SI

Fig. 78.

térieiire est rivée simplement à une tige de cuivre bifurquée qui s'attache aux conducteurs des autres couples^ ci fournit l'électricité négative ; cetta liroa de zinc plonge dans ua vase poreux ciroulldre. Quant au vase extérieur^ il est en mm aflp que Tacide azotique ne puisse l'attaquer. Un des inconvénients qui se présentant dans l'emploi de ces couples est la détérioration prompte des colliers en cuivre ; ils exigent aussi plus d'acide azotique que ceux dont la forage est représentée figure 78 bis^ mais il ne se consomme toujours que la même quantité d'acide pour la même quantité 4'électricité produite.

La figure ci-dessus indiquée représente une seconde lame de ciuvre placée transversalement à la tige fixée au zinc ; elle dépasse les bords du vase poreux^ et s'oppose à ce que ^ la partie inférieure du zinc étant rongée , le conducteur ne s'enfonce dans l'eau aci* dulée de façon à ce que le cuivre baigne dans le liquide. Mais cette précaution est superflue quand on maintient le zipc en bon état» Le zinc doit toujours être bien amalgamé, et plongé dans de Teau acidulée par l'acide sulfurique au -^q. Quand à l'acide azotique^ s'il a servi plusîeurâ fois, l'action va en s'affaiblissant.

Fig. 78^bis. Lj^ figure 78 bis est un modèle de couple à

zinc extérieur. Le vase qui le contient est m faïence, puisqu'il renferme seulement de Teau acidulée. Le charbon placé à Pintérieur du vas^ poreux cylindrique est un morceau de charbon de cornue plongeant dans l'acide azotique; pour établir la communication entre ce char* bon et les conducteurs destinés à transmettre le courant, on applique sur sa surface, à Taide (l'une pince en cuivre, une lame de même métal bien décapée. Ce couple est jusqu'à présent le plus commode de ceux qui sont à cliarbon intérieur. Nous comparerons plus loin son intensité avec celle d'un couple à zinc intérieur de même dimen« sion,

La pile de six éléments indiquée ci-après représente une autre disposition de couples à zinc extérieur et à charbon intérieur. Seulement les charbons sout c;yliudrique$ , et ils ont une puvertui^

CArSBS DU DfieAOnEKT

Pig. ».

longitudinaie qui les tra\ erse dans leur partie centrale Les conducteurs en cuivre sont terminés par un morceau de cui\re conique que l'on enfonce légèrement à la parlie supérieure de ces ouvertures, afin d'établir les communications électriques.

Mats les couples à acide nitrique, chargés de cette manière, ne sont pas constants : leur intensité augmente pendant quelque temps après qu'ib ont été chargés ; elle atteint un maximum, puis elle diminue graduellement. Un système de siphons renouvelant les liquides peut seîil maintenir l'intensité constante entre certaines limites. Ainsi, ces couples, quoique beaucoup plus énci^ques que ceux à sulfate de cuivre, et en usage quand on produit des phénomènes de lumière, de chaleur, et en généra! les phénomènes qui exigent une grande quantité d'électricité, ne doivent pas être préférés à ceux-ci dans les recherches scientifiques et dans les opérations de galvanoplastie.

Ilest possible d'imaginer d'autres dispositions que les précédentes, et qui en réalité reviennent à celles que nous venons de décrire; car la condition sine qua non de la construction d'une pile à courant constant est la séparation des deux lames qui forment le couple à l'aide d'une cloison perméable, et l'emploi de deux liquides différents dans lesquels plongent ces lames. En général, ces dispositions sont toutes bonnes; il suffit de choisir pour chaque série d'expériences que Ton veut faire la pile qui convient le mieux , suivant l'intensité du courant , la quantité d'électricité dont on veut faire usage, et le temps pendant lequel on a besoin d'un courant constant en intensité.

On se sert également, dans certaines circonstances, de piles voltiques à un seul liquide , dont nous n'avons pas parlé dans le li-

Di L'ittcTKtcrri.

Tre n , mais que nous devons indiquer pour tenniner la description des principales {Hles en usagé ; nous allons en décrire quelques-una> Vûiri la disposition donnée par M. WheasbMie :

Fig. 90. OnprendunvaseenteiTeporeuse,àdeniic(ntej

^ pour qu'elle ne se délaye pas dans l'eau ^' on y

verse l'anialganie liquide de sine A, et on plongé ce vase dans un bocal plein d'une solution saturée de sulfate de cuivre; un fil de cuivre qui plonge dans l'amalgame communique l'éléctfïcité négative, tandis que l'électricité positive est transmise par une lame de cuivre plongeant dans le sulfate du même métal. C'est ici la réactidti' t^ seule de l'acide sulfurique du sulfate sur le zinc de l'amalgame qui produit le courant électrique. On peut employa, à la place de l'amalgame de zinc différents amalgames, et en par; ticulier celui de potassium.

M. Froment a fait usage de couples d'un emploi facile :

Fi g. SO bit.

