DE REPOS ET DE MOUVEMENT

128. «La matière dont je voudrais à présent entretenir » votre altesse me fait presque peur, et le dénombrement des » faits sert plutôt à nous éblouir qu'à nous éclairer. » (Lettre 1 08 d'Euter à une princesse d'Allemagne.)

Combien il est pénible pour le physicien de voir que, malgré tant d'années, ces paroles d'Euler n'ont pas vieilli , et que les faits nombreux dont s'est enrichie la science de l'électricité n'ont fait qu'augmenter cet état d'admiration et d'éblouissement dont parle cet homme de génie , sans nous éclairer davantage sur l'origine d'un des agents les plus actifs et les plus puissants de la nature. Au milieu du dédale de faits où la nature se plaît à l'enfoncer chaque jour davantage, l'électricien n'estt-il pas excusable d'essayer différentes voies pour en sortir jusqu'au moment où , arrêté dans sa fausse route , il revient sur lui-même pour en tenter de nouvelles ? Doit-on rejeter sans examen les hypothèses qu'il présente comme un but d'efforts et de travail ? Nous ne le pensons pas, et nous avons cru qu'on ne pourrait nous accuser de témérité lorsque, détruisant les opinions contraires aux faits, nous proposerions celles qui paraissent, sinon les expliquer, du moins les faire envisager sous un jour plus conforme à la vérité.

1 sg. On peut ramener à sept les procédés employés pour développer l'électricité dans les corps :

i° La chaleur;

*• Les attractions moléculaires ( ^"l 116 » 5

i physiques;

3 a Pression; 4° Clivage; 5* Frottement; 6° Contact; 7° L'induction.

Si nous réunissons dans la deuxième cause les troisième^ quatrième, cinquième et sixième , on voit qu'on réduira à trois cas bien distincts les sources d'électricité connues ; et qu'on peut avec quelque raison admettre avec M. Becquerel : « Que l'équilibre du principe électrique est troublé dans les corps toutes les fois que leurs parties constituantes éprouvent un changement quelconque, soit dans leur position naturelle d'équilibre, soit dans leur combinaison. »

i3o. Dufay imagina, pour expliquer les phénomènes d'èlec-

Incité statique, deux fluides dont chacun se repousse et attire l'autre, et qui, combinés en quantité égale, produisent le fluide neutre ou naturel. On est obligé d'admettre, comme conséquence de cette hypothèse , que l'électricité dynamique est le résultat de compositions et décompositions successives dans les molécules des corps conducteurs. En soumettant au calcul les idées de Dufay, M. Poisson est parvenu à expliquer tous les faits relatifs à la distribution de l'électricité à la surface des corps conducteurs isolés. Pour compléter cette théorie des deux fluides et lui donner de la force , il serait utile de rechercher si les attractions des courants peuvent se concilier avec ces compositions et décompositions alternatives du fluide neutre , et qui , s'opérant dans l'intérieur des fils conducteurs, devraient donner lieu à des forces qui dépendent de la durée des périodes extrêmement courtes comprises entre deux réunions ou deux séparations consécutives ; ensuite des directions suivant lesquelles s'opèrent ces compositions et décompositions alternatives du fluide neutre. (Ampère, Théorie des phénomènes électro-dynamiques , p. 199.)

M, Liouville avait cherché à combler cette lacune, et il pense, d'après des calculs que d'autres travaux ne lui ont pas permis de continuer, que les actions des courants sont inexplicables dans cette hypothèse. Il serait utile de reprendre ces recherches, et c'est ce que j'essaierai de faire plus tard.

1 5 1 • Franklin proposa, pour expliquer les phénomènes électriques , l'existence d'un seul fluide sur la nature duquel il ne s'explique pas, mais qu'un graud nombre de physiciens croient identique avec celui qui produit la chaleur et la lumière. Les attractions ou répulsions des corps électrisés dépendraient des variations que ce fluide éprouve dans sa densité et son élasticité. Les courants dans cette théorie seraient le résultat de mouvements imprimés à ce fluide. Quelques personnes pensent que ces mouvements sont vibratoires ; d'autres les regardent comme analogues à un écoulement continu du fluide électrique. Cette théorie Irès-simple paraît moins souple que la première dans les applications, et aucun géomètre n'a

cherché à en tirer quelques déductions mathématiques qu'on pût soumettre à l'expérience.

