CHAPITRE IV

Machines électriques.

Machines électriques. Lorsqu’on veut étudier les effets divers produits jwir l’électricité statique, il est ■ nécessaire de pouvoir en développer un excès assez considérable ; on a alors reeours aux machines électriques qui dégagent de l’électricité au moyen du frottement. La forme généralement adoptée aujourd’hui est celle qui a été proposée par Hamsden ; les conducteurs, les coussins ont reçu depuis quelques modifications, mais la disposition générale des différentes parties est à peu près la même. L’électricité est produite par le frottement d’un plateau de verre en mouvement contre des coussins en peau ou en soie recouverts de diverses substances excitatrices.

F| s- '»• La figure 18 représente

une des machines de ce genre dont les dimensions dépendent du diamètre du plateau en verre, qui varie en général de 30 centim. à l'",8.

Ce plateau est mis en mouvement par une manivelle, et frotte entre deux paires de coussins situés entre les deux montants en bois AB.

A’ B’; ces coussins communiquent à la terre au moyen d’une chaîne H. I.e frotte-

PHÉNOMÈNES GÉNÉRAUX

ment développe sur le verre de l’électricité positive ; l’électricité négative que prennent les coussins s’écoule dans le sol. Des conducteurs en cuivre , placés par une de leurs extrémités très-près du plateau , sont isolés au moyen de pieds en verre recouverts de vernis à la gomme laque. Les extrémités recourbées a, b, armées de pointes, permettent à l’électricité qui se développe à chaque instant sur le verre de se porter sur les conducteurs métalliques, d’où on l’enlève pour servir aux expériences que l’on a en vue, et dont nous indiquerons plus loin quelques-unes. On place aussi autour du verre, de chaque côté de la roue, des gaines en taffetas ciré ou môme simplement en soie , afin que les parties de la roue en verre qui viennent d’être frottées ne perdent pas leur électricité dans l’air, et jiassent entre les deux surfaces isolantes de la soie avant d’arriver en présence des pointes.

Une machine, pour bien fonctionner, doit remplir un grand nombre de conditions , en supposant même qu’elle soit dans une atmosphère sèche; s’il en était autrement, on chaufferait la pièce, et celte élévation de température diminuerait le degré hygrométrique île l'air. Les conditions à remplir sont relatives, 1° au corps frotté, 2* aux frottoirs , 3° aux conducteurs.

Corps frottés. La roue frottée étant en verre, il faut craindre que son hygroscopicité s’oppose au dégagement de l’électricité. Il faut donc choisir des glaces peu alcalines; les anciens verres sont préférables aux nouveaux à moins qu’on ne les fabrique pour cet usage. Avant d’opérer, on lave le plateau avec de l’alcool ou de l’éther ; on obtient ainsi , après quelques instants de frottement , de bien meilleurs effets.

On a essayé de substituer au verre d’autres substances , et dans ces derniers temps on a proposé l’emploi de la gutta-percha ; mais l'altération de la matière a forcé d’y renoncer, comme on l’avait fait à l’égard du soufre et de la résine avant d’employer le verre. Le seul inconvénient que présente cette dernière substance est son hygroscopicité.

On met quelquefois deux plateaux de verre à côté l’un de l’autre pour doubler les effets. On peut citer comme machine très-puissante à deux plateaux celle qui a été construite par Van Maruin et qui existe au musée de Harlem ; elle peut donner des étincelles d’un mètre.

Frottoirs. La forme et la disposition des frottoirs a une grande influence sur l’intensité des effets produits; ils sont en générul en

KLKCTHICITE STATIÇUE.

peau et remlxHirrés en crin. A l’aide d’une vis de pression, on peut modérer leur frottement sur le verre. On n’obtient un maximum d’effet qu’autant que l’on recouvre les coussins de substances excitatrices, qui sont des amalgames ou de l'or musif (deuto-sulfure d’étain 1 . Les amalgames proposés ont la composition suivante en poids :

Etain. £inc. Mercure.

CtTSUo.}

(Id.)

( SInffer.}

cm.)

Amalromr du Contrnaioirt des arts et nieller» )

Id employé actuellement dans plusieurs etablu-cmcnU.)

Les substances sont broyées , puis appliquées sur les coussins préalablement enduits d’une matière grasse.

L’or musif doit être porphyrisé , lavé, et séché avec grand soin; on l’étend de la même manière.

Les amalgames produisent des effets plus énergiques mais moins durables que l’or musif ; cette dernière substance a une action plus constante.

Quelquefois, on enduit le coussin d’amalgame, et on met par dessus de l’or musif. Au lieu de coussins en peau de daim , on fait également usage de coussins employés par Van Marum ; ils sont recouverts de soie, et on intercale entre cette étoffe et le bois une lame d’etain , afin d’enlever à chaque instant l’électricité du frottoir ; des vis de pression permettent d’exercer un frottement plus ou moins fort contre le verre.