Chaque couple est formé d un va** A contenant un diaphragme QQ" en terre poreuse, auquel est mastiqué un long tube en verre TT. Un cylindre de zmcZ extérieur plonge dans une solution légèred'eaU

314 càvtu on Dia«oiKEHT

adulée. ÎA même eni acidulée roroplil en parUe le diaphragme et le tube; une lame de plomb P, qui n'est pas attaquée par l'eau Taiblement acidulée , sert d'électrode négative et fournil l'électricité pDfiitiv« an dehors. Ce couple foactiounerait ainsi comme un faible cpifple ordinaire, mais la di&scdution extérieure de la case de zinc 89 chargerait de sulfate de zinc. 1^ v«se de Uariotte B, dpnaant un lùveau constant mo au haut du tube TT, fournit le liquide nécessaire ptHir re&ouveler la disstriuUon; ce liquide suinté au travers du yase poreux, en vertu d'un excès de pression, puis vient dans le v^se A. Un siphon abe amène le liquide du fond du vaso A dans un petit vase J}, et, au fur et à mesure que le liquide s'infiltre an travers du vase poreux Q, une ipênne portion de dissolution se rend diOQs le vase D avec le niveau constant n, puis tombe dans le vase Ùtérieur C. Jl résulte de Jà que le liquide du couple est toujours r^buvelé, et qae e'e^t la portion de la dissolution chaînée de sulfate de zinc dans le couple qui s'écoule au deh(Hï.

M. le prioce de Bagration a indiqué encore la (»M)stnict)on de couples d'une action assez leute, et qui peuvent fonctionner pendant lon^mps.

pfï Un irr. Dans un vase en bois, en faïence, on place

deux lames métalliques, l'une de cuivre, l'autre de zinc, mais qui ne se touchent pas. On remplit le vase de sable, et on humecte le tout avec une solution de chlorhydrate d'ammouiaque; il suffit de verser de temps à autre de la dissolution dans le vase pour maintenir le courant électrique pendant des semaines et des mois; îl dure Jusqu'à la destruction du anc.

On peut donner îi ces couples des dimensions plus ou moins grandes (seaux, tonneaux, etc.) i on multiplie les surfaces métalliques en plongeant plusieurs lames dans le même vase. Dn peut en outre former une pile dp plusieurs éléments, et même de plusieurs éléments plongeant dans le même vase.

Ce dernier couple est aujourd'hui avantageusement remplacé par le couple à sulfate de cuivre en usage dans la télégraphie électrique et décrit p. 229,

Nous venons de décrire les principales piles en usage; mais, malgré les résultats auxquels on est arrivé, certaines applications de l'électricité réclament des couples fpumissaiit une très-grande.

OE |.*liLBCTBICITK. 316

quantité d'électricité et au plus bas jpfix possible* On^oit refoomm que, rélectricité de chaque couple provenant des actions chimique intérieures^ il faut chercher les corps qui coûtent le inoins cher et dont les réactions s'opèrent dans les .meilleures conditions de conductibilité. De là viennent les non^renses tentatives faites pour substituer aux couples assez coûteux qui précèdent d'autres coih ples; tentatives qui n'ont pas encore été couronnées de succès^ inais qui ne doivent pas arrêter les expérimentateurs engagés dans cette voie. Pour aider dans les recherches, nous nous occuperenii c^es résultats obtenus dans les expériences entreprises pour trouva qu'elle est Tinfluence des différentes parties des couples à àaùn liquides sur le dégagement de rélectricité* Jtous parlerons m^CQt^ sivement :

V Des diaphragmes;

2^ De la nature du métal attaqué et du liquide dans lequel il plonge;

3® De la nature du conducteur négatif et du liquide daps lequel il plonge;

4*' De la dimension des métaux ou des conducteurs;

5"^ De U grandeur des couples;

6* Du nombre des couples composant la pile*

Des diaphragmes. La baudruche et la vessie sont les diapbragipes qui, en raison de leur peu d'épaisseur^ opposent le moins de résis* tance à la transmission du courant; ils ne peuvent servir que dftas les expériences de recherches, et encore quand l^s solutions ne sont ni acides ni alcalines, ou qu'elles ne renferment aucuns sels d'or, d'argent ou de platine, dont les oxydes sont réduits par les matières organiques; car alors les agents chimiques les déirujseât promptement. La présence des métaux réduits sur leur surface présente des inconvénients dont il sera question ci-après.

Le cuir et U peau tannés à sec, c'est-à-dire sans apprêt avec les corps gras, ont à la vérjté les mêmes inconvénients; ipais, comme Ils sont plus résistants, leur durée est plus grande. Le cuir doit être plongé pendant plusieurs jours dans l'eau, afin d'enlever toutef les matières organiques solublei^; quand il a séjourné dans l'eau salée, qu'il a été laissé à l'air et qu'on le tait servir de nouveau, il acquiert une densité telle que les courants ne passent plus. Cet effet est dA non-seulement à la cristallisation du ael marin dans les pore^ du cuir, mais encore à la formatioQ d-pn composé que l'eaM chaude ne saurait dissoudre. D'après c^h, il faiit^ toutes les fois que les

186 CAVSKS BU DieAGtiMEKT

Aaphragmes onl été plongés dans Vem salée, les remettre tremper dans Peau ^ afin d'éviter les effets signalés. On conçoit que Ton puisse donner de grandes dimensions à dés diaphragmes de ce genre, en réunissant plusieurs peaux par une couture h pointa serrés, et en goudronnant les points de suture. De semblables diaphragmes bien préparés tiennent longtemps fe liquide sans perte sensiMe; le seul inconvénient est Tépaisseur souvent un peu forte dtâ cuir. La peau charaoisée et la peau en général sont trop perméables au liquide. On Tie peut les employer que dans le cas où les deux liquides possèdent un trè^aible degré d'endosmose. Le cuir préparé avec des corps gras ne peut convenir, parce quil s'oppose au passage du courant.

