CHAPITRE IV

Rapport entre les effets statiques et les effets dynamiques des courants.

Effets statiques des courants. Il n’a été question dans relivre que de la production des courants électriques dans la pile voltaïque, et de leur propagation dans les corps solides, liquides et gazeux ; mais il est nécessaire de revenir sur les effets statiques qui résultent de l’action des courants pour montrer les rapports existant entre les

(*) Quoique les valeurs obtenues ne soient par exprimées exactement par une lui simple , cependant la formule R = C -p y -p ®, dans laquelle R est la résistance au passage, i l'intensité du courant, et C, A, B, îles constantes, représente a sseï bien Ica résistances de l'ensemble d'une colonne liquide et des deux lames qui y plongent. D'après M. Maiié, le dernier terme est toujours négatif, et on a n — C — -7 pour l’expression de la formule empirique à l'aide de laquelle on peut lier les observations.

IOG

ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE

états statiques et dynamiques sous lesquels se présente l’électricité.

ûn a vu dans le premier chapitre qu’un couple , et par conséquent une pile, pouvait charger un condensateur ; mais on peut prouver, de plus, qu’en opérant successivement et à des intervalles très-courts sa décharge, il en résulte une série de passages d’électricité donnant lieu à des elTets semblables à ceux provenant du courant primitif lui-même. U suffit d’opérer comme il suit (Guillemin ) :

On prend une pile à colonnes de vingt à trente paires de cinq centimètres de diamètre, et pincée sur un support isolant. On prend ensuite un condensateur composé de deux lames d'étain, d’un mètre ou deux de surface, séparées par une lame très-mince de taffetas ou de gulta-percha. On isole ce condensateur en le plaçant, comme la pile, sur un support en verre vernis à la gomme laque. Deux fils établissant la communication de chaque pèle de la pile avec une face du condensateur, on place dans le circuit formé par l’un de ces fils un commutateur circulaire composé de deux roues dentées fixées sur un axe de verre enduit de gomme laque. Les fils qui se rendent à ce commutateur sont disposés de telle manière que, lorsqu'on vient à le faire tourner, une des roues effectue la charge, l’autre la décharge du condensateur. On place enfin un galvanomètre très-sensible dans le trajet du circuit formé par l’autre fil ; il suffit alors d’imprimer un mouvement de rotation rapide au commutateur, de manière à avoir environ cent interruptions par seconde , pour voir dévier l’aiguille du galvanomètre de 30 ou 40 degrés, et môme plus si l’on fait tourner le commutateur plus vite.

Il faut, pour que l’expérience réussisse, que le condensateur soit alternativement chargé et déchargé. Quand on se sert d’une pile à large surface et à petits nombres d’éléments, il faut employer une vitesse de rotation plus rapide, et une surface condensante plus étendue.

Ainsi la môme quantité d’électricité sous forme de courant et qui, passée à l’état statique, charge le condensateur, lorsqu’elle traverse de nouveau un fil métallique servant à opérer la décharge reproduit le môme effet magnétique. 11 est donc bien évident que l'on peut accumuler l’électricité, ou la faire circuler librement d’une manière continue, si l’on n’interpose pas de condensateur.

Mais dans d’autres conditions, comme cela résulte des expériences de M. Faraday, l’électricité émanée des pôles d’une pile peut s’accumuler sur des conducteurs et donner lieu à des étincelles,

pmtoOMfenRs oÉaénAüx.

«les décharges , comme l’électricité statique ordinaire. Pour mettre ce fait en évidence, on a employé de longs fils de cuivre recouverts de gutta-percha semblables à ceux qui sont à l'usage des télégraphes électriques (*). Deux fils d’une longueur de 160 kilomètres ont servi aux expériences : l’un était plongé sous l’eau de mer, et parfaitement isolé; l’autre enroulé sur le plancher d’une chambre, et par conséquent environné d’air.

On a employé une pile voltaïque isolée composé de 360 couples (chaque couple formé de disques de 10”*“ sur T"* 1 ,5), dont l’un des pôles communiquait au sol. Des fils métalliques servaient ù mettre en communication le bout libre de la pile et le sol chacun avec une des extrémités du long 61 sous-marin, ou du long fil placé dans l’air, les extrémités de ces deux fils venant aboutir dans la chambre où se faisaient les expériences.

