CHAPITRE VIII

Propagation de l'électricité. — Piles voltaiquet. Depuis 1820 jusqu'à l'époque actuelle.

§ I. Conductibilité électrique. •— Rémiance.

On a vu^ page 10, que Priestley est le premier qui ait essayé de déterminer le pouvoir conducteur des métaux pour Télectricité, en faisant passer la décharge d'une batterie électrique chargée au même degré^ à travers deux fils de métal différent de même longueur et de même diamètre ; celui-là qui était le plus fusiUe était le moins bon conducteur. Ce procédé était trop imparfait pour donner des résultats exacts. M. Harris en 1817 (1) a fait également usage de cette méthode.

Davy, en 182i (2), voulut résoudre la question à l'aide de l'électricité voltaïque ; sa méthode^ analogue à la précédente^ consistait à prendre des fils de différents métaux^ de même longueur et de même diamètre, et de chercher combien chacun d'eux pouvait décharger de couples voltaïques à la WoUaston; c'est à Taide de ce procédé très-imparfait qu^il a avancé que le pouvoir conducteur paraissait être en raison inverse de la longueur, et à peu près en raison directe de la masse. Il n'annonçait rien de précis; il ne pouvait en être autrement^ cette méthode ne comportant aucune exactitude.

Depuis cette époque, l'emploi du multiplicateur a donné plus de précision aux méthodes expérimentales; M. Gumming (3) s'est servi des courants thermo-électriques pour comparer le pouvoir conducteur des métaux.

M. Becquerel, en 1825 (4), a traité le même sujet en employant le galvanomètre différentiel qu'il a imaginé à cette occasion (voir page 79). Les appareils à courants constants n'étant pas encore connus, ce galvanomètre lui a permis de mettre les résultats à l'abri des variations d'intensité de la pile, et de les rendre indépen-

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dants des eiïeis particuliers qui ont lieu au passage d'un fll métallique à un autre ; c'est à partir de ce travail qu'il a été possible de comparer rigoureusement ensemble les pouvoirs conducteurs des dinërents métaux.

Le galvanomètre différentiel qui est généralement adopté aujourd'hui^ est un multiplicateur à deux filsjdans les circuits duquel on peut faire passer deux courants électriques en sens contraire y 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 éncmcée 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 y 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 môme travail il a donné un tableau des conductibilités comparatives des métaux; il a de plus démontré rigoureusement ce fait y que dans un circuit fermé parcouru par un courant électrique y 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 y 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.

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MM. Bariow et Christie (5) ont aussi traité ce sujets le second en se fondant sur les phénomènes d'induction. M. Pouiliet (6)^ 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 Técrouissage a pour but de la diminuer d'environ 1 millième de sa valeur. Il a montré que pour les liquides conmie 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 i 831 , avait déjà vérifié cette loi. M. Pouiliet, en comparant les pouvoirs conducteurs des métaux et des liquides, a montré que la dissolution aqueuse de sulfate de cuivre conduisait environ 16 millions de fois moins bien l'électricité que le cuivre lui-même.

Depuis les travaux de M. Becquerel en 1825 , on a comparé les pouvoirs conducteurs ou les résistances des métaux, à Taide 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 Iongueurs et des diamètres indiquée plus haut. Pour atteindre ce but, les physiciens ont construit des appareils à l'aide desquels la comparaison des longueurs de fils 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. Pouiliet a disposé de cette manière différents instruments.

M. Wheatstone (7) a proposé, sous le nom de rhéostat y 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 voltaïque, comme nous l'indiquerons plus loin. Cet appareil consiste en deux cylindres portant un pas de vis sur leur surface etdestinés 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 étialon 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 fils longi tudinalement et main-

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tenant leur température constante^ soit en opérant avec des liquides^ et cela suivant lejgenre 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 con* ducteurs des solides et des liquides. Il s'est servi du galvanomètre différentiel et de rhéostats divers , mais en prenant toutes lès précautions nécessaires pour que les résistances à la conductibilité soient déterminées avec toute Texactitude qu'exigent les recherches scientifiques. En comparant les métaux entre eux, il a trouvé que les différences provenant de la température et de Pécrouissage^ 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.

11 a montré entre quelles limites la conductibilité d'un métal varie avecl'écrouissage. Quand la température s'élève, le métal conduisant de moins 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. Ë. Becquerel a appliqué la même 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 dans 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 ramonait toujours l'aiguille au 0. D'un autre côté, pour se mettre à Tabri 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 fil de platine , de sorte qu'une fois le atteint, il diminuait la longueur de la

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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 k luimême, les courants électriques étaient non-seulement égaux entre eux, mais aussi égaux à ce qu'ils étaient au commencement de Texpérience; 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 qbe 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 chaleur sur la conductibilité des liquides s'exerce en sens inverse de celle qui est produite sur les solides; au lieu de diminuer la couductibilité, elle l'augmente dans une proportion beaucoup plus forte et qui a été déterminée.

Des recherches nombreuses ont été faites en outre sur les pouvoirs conducteurs des solides et des liquides par M. Riess, qui a fait 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 cherché à montrer que la loi du diamètre ne s'appliquait pas rigoureusement; mais, si Fou a égard au changement moléculaire que l'écrouissage apporte dans les fils, que l'on déduise le diamètre par les poids et la densité du métal, et que Ton 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. Kirchhof (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^ diaprés une observation faite^il y a quelques années^ par M. Page (14), que l'air humide peut conduire légèrement Télectricité. 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 Tambre 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 (16'), que Pair chaud jouissait de la même faculté. Plus tard, Beunet et Volta (voir page 11) 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 Fa déjà vu page 53, que les flammes conduisent Télectricité 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 heu. MM. Andrew (18), Becquerel (19), ont étudié des effets du même genre.

Suivant M. Riess (19*) la conductibilité de la flamme estdue à des filets de vapeur mélangés à Tair 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 Télectricité, 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 fil 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 at* taché les deux extrémités d'un circuit voltaïque composé d'un ou plusieurs couples et d'un multiplicateur, au fil et au tube; il a