La toile à voile est un des meilleurs diaphragmes, surtout avec des dissolutions neutres n'ayant qu'un faible degré d'endosmose, car le courant n*est pas sensiblement arrêté, et Ton peut enlever facilement les cristaux de sel résultant de la réaction des deux disscrutions l'une sur l'autre. On peut donner aux diaphragmes de toile à voile la grandeur que Ton veut, ce qui est un avantage dans l'industrie; la coutui'e doit être faite avec un fil enduit de poix.

Les planches de sapin ou de tout autre bois fibreux à tissu lâche ne peuvent être employées que lorsqu'elles n^ont pas plus de deux à trois millimètres d'épaisseur; mais il faut encore avoir soin d'enlever la sève et lés matières résineuses en plongeant le bois pendant loujgtemps dans de l'eau bouillante alcalisée; ces diaphragmes né peuvent servir que dans des cas assez bornés,, car ils finissent par^ canàbrer lorsqu'ils sèchent.

Le kaolin ou l'argile exempte de carbonate de chaux est , sans ctfntiredit, une matière qui offre des avantages pour former des diaphragmes, atte'ndu que; dans les recherches scientifiques, Ton peut teiu*<lonner une épaisseur de plusieurs centimètres, pourvu tôutèfois^que Pargile soit imbibée d'un liquide bon conducteur, et qu'elle ne «oit pas trop fortement tassée. Ces diaphragmes présentent les effets suivants quand ils ont une certaine épaisseur: l^les effets d'endosmose sont nuls; 2® le mélange des dissolutions est tellement retardé, qu'il se passe souvent plusieufs mois avant qu'ilse soit effectué. Il en résulte cependant quelquefois un inconvénient dont il faut se garantir : lorsque deux dissolutions réagissetît l'une sur l'autre par l'intermédiaire de l'argile, s'il se forme me (Combinaison hydratée, alors l'argile perd l'eau qui servait à l'humecter, et acquiert une con^pacité telle, quel. le courant

DE L ELECT9ICITE*, , 237

fiait par ne plus passer. C'est uq motif pour placer dans le circuit une boussole destinée à faire connaître les variations du couraot. Quand on reconnaît que l'argile est devenue trop compacte^ il f^ut l'enlever et la remplacer. On évite d'employer de l'argile qui reor femie des carbonates^ parce que^ quand un des liquides est aqide^ il se produit un dégagement diacide carbonique qui vient porter lé troulble dans Tappareil.

La porcelaine dégourdie est employée actuellement avea de grands avantages; mais elle offre plus de résistance que la tejrr^ demi-cuite et le.s creusets : seulement il faut avoir soin de laver les diaphragmes de temps, à autre^ afin d^enlever les sels qui^ en cri^^ tallisant dans l'intérieur^ finissent par faire éclater les parois* Sa résistance à la conductibilité augmente beaucoup av«c l'épaisseur ;^ si Ton pouvait avoir^ surtout pour les piles à acide azotique^ des diaphragmes assez solides, quoique peu épais, l'avantage que l'on en retirerait serait très-grand. On peut donner la même qualité aux creusets en leur faisant supporter un plus fort degré de cuisison*

Les creusets sont des diaphragmes très-commodes en raison de la facilité que Pon trouve à se les procurer; seulement^ quand leurs parois sont trop épaisses^ il faut diminuer cette épaisseur avec la lime-

Les diaphragmes en plâtre peuvent être employés^ mais n<Hi avec des dissolutions renfermant de Uacide sulfiirique iibre^ qui dissoudr^t peu à peu le sulfate de chaux ^ en sorte que le diaphragme finirait par disparaître.

Le papier ou carton goudronné perméable au liquide eât un boa diaphragme facile à préparer; le goudron n'est employé que pour empêcher le carton de se délayer dans l'eau*

En général, toute substance perméable aux liquides, qui n'est pas attaquée ou délayée par eux, peut servir à établir des cloisons poreuses; mais elle ne doit pas renfermer de matières conductrices de réleclricité, car il en résulterait, par suite du passage du courant, autant de centres d^actions décomposantes. En effet, foutes les fois qu'un corps solide conducteur se trouve dans un liquide traversé par un courant, l'extrémité de ce corps qui regardé le pôle positif dévient un pôle négatif, et Fautre extrémité un pôle positif^ de sorte que le corps constitue un élément voltaïque qui, en réagissant sur lé liquide ambiant, opère la décomposition des substances qu'il tient en solution. 11 faut éviter, d'après cela, que lés diaphragmes ne contiennent du charbon^des pyrites et autres «ubs-

tences métâiliqttes : c^est à cadde de ta présehce de ces matières dans l'argile qtiô des décompositions électro-chimiques s'opèrent cftielquefois' dans la croAte du glôbe . Les siïbstances organiques ne présentent ^s cet inconvénient^ car elles ne sont condirctrices que lorsqu'elles sont mouillées; néanmoins^ quand quelques-unes de \eats parties soht très-dènSéfs , elles peuvent sef^r d'éléments décomposants.