Le pôle libre de la pile fut mis en contact avec le fil sous-marin et retiré, puis une personne touchant également le fil de décharge et le fil sous-marin, reçut une violente commotion. La secousse avait plus d’analogie avec celle provenant d’une pile voltaïque qu’avec la commotion donnée par une batfeiie de bouteilles de Leyde : elle dura un certain temps, et l’on put, par plusieurs attouchements légers et rapides , la diviser en un certain nombre de petites secousses; on obtint ainsi jusqu’il quarante secousses sensibles d’une seule charge du fil. S’il s’écoulait quelque temps entre la charge et lu décharge du fil , la secousse était moins forte ; elle était encore sensible après deux , trois ou quatre minutes , et même après un temps plus long.

Le fil sous-marin , après avoir été mis en contact avec la pile de 360 couples, ne jouit pas seulement do la propriété de donner au bout de quelques instants des commotions; l'étincelle qui en jaillit peut même enflammer de la poudre. Des fusées préparées ont pu ainsi faire explosion trois ou quatre secondes après la séparation du fil de la pile et du fil sous-marin.

Mais le moyen le plus propre à mettre bien nettement en évidence les différentes circonstances de ce phénomène curieux con slste à interposer un galvanomètre dans le circuit sous marin , après que celui-ci a été séparé du pôle de la batterie avec lequel il avait été mis préalablement en communication; l’aiguille aiman-

(*) U* (il de enivre avili 6“*-, 15 de dlemètre, et legulta-percla dYjuis-

ueor.

KLECTB1C1TK DYNAMIQUE.

tée est alors fortement déviée. Le circuit agit encore sur le galvanomètre , quoique moins fortement , après un intervalle de quatre ou cinq minutes, et même vingt ou trente minutes après avoir été séparé de la batterie. Le galvanomètre isolé ayant été fixé d’une manière permanente à l’extrémité du til sous-marin, et le pèle de la batterie étant amené en contact avec l’extrémité libre de l’instrument, on vit l’électricité, pour ainsi dire, se précipiter sur le fil ; ensuite, quoique le contact fut contihué, la déviation ne dépassa pas o degrés, le fil étant parfaitement isolé. Lorsque la batterie était séparée du galvanomètre , et que l’on touchait ce dernier avec le fil de décharge, la déviation de l’aiguille était inverse de celle qui avait lieu à l’entrée de la charge, et l’on pouvait dire (pie l’électricité se précipitait hors du fil.

Ces effets étaient produits également aux deux pôles de la batterie et aux deux extrémités du fil; et, soit que la communication électrique fut établie ou détruite au même bout ou aux deux bouts opposés du fil sous-marin , les résultats étaient les mêmes. 11 faut opérer avec une pile voltaïque ayant une assez grande tension pour que ces expériences réussissent; une pile à courant constant de huit éléments, et qui décomposait rapidement l’eau, n’a donné lieu il aucune action de ce genre.

Quand on faisait usage du til de même longueur (de 1 CO kilomètre) et qui était placé dans l’air, on ne voyait pas se produire la plus légère apparence des effets que nous venons de mentionner. Il est possible que des phénomènes analogues mais extrêmement faibles aient lieu, surtout en comparaison de ceux dont il vient d’être question. Cependant le fil était aussi bien et même mieux isolé que le fil placé sous l’eau, et aussi bon conducteur que lui.

Il est probable que, dans ces expériences, le fil de cuivre et l’eau forment les deux armatures d'un condensateur séparés par la couche isolante de gutta-percha entourant le til. Ce condensateur a une étendue considérable, puisque la surface du fil est de près de 920 mètres carrés, et que celle de l’enveloppe extérieure d’eau a 3,670 mètres carrés, ou quatre fois plus d’étendue.

Le fil de cuivre se charge de toute l’électricité que le pôle de la batterie avec laquelle il est en contact peut produire. La tension de la charge statique obtenue n’est égale qu’à la tension du pôle de la batterie d’où elle est tirée; mais la quantité en est énorme, à cause de l’immense surface de cette espèce de bouteille de Leyde; il résulte de là que, lorsque le fil est séparé de la batterie et que

PHÉNOMÈNES GÉNÉRAUX

l’électricité s’écoule , elle a toute la puissance d’un courant voltaïque considérable, et donne des résultats tels que les machines ordinaires et les batteries électriques les meilleures ne seraient pas capables d'en produire de semblables.

Si le fil placé dans l’air ne produit aucun de ces effets, cela tient à ce qu’il n’a point d’armature extérieure correspondant à la couche d’eau, ou qu’il en a seulement une qui est trop éloignée (les murs, le plancher de la pièce dans laquelle on opère) pour donner lieu à une action inductive sensible capable de le charger.

