CHAPITRE PREMIER

Courants électrique! dos aux action! chimique*. Principe* de* piles

Dans le livre précédent il n’a été question que des phénomènes que l’électricité présente lorsqu’elle est en équilibre à la surface des corps ou à l’état statique ; on a vu que lorsqu’elle se transmet d’un corps à un autre au moment du passage dans l’air, il se produit une étincelle; mais quand ce passage a lieu au travers des solides et îles liquides, on observe d’autres effets ; ce sont précisément ces effets que nous allons étudier dans ce livre.

Quand l’électricité chemine ainsi dans les corps , elle est dite ew mouvement ou à l’état dynamique ; elle donne lieu alors aux courants électriques. Les différences qui existent dans les états d'équilibre et de mouvement de l’électricité proviennent de ce que dans les phénomènes dépendant de l’électricité statique les électricités peuvent s’accumuler sur les corps et acquérir une certaine tension , tandis que dans ceux dont il va être question elles cheminent continuellement au travers des conducteurs, ne s’accumulent pas sur leur surface , de sorte que leur tension est infiniment plus faible.

On n’étudie pas les actions des courants avec les machines électriques précédemment décrites, la quantité d’électricité qu’elles fourniraient ne serait pas assez considérable. On fait usage d’appareils fondés sur les effets dont nous allons parler.

PHENOMENES GÉNÉRAI

ÏS

Fi 11. an.

On adapte nne tige métallique horizontale CD au plateau inférieur d'un électromètre condensateur à feuilles d’or CG , et on termine cette tige par un anneau D , de façon à pouvoir placer sur cet anneau une capsule en platine, dans laquelle on verse de l’eau acidulée avec une ou deux gouttes d’acide sulfurique. On plonge une lame de zinc EF par l’une des extrémités dans l’eau très- légèrement acidulée de la capsule, en ayant soin qu’elle ne touche pas la capsule elle-même ; l’autre extrémité de la tige de zinc EF est mise en relation avec le plateau supérieur A du condensateur. En enlevant la tige de zinc immédiatement après le contact, et séparant les deux plateaux l’un de l’autre, on trouve que les feuilles d’or divergent en vertu d'un excès d’électricité positive. Le plateau supérieur, qui louchait au zinc, prend l’électricité négative.

En mettant la capsule sur le plateau supérieur A , et répétant la même expérience, mais en faisant toucher le plateau inférieur B avec la tige de zinc , on obtient des effets analogues mais inverses.

En substituant à la lame de zinc une lame de platine , aucun effet li a lieu ; de même que lorsqu’on emploie simultanément une lame de zinc et une capsule de même métal. Il est nécessaire pour que l’effet se produise qu’un des deux métaux soit attaqué par le liquide, ou, s’ils le sont tous deux, qu’ils le soient inégalement. S’il n’y avait pas de liquide interposé entre les deux métaux , il n’y aurait aucune action produite.

KI.RCTRICITK DYNAMIQUE.

Os effets indiquent bien que lorsqu’un métal s’altère ou s'oxyde, il y a production d’électricité : le métal s’électrise négativement . le liquide qui l’attaque prend l’électricité positive.

Nous verrons dans le livre U1 qu’avec d’autres métaux, tels que le fer, le plomb, etc., on obtient des effets analogues, pourvu qu’on les place dans des conditions convenables. .

La réunion de deux métaux différents et d’un liquide interpose* qui les attaque inégalement constitue un couple ou un élément. Le métal qui est le moins attaqué, ou qui ne l’est pas, ne sert que de conducteur pour rendre manifeste le dégagement de l’électricité , en s’emparant de celle du liquide lors de l’action qu’il exerce sur le métal attaqué.

A l’époque oii Volta découvrit l’admirable instrument que nous allons décrire, et en se fondant sur les effets indiqués plus haut, il |>ensait que l’électricité était dégagée au contact des métaux, c'està-dire, dans l’expérience précédente, au point E, où la tige de zinc louche le plateau métallique du condensateur ; le liquide, suivant lui , n’agissait que comme conducteur ; mais toutes les découvertes modernes ont donné raison à la théorie du dégagement de l'électricité dans les actions chimiques; c'est pour ce motif que nous l'adoptons comme base des explications que nous allons donner.