Nature du métal aîUgué et du liquide dans lequel il plonge habîtuètletnent. On fait usage de zinc parce quil s'attaque vivement dans l'ead acidulée par l'aCide sulfurique et donne un produit très-solubte; un métal moins coûteux s'attaquant aussi vivement donnerait le^-n^émes effets. Le cadmium se comporte de même que lé zinc; mata ce fcétal est rare, et il ne faut pas sôrigèr à son emploi.

On. a pensé à utiliser la fonte et le fer comme métaux altérables. Sfais ils s'attaquent mal dans Teau acidulée^ ne s'amalga- BQtént pas, et jusqu'ici on y a renoncé. 11 est facile de montrer du reste que iWîon électro-chittrique du zinc est Supérieure à celle du fer dans l'eau acidulée par l'acide sulfuriqué; si Ton plonge dkhs ce liquide deux lames, l'ané de ziae, l'autre de fer^ il en résulte uii couple dans lequel lé fer prend félectricité positive, coriime le ferait une lame de cuivre ou de platine, mais moins éiiergiquement. '...'''

Un a pfô{k)sé aussi dé remplir un vase poreux de débrïs de zîric amalgamé, afin d'utiliser ces débris, et de s'en servir comme de lame positive ; il est préférable de les mélanger avec du jnercùre, et d'en faire une pile à amalgame liquide, analogue à celle qui est irèprésenlée îigùre 80, page 533.

On emploie assez généralement, pour liquide coiiducieur, def eâù aâdûlée'par l'acide sulfuriqué; on pourrait utiliser également Facîde cbioriiydrique. Dans la pile à sulfaté de cuivre , comme l'acide sulfuriqué proveqant du sulfate de cuivre peut attaquer lé zinc^ où u besoin d'employer seulement un Tiquidé bon conducteur; on peut donc se servir^ comme on Fa vu, d*eau salée, d'une dissolution de sulfate dé zinc , de sulfate de soude , etc.

Nature du conducteur négatif et du liquide dans tequet il plonge. On a vu que l^éner^e des cx>uples dépend de la non-polarisation du conducteur négatif, et qu'il est nécessaire d'enlever le gaz hydrogène provenant de la décomposition de l'eau et qui s'y transporte continuellement. Nous avons dit que le sulfate de cuivre était généralement en usage, mais on pourrait aussi bien employer des sel^ métaf-

liques réductibles; dans ce cas» les meilleurs condudetuv dotmefiiiefit les meilleurs effets : si Ton pouvait , par exemple^ Mte usage de dilorure de platine^ on aurait une pile très^puissante ; mais on ddl y renoncer^ en raison du prix élevé de ce métal*

I/acide azotique^ comme on l'a vu, produit des actions très^ne^giqueSy mais les vapeurs qui s'en émanent et son prix élevé fort qiie cette pile est d'un emploi coftteux. On a tenté de le rempboev paf une dissolution oxydante. Parmi celles qu'on a proposées^ nous citerons la dissolution de bichromate de potasse, dont on pourrait tv rer très-bon parti. D'après M. Poggendorf^ en prenant trois pax^eH de bichromate de potasse, quatre d'acide sulfurique et dix-hutt d^eau , on a dans les piles de Grove ou de Bunsen un efTèf aussi énergique qu'avec l'acide azotique ; il se forme un alun de chrome dans la dissolution après la réduction complète de Facidé ehromlque. On pourrait alors, en reprenant les résidus ^ reformer du* bichromate de potasse et ne pas perdrele sel de chrome.

Le conducteur négatif qui plonge dans ces liquides ne Jooe qu^im rôle passif; aussi peu importe que Ton ait du cuivre^ du platine, du charbon selon les couples, pourvu que ce corps ne soit pas at(a-» que. L'éner^e de la pile reste la même, quel que soit le conductéar, pourvu qu'il conduise bien. C'est pom cela que Fon n'a pas donné suite aux recherches de M. Schoenbein , qui proposait d'employer le for inactif art lieu de charlnm. On sait que le fér jodit de cette propriété remarquable de devenir inactif après avoir été plongé, sous certaines conditions, dans l'acide azotique; dans cet état. Il peut fonctionner comme conducteur inoxydable. Ce résultat scientifique est fort curieux, mais il n'y a aucun avantage à l'utiliser ici.

Si V6ù avait un corps solide qui fût relativement à Thydrogène ce que le zinc est par rapport à l'oxygène , on formerait un couple d'une grande puissance. On a dû songer dès lors à utiliser les peroxydes métalliques qui, en couche mince, sont conducteurs de Téiectricité. M. Delarive a montré qu'en tassant du peroxyde de plomb dans un diaphragme autour d'une Iftme de platine , Thydrogène était absorbé, et il résultait un couple à un seul liquide, Teatl iteidulée, lequel était aussi énergique que ceux dont il a été queistion précédemment.