Les phénomènes dont il vient d’étre question montrent bien nettement l’identité de l’électricité statique et de l’électricité dynamique. On les obtient également lorsque les fils métalliques, au lieu d’étre environnés d’eau, sont recouverts de gutta-percha, puis renfermés dans des tubes de plomb ou de fer, ou même placés sous terre. En effet, les conditions sont les mêmes que dans l’eau , et il se produit un condensateur entre les corps conducteurs séparés par la guttapercha.

On a pu même , ainsi que l’a fait également M. Faraday , placer plusieurs galvanomètres dans le trajet du fil, par exemple, un au milieu de sa longueur et un à chaque extrémité, et examiner les effets produits dans chacun d’eux.

Lorsqu’on mettait un des pôles de la pile en contact avec le fil , au moyen du premier galvanomètre , cet instrument était affecté à l’instant; au bout d’un moment, le second l’était également, et le troisième ne l'était qu’après un temps plus long encore, et seulement quand tout le fil avait reçu la charge électrique; il fallait deux secondes au courant électrique pour attreindre le dernier galvanomètre au bout d’un fil de 2-U) kilom. de longueur. De plus, lorsque les aiguilles de tous les instruments étaient déviées (ce qui naturellement n’avait pas lieu d’une manière égale , à cause de la perte de l’électricité le long du circuit), si la communication avec la batterie était supprimée vers le premier galvanomètre, cet instrument tombait instantanément à zéro ; mais le second n’y arrivait qu’un moment après, et le troisième seulement après un intervalle plus long encore; il y avait alors un flux d’électricité au bout du fil , tandis qu’il n’y en avait point au commencement. Si , après avoir établi , puis rompu la communication de la batterie avec le premier galvanomètre, celui-ci était immédiatement mis en rapport avec la terre, il se produisait encore de nouveaux clTets intéressants : une partie de l’électricité qui se trouvait dans le fil

MO ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE

revenait, et, passant par le premier galvanomètre, le faisait dévier dans la direction inverse, de sorte que les courants s’échappaient des deux extrémités du fil dans des directions opposées, tandis qu’aucun courant n'y entrait; si le premier galvanomètre était rapidement mis en communication successivement avec la batterie et avec la terre , on observait un courant entrant d’abord dans le fil , puis ressortant à la même place, sans qu’il ait affecté les parties où se trouvaient les deux autres galvanomètres.

Lorsqu'on répète les mêmes expériences avec un lit suspendu dans l’air, d’égale éteudue, on n'aperçoit , bien entendu, aucun de ces effets.

Ces expériences curieuses montrent bien que l’électricité à faible tension émanée des pôles d’une pile et en rapport avec mi conducteur très-grand, si elle trouve d’après la disposition du conducteur à agir par influence sur un conducteur voisin , elle s’accumule peu à peu comme dans un condensateur, et ce n’est que lorsque la charge est opérée que la circulation de l’électricité se fait connue dans les circonstances habituelles.

Nous n’avons parlé que des effets oliservés avec des piles ordinaires ; quand on fait usage de piles isolées d’un très-grand nombre de couples, il peut se produire entre les pôles des étincelles en vertu de l’excès de tension des électricités ; ce sujet ne sera traité qu’à propos de la lumière électrique.

Comparaison des effets statiques et dynamiques de l'éleeiricité. Après avoir décrit les effets produits, il reste à indiquer comment on peut comparer l'électricité développée par les machines ordinaires avec celle produite dans les |>iles voltaïques. Cette comparaison peut être faite de différentes manières. M. Faraday a diendié séparément quels sont les effets produits de la part des déchargés électriques et d’un couple voltaïque sur l’aiguille aimantée , et lors de décomposition» chimiques opérées dans oes deux cas par l'électricité. Mais les résultats auxquels il a été conduit étant analogues à ceux qui sout donnés par la méthode indiquée par l’un de nous et que nous allons décrire , il est inutile de les mentionner ici. (Becquerel.)

On verra dans le livre suivant que, lorsque deux lames homogènes d'un métal non oxydable tel que le platine ou l’or, sont mises en communication, chacune, avec l’un des pôles d’uue pile, et plongent dans un liquide conducteur capable d’être décomposé par le courant, elles éprouvent une modiiicatiuu telle.

PHÉNOMÈNES GENEREUX. ill

qu’elles sont aptes à produire un courant dirigé en sens inverse du premier, quand la pile est enlevée et qu'on ferme de nouveau le circuit. Cette modification, qui tend sans cesse à affaiblir l’action du courant primitif, observée la première fois par Ritter, a été employée immédiatement par lui , comme on le verra dans la suite de cet ouvrage , à la construction des piles secondaires qui décomposent l’eau, agissent sur l’électromètre , donnent des étincelles et excitept des commotions dans la grenouille. Cette modification constitue, en un mot, ce qu’on a appelé depuis polarisation électrique. Les recherches de l’un de nous ont prouvé que cette modification, ou plutôt cette polarisation , est duc au dépôt, sur les lames décomposantes , des gax et autres corps transportés par le courant ; ces corps, en réagissant sur le liquide ambiant, donnent un courant dirigé en sens inverse du premier. Ces effets sont aussi produits avec les courants électriques les plus faibles , même les courants thermo-électriques. Non-seulement les courants électriques donnent lieu à des polarisations , mais toutes les fois qu’une décharge d’électricité ordinaire, quelque faible qu’elle soit, même celle qui est produite par un bâton de gomme laque frotté avec un morceau de drap, traverse de l’eau distillée au moyen de deux lames d'or ou de platine , ces deux lames sont toujours polarisées de manière à donner un courant dirigé en sens inverse du courant primitif ; plus la décharge est faible , plus le- multiplicateur avec lequel on observe le courant de polarisation doit avoir de sensibilité. Ces expériences tendent à montrer que la plus faible décharge électrique ne peut traverser un liquide sans le décomposer, et sans entraîner à sa suite par conséquent des éléments matériels.

Les appareils sont disposés de telle sorte , que les deux lames d'or plongeant dans l’eau sont mises alternativement eu relation au moyeu d une bascule , d’abord avec les surfaces armées d’une batterie , puis avec les deux extrémités du ti 1 d’un multiplicateur, aussitôt après que la décharge a eu lieti. La déviation de l’aiguille aimantée indique la direction et l'intensité du courant secondaire, et par suite l'intensité de la polarisation , mais dans certains cas seulement. Toutes les précautions doivent être prises pour que la déd large passe en totalité dans l'eau ; on y parvient en isolant les diverses parties de l'appareil , à l’exception, bien entendu , de l’armature extérieure de la batterie. Le commutateur doit être disposé de telle manière que les deux circuits, celui qui sert à polariser et celui qui donne les effets de la polarisation , soient indépendants

112 ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE

l’un de l’autre, afin d’élre bien assuré que toute la décharge passe dans l’appareil à lames d’or. La figure 49 indique la meilleure disposition à donner à toutes les parties du système.

T, batterie électrique ou carreau armé.

a, a', armatures.

b , boule de décharge du conducteur disposé comme l’électromètre de Lane.

c, couple à polariser; o, o, lames d’or.

/,/, fils de cuivre servant à établir la

communication entre l’armature et les lames d'or.

T, a', b, J, f, c sont isolés avec des disques de résine ou de verre.

G, multiplicateur.

B. bascule.

/„ /„ fils de cuivre établissant la communication entre le multiplicateur et le

», capsules remplies de mercure, servant à établir la jonction des fils /et f,,f et /’,.

Quand on polarise les lames o o’, les extrémités des fils / et f, ne plongent point dans le mercure, de sorte que la décharge de la batterie parcourt le circuit afoo'fba'. Dès l'instant que la décharge est opérée, on plonge les extrémités des fils /, et /,’ dans les capsules à mercure , ou plutôt on fait jouer la bascule, et alors le courant résultant de la polarisation parcourt le circuit oiJ,G/\ i' o. Gc changement de circuit se fait, comme on l’a déjà dit, au moyeu d’une bascule à laquelle sont fixées les extrémités des fils /, et/,. En faisant jouer la bascule, on plonge dans le mercure les extrémités de ces fils ou on les en relire. Cette bascule doit être mano'uvrée rapidement, afin de ne pas diminuer sensiblement les effets de la polarisation. Les résultats sont toujours comparables, attendu que le circuit qui donne le courant de la polarisation, et dont le multiplicateur par conséquent fait partie, étant toujours invariable, la conductibilité ne change pas.

Enfin, on doit former avec soin la table des intensités pour chaque multiplicateur, laquelle donne immédiatement l'intensité du courant correspondant à une déviation donnée.

On a trouvé par expérience que, pour des décharges peu considérables, telles que celles que l’on peut obtenir avec un carreau

Fig. 4».

couple polarisé c.

PHÉNOMÈNES GÉNÉRAUX

armé ayant 0°,60 de côté environ, la polarisation, à en juger par le courant qu’elle produit , est proportionnelle à la distance explosive, et par suite à la quantité d’électricité qui passe dans l'eau ou plongent des lames d’or, et que , pour une distance moitié moindre et une double décharge , les effets sont les mêmes que pour une distance double et une seule décharge.

Au delà d'une certaine intensité de décharge , la loi précédemment indiquée ne doit plus se vérifier. En outre, si l’on tarde quelques instants, après la décharge, à faire passer, dans le multiplicateur le courant de la polarisation , les gaz déposés sur les lames se dissipent peu à peu et le courant perd de son intensité; aussi doit-on opérer avec une grande rapidité, si l'on veut obtenir des résultats exacts.

Si l’on cherche ensuite les effets de polarisation produits sur deux lames d’or, plongeant dans de l’eau distillée et servant à transmettre un courant d’intensité constante provenant d’un élément formé d’une tète de pipe remplie d’amalgame de zinc et placée dans de l’eau distillée où se trouve une lame de platine, l’action polarisante n’étant plus instantanée, comme dans le cas de la décharge d’une batterie électrique , une portion de la polarisation disparaît, quand le circuit voltaïque reste fermé pendant un certain temps.

Pour arriver actuellement à la comparaison des effets dus à l'action de la bouteille de Leyde et du couple, on a comparé ensemble les effets de polarisation obtenus avec l’électricité ordinaire ou statique et l’électricité dynamique.

En s’entourant de toutes les précautions nécessaires et rappor- • tant les effets à une batterie présentant une surface armée de 1 mètre ou 10,000 centimètres carrés, on a trouvé que, pour retirer 1 gramme de cuivre d’une dissolution de sulfate ou de nitrate de cuivre, il fallait 14,523,200 charges de cette batterie.

Cette même charge servirait à obtenir (F ,25 d’oxygène , quantité atomique proportionnelle à I gramme de cuivre. Par conséquent , pour décomposer 1 gramme d’eau et avoir 0 ,r ,88 d’oxygène, il faudrait mettre en mouvement 51,586,400 charges de la batterie ayant une surface armée de 1 mètre carré , charges qui ne sont pas , à beaucoup près , portées à leur maximum , puisque les décharges étaient effectuées quand la boule de l’excitateur était seulement à 4““,51 de distance de l’une des surfaces armées. La charge maximum avait lieu quand la distance explosive était d'environ

114 KLKCTBICITÉ DYHAMQl’E.

11"“ ,24. En rapportant la quantité d’électricité à colle qui est fournie dans le cas de la charge maximum , il faut que cette charge soit à 51, .>86, 400 dans le rapport de 2 à 5, qui est le rapport inverse des distances explosives, les quantités d’électricité étant proportionnelles aux distances explosives; on trouve alors pour sa valeur, 30,063,456.

Ce nombre peut être considéré comme une limite. Il y a quelque chose capable d’effrayer l’imagination quand on voit que, pour décomposer 1 milligramme d’eau seulement, il faut 20,000 charges d’une batterie présentant une surface armée de I mètre carré , ou , ce qui revient au même, la charge d’un carreau armé ayant une superficie d'environ 2 hectares et donnant des étincelles d’un peu plus d’un centimètre de longueur.

La quantité d’électricité associée & l’oxygène et à l'hydrogène dans t milligramme d’eau seulement, et qui représente, si l'on peut s'exprimer ainsi, leurs affinités réciproques, serait donc capable de produire les effets de la foudre. Toute cette électricité est à l’état d’équilibre dans les corps, et ne devient libre qu’en partie dans les décompositions, parce que nous n’avons aucun moyen d’éviter les recompositions auxquelles ou doit attribuer probablement! les cff cts de chaleur dans les actions chimiques.

Cette quantité énorme d’électricité qui est enchaînée entre les molécules de 1 milligramme d’eau , peut servir à faire concevoir comment les poissons électriques peuvent, à volonté, disposer d’une charge considérable pour donner des commotions.

Il suffit, en effet, d'admettre pour cela que ces animaux possèdent la faculté de décomposer une quantité excessivement minime d’eau , de s’emparer de chacune des électricités qui deviennent libres, et de la conserver dans un organe particulier, pour en disposer ensuite à volonté.

Nous pouvons aussi expliquer, par la même raison, pourquoi une pile sèche, quand elle ne renferme plus qu’une quantité d'eau excessivement faible, peut encore servir à charger abondamment un condensateur.

Enfin , il est démontré aujourd'hui que les principes constituants de 1 gramme d'eau, ou des quantités équivalentes d’autres composés chimiques, renferment entre eux une puissance physique énorme, et dont nous devons chercher à nous emparer pour l’étude de la nature et les besoins de la société. (Comptes rendus de l'Académie des sciences, t. XXII. )

PHÉNOMÈNES GÉNEBEUX.