action par influence a lieu par l'intermédiaire du milieu

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qui les sépare; M. Faraday (26) a étudié ces aclious et a déduit de ses recherches étendues que les corps solides présentaient des différences dans leur pouvoir inducteur, c'est-à-dire, quant à la manière dont l'induction se manifeste à distance, et conséquemment relativement à la quantité plus ou moins grande d'électricité par influence développée par l'intermédiaire des corps isolants solides ou liquides; quant aux gaz, ils ont offert les mêmes effets, ou le même pouvoir inducteur, quelle que soit leur pression. M. Harris et M. Belli sont arrivés à la même conclusion que M. Faraday.

M. Matteucci (27) n'a pas expliqué de la même manière les effets produits : il a attribué la différence entre les effets d'induction observés avec les corps solides à ce que l'électricité se propage dans la niasse jusqu'à une petite profondeur, et cela différemment, suivant la nature du corps et sa température. D'après ses recherches, l'action par influence aurait lieu de la même manière dans les différents corps, quoique par une polarisation des particules intermédiaires, et il n'y aurait pas de différence dans leur pouvoir inducteur, mais seulement dans leur pouvoir isolant plus ou moins grand.

Depuis les recherches de M. Faraday, M. Hiess (27') a étudié d'une manière spéciale le développement d'électricité par influence, principalement dans les condensateurs. Il a montré que les résultats des expériences ne confirmaient pas l'explication du condensateur admise jusqu'ici, et dans laquelle le corps isolant ne jouerait qu'un rôle purement passif, et qu'il fallait tenir compte de l'influence de cet isolant; il en a déduit une nouvelle théorie du condensateur en rapport avec les faits observés.

Les recherches de M. Faraday, comme celles de M. Harris, sont venues confirmer les idées de Wilson et d'QEpinus, savoir, que les corps isolants possèdent des propriétés conductrices faibles mais sensibles; quant au pouvoir isolant plus ou moins grand des gaz, il peut être apprécié par les résistances aux décharges- électriques, comme l'ont fait voir MM. Faraday, Matteucci et Masson (28) en montrant que les gaz présentent des effets bien différents; cette résistance à la décharge parait être en rapport avec la quantité de particules placées sur le passage de l'électricité.

D'après ces différents travaux, il y a deux modes de propagation de l'électricité dans les corps : propagation par voie de conductibilité, de molécule à molécule, et qui peut avoir lieu dans les solides, les liquides et les gaz ; propagation par voie de décharge avec disjonction des molécules placées sur le passage de l'électricité.

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La propagation de l'électricité dans certains corps médiocres conducteurs, et principalement dans les huiles, a été mesurée par M. Rousseau, à l'aide d'un électroscope qu'il a nommé diagomèlre (20) ; dans cet appareil, la force répulsive exercée entre une tige fixe isolée, horizontale, électrisée, et une aiguille mobile, est contre-balancée par l'action que la terre exerce sur une petite aiguille aimantée fixée à l'aiguille mobile; ilatrouvé, par exemple, qu'une charge électrique mettait 40 minutes ii porter l'aiguille à la déviation maximum quand l'électricité traversait l'huile d'olive, tandis qu'en opérant avec l'huile de pavot, elle ne mettait que 27 secondes.

Nous avons déjà parlé, page .'>3, des observations d'Ermajn , et précédemment , page 101, nous avons cité les effets obtenus avec les flammes] mais, si nous n'insistons pas ici sur les différences que présentent les corps dits unipolaires, c'est qu'il est possible que ces différences ne proviennent que d'effets secondaires, dus à ce que les réactions chimiques produites par l'électricité apportent sur les conducteurs des éléments isolants qui donnent lieu aux effets observés.

Lorsque l'électricité s'écoule à la surface des corps, suivant leur nature, leur mode de cristallisation, elle ne passe pas avec une égale facilité dans toutes les directions; ce sujet a été étudié par M. Wiedeman (.'10) et M. de Senarmont (31) ; le premier de ces physiciens s'est servi de poussière de lyeopode ou de minium, dont il recouvre la surface des corps à étudier, et, en électrisant une pointe en contact avec la surface, la poudre s'écarte uniformément ou inégalement autour de la pointe , suivant que l'on opère avec un corps amorphe ou cristallisé; d'après la ditférence d'écartement, on en déduit la plus ou moins grande facilité de dispersion, suivant la surface.

M. de Senarmont élait arrivé en même temps que M. Wiedeman à des résultais du même genre, mais en employant un autre procédé d'expérimentation : la surface à étudier était recouverte d'une lame d'étain dans laquelle était découpée une ouverture circulaire; on plaçait le tout sous la cloche d'une machine pneumatique, et l'on amenait une pointe fixée à la partie supérieure de la cloche de façon à toucher la surface au centre de l'ouverture de la lame d'étain; en électrisant la tige métallique avec l'électricité positive, et opérant dans l'obscurité, l'électricité s'échappait dans des directions dépendant de la position des axes optiques des cristaux avec lesquels on opérait. Les résultats obtenus ont montré qu'il y a des différences dans la propagation de l'électricité à la surface des corps

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cristallisés suivant des directions qui sont liées à la position des axes de ces cristaux.

On peut se demander si ces expériences intéressantes sur la conductibilité superficielle conduisent à admettre une conductibilité intérieure, ou propre, de la substance dans les mêmes proportions? C'est ce que l'on ne peut affirmer ; car si les cristaux rudimentairs, lors de leur groupement, présentent des angles dans une certaine direction, il est certain que ces saillies, invisibles à l'aide des appareils, faciliteront l'écoulement de l'électricité dans cette direction. On ne peut cependant s'empêcher de reconnaître qu'il y a une liaison intime entre les propriétés optiques des minéraux et ces phénomènes, d'autant plus que M. Knoblauch (32) a observé que des cristaux suspendus entre les pôles de piles sèches prenaient une direction déterminée comme entre les pôles d'un aimant, résultat qui semble montrer une disposition à la production de phénomènes d'électricité par influence plus faciles dans certaines directions que dans d'autres.

Dans toutes les recherches faites sur la propagation de l'électricité dans les gaz, il est très-remarquable qu'il y ait une différence duc à la nature de l'électricité ; en effet, M. Belli (32 1 ) a montré que, dans l'air et dans les gaz, l'électricité négative se dissipait plus rapidement que l'électricité positive; MM. Faraday et Matteucci ont prouvé qui si les gaz avaient le même pouvoir inducteur, leur résistance à la décharge électrique était différente, et que pour un même gaz les effets dépendaient de la grosseur des boules entre lesquelles les décharges éclataient, et qu'il n'était pas indifférent que la plus petite boule fût positive ou négative. En général, dans l'air, la perte de l'électricité négative est plus rapide que colle de la positive. D'un autre côté, MM. Wiedeman et de Senarmont ont constaté, dans les recherches citées plus haut, que les différences observées ne pouvaient être obtenues qu'à l'aide de l'électricité positive; M. de Senarmont a vu qu'avec les cristaux, l'électricité négative donnait une propagation uniforme comme avec les corps amorphes : cet effet ne proviendrait-il pas de ce que la plus grande facilité de propagation de cette électricité s'oppose à l'observation des différences observées ?