Le peroxyde de manganèse pourrait servir également; nwî*, plongé dans une dissolution d'eau acidulée, il faut élever la température pour que la réaction se manifeste, car il est nécessaire d'amener le mélange près de l'état où Toxygène doit commencer à

140 CAUSES DV DiOAGEM^NT

8e dégager. D'après M. F. Leroux , l'action est assez énergique entre 70* et 80®;, et ce n'est qu'en portant les couple3 à cette tempémture que Ton pourrait se passer d'acide azotique. Il en est de même des couples à chlore , que Ton pourrait former en rempla^ çant Tacide azotique par une mélange d- acide chlorhydrique et de peroxyde de manganèse; une fois le chlore qui se produit d^ms les premiers instants dégagé y il faut chauffer vers 35"" , pour que ce mélange dépolarise le conducteur négatif;^ et absorbe Fhydrogène que le courant du couple transporte.^ur le conducteur négatif, charbon ou platine. Cette élévation de température^ coTnme on le sait^ est un obstacle à l'emploi usuel de ces couples (F. Leroux).

Nous devons également placer ici quelques observations relatives à l'intervention deToxygène de l'air. sur les couples voUaïques» Dès les premiers temps de la découverte de la pile^ on s'aperçut que lés couples ordinaires plongés^ dans l'air absorbaient de l'oxygène et que le courant tendait à s^^uréter quand il ne restait plus que de l'azote. Mais il résulte des Observations récentes de M. Viard que l'effet est dû y non pas à l'acticm de l'oxygène sur le zinc^ mais à une action analogue à celle qui se produit dans la pile à gaz (voir page 204)^ l\)xygène agit sur l'hydrogène de la lame négative pour la dépolariser* Dans les coupbs semblables à ceux de Yolta, de WoUaston , l'action de t'oxygène est appréciable; dans ceux où la fe^e électro-motrice est très-ccmsidérable ^ elle est nulle ; ea effet^ dians ce' cas, fa dépolarisation est effectuée dans les couples ^uxmêmes par d'autres substances que par l'oxygène.

JHmtn&iom des élémenU. Dans les couples dont il a été x[uestion^ nous avons supposé que L'étendue des conducteurs était ii peu près la même ; mais leur étendue comparative peut avoir de Tin* fluence^ et; d'après WoUaston ^l'étendue de la. surface du cuivre ou négative devrait être double de celle du zinc ou du métal attaqué. I) serait à désirer que de nouvelles recherches fussent faites dans cette direction. ,

Quant à la grandeur des couples et à leur nombre pour former des pileS; on ne pourra bien comprendre les résultats âes:pbservatioûs faites jusqu'ici qu'a{H*ès avoir indiqué les lois suivant lesquelles l'intensité augmente. Npus dirons^ pour Tinstant^ que lorsqu'on a nu Jông circuit à faire parcourir à Téleçtricité , l'étendue dû couple n'y est pour rïen; ilfaut un grand nombre d'éléments, car aloi's la,teqsîon électrique de la pile croit avec le nonEibre , de^ éléments. Àin^ la tension s'obtient par le. nombre des couples.

DB L^éLECTBICITi. 34 1

Quand on veut augmenter la quantité d'électricité produite par une pile^ et obtenir de grandes étincelles, une forte chaleur, il faut augmenter la grandeur de chaque couple. La quantité d'électricité s^eb* tient par l'étendue des couples.

Théorie des piles ffoltaiques. Il existe deux théories fondées sur des bases tout à fait différentes et à l'aide desquelles on a voulu expliquer tous les phénomènes relatifs à la production de Pélectricité dans les piles voltaïques. L'une repose sur un principe métaphysique, savoir les effets électriques produits au contact des corps, abstraction faite de toute influence chimique : principe dont l'existence ne saurait être constatée d'une manière exempte de toute objection ; l'autre s'appuie sur les efTets électriques produits dans les actions chimiques dont l'existence ne peut être mise en doute et que nous avons adoptée dans cet ouvrage. Nous allons montrer comment cette dernière théorie conduit à la formule de la pile vol-* taïque donnée pour la première fois par M. Ohm en iH21, démontrée par M. Pouillet à l'aide d'expériences faites avec les courants thermo-électriques, et vérifiée par les travaux exécutés depuis cette époque, comme on va le voir ci-après (Fechncr, Jacoby, Lenz, Poggendorf, Wheastone, Daniell, Delarive, Despretz, Becquerel^ E. Becquerel , etc.).

On sait que, lorsque les deux électricités sont séparées l'une de l'autre par le seul fait d'une action chimique entre deux corps^ elles tendent toujours à se recomposer directement sur la surface de contact pour former de l'électricité naturelle, sauf un léger excès qui reste à l'état de liberté, ou plutôt à l'état d'équilibre sur chacune des deux surfaces d'action : le corps qui se comporte comme acide rend libre de l'électricité positive ; celui qui se comporte comme alcali , de l'électricité négative. Si les deux corps sont mis en communication par l'intermédiaire de conducteurs, la recomposition s'effectue au moyen de ces derniers. Cette recomposition s'opère suivant la tension des deux électricités^ la nature et la conductibilité des conducteurs; la très-petite quantité qui reste libre sur chacun des corps en présence , quand le circuit n'est pas fermée constitue sa tension. C'est cette quantité qui échappe à la recomposition pendant le temps que s'effectue le dégagement de l'électricité. On arrive ainsi à une limite qui est constante tant que les conditions de l'action chimique ne sont pas changées.