On peut même obtenir de bons résultats en exerçant directement le frottement entre le verre et une lame d’étain collée sur le frottoir.

Conducteurs. Les conducteurs sont ordinairement creux, attendu que l’électricité se répand en totalité sur la surface des corps; ils doivent être isolés.

Quelquefois on suspend à l’aide de cordons de soie, au plafond de la pièce où l’on opère, des conducteurs plus étendus, appelés conducteurs secondaires, quand il s’agit de produire une grande quantité d’électricité ayant la même tension que celle de la machine.

Les appareils dont nous venons de parler ne donnent aux conducteurs que l’électricité du verre ou positive. Lorsque l’on veut avoir de l’électricité négative, jl faut isoler les frottoirs et les faire com-

l'HKNOVIKNKS (iENKBAl X*

SU

inimiquer avec des conducteurs ; on forme ainsi d’autres machines qui donnent à volonté l’une ou l’autre des électricités. Van Marum a indiqué une forme d’appareil qui a été longtemps en usage ; il en est de même de la machine de Naime. Nous indiquerons ici celle qui se trouve au cabinet de physique des Arts et métiers, et qui donne des résultats très-satisfaisants sous une petite dimension.

Le frottoir A communique au conducteur M, et l’électricité négative développée dans le frottement se porte sur M en même temps que la positive s’accumule sur N. En mettant les deux houles m et n en contact, rien ne se produit, car la réunion des électricités se fait à chaque instant par l’intermédiaire de ces houles; mais si elles sont éloignées, chaque cylindre M et N se charge d’électricité contraire. Si l’on veut opérer avec l’une ou avec l'autre des électricités, il faut mettre le cylindre qui reçoit l’électricité que l’on n’emploie pas en communication avec le sol. Pour cela on élève une des deux tiges de cuivre P, P, qui se meuvent à frottement dans des tubes de même métal fixés à la table, en contact avec la boule G ou avec la boule II, afin de faire communiquer à la terre le cylindre auquel on enlève l’électricité.

Nous ferons connaître dans le livre troisième une machine qui peut fournir de l’électricité en très-grande quantité; c’est une chaudière à vapeur isolée et pourvue de divers accessoires.

Hlfctrophore. Il existe encore un appareil très-simple qu'on Kl * 20 nomme électrophore , ou porteur d’élec

tricité , qui est fréquemment employé quand on a besoin d’avoir à sa disposition une faible source électrique. Cet appareil se compose d’un plateau de résine MN entouré d’un cercle en liois et reposant sur uu s plateau de même matière, afin qu’il ne puisse

BLSCTHICITK STAllQLt.

se briser, et d'un autre plateau également en bois Ali et d’un diamètre un peu plus petit, mais recouvert d’une feuille d’élain et muni d’un manche isolant en verre CD. On électrise la résine MN en la frottant ou en la frappant huit ou dix fois avec une peau de chat , que l’on tient à la main ; elle prend alors l’électricité négative. Pose-t-on sur la résine le plateau conducteur AB, l’électricité négative ne peut être transmise à la feuille d’étain, puisque la résine, trèsmauvais conducteur , retient l’électricité qu’on lui a communiquée par frottement. Cette même électricité négative agissant par influence sur le plateau A B, si l’on touche celui-ci avec le doigt , on enlève l’électricité négative développée par influence, qui est chassée par l’action répulsive de l’électricité de même nom du gâteau de résine MN ; Eu enlevant ensuite le plateau AB avec le manche isolant , et lui présentant le doigt , il en jaillit une étincelle. Quand le temps est sec et que le plateau de l’électruphorc AB a trois ou quatre décimètres de diamètre, l’étincelle a plus de trente millimètres de longueur. Cet appareil est très-commode pour fournir à volonté une faillie charge électrique.

Nous venons de voir que les plateaux isolants étaient faits de résine. <>n a également proposé les mélanges suivants, qui ont donne de bons effets, surtout le deuxième.

Rilogf. finanmrt.

Colophane 1 »

Téréltenthine de Venise » t 23

Suif. » t.'i

Ou bien : Gomme laque » 300

Colophane » 230

Térébenthine de Venise » 62

Suif » 13

Après avoir décrit les machines en usage , nous allons rapporter quelques-unes des expériences que l’on est dans l’habitude de faire pour mettre en évidence le pouvoir conducteur des corps, les attractions et répulsions électriques, etc.

Le tabouret isolant est un tabouret en bois muni de quatre pieds

Fl*. *i.

en verre , et sur lequel une personne monte avant de toucher le conducteur d’une machine. Cette personne sert alors de conducteur, et elle peut exercer des actions attractives sur les corps légers, etc.

l'HEXOMÊNES GEXKKAIX. 3]

Les effets d'attraction et de répulsion se démontrent facilement en plaçant une cloche en verre AE sur un plateau métallique Alt communiquant au sol.

