Membre de l'Académie des sciences

PRINCIPES FONDAMENTAUX

sée on présente le verre frotté, on observe une forte attraction : donc un corps repoussé par V électricité du verre est attiré par V électricité de la résilie; et réciproquement, un corps repoussé par V électricité de la résine est attiré par celle du verre.

On doit donc admettre, comme fit Dufay, que ces deux corps sont dans deux états électriques différents, c'est-à-dire qu'il y a deux modes d? électrisation distincts, ou, autrement dit, qu'il existe deux espèces d'électricités : l'une qui se développe sur le verre quand on le frotte avec de la laine, l'autre qui se développe sur la résine ou sur la cire d'Espagne quand on les frotte avec un morceau de drap ou une peau de chat. La première fut appelée par Dufay électricité vitrée, et la seconde électricité résineuse.

888. Quatrième fait général : Production simultanée des deux électricités. — Lorsqu'on cherche à produire de l'électricité en frottant deux corps l'un contre l'autre, rien ne distingue à priori le corps frottant du corps frotté ; aussi est-il logique d'admettre à priori que si l'un s'électrise, l'autre s'électrisera en même temps. C'est ce que l'expérience a vérifié.

Le frottement développe toujours simultanément les deux électricités, Vune sur le corps frotieur et Vautre sur le corps frotté.

Ce fait général se démontre par Yexpérience de Wilcke. On communique d'abord au pendule électrique, par contact, une électricité connue, et on lui présente séparément les deux corps frottés. On se sert de deux disques, l'un de verre poli, l'autre de métal ou de bois, recouvert d'une rondelle de drap (fig. 849), munis de deux manches de verre isolants par où on les tient pour les frotter vivement l'un contre l'autre, puis les séparer brusquement. Or on constate que l'un des deux attire la balle de sureau, taudis que l'autre la repousse : ce qui prouve qu'ils sont chargés d'électricités contraires.

889. Électrisation par frottement. — Le précédent fait élucide le phénomène de l'électrisation par frottement. L'électricité développée sur les corps frottés dépend de la nature de chacun d'eux. Ainsi, le verre poli, frotté avec de la laine, se charge d'électricité vitrée, et la résine frottée de la même manière se charge d'électricité résineuse. Inversement, la laine frottée prend, dans le premier cas, X électricité résineuse, et dans le deuxième Yélectricité vitrée.

Fig. 849.

La loi qui règle la répartition des deux électricités sur les deux corps en contact est extrêmement complexe. L'expérience prouve que ce phénomène dépend d'une foule de circonstances qui semblent insignifiantes, telles que le degré de poli, le sens des frictions et la température. Par exemple, si l'on frotte l'un contre l'autre deux plateaux de verre inégalement polis, c'est celui dont la surface est la plus polie qui prend l'électricité vitrée, l'autre prend l'électricité résineuse. Si l'on frotte en croix, l'un sur l'autre, deux rubans de soie blanche pris dans la même pièce, celui qui est frotté transversalement s'électrise vitreusement, l'autre résineusement. Quand on frotte l'un contre l'autre deux fragments d'un même corps ayant leur surface également polie, mais dont la température est différente, c'est la substance la plus chaude qui prend l'électricité résineuse.

Il résulte de tous ces faits que les dénominations d'électricité vitrée et d'électricité résineuse ne correspondent à rien de réel, puisque le verre peut se charger d'électricité résineuse, et la résine d'électricité vitrée. Nous pouvons les remplacer dès à présent par les noms d'électricité positive, correspondant à la première, et d'électricité négative, correspondant à la seconde : ces expressions n'impliquent pas d'erreur et ont leur raison d'être dans l'une des théories de l'électricité que nous exposerons plus loin.

On a établi par l'expérience un tableau où les différents corps sont rangés dans un ordre tel, qu'ils se chargent positivement quand on les frotte avec les corps qui suivent, et négativement avec les corps qui précèdent.

Poil de chat vivant.

Bois.

Résine.

Verre poli.

Papier.

Verre dépoli.

étoffes de laine.

Soie.

Soufre.

Plumes.

Gomme laque.

Sulfure de cuivre

890. Cinquième fait général : Équivalence des électricités contraires. — La proportion des deux électricités que développe le frottement est déterminée par le fait général suivant :

Lorsqu'on réunit, parmi contact intime, deux corps qui s'étaient chargés, par leur frottement réciproque, d'électricités contraires, on constate que leur ensemble ne produit ni attraction ni répulsion. Par conséquent, les deux électricités développées sur deux corps frottés sont en proportion telle, que, lorsqu'on les réunit, leurs effets s'annulent réciproquement.

Si, par exemple, on prend les deux plateaux de Wilcke, et qu'après les avoir frottés l'un contre l'autre, on les approche, sans

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les séparer, soit d'un double pendule électrisé, soit d'un électroscope plus sensible, on ne constate aucun signe d'électrisation ; si l'on éloignait l'un des plateaux, il y aurait immédiatement attraction ou répulsion, suivant la nature de son électricité.

Ainsi, le frottement développe sur les corps frottés deux charges électriques, dont la somme a une action nulle sur un corps électrisé quelconque. On peut donc en conclure que les charges développées par le frottement sont égales 9. ou du moins équivalentes , puisqu'elles ne sont pas de même nature. En tout cas, cette expérience suffit, indépendamment de toute théorie, pour justifier les noms de positive et de négative adoptés pour désigner deux charges électriques, dont l'ensemble ou la somme paraît égale h zéro.

891. Théorie de l'électricité statique. — TOUS les faits précédents, qui définissent et caractérisent l'électricité à l'état statique, sont purement expérimentaux, et indépendants de toute espèce de théorie. De nombreuses hypothèses ont été proposées pour les expliquer : deux seulement sont restées dans la science, celle de Franklin et celle de Symmer.

1° Hypothèse de Franklin. — Franklin admit pour cause de l'électricité un fluide unique, impondérable, agissant par répulsion sur ses propres molécules et par attraction sur celles de la matière. Tous les corps contiennent, à l'état neutre, une quantité déterminée de ce fluide : si celle-ci augmente, les corps sont électrisés positivement, et possèdent les propriétés de l'électricité vitrée; si elle diminue, les corps sont électrisés négativement, et présentent les propriétés de l'électricité résineuse. (Telle est l'origine des expressions positive et négative que nous avons substituées, plus haut, aux noms vagues et impropres de vitrée et de résineuse.) L'électricité positive se représente par le signe +, et l'électricité négative par le signe — . De même qu'en algèbre en ajoutant -f a à — a on a zéro, de même, en donnant à un corps qui possède déjà une certaine quantité d'électricité posilive, une quantité égale d'électricité négative, on le ramène à l'état neutre.

2° Hypothèse de Symmer. — Franklin ayant le premier donné une théorie complète de la bouteille de Leyde (965), fondée sur l'hypothèse d'un seul fluide, celle-ci fut d'abord généralement admise par les physiciens et par Dufay lui-même. Cependant des objections sérieuses y ayant été faites, surtout par iEpinus, le physicien anglais Symmer proposa l'hypothèse de deux fluides électriques agissant chacun par répulsion sur lui-même et par attraction sur l'autre. Ces fluides existeraient dans tous les corps à l'état de combinaison, formant ce qu'on nomme le fluide neutre

ou naturel. Différentes causes, surtout le frottement et les actions chimiques, peuvent les séparer, et c'est alors qu'apparaissent les phénomènes électriques; mais ces fluides ont une grande tendance à se réunir pour former de nouveau du fluide neutre. Symmer donna aux deux fluides électriques les noms de fluide vitré et de fluide résineux, correspondants aux deux modes d'électrisation découverts par Dufay.

Remarque. — Ni l'une ni l'autre de ces hypothèses n'est suffisante pour relier et coordonner entièrement les innombrables découvertes de l'électricité moderne. D'ailleurs les fluides électriques, comme tous les autres fluides des anciens physiciens, disparaissent devant l'hypothèse moderne de l'unité des agents physiques, et devant la théorie mécanique des phénomènes naturels. Cependant l'hypothèse de Symmer, malgré son insuffisance, est commode pour l'interprétation élémentaire des phénomènes et même pour leur explication mathématique. Nous conserverons donc, dans l'exposition des phénomènes électriques, les expressions d'électricité positive et d'électricité négative, à la condition de n'y pas attacher l'idée primitive de fluides, mais le sens expérimental d'états particuliers de la matière qui sont sensibles et mesurables par leurs effets.

892. Diverses sources d'électricité. — Première idée du potentiel électrique. — Le frottement est la source principale d'électricité statique. C'est par le frottement de deux surfaces convenablement choisies que l'électricité est produite dans les machines électrostatiques, que nous étudierons plus loin sous le nom de machines à frottement.

D'autres phénomènes mécaniques, tels que la pression, le clivage., constaiés depuis longtemps par iEpinus, par Haùy, par Becquerel, sont aussi des sources d'électricité à l'état statique.

On peut dire que tous les phénomènes naturels sont accompagnés d'un dégagement d'électricité plus ou moins abondant. Mais ceux qui sont capables d'en fournir des quantités considérables et utilisables dans la pratique, sont :

1° Les réactions chimiques ;

2° Les actions calorifiques;

5° Les phénomènes d'induction.

Ces trois dernières catégories de sources fournissent plutôt de l'électricité à l'état dynamique. Les machines qui servent à les utiliser sont désignées sous le nom de piles électriques ou de machines d'induction.

Comme les effets et les appareils correspondants à ces deux états de l'électricité étaient très différents, on a cru longtemps

que les électricités elles-mêmes étaient de natures différentes. De là les dénominations d'électricité statique et d'électricité dynamique données à ces deux états de l'électricité et celles d'appareils d'électricité statique et d'appareils d'électricité dynamique donnés respectivement aux machines à frottement et aux piles.

Mais il est bien reconnu aujourd'hui qu'il n'y a qu'une seule espèce d'électricité. Et si les effets en sont si variés, cela tient uniquement à l'état de repos ou de mouvement dans lequel elle est produite, et aussi au degré de potentiel où elle se trouve. On appelle potentiel de l'électricité une qualité caractéristique — que nous définirons plus loin — et dont nous pouvons donner une première idée en disant qu'elle est, pour la propagation de l'électricité, l'analogue de la température pour la propagation de la chaleur ou de la différence de niveaux hydrostatiques pour l'écoulement des liquides pesants.