Il se passe des effets semblables dans une pile composée de la réunion de plusieurs couples; car, lorsque les deux électricités se dé-

943 GAUSSg DU DÉGAGEMENT

gagent dans les réactions chimiques et qu'elles sont à rétat de liberté^ elles se ré|>andent immédiatement, du moins les quantités libres^ dans les corps qui communiquent entre eux^ sans perte sensible; le phénomène se passe donc comme si à l'instant de ce dégagement H y avait une force d'impulsion chassant au loin les deux électricités qui jouissent alors chacune des propriétés que nous leur cmmaissons; c'est-à-dire qu'elles tendent à former de rélectricité naturelle en suivant tous les conducteurs qui se présentent sur leur passage.

La force en vertu de laquelle ce dégagement d'électricité a lieu a reçu le noip de force éUetiXhmoitice dans la théorie du contact. Nous nous servirons de cette dénomination qui a été généralement adoptée^ noais en n'y attachant pas la même signification. Nous entendons par force électro-motrice cette force en vertu de laquelle deux corps en contact se constituent dans deux états électriques différents par les actions des affinités ^ de la chaleur^ etc..

Formule de$ piles voltaïques. Supposons que^ dans un couple à courant constant, on désigne par Ë Texës de tension des électricités résultant des quantités qui restent en présence quand le circuit est ouvert^ c'6st4i-dire la force électro-motrice du couple; quand on fatnera lé circuit, la circulation de Télectricité aura lieu en raison de + E et de — E. Or, la quantité qui passera dans un temps donné dans le circuit, et qui constitue Tintensité du courant, dépen- (ba de sa résistance à la conductibilité et sera en raison inverse de cette résistance. Si on désigne l'intensité du courant par I , et la résistance du courant par R, on aura :

, B est aussi ce qu'on appelle la longueur réduite du couple, c'est* à-dire la longueur d'un fil métallique normal équivalent en conductibilité au circuit. (Voir page 78 et suivantes.)

Si, au lieu d'un eouple, on considère une pile formée de n éténmits, les effets seront les mêmes, la résistance totale sera »R; rexcès de tension électrique sera n£, d'après ce que l'on a dit plus haut, et on aura pour l'intensité du courant :

Telle est la formule fondamentale des piles volta!^|ues* On Pexprime en disant: «L'intensité d'un courant électrique dans une « pile volta!que est égale à la somme des forces électro-motrices « développées dans chaque couple, divisée par la somme des résis-

i>s l'électbicité. 243

a tances de ces couples. x> On doit entendre par somme des forces électro-motrices celle qui résulte de Tensemble de toutes les réactions chimiques qui s'opèrent quand le circuit de la pile est fermé. Si Pon joint I^ deux pôles d*une pile de n éléments par un fil ou un ccHiducteur d'une résistance r, la résistance du circuit augmentera et sera fiR 4-^; alors Tintensité du courant diminuera comme on Ta vu page 79, et on am*a (*) :

Si Ton cherche à vérifier cette formule par Texpérience, et à dé* terminer par Tinterposition d'un rliéostat , les valeurs de R et de E, en faisant varier les intensités du courant, on ne trouve pas des nombres parfaitement constants^ ou , en d'autres termes^. la force électro-motrice et la résistance de chaque couple ne sont pas des quantités constantes. 11 est facile de se rendre oQmptedes variations que Ton observe : on a dit, pages 102 et suivantes, que lorsqu'un courant traverse un circuit mixte composé de métaux et de liquides, le coefficient de résistance de ce circuit ne peut être considéré comme constant dans le cours d'une expérience , et qu'il se produit aux changements de conducteurs une résistance due non-seulement au passage du courant dans un sens ou dans l'autre , mais encore à là polarisation des lames; la résistance totale qui en résulte, et q|ii porte le nom de perte au passage, est fonction de l'intensité du courant et ne peut être évaluée approximativement que par une for-^ mule dlnterpolatîon. Or, quand on fait varier la longueur du circuit r qui entre dans l'expression de Tuitensité du couple, l'intensité du courant I diminue, et, lès résistances au passage étant modifiées^ les autres termes doivent en être affectés; ils ne peuvent donc pas être considérés conmie constants.

(*) Les Talears R et r sont ce que nens atons appelé, page 80, les résistances relatives que les corps présentent au passage de féleclricfté. Quand on les déter^ iniue 4 Taide des formules précédentes, on obtient les coefficienls de résistance, 04i bien les résistances comparées à celles du fil normal dont on fait usage, et cela ûk* dépéndamment de rinCensité du courant. Quant aux résistances absolues que les conducteurs présentent an passage de l'électricité, elles sont fonction de l'intensité du courant, et, par analogie avec les effets observés 4ans les autres phénomènes pbyéques, on peut les considérer comme proporlkmnelles au carré de Tintensité du courant. Mais dans les déterrainaUon^ numériques comparées, et ainsi que nous Tavons fait dans le livre II, cette considération n'est pas nécessaire à introduire, et on se borne à représenter les rapports des résistances comme constants pour les niènies subslanees, indépeàdaniBieDt de llnleiisifé do courant.