Simple expression de quelques faits et imaginée pour eux, la première hypothèse n'a pas fait avancer la science, et perd chaque jour de spn importance. Il n'en est pas de même de la seconde, dont le champ nous paraît plus vaste et l'avenir plus brillant. Rajeunie par les travaux et les expériences des physiciens actuels, elle attend les efforts des géomètres. Privé de données suffisantes pour ramener à des actions plus simples celles qui s'exercent entre des éléments de courants, je me contenterai d'exposer ici les idées émises par un électricien distingués sur la nature de l'électricité et des courants.

i32. M. Pelletier pense que :

i°. Quelle que soit la cause qui préside à l'attraction moléculaire, la cohésion ou l'adhésion est l'équilibre d'une résultante de forces actuellement agissantes et durables.

2°. Les corps produits par ces forces peuvent être pénétrés par des mouvements éthérés étrangers h leur constitution actuelle.

3°. Lorsqu'un équilibre est rompu par l'intromission d'une nouvelle puissance quelle qu'elle soit, il se forme un équilibre nouveau dans lequel entre comme constituante cette nouvelle puissance.

4°. Passer d'un équilibre à un autre équilibre c'est exécuter un mouvement qui n'existait pas avant le changement d'état , et qui n'existe plus lorsque ce changement est accompli. Ce ■ mouvement n'appartient ni à l'état ancien ni à l'état nouveau, c'est un mouvement de transition qui naît, se propage et s'éteint dans un mouvement indivisible. C'est de ce mouvement transitoire que ressortent des phénomènes électriques.

5°. Dans tout mouvement de fluide il y a deux états distincts : le mouvement pris abstractivement et l'inégal partage de la substance exécutant le mouvement. Il y a donc par suite de ce mouvement de transition condensation en avant de la projection , dilatation en arrière.

6*. L'équilibre ne peut être rétabli que de deux manières, ou par une réaction en retour, ou par la propagation dans un circuit fermé de cette onde qui vient placer dans la portion dilatée la quantité qui en avait été projetée; le premier rétablissement d'équilibre ne se manifestant pas au dehors n'a pu faire partie des observations. Le second , modifiant les corps que traverse la propagation de l'onde, est seul observable.

7 # . Le produit de tout mouvement sera donc double :

Celui résultant du mouvement,

Celui résultant de l'inégal partage de la substance.

8°. Les effets de ce mouvement de transition propagés dans l'éther intersticiel sont les phénomènes d'électricité dynamique. Elle ne peut ni se coercer ni se conserver. Sa manifestation ne dure que l'instant indivisible de sa production.

9°. Les effets de l'inégal partage de la substance éthérée en dehors du mouvement sont les phénomènes d'électricité statique. Cette électricité se recueille , se coerce et se conserve. Sa manifestation n'est point instantanée à la production, mais immédiate. Les substances ont des capacités différentes à la recueillir et à la partager.

io°. L'électricité dynamique n'existant que dans l'instant indivisible de sa création , il faut, pour avoir des causes électriques constantes , entretenir des causes perturbatrices constantes. Aussitôt qu'il y a équilibre, quelles que soient les forces permanentes ou transitoires qui y concourent, il n'y a plus de phénomènes électriques : c'est pourquoi l'induction électrique ne produit qu'un courant instantané. L'élévation de température en produit jusqu'à ce qu'il y ait égalité, et la combinaison chimique jusqu'à l'épuisement de la dernière réaction.

Les phénomènes d'électricité statique ne se manifestent qu'au moyen d'instruments qui recueillent et conservent l'inégalité de la substance. L'inégalité infère deux états : l'un en plus, l'autre en moins; la tendance à s'équilibrer avec les corps produit les apparences d'attraction et de répulsion. Le

mouvement de cette substance au moment de V équilibration reproduit tous les phénomènes dynamiques,

12*. Dans l'intérieur des corps, les réactions moléculaires étant égales en tous sens, tonte addition ou soustraction de la matière éthéréo n'a qu'un effet insensible. Il n'en est pas de même pour les molécules extrêmes, dont les molécules éthérées n'ont que des réactions incomplètes et diffuses , provenant des corps ambiants. Plus les sphères éthérées de ces molécules extrêmes auront de grandes portions libres , plus les portions seront soumises à l'état anomal d'additions ou de soustractions éthérées : c'est pourquoi les pointes et les arêtes contiennent plus d'électricité statique que les surfaces planes et concaves.

i5°. Lorsque l'attraction moléculaire est détruite par la permanence et l'énergie du courant électrique, si le corps est simple, les molécules restent libres à leur place ; il y a simple fusion. Si le corps est composé et que les parties aient des capacités différentes pour la matière éthérée, chacune de ces parties attirantes ou attirées est entraînée vers le pôle contraire, ou elle s'équilibre.

14. L'état contraire de l'hydrogène produit des effets analogues et un transport en sens contraire.

i33. Cette théorie, à laquelle on peut reprocher un peu d'obscurité, présente à celui qui l'étudié des vues très-élevées, et je ne crois pas qu'on puisse, avec l'expérience seule et sans le secours du calcul, arriver à la solution des problèmes qu'elle renferme. En attendant qu'on ramène à de simples mouvements moléculaires toutes les lois électriques , j'ai cherché à comprendre les idées de M. Peltier et à les rendre moins abstraites, et j'ai cru, en m'y conformant, qu'on pourrait représenter de la manière suivante la production de l'électricité dans les corps.

§ 2. Production d 'électricité par la destruction de l'équilibre

moléculaire dans les corps.

i54. Soient a, a', a\ etc. (fig. 28) les molécules d'un

corps solide homogène, et supposons que par une cause quelconque, a'n sort violemment poussée versa**', elle condensera l'éther compris entre ces deux molécules, et cette condensation se propagera de proche en proche ; il se formera une série de lamelles qui , successivement condensées , retomberont à l'état naturel après avoir communiqué leurs condensations aux lamelles suivantes, et la dernière molécule restera seule chargée d'éther condensé, à moins que la conductibilité de la substance ne permette une réaction en retour. L'éther an contraire se dilatera entre a" et a'", et cette dilatation se propagera vers a de la même manière que la condensation, et a se retrouvera chargée d'électricité négative.

Si le circuit est fermé on aura alors deux courants allant dans le même sens, l'un par impulsion; l'autre par aspiration, qui agissant simultanément formeront le courant électrique.

Expériences de M. Peltier sur les courants produits par le frottement des fils métalliques.

C'est là, je pense, l'explication qu'on peut donner des 5° et 6° de la théorie exposée dans le n° i3a.

i35. On est tenté alors d'admettre trois mouvements distincts dans le fluide éthéré :

L'un serait un mouvement oscillatoire sans changement de densité, et perpendiculaire à la direction de la propagation du mouvement. C'est lui qui produirait les phénomènes lumineux; les faits que nous offre la chaleur rayonnante auraient pour cause un mouvement oscillatoire avec changement de densité et parallèle ou incliné à la direction du mpuvement de propagation. L'électricité dynamique serait due à un mouvement de translation avec changement de densité, mais il n'y aurait pas vibration. Enfin, pour concevoir la transformation de ces mouvements les uns dans les autres, on est conduit à admettre que les atomes même des corps, comme la publié Ampère , en vibrant produisent les phénomènes de chaleur sensibles et

lumineux, et que ces vibrations pouvant se communiquer à l'éther qui les environne, se propageraient produisant la chaleur, la lumière et l'électricité.

§ 5. Phénomènes thermo-électriques. Electricité par clivage, frottement , actions moléculaires.

i36. Si l'on élève la température de l'extrémité d'un fil métallique , chaque particule échauffée rayonne vers celles qui l'avoisinent et dont la température est moindre , et ce rayonnement particulaire suit la loi de Newton. Mais, d'après les idées d'Ampère , ce rayonnement équivaut à un mouvement vibratoire imprimée à l'éther, et que ce dernier communique aux molécules suivantes. Or, ce mouvement vibratoire doit imprimer aux molécules un mouvement de translation d r où résulte la dilatation du corps et une compression dans l'éther, laquelle se propageant dans le fil produira Félectricité. On conçoit facilement que cette compression sera plus forte dans le sens ou le mouvement vibratoire sera plus intense, c'est-à-dire que le courant devra marcher de la partie chaude vers la partie froide. Il faut admettre aussi que quand la température de l'extrémité du fil sera constante, il y aura une espèce d'équilibre mobile, et que les molécules tendant à revenir à leurs positions d'équilibre en fieront écartées ;par le flux de chaleur, et qu'il se produira ainsi une suite non interrompue de compression dans l'éther.

Si dans un circuit fermé et formé d'un seul fil on rend inégal le rayonnement moléculaire, en faisant un nœud ou une spirale à côté du point échauffé, de manière qu'en observant plus de chaleur de ce côté que de l'autre on obtienne constamment une différence de température plus grande, le courant devra marcher du point échauffé vers Je nœud.

En prenant deux métaux différents , le sens du courant est déterminé par le rapport de leurs pouvoirs rayonnants patticulaire*, et le métal positif est celui dont le pouvoir rayonnant est le plus grand.

1 37. Les belles recherches de M. Becquerel sur l'électricité produite par la chaleur dans les corps mauvais conducteurs, en nous faisant connaître les particularités du phénomène, ne permettent pas d'apprécier l'état électrique de ces substances, qui paraît cependant lié à un accroissement ou une diminution de chaleur, d'où dépend une altération dans l'équilibre du fluide électrique.

138. L'électricité développée par le clivage, le frottement, etc., s'expliquerait en admettant une inégale répartition du fluide électrique entre les corps mis en expérience.

i3g. Si un corps solide agit physiquement sur un liquide ou un gaz , de manière à le condenser à sa surface , il peut y avoir dans ce cas développement d'électricité de tension si l'action est instantanée, et production d'un courant si plusieurs actions identiques se succèdent rapidement. Il paraît qu'on peut ramener à ce cas plusieurs effets qu'on attribue encore au contact.

§ 4» Phénomènes électro-chimiques. Développement de ta chaleur par les courants. Décompositions électro-chimiques,

i4o. Représentons (fig. 29) par a, a, a", etc. ; b, b', b" 9 etc., les molécules de deux corps ayant l'un pour l'autre beaucoup d'affinité. Au moment de l'affinité chimique a" se portera vers et réciproquement b vers a'"; l'attraction sera égale, et les vitesses réciproquement proportionnelles aux masses. Supposons que a possède une masse plus grande que b, le mouvement de b vers a'" devra déterminer une condensation de fluide éthéré plu* grande que a". On aura alors une onde condensée de b vers a" et dilatée de b' vers b ; il en sera de même de a" vers b et de a" vers a'". Le courant sera égal à la différence de ces actions, de même que les condensations définitives qui pourront alors donner lieu à de l'électricité négative en b"' t et positive en a ou à un mouvement allant de b vers a". Cette tention électrique sera toujours très-faible, et on ne pourra la recueillir qu'au moyen d'appareils capables de

la prendre à chaque période du mouvement. La direction de la propagation de ce mouvement est celle où il rencontrera la moindre résistance , de sorte que beaucoup de ces pulsations pourront coexister sans suivre la même route dans l'intérieur des corps. Il est difficile de confondre les actions physiologiques des piles avec celles d'un courant provenant d'une bouteille de Leyde, les premiers augmentant beaucoup d'intensité avec les surfaces de contact, ce qui n'a pas lieu pour les seconds.

11 est facile de voir que la décomposition chimique doit donner naissance à des effets inverses. La cohésion agissant avec l'affinité peut, dans certains cas* modifier les résultats. Il résulte de ce qui précède qu'un courant doit être considéré comme une série d'impulsions successives , et que son intensité dépendra de la grandeur de l'affinité, du rapport des masses des molécules en contact, et du nombre d'actions simultanées dont les effets s'ajouteront. Ces résultats sont conformes aux expériences de MM. Pouillet et Faraday.

i4». Quand un courant traverse un corps mauvais conducteur, le mouvement de l'éther, empêché dans sa marche, se communique peu à peu aux molécules qui , par leur tendance à revenir dans leur position d'équilibre, acquièrent un mouvement oscillatoire auquel on doit attribuer la chaleur et la lumière qui se développent alors. 11 peut arriver que , dans certains corps, ce mouvement électrique contrarie les vibrations atomiques. Il y aura alors abaissement de température comme l'a observé M. Pelletier.

i4a. Les décompositions arrivent comme conséquences des idées précédentes, et peuvent facilement se déduire d'un mouvement du fluide éthéré. Concevons un corps dont les molécules composées seront ab,a'b\ a'\ b" 9 etc. (fig. 3o). Rencontrée par le courant, chaque molécule tendra à se mouvoir avec une vitesse réciproquement proportionnelle à sa masse, d'oii résultera un mouvement relatif dont la force, devenue capable de vaincre l'affinité, enlèvera b à la molécule si b a une masse plus petite que a, qui alors se dégagera ; il en* sera de même pour

toutes les autres molécules 9 de sorte qu'à l'autre extrémité b'" s'échappera , et Fétat moléculaire offrir» l'aspect de la fig. Si; les molécules intermédiaires du corps B rencontreront des molécules intermédiaires du corps A, avec lesquelles elles se combineront momentanément pour les abandonner à l'impulsion suivante :

1 43. Dans un circuit fermé , dans lequel on aura placé plusieurs corps électrolisables, il pourra arriver que pour une intensité donnée du courant, la plupart des corps ne seront pas décomposés, ce qui est conforme aux expériences.

i44* Dans un même circuit, la quantité de chaque corps décomposé étant proportionnelle au nombre de pulsations, les masses isolées devront être dans le rapport des poids atomiques, et si l'on pouvait recueillir toutes les pulsations elles seraient aussi proportionnelles aux quantités des corps corn* binés, ce que Faraday a conclu de ses expériences.

i45. 11 est impossible de démontrer ces faits sans admettre, comme l'a fait Berzélius, que chaque courant, chaque impulsion, prend dans les corps une direction déterminée qui doit être celles de moindre résistance, et que chaque onde agit isolément, de sorte que l'action totale est égale à la somme des actions produites par chaque combinaison moléculaire.