Par la tubulure E de la cloche passe à frottement dans une douille une tige en cuivre qui supporte dans l’intérieur de la cloche un plateau métallique CD. On met sur AB des boules de moelle de sureau ; on électrise le plateau CD en faisant communiquer la tige avec le conducteur d'une machine électrique. On voit aussitôt toutes les balles sauter dans l’intérieur de la cloche et aller d’un plateau à l’autre. Il est évident quelles sont alternativement attirées par le plateau intérieur électrisé et par celui du fond AB, auquel elles cèdent sans cesse leur électricité.

La danse des pantins est fondée sur le même principe. On place entre deux plateaux conducteurs, l’un communiquant à une machine, l’autre au sol, des petits pantins en sureau qui vont continuellement de l'iin à l’autre.

Etincelles. Si l’on approche des conducteurs d’une machine dont le plateau est en mouvement un conducteur qu’on tient à la main, ou 1a main elle-même, on en voit jaillir une étincelle. La lumière en est éclatante, et chaque fois qu’elle luit on entend un bruit sec. Si la distance est petite, l’étincelle est faible et il en résulte peu de bruit; si elle est plus grande, les étincelles sont plus longues, mais moins fréquentes; enfin, si les étincelles sont encore plus longues , elles cessent d’être droites et présentent des zigzags. Les premiers observateurs qui virent l’étincelle électrique furent frappés de son apparition et en comparèrent la lumière et la marche à celles de l'éclair. Cette identité a depuis été constatée, et l’on sait maintenant que l’étincelle et le bruit qui l’accompagne reproduisent sur une [>etite échelle l’éclair et le tonnerre. Ce sujet sera traité spécialement dans la suite de cet ouvrage.

L’électricité qui se transmet sous forme d’étincelles dans l’air s’échappe sous l’apparence de rayons, d’aigrettes, quand on raréfie le milieu qui environne les conducteurs. On peut s'en assurer en opérant avec l’œuf électrique, représenté fig. 23.

Fig. 33.

la.KcnuaiK si vnyi t.

Cet appareil se compose d’un ballon de forme ovoïde AU, dans lequel on peut raréfier Pair à volonté. Deux tiges terminées par des boules passent à frottement dans des lioltesà cuirs fixées aux deux douilles A et H. En mettant une des tiges en communication avec le conducteur d'une machine et l’autre avec le sol, si le vide est fait dans le ballon, et qu’on opère dans l’obscurité , on voit un globe de feu, de teinte bleuâtre, ayant la forme du vase, et qui va d’une sphère conductrice à l’autre. Si on fait rentrer un peu d’air, la teinte est plus vive, mais l’espace lumineux est moins grand; enfin, avec une pression intérieure encore plus forte, on aperçoit des coruseations on des aigrettes allant d’une lioule à l’autre. Quand on opère dans l’air à la pression ordinaire les boules étant éloignées , il ne se produit aucune action ; si elles sont rapprochées et que la tension électrique soit suffisante, des étincelles éclatent entre elles. Un voit par là qu’en diminuant la pression du gaz intérieur, l’étincelle augmente de volume et l’électricité se répand dans un plus grand espace.

L’n tube vide , long de deux mètres , met également bien en évidence ce phénomène , car les déchargés, qui dans 1 air ne donneraient des étincelles que de quelques centimètres, franchissent dans l’air raréfié de grandes distances en se répandant dans une partie de l’espace.

La production des étincelles dans le tube étincelant ou dans les tableaux étincelants montre que la transmission de l’électricité est très-rapide ; nous verrons du reste par la suite comment on évalue celte rapidité.

fis

Le tulie étincelant se compose d’un tube ordinaire dans l’intérieur duquel sont collés des losanges eu papier d’étain séparés les uns des autres et dont les pointes sont en regard à une distance assez faible. Une étincelle tirée d’un conducteur touchant à un des losanges extrêmes, à raison de la vitesse excessive de l’électricité, se reproduit presque simultanément dans tous les intervalles et le tube parait tout en feu par suite de la persistance des impressions lumineuses sur la rétine.

Fig ».

i'HENOMKNES OÉNEKAUX. 33

On a construit sur ce principe des tableaux étincelants formés de plaques de verre sur lesquelles des bandes de papier d étain, convenablement espacées, représentent des figures diverses. Lorsque l'on excite des étincelles à l’une de leurs extrémités , ces figures paraissent éclairées simultanément dans toutes leurs parties.

Nous donnerons des exemples d’inflammation et de combustion opérées avec les étincelles, dans les livres consacrés aux actions chimiques et physiques dues à l’électricité.