Pile voltaïque. La pile voltaïque , dont le nom rappelle son immortel auteur, est formée de la réunion de couples ou d’éléments disposés de différentes manières. Volta lui donna d’abord la disposition d’une pile composée de rondelles superposées entre des colonnes de verre : de là est venu le nom générique de tous les

instruments de ce genre. Pour former cet appareil , on procède comme il suit : on place entre trois colonnes de verre un premier disque de zinc Z par exemple, auquel est soudé un fil de cuivre A ; sur ce disque on pose une rondelle de drap humectée d’eau acidulée par l’acide sulfurique au ou au ^ 11 P eu P I 't‘ s » puis après la rondelle un disque de cuivre C. Si l’on fait toucher Z et C aux deux plateaux du condensateur décrit plus haut , on obtient une légère charge indiquant que le zinc a pris l’électricité négative, le cuivre la positive , par ce motif que ces deux disques eu présence de la rondelle humide constituent un couple. Mais si au-dessus du

PHKSOMKNBS «ÙÙtUX.

disque de cuivre on inet un second couple semblable au premier, c’est-à-dire composé d’un disque de zinc , d’une rondelle de drap humide et d’un disque de cuivre, et qu’on place ensuite un troisième couple, un quatrième, un cinquième, etc., et ainsi de suite, on trouve qu’avec, une pile à colonne ainsi composée d’un certain nombre d’éléments, convenablement isolée et terminée aux deux extrémités par des fils de cuivre, on peut charger plus fortement le condensateur qu'en employant un seul couple. La charge obtenue est d’autant plus forte que le nombre des couples est plus grand, et l’excès de tension est même proportionnel au nombre des éléments de la pile , comme Coulomb l’a constaté avec la balance de torsion. Dans la figure les rondelles minces et noires 1 représentent les rondelles humides ; les disques ombrés , les plaques de zinc ; et les disques dairsC, les plaques de cuivre. Les extrémités de la pile ont reçu le nom de pôles. Il y a donc le pôle positif et le pôle négatif.

Telle est en principe la première disposition de l’appareil dit au génie de Yolta , et que ce grand physicien fit connaître en 1 800 à l’Académie des sciences, appareil qui a été bien modifié depuis, el qui produit des effets extraordinaires d'aimantation , de chaleur, de lumière, de décompositions et de recompositions chimiques. Le dégagement de l'électricité se produit incontestablement à la surface de séparation du liquide et du métal oxydable , et l’effet est le même qu’en employant un seul élément; seulement, les actions s’ajoutent et l excès de tension augmente avec le nombre des éléments. Au lieu de zinc et de cuivre, on pourrait se servir d’autres métaux et faire usage de divers liquides conducteurs; mais comme nous ne donnons dans ce livre que les phénomènes généraux de la pile, ayant l’intention de traiter dans le livre III la théorie des différents instruments en usage aujourd'hui, il n’est question ici que des piles analogues à celle de Volta.

/*> te à couronne. La forme de la pile à colonne était trop incommode pour qu’elle pût subsister longtemps; un des principaux inconvénients provenait de ce que la pression occasionnée par le poids des disques exprimait le liquide des rondelles humides et diminuait

Fig. 33.

KLCCTMCITB I>VS AM1QUR.

peu à peu l'action de la pile. La forme la [dus simple consistait h placer séparément les parties humides de l’appareil et les portions métalliques; aussi a-t-on eu de bons effets avec la pile k couronne* de t au et. Cette pile se compose de vases en verre pleins d’eau acidulée par l’acide sulfurique au vingtième ou au trentième, et placés à côté les uns des autres ; dans chacun de ces vases plonge l’un des bouts d’une lame mixte formée par la réunion de deux lames de cuivre et de zinc, comme l’indique la ligure 33. Chaque vase avec sa dissolution et ses lames de zinc et de cuivre forme un couple ou un élément. Le pôle négatif se trouve k l’extrémité du dernier zinc ou à gauche du lecteur; le pôle positif k droite.

I‘ile* à auges. La pile k couronnes, quoique d’une disposition simple , est cependant incommode k cause des manipulations assez longues qu’elle occasionne. On y a remédié au moyen de piles k auges se chargeant et se déchargeant assez rapidement et qui furent considérées comme un progrès.

Fig. as.

Une auge en hois renterme des couples formés de plaques de cuivre et de zinc soudées par une de leurs faces ; ces doubles plaques sont placées verticalement et parallèlement les unes aux autres , de manière k ce que la face zinc de l’une regarde la face cuivre de l'autre. Les bords sont mastiqués contre les parois de l’auge, et l'intervalle compris entre deux couples est rempli d’une certaine quantité d’eau acidulée; la pile est alors chargée en vertu du principe dont il a été question précédemment et elle fonctionne aussitôt qu’elle est remplie du liquide conducteur. Dans la figure les plaques de zinc sont plus foncées qne celles de cuivre, et le pôle négatif se trouve à gauche.

PU" à la ff'ollaslon. Ces modèles sont aujourd'hui remplacés par les piles k la Wollaston et par celles de Faraday, ou de Muncke, quand on ne se sert que d’un seul liquide. Chaque couple d’une pile à la Wollaston se compose d’un bocal en verre ou d'une auge séparée ,

PHÉNOMÈNES GÉNÉRAUX

Fig. 33 hit.

renfermant l’eau acidulée, et d’une lame de cuivre reployée sur ellemême de manière à entourer avec ses deux faces une plaque de zinc. Les deux lames métalliques sont tenues à distance à l’aide de morceaux de bois et le zinc de chaque couple communique avec, le cuivre du couple voisin au moyen d’une lame de cuivre fixée à une traverse de bois placée au-dessus. En réunissant plusieurs éléments, on forme une pile qui est d’un emploi commode en ce que l'on retire facilement les couples des bocaux quand on n’a pas besoin de faire fonctionner la pile.

Souvent on ne se sert que d’un seul élément à la Wollastou d’une surface assez grande. On a substitué à ce couple isolé un couple en hélice dont la surface est plus étendue et qui est destiné à fournir une grande quantité d’électricité à faible tension. On le forme en roulant autour d’un cylindre en liois deux lames, l’une de cuivre, l'autre de zinc, mais de façon à ce qu’elles restent séparées l’une de l’autre par du drap ou des morceaux de bois. On met ce couple en activité en le plongeant dans un tonneau rempli d’eau acidulée.

Pile de Muncke. MM. Faraday et Muncke ont employé une disposition analogue à celle de Wollaston, mais avec cette distinction que les c léments ont moins de surface et plongent tons dans la même auge. La figure 33 ter représente une pile de Muncke de soixante éléments. L’our la faire fonctionner il suffit de la faire plonger dans l’auge remplie d’eau acidulée. La différence de conductibilité des métaux et des liquides fait que l'on perd peu à faire baigner tous les éléments dans la même dissolution. Chaque lame de cuivre est séparée des lames de zinc à l’aide de petits morceaux de liège >«, comme l’indique la partie de la figure où est représentée une coupe

VLRCTRICITE OYNAMIQI E.

Pi£. 31 ter.

en plan horizontal de trois éléments. On voit que la disposition des zincs x et des cuivres r est telle qu’un zinc est placé entre deux cuivres, et vice versa.

Cet instrument est d’un emploi facile , et donne des effets énergiques au moment où l’on plonge les couples dans le liquide ; mais l’action s’affaiblit rapidement.

Pila en chaînes. Nous indiquerons encore la forme de piles adoptée par M. Pulvermacher , et qui peut être fort commode pour obtenir des effets de tension considérables.

Fig. saqu.ni. Chaque couple se compose d’un petit cylindre en

I bois AH. dont les dimensions varient depuis deux centimètres de longueur jusqu’à cinq ou six , et de cinq à dix millimètres de diamètre. Deux tils métalliques, l’un en zinc aa', l’autre en laiton bb', sont enroulés en hélice aiitour.dece petit cylindre, mais parallèlement à un demimillimètre de distance et sans se toucher. Le premier - aboutit à deux crochets a, a' en laiton fixés dans le bois , et le deuxième à deux crochets b, b'. En plongeant ce système dans du vinaigre ordinaire , les deux métaux et le bois humide constituent un couple voltaïque qui cesse de fonctionner quand le bois est sec.

Si on réunit cinquante à soixante éléments semblables en les accrochant l’un à l’autre par les pôles de nom contraire, on Fig. as quim. forme une chaîne MN qui est

' une véritable pile voltaïque.

Au lieu de les disposer en chaîne, on peut placer ces pelits cylindres parallèlement

l’HMVO.MKMsS Gfci\KHAÜA.

Ml

dans des boites en verre ou en bois, afin d’avoir des piles d’un petit volume et composées d’un très-grand nombre d’éléments. M. Pulvermacher a proposé ces appareils pour les applications de l’électricité à la médecine ; nous n’en parlons ici que comme forme nouvelle donnée aux piles, et d’un emploi facile pour avoir de grands effets de tension, mais avec une faible quantité d’électricité ; car si on attaquait vivement les fils de zinc , l’instrument serait promptement détruit.

Nous avons fait connaître seulement jusqu’ici les piles les plus simples à l’aide desquelles on peut produire des courants delectricilé; mais elles présentent les mêmes causes de diminution d’intensité que la pile voltaïque primitive. Elles sont maintenant remplacées pur les piles à courant constant dont il sera question dans le livre III. Nous donnerons encore un autre genre de pile n’ayant pas revu d’application importante, mais qui met bien en évidence les effets résultant de la tension électrique produite à chaque extrémité quand on augmente le nombre des éléments. Nous voulons parler des piles improprement appelées piles sèches.

Piles sèches. Nous avons dit qu’une pile ne pouvait fonctionner qu’au détriment d’un des métaux qui s’altérait peu à peu en présence du liquide intermédiaire. Quelque temps après la découverte de Volta on chercha à ne pas employer de liquide actif; on n’y parvint pas complètement, mais on obtint des appareils disposés comme on va le dire : MM. Hachette et Desormes remplacèrent d’abord le liquide dans les piles ordinaires par la colle d’amidon. Deluc , quelques années après , forma une colonne composée de disques de zinc et de papier doré d’un côté seulement, entassés les uns sur les autres, le zinc en contact avec la face dorée. L’humidité du papier suffisait pour charger la pile ; c’est donc à tort qu’on leur donna le nom de piles sèches. Zamboni, en 1812, apporta quelques perfectionnements à l’appareil de Deluc ; ce sont les appareils construits suivant les indications de ce dernier que l’on emploie maintenant. On entasse, en les pressant fortement les uns contre les autres, des milliers de disques de papier, dont l’une des faces est étaméc , et l’autre recouverte d’une couche très-mince de peroxyde de manganèse broyé avec un mélage de farine et de lait. L’humidité du papier sert encore à établir la circulation d’électricité qui, en raison du peu de conductibilité du papier, donne une charge aux deux extrémités de la pile plus lentement que dans les piles ordinaires. Les piles de ce genre cessent de fonctionner au bout

(.2 ELECTRICITE l>\ .NAMIBIE.

d un certain temps, quand le papier a perdu toute son humidité. Un ralentit habituellement cette déperdition en coulant du soufre autour de la pile sèche et ne laissant à nu que les deux extrémités. Un peut, à l’aide de ces piles, charger facilement un condensateur, et en obtenir même des étincelles. L’excès de tension étant proportionnel au nombre des éléments de la pile est plus considérable que dans les piles ordinaires; mais la quantité d’électricité produite étant très-petite, les autres effets sont très-faibles et même souvent inappréciables. C’est à raison de cela que ces piles n’ont servi jusqu’ici qu’à produire des mouvements continus au moyen de faibles attractions et répulsions qu’exercent les électricités accumulées aux deux pôles. Ces mouvements finissent toujours par s’arrêter au bout d’un temps plus ou moins long. On a aussi employé les piles sèches, comme nous l’avons vu plus haut, pour augmenter la sensibilité de l’électromètre condensateur. C’est la une de ses applications les plus utiles.

L'action des piles ne se borne pas à donner aux fils qui touchent a leurs extrémités le pouvoir d’attirer faiblement les corps légers qu’on leur présente. Si une personne se mouille préalablement les mains avec de l’eau salée , et qu’elle touche simultanément par chaque main les extrémités d’une pile à auges d une quarantaine d’éléments, aussitôt elle reçoit une légère secousse, comme si ses mains servaient à décharger une petite lxouteille de Leyde. En outre un fil très-fin de platine peut être porté au rouge ou même fondu. Il se manifeste egalement un grand nombre de phénomènes qui seront étudiés plus tard, et qui indiquent qu’au moment de la fermeture du circuit d’une pile, il se produit une circulation continuelle d’électricité.

Nous devons donner ici quelques définitions qui reviendront dans le cours de cet ouvrage. Lorsque l’on ferme le circuit d’une pile avec des fils métalliques ou des corps conducteurs, on dit alors que ces corps qui servent à la recomposition des deux électricités sont parcourus par un courant électrique.

Sens du courant. On définit habituellement le sens du courant par la direction que suit l’électricité en allant du pôle positif au pôle négatif. Cela ne veut pas dire que le flux d’électricité ail lieu uniquement dans ce sens ; car, d’après ce que nous avons dit dans le livre I", on ne sait rien de positif quant à l’origine du principe en vertu duquel les effets électriques se manifestent. On ne prétend nullement que le mouvement ait lieu plutôt du js’ile -+- un pôle — , que du pôle — au pôle 4-; on est convenu seulement de

PHENOMENE!) (iENEUAL.V

lui donner un sens pour définir différents phénomènes qui tiennent à cette direction et dont il sera question dans la suite de ce 1 ouvrage.

Pôles ou électrodes. Les deux extrémités d’une pile ont reçu le nom An pôles; on dit alors le pôle positif ou le pôle négatif, suivant le côté par lequel débouche l’électricité |K)sitive ou l’électricité négative. Lorsque l’on fait arriver un courant électrique dans une dissolution à l’aide de deux tils ou de deux lames en communication avec les extrémités d’une pile , les portions des fils ou des lames plongées dans le liquide portent aussi le nom de pôles. On donne également à ces conducteurs le nom A’ électrodes: il y a donc à chaque pile l’électrode négative et l’électrode positive.

Tension, intensité , densité. Nous avons encore à faire connaître quelques dénominations usitées, telles que tension , intensité, densité, appliquées aux courants électriques. Le nom de tension indi que le degré de réaction électrique dû à la répulsion des électri cités' du même nom, et la facilité avec luquellc un courant |>eut franchir l’espace qui sépare deux conducteurs. Dans les piles, la tension est proportionnelle au nombre des éléments, ainsi que nous l’avons vu ; une pile qui doit donner de l’électricité de tension doit donc être composée d'un grand nombre de couples (plusieurs ceu laines). L'intensité électrique au contraire dépend de la quantité d’électricité qui passe dans un temps donné , abstraction faite de la tension. Enfin, quelquefois on se sert de la dénomination de densiic électrique pour indiquer la quantité d’électricité qui traverse une étendue déterminée d’un conducteur dans l’unité de temps; ainsi dans deux fils de cuivre de diamètre différent soudés bout à bout et laissant circuler le mèqie courant , l’intensité électrique et la tension seront les mêmes, mais la densité électrique sera plus forte dans le fil dont le diamètre est moindre.

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