244 CAUSES» DU BÉGÀ6B1IBKT

Ainsi la formule précédente ne doit pas être regardée comme l'expression exacte de la loi du dégagement de Télectricité dans la pile voltaïque^ à moins d'y introduire les quantités dont il vient d'être question. Dans le cas des piles thermo-électriques et de circuits tout métalliques^ cette loi s'éloigne peu de la vérité^ les pertes au passage étant peu appréciables devant les résistances des conducteurs. Mus avec des piles formées de circuits mixtes liquides et solides, et surtout avec les piles qui ne sont pas constantes^ quand on fait varier l'intensité du courant dans de grandes limites^ les valeurs de Ë et de R ne restent pas les mêmes.

D'après ce que l'on a vu page 105, si l'on ajoute à la résistance

B C du circuit r une expression de la forme j — =;? la formule que Ton

en déduira représentera les déterminations numériques entre les limites des expériences; on trouve alors en introduisant cette expression à la suite de r dans la formule (3), et en réduisant :

Le termç Y est toujours plus petit que B, mais n'est pas négligeable. On volt que les termes qui proviennent de l'introduction des résistances au passage, dans le calcul, remontent au numérateur delà fomiule, et peuvent être considérés comme diminuant la force électro-motrice de la pile. On peut donc les considérer comme des forces électro-motrices produites aux changements des conducteurs.

Quelquefois on fait entrer dans l'expressicm de la formule retendue des plaques métalliques des couples, Tépaisseur des dissolutions, des diaphragmes qui les séparent, etc. ; mais, d'après ce que nous venons de voir/ on ne peut obtenir une formule exacte, en raison des variations qui se produisent à la surface des conducteurs. On doit se borner aux indications que nous avons données.

Supposons que l'on c(Hisidèré la formule (3) comme T^xpression approchée de la loi du dégagement de l'électricité dans les piles Voîtaïques; on en déduit facilement plusieurs conséquences importantes:

i<» Un couple est d'autant plus énergique que sa force âectromotrice est plus grande et que sa résistance est moindre. Ainsi en cherchant les conditions dans lesquelles ces deux quantités peuvent être augmentées ou diminuées, on obtiendra des piles plus énergiques.

DE L ELECTBTG1TB. 945

S^" tJn couple donne autant d'électricité qu'une pile d'un nombre n d'éléments quand il n'y pas de résistance additionnelle. En effets les formules (1) et (2) doiment la même valeur pour I.

3^ Si la résistance additionnelle r croît proportionnellement au nombre des éléments que Ton ajoute^ alors l'intensité électrique reste la même, quel que soit le nombre de couples.

En efTet^ avec un couple on a I =^ .; avec n couples la ré-

sistance additionnelle étant nr par hypothèse^ on aura, d'après la formule (3), I = . ^^ , c'est-à-dire I = =r-^.

4° L'étendue d'un couple augmente la qttantité d'électricité , car dans la formule (i), quand le couple a une plus grande étendue, Ë est plus grand et R, la résistance» est plus petit. .

5° Le nombre des éléments de la pile augmente la tension, et

permet à Pélectricité de franchir une plus grande résistance. On

peut mettre, en effet, la formule (3) sous la forme I = — — - ; on

voit algrs que, à mesure que n croit, - diminue, et l'intensité I

augmente.

Courants dérivés, Lorsqu^on met en commimication les deux extrémités d'une pile voltaïque à l'aide de deux fils conducteurs, le CQurant se partage dans les deux fils en raison de leur conductibilité, c'est-à-dire en raison inverse des résistances ou de leurs Ion*gueurs réduites ; ainsi les résistances étant représentées par a et A, les quantités d'électricité qui passent par les deux fils sont entre elles comme b : a (Pouillet).

Il est facile de calculer l'intensité du courant qui traverse chaque fil. En effet, la réunion des deux fils rend la résistance additiohnelle moindre, la quantité d'électricité qiy circule dans la réunion des deux flls est donc plus considérable; or, la résistance dé ces deux

fils réunis est ^ , (*), et l'intensité sera dans tout le circuit et

dans chaque fil :

(*) On peul le démontrer comme il suit : Considérons un fil d'une même nature et d'une section variable, dont la longueur çst l^ et la résistance sous l'unité de sec* tion et de longueur r. Les sections sets', nécessaires pour que les fils aient lei risistances a et b, seront déterminées par les équations :

a=jeib = ^.

Or les deui fils réunis parallèlement , ayant même longueur, équivaudront à «a fil

346 CAUgBS DU Dé&AGEiCENT

, nE

Dans lè dreoit total , I =

nR+ ^

Dans le fil dont la résistance est a^ l' =

Dans le fil dont là résistance est b, I" = ^ , ^^f ^ — —'^

nR (a ■+- 6) ■+- aô

EtFonar + I":^!-

Détermination de la force électro-motriee et de la résistance des couples voltatques. La formule des piles voltaïques renfermant seulement l'intensité du courant, la force électro-motrice et les résistances du circuit, il semble facile de pouvoir en déduire les rapports des forces électro-motrices et des résistances des diflërents couples; aussi plusieurs physiciens se sont-ils occupés de cette déténriînation (Fechner, Wheastone, Joule, etc.). Mais, d'après les explications données plus baut , la formule (3) devant être modifiée pour représenter les intensités du courant quand on fait varier les résistances du circuit dans de grandes limites, les nombres que Pon peut en déduire pour représenter E et R dans chaque couple, ne doivent pas être constants. Il serait nécessaire que l'on pût indiquer dans chaque cas l'intensité du courant sur. lequel on opère. Nous citerons néanmoins quelques-uns des résultats obtenus pour n^ontrer «ntre quelles limites sont comprises les valeurs comparées des forces électro-motrices de différents couples.

