Du nom du physicien fronçais Ampère

PILE VOLTAlQUE.

se replient et s'agitent, comme si cette moitié de grenouille revenait à la vie.

Galvani, qui dès 1780 avait produit avec l'électricité des machines électriques des commotions analogues sur les grenouilles mortes, attribua le phénomène à l'existence d'une électricité inhérente à l'animal. 11 admit 1° que cette électricité se développait au contact des nerfs et des muscles et les chargeait

Fig. 923.

comme des armatures de bouteille de Leyde; 2° que l'arc métallique ne servait que d'excitateur pour produire la décharge et la contraction.

11 appela cette électricité nouvelle fluide vital ; on la désigna encore sous les noms d'électricité animale et de fluide galvanique. Un grand nombre de savants, les physiologistes surtout, adoptèrent la théorie de Galvani; -mais elle eut aussi des contradicteurs, dont le plus ardent fut Volta, professeur de physique à Pavie, déjà connu par l'invention de l'clectrophore, de l'électromètre condensateur et de l'cudiomètrc.

II. Expériences de Volta. — L'attention de Galvani s'était portée exclusivement sur les nerfs et les muscles de la grenouille ; celle de Yolta se porta sur les métaux qui servent à établir la communication. C'est à ces métaux qu'il attribua le rôle principal dans le phénomène. Il se fondait sur ce fait, que la contraction musculaire est beaucoup plus énergique lorsque l'arc métallique est formé de deux métaux hétérogènes que lorsqu'il est d'un seul métal. Il admit: 1° que c'était par l'effet même de leur contact

qu'il y avait dégagement d'électricité ; 2° que les organes de l'animal ne jouaient que le rôle secondaire de conducteur, et, en même temps, d'électroscope très sensible.

A l'aide de l'électromètre condensateur (qu'il inventa à cette occasion), Volta fit de nombreuses expériences pour démontrer le développement de l'électricité par le contact des métaux. Nous citerons les trois suivantes, qui sont fondamentales.

1° On prend un système de deux lames étroites, l'une d'argent ou de cuivre et l'autre de zinc, soudées bout à bout ; on pose un doigt sur le plateau supérieur de l'électromètre (iig. 907) ; puis, tenant le zinc avec l'autre main, qu'on a légèrement mouillée d'eau acidulée, on touche le plateau inférieur avec le cuivre. Si l'on rompt ensuite les communications et qu'on enlève le plateau supérieur, on voit les feuilles d'or diverger (fig. 908), ce qui prouve qu'elles sont électrisées : cette électricité est négative.

2° En tenant à la main l'extrémité cuivre, et en touchant le plateau en cuivre de l'électromètre avec l'extrémité zinc, on n'observe aucun signe d'électrisation.

3° Si l'on répète cette dernière expérience en interposant entre le plateau et la lame de zinc une rondelle de drap mouillée d'eau acidulée, le plateau se charge positivement.

Volta conclut de la première expérience qu'il naît au contact du zinc et du cuivre une force électromotrice, en vertu de laquelle le zinc se charge d'électricité positive et le cuivre d'électricité négative. Pour lui, la seconde expérience était une confirmation de la première : la lame zinc se trouvant en contact, à ses deux bouts, avec du cuivre, il devait se produire deux forces électromotrices opposées dont la somme algébrique était nulle. Enfin, dans la troisième expérience, il naît une force électromotrice au contact du cuivre et du zinc; ce dernier métal s'électrise positivement, et la rondelle acidulée, n'agissant que comme conducteur, transmet au plateau l'électricité du zinc.

III. Nouvelles expériences de Galvani. — Galvani combattit cette théorie par de nouvelles expériences, dont voici les principales.

1° Il prouva que le contact de deux métaux n'était pas indispensable à la production du phénomène ; en effet, il obtint des contractions en posant sur un bain de mercure pur une grenouille morte et fraîchement préparée.

2° Il fit voir qu'en mettant en contact les nerfs lombaires de la grenouille avec ses muscles cruraux, il se produit une vive contraction. Dans cette dernière expérience, les métaux ne jouaient plus aucun rôle.

3° Il finit par ne faire intervenir dans ses expériences que des substances homogènes. Il plaça sur un disque de verre une cuisse de grenouille munie de son nerf lombaire, et à côté une seconde cuisse disposée de la même manière ; ayant posé le nerf de la seconde sur celui de la première, en sorte qu'au point de contact il n'y eût que de la substance nerveuse, il fit toucher les deux cuisses, et obtint une forte contraction.

Remarque. — L'existence de l'électricité animale était donc ainsi démontrée ; elle a été mise en évidence de nos jours par Matteucci, sous le nom de courant propre de la grenouille.

IV. Théorie du contact de Volta. — Volta n'en persista pas moins à rejeter l'électricité animale et à admettre exclusivement la force électromotrice de contact. Il niait la réalité de la dernière expérience de Galvani, et expliquait les deux précédentes en étendant à deux substances hétérogènes quelconques son hypothèse sur le contact de deux métaux. Il formula sa théorie du contact dans les trois principes suivants:

1° Le contact de deux corps hétérogènes produit une force, dite électromotrice, qui a pour effet non seulement de décomposer une partie de l'électricité naturelle des corps, mais de s'opposer à la recomposition des électricités contraires rendues libres sur les deux corps, en sorte que, malgré le contact, l'un reste électrisé positivement, l'autre négativement.

2° Lorsque deux substances hétérogènes en contact se chargent d'électricités contraires, la différence algébrique de leurs tensions électriques (ou, comme on dit maintenant, de leurs potentiels) est constante, quelle que soit la tension primitive sur chacun d'eux.

Ainsi, soient deux disques zinc et cuivre mis en contact et isolés tous les deux ; si l'on représente par ■+- V la tension ou le potentiel que prend l'électricité positive sur le zinc, et par — V la tension de l'électricité négative sur le cuivre, la différence algébrique est 2V. Or, si l'on avait communiqué préalablement au système zinc-cuivre un potentiel v, positif ou négatif, la différence des potentiels qui résultent du contact serait

Cette quantité 2V, indépendante de l'état électrique antérieur des deux métaux, représente et mesure la force électromotrice qui se développe à leur contact. Nous démontrerons plus loin l'identité de la force électromotrice et de la différence de potentiels, tels qu'on les définit aujourd'hui.

3° Lorsqu'on forme une chaîne continue de plusieurs métaux hétérogènes soudés bout à bout, la différence algébrique des tensions (c'est-à-dire des potentiels) sur les deux éléments extrêmes, est égale à la somme des différences analogues sur les cléments intermédiaires en contact.

Volta compléta cette théorie en démontrant les deux faits suivants :

1° La force électromotrice varie avec les substances en contact. Il divisa les corps en bons électromoteurs et en faibles électromoteurs. Dans la première classe sont les métaux et le charbon bien calciné; dans la seconde, les liquides et les corps non métalliques. Les métaux eux-mêmes ne sont pas également bons électromoteurs; le zinc et le cuivre soudés ensemble sont deux des meilleurs électromoteurs.

2° Le signe des électricités séparées dépend de la nature des substances en contact. Ainsi le plomb se charge positivement au contact des alcalis et négativement au contact des acides, tandis que le platine se charge positivement au contact des acides.

V. Théorie chimique. — La théorie du contact, comme celle de Galvani, trouva aussi de nombreux contradicteurs. Fabroni, contemporain de Volta, ne plaçait la force électromotrice ni au cou-

tact des nerfs et des muscles, comme Galvani, ni au contact des métaux hétérogènes, comme Volta, mais au contact du métal et du liquide organique acidulé qui imprégnait les tissus animaux : pour lui, c'était la réaction chimique entre le liquide et le métal qui produisait la séparation des fluides. C'est en cela que consiste la théorie chimique de la force électromotrice. D'illustres savants, comme Faraday, de la Rive, Becquerel, ont rejeté la théorie du contact et admis exclusivement la théorie chimique. Aujourd'hui, tout en admettant l'origine chimique de la force électromotrice, on considère aussi comme bien démontré que le contact de deux métaux donne naissance, des deux côtés de la surface de contact, à une différence de potentiel qui reste constante, quel que soit l'état général du circuit, et l'on explique la production de l'électricité dans la pile par la théorie synthétique que nous avons exposée ci-dessus (981, 5°).

987. Modifications de la pile de Volta. — La pile de Yolta a reçu, dès l'origine, divers perfectionnements destinés à en rendre la manipulation plus commode et le rendement plus régulier. Nous

Fig. 926.

citerons, par exemple, la pile à auges de Cruikshank (fig. 926) et la pile de Wollaston (fig. 927). Un élément isolé et le mode d'accouplement de deux éléments de cette dernière pile sont représentés par les figures 928 et 929. Nous n'insisterons pas sur ces piles, qui n'ont plus qu'un intérêt historique.

988. Piles sèches. — Les piles sèches sont de véritables piles à colonnes, remarquables par la durée de leur action : elles sont ainsi nommées, parce que les rondelles acidulées y sont remplacées par une substance solide hygroscopique.

Le développement de l'électricité de ces piles parait dû surtout à une action chimique : un métal attaquable s'oxyde au contact de la matière organique qui se décompose lentement et de bioxyde

de manganèse qui se réduit. Dans cette réaction celui-ci s'électrise positivement, et le métal négativement.

Fi". 927.

On en a construit de différentes sortes : la pile de Zamboni est la plus employée.

Fig. 928.

Fis. 929.

Pile de Zamboni. — Pour construire cetle pile, on prend une feuille de papier étamée sur une face, et sur l'autre on fixe, avec de la colle de pâte, du

bioydc de manganèse bien lavé. Ayant superposé 7 ou 8 de ces feuilles, on les découpe avec un emporte-pièce en disques de 25 millimètres de diamètre qu'on superpose dans le même ordre, de manière que l'étain de chaque disque soit en contact avec le manganèse du suivant. Ayant ainsi empilé 1200 à 1800 couples, on termine la pile, à chaque bout, par un disque de cuivre, et l'on serre tout le système fortement avec des fils de soie, pour établir les contacts. C'est au disque de cuivre en contact avec le manganèse que correspond le pôle positif; au disque de l'autre extrémité, c'est-à-dire au pôle étain, est le pôle négatif. C'est le papier qui est la substance organique et hygroscopique.

Propriétés des piles sèches. — Les piles sèches peuvent fonctionner d'une manière continue pendant plusieurs années. Leur énergie dépend beaucoup de la température et de l'état hygrométrique de l'air. Elle est plus grande en été qu'en hiver, et une forte chaleur peut la raviver lorsqu'elle semble éteinte. Une pile sèche de 2000 couples ne donne ni commotion ni étincelle, mais elle peut charger la bouteille de Leyde et les autres condensateurs. Toutefois il faut pour cela un certain temps, parce que, la pile étant peu conductrice, l'électricité ne se meut que lentement dans son intérieur.

989. Application des piles sèches : Électromètre de Bohnenberger. — Nous donnons ici cet appareil comme application des piles sèches. C'est une sorte d'clectroscope à feuilles d'or d'une extrême sensibilité. La tige ne porte qu'une seule feuille d'or, suspendue à égale distance des pôles contraires de deux piles sèches placées verticalement, dans l'intérieur de la cloche (fig. 930). Ces piles ont leurs pôles contraires à la partie inférieure, et réunis par une lame métallique, de manière que tout le système forme une pile unique. Lorsqu'on communique une quantité même très faible d'électricité à la feuille d'or, elle est attirée par un des pôles et repoussée par l'autre : son électricité est évidemment contraire à celle du pôle vers lequel elle se dirige.

Fig. 930.