M. Wheastone, en partant de la formule (3), a opéré comme il suit : soît deux couples dont les forces électyo-motrices sont E, E', et les résistances R et R'. On met dans chaque circuit successivement un galvanomètre et un rhéostat (voir page 80) capable de rendre plus grande à volonté la résistance en augmentant ou diminuant la longueur d'un fil normal. L'intensité du courant évaluée par la déviation de l'aiguille aimantée sen^ dans les deux cas :

r et r' étant les résistances du fil de rhéostat interposé dans les deux

circuits.

de même longueur et dont la section serait s + s', c'esl-à-dire, d*àprèsles deux «équa-

fl ' ri fions précédentes -- -f -r; la résistance de ce qouveau fil ou de la jéunion des

fiIs4ont les résistances sont a et b est donc :

ri ri __ ab

s^sf ri ,'rj "" a -f* à' a'^ b

OB L'iLBCTEIGtnL 147

Si Ton fail varier les résistances r et / de façon que les déflations de Taiguille aimantée soient les mémes^ on aura I b r , et de là :

Or^ comme on peut déterminer avec le rhéostat les résistances R^ R'^ et les résistances additionnelles r et r^ comprenant le fil du

rhéostat et celui du galvanomètre, on aura le rapport •= des forces électro^motrices de chaque couple.

M. Wheastone à préféré introduire dans chaque couple amené à donner la même déviation une nouvelle résistance additionndle avec le rhéostat y aGn que la déviation moindre qui en résulte so!t encore la môme pour les deux couples; il est facile de démontrer que les deux résistances additionnelles a et 6 introduites dans les deux circonstances sont également proportionnelles aux forces âeo* tro-motrîces des couples.

Les nombres suivants sont exprimés en fonction du nombre de tours dont on tourne la roue du rhéostat et se rapportent aux couples dont la forme a été indiquée page 233.

Amalgame de zinc^ sulfate de cuivre, cuivre. 90

Id., acide sulfurique étendu, cuivre 30

Id., chlorure de platine, platine 40

td., acide sulfurique étendu, platine . SF7

Amalgame de potassium , sulfate de zinc , zinc. . . « ,29

Id* sulfate de cuivre, cuivre. » • • i é . « . . fiO

Id. chlorure de platine , platine 60

Amalgame de zinc, acide sulfur. étendu, peroxyde de plomb; 68 Id., de potassium, acide sulfuriquo étendu , peroxyde

de plomb. 06

Id.^ de zinc, acide sulfurique étendu, peroxyde de

manganèse 54

id., de potassium, acide sulfurique étendu, peroxyde

de manganèse 6A

Les résultats précédents groupés différemment montrent qu'avec trois métaux^ la force électro-motrice due aux deux métaux extrêmes est équivalente à la somme des forces électriques de deux éléments formés de métaux consécutifs; en effet :

348 CAUSES DU ^ BiGAOBMKNT

Amalgame de potassium , sulfate de zinc^ amalgame de zinc. . 29 Id., de zinc, sulfate de cuivre, cuivre. 30

Id., de potassium, sulfate de cuivre , cuivre, (Somme) . 59

Id., de potassium , sulfate de zinc, amalgame de zinc. 29 Id., de zinc, chlorure de platine, platine ■. AO

Id., de potassium, chlonire de platine, platine (Somme). 69

M. J. Regnault a proposé une autre méthode pour faire cette détermination: il emploie une pile composée d'un nombre variable de couples à l'aide de laquelle il annule le courant électrique du couple dont il cherche le pouvoir électro-moteur en les opposant pdle à pôle et introduisant un galvanomètre dans le circuit {*).

Nous donnons ci-après quelques déterminations faites avec des couples usuels en introduisant dans le circuit des fils métalliques d'un diamètre d'un millimètre, et variable de à 100 mètres de longueur. Ces couples ont la forme de ceux qui ont été représentés page 231 (E. Becquerel) :

{*) Soit n le nombre de couples de résiataiice r et d'un pouvoir électro-moteur e employés pour produire 16 même effet qu'un couple d'une résistance R et d'un pouvoir électro-moteur E. Comme l'intensité de chaque courant dirigé en sens inverse est, d'après la formule (3) :

ne ^ E

wr + R nr 4- R

On aura ne= E. Donc le nombre n pourra servir à comparer la puissance électromotrice du couple.

.Les couples pris pour unités sont des couples thermo-électriques et des couples h courants constants à deux liquides peu énergiques, sulfate de zinc, suUate de -cadmium , et ayant pour métaux le zinc et le cadmium.

Coapln.

Zinc amalgamé Cuivre. |

Sulfate de zinc Sulfale de cuivre i

Zinc amalgamé. , Platine.

Acide sulfurique (.^ . ) Acide azotique

Amalgame liquide de po-/ lpotassium>^ platine

tassium V 150 mercure V " **" '

Chlorùre^e sodiuiki Chlorure de platine

Zinc amalgamé Peroxyde de plomb en lames

* galvaniques,

Hydrate de potasse — Acide sulfurique L^ ^ J

Âl L*ÉtECTBICITi: