ÉLECTRISATION PAR CONDUCTION

un vase de métal creux, et l’on attache son couvercle à un fil semblable, de façon que l’on puisse ouvrir et fermer le vase sans le toucher.

On suspend les morceaux de verre et de résine, et on les électrise, comme précédemment.

Alors, le vase n’ayant aucune charge électrique initiale, on suspend (/ig. 4) par son fil le morceau de verre à l’intérieur du vase, mais non

Fig. 4.

en contact avec lui; on ferme le couvercle, et l'on trouve que l'extérieur du vase a une charge vitrée; on peut montrer que l’électrisation est exactement la même à l'extérieur du vase, en quelque point de l’espace intérieur que soit suspendu le verre.

Si maintenant, sans toucher au vase, on retire le verre, son électrisation est la même qu'avant d’avoir été introduit; celle du vase a disparu.

Cette électrisation, qui ne se produit qu'autant que le verre est à l'intérieur du vase, qui disparaît lorsque le verre est retiré, s'appelle électrisation par induction.

Des effets semblables se produiraient si l’on suspendait le verre près et en dehors du vase; mais, dans ce cas, on trouverait sur une partie de la surface extérieure du vase une électrisation vitrée, et sur l'autre partie une électrisation résineuse. Quand le verre est à l’inrieur du vase, toute la surface extérieure a l’électrisation vitrée, toute la surface intérieure l’électrisation résineuse.

Électrisation par conduction.

29. Expérience 111. — On électrise le vase de métal par induction, comme dans l'expérience précédente; on suspend dans le voisinage, par des fils de soie blanche, un second corps métallique; et un fil de

métal, suspendu pareillement, est amené à toucher à la fois le vase électrisé et le corps métallique.

On trouve alors que le second corps a une électrisation vitrée, et que l’électrisation vitrée du vase a diminué.

L'état électrique a été transmis du vase au second corps par le moyen du fil de métal. On appelle ce fil un conducteur d'électricité, et on dit que le second corps a été électrisé par conduction.

Conducteurs et isolants.

Expérience IV. — Si, au lieu du filde métal, on avait employé une tige de verre, un bâton de résine ou de gutta-percha, ou un fil de soie blanche, aucun transport d'électricité n'aurait eu lieu. Pour cette raison, ces substances sont appelées non-conducteurs d'électricité. Les non-conducteurs servent, dans les expériences d'électricité, à supporter les corps électrisés, sans enlever leur électricité. On les appelle ésolants.

Les métaux sont de bons conducteurs; l'air, le verre, la résine, la gutta-percha, le caoutchouc vulcanisé, la paraffine, sont de bons isolants; mais, comme nous le verrons plus tard, toutes les substances présentent de la résistance au passage de l'électricité, et toutes la laissent passer, quoique à des degrés extrêmement différents. Ce sujet sera examiné quand nous en viendrons à traiter du mouvement de l'électricité. Pour l'instant, nous ne considérerons que deux classes de corps, les bons conducteurs et les bons isolants.

Dans l'Expérience Il, un corps électrisé produit l’électrisation du vase métallique, dont il est séparé par l'air, milieu non conducteur. Un pareil milieu, considéré comme transmettant sans conduction les effets électriques, a été appelé par Faraday milieu diélectrique; l'action qui se produit à travers ce milieu est appelée induction.

Dans l'Expérience III, le vase électrisé a produit l’électrisation du second corps métallique par l'intermédiaire du fil métallique. Supposons ce fil enlevé, et le morceau de verre électrisé retiré du vase sans le toucher et éloigné à une distance suffisante. Le second corps continuera de montrer une électrisation vitrée; mais le vase, après que le verre en aura été retiré, aura une électrisation résineuse. Si maintenant nous mettons le fil métallique en contact avec les deux corps, il y aura conduction le long du fil, et toute électrisation disparaîtra des deux corps, ce qui montre bien que les deux corps étaient électrisés également et en signe contraire.

CONDUCTEURS ET ISOLANTS. 39

30. Expérience V.— L'Expérience II a fait voir que, si, après avoir électrisé un morceau de verre en le frottant contre de la résine, on le suspend à l’intérieur d’un vase métallique, on observe à l'extérieur de ce vase une électrisation qui ne dépend pas de la position du verre.

Si maintenant, sans toucher ni au vase ni au morceau de résine, on introduit dans le même vase le morceau de résine contre lequel le verre a été frotté, on observe qu'il n’y a plus à l'extérieur du vase aucune électrisation. On conclut de là que l’électrisation de la résine est exactement égale et opposée à celle du verre. En introduisant un nombre quelconque de corps chargés d’une manière quelconque, on peut montrer que l’électrisation de l'extérieur du vase est celle que produirait la somme algébrique (‘) de toutes les électrisations, les charges résineuses étant comptées avec le signe —. Nous avons ainsi une méthode pratique pour additionner les effets électriques de plusieurs corps sans altérer en rien l’électrisation de chacun d'eux.

31. Expérience VI(?).—Prenons un second vase métallique isolé B ; mettons dans le premier vase À le morceau de verre électrisé, dans le second vase B le morceau de résine électrisé; puis mettons les deux vases en communication par le fil de métal, comme dans l’Expérience III. Toute trace d’électrisation disparaît.

Retirons maintenant le fil de métal et, sans toucher les vases, retirons-en les morceaux de verre et de résine. Nous trouvons que A est chargé d'électricité résineuse, et B d'électricité vitrée.

Si maintenant nous introduisons à la fois le verre et le vase A dans un plus grand vase isolé C, nous trouvons qu'il n’y a point d’électrisation à l'extérieur de C. Ce qui montre que l’électrisation de A est exactement égale et contraire à celle du morceau de verre; et l’on ferait voir de même que lélectrisation de B est exactement égale et contraire à celle du morceau de résine.

Nous avons ainsi une méthode pour charger un vase d’une quantité d'électricité exactement égale et contraire à celle qui se trouve sur un corps électrisé, et cela sans altérer en rien l’électrisation de ce dernier; et nous pouvons par ce moyen charger un nombre quelconque

(*) [Cette expérience est évidemment purement théorique; de plus, comme on n'a indiqué jusqu'ici aucun moyen de mesurer l'électrisation d’un conducteur, l'expression de somme algébrique ne répond à aucune notion expérimentale.

(*) [Cette expérience est à neinc réalisable et, comme la précédente, soumise à

la même objection relativement aux mesures. (C.)]

ho 1". PARTIE, CHAP. 1. — DESCRIPTION DES PHÉNOMÈNES.

de vases de quantités exactement égales d'électricité de l'une ou l’autre sorte, quantités que nous pouvons prendre pour unités provisoires.

32. E-rpérience VII. — On charge le vase B d'une quantité d’'électricité positive que, pour le moment, nous appellerons l'unité; puis on l’introduit dans le grand vase isolé C, sans qu’il y ait contact. Il se produit une électrisation positive à l'extérieur de C. On fait alors toucher B contre l’intérieur de C. Aucun changement ne s'observe (!) dans l’électrisation extérieure de C; mais, si l’on retire B de C, sans qu'il y ait contact, et qu'on l'écarte à une distance suffisante, on reconnaît que B est entièrement déchargé, mais que C est chargé de l'unité d'électricité positive.

Nous avons donc une méthode pour faire passer sur C la charge de B.

On charge de nouveau B de l'unité d'électricité positive, on l’introduit dans le vase C qui a déjà une charge, on lui en fait toucher la surface intérieure, et on le retire. On trouve que, cette fois encore, B est complètement déchargé, et que, par suite, la charge de C est doublée.

En répétant cette opération, on trouve que, si intense que soit la charge préalable de C, et de quelque manière que soit chargé B, dès l'instant que B est d’abord entièrement entouré par C, puis amené au contact avec C, et enfin retiré sans toucher C, la charge de B passe complètement sur C, et B est absolument déchargé d'électricité.

Cette expérience nous donne une méthode pour charger un corps d'un nombre quelconque d'unités d'électricité. Quand nous en viendrons à la théorie mathématique de l'électricité, nous verrons que le résultat de cette expérience nous fournit une preuve rigoureuse de l'exactitude de la théorie.

33. Avant de passer à l’étude des lois des forces électriques, résumons les faits établis. |

En plaçant un système électrisé quelconque à l’intérieur d’un vase conducteur creux isolé et en examinant l'effet produit à l'extérieur du vase, nous déterminons la nature de l’électrisation totale dans le système intérieur, et cela, sans qu'il ÿ ait communication d'électricité entre les différents corps du système.

(') [On remarquera, comme précédemment, combien il serait difficile expérimentalement de prouver cette affirmation, en apparence si simple, dont la vérification est pourtant le nœud de la question. (C.)]

CONDUCTEURS ET ISOLANTS. 41

Nous pouvons étudier l'électrisation de l'extérieur du vase par un procédé très délicat, consistant à mettre le vase en communication avec un électroscope.

Nous pouvons supposer que l'électroscope soit formé d’une feuille d'or suspendue entre deux corps chargés, l’un positivement et l’autre négativement. Si la feuille d’or est électrisée, elle inclinera vers le corps qui a une charge contraire à la sienne. En augmentant convenablement l'électrisation des deux corps et la délicatesse de la suspension, nous pouvons rendre sensibles des charges extrêmement faibles de la feuille d’or.

Lorsque nous en viendrons à décrire les électromètres et les multiplicateurs, nous verrons qu’il y a des méthodes encore plus parfaites pour découvrir l'existence d’une charge et pour vérifier l'exactitude de nos théorèmes ; mais, pour l'instant, nous admettrons que l'épreuve se fasse en reliant le vase creux à un électroscope à feuilles d’or.

C'est cette méthode qui a servi à Faraday pour son admirable démonstration des lois des phénomènes électriques (‘).

34. 1° L'électrisation totale d’un corps ou d’un système de corps reste toujours la même, à moins qu'il ne recoive de l'électricité ou qu'il n’en cède à d’autres corps.

Dans toutes les expériences d'électricité, on trouve que l'électrisation des corps est variable, mais toujours on reconnaît que ces variations sont dues à un défaut d'isolement ; et à mesure que l’on améliore les procédés d'isolement, la déperdition diminue. On est donc en droit d'affirmer que l'électrisation d’un corps placé dans un milieu parfaitement isolant resterait parfaitement constante.

2° Quand un corps en électrise un autre par conduction, la charge totale des deux corps reste constante, c'est-à-dire que, autant un des corps perd d'électricité positive ou gagne d'électricité négative, autant l'autre gagne d'électricité positive ou perd d'électricité négative.

En effet, si les deux corps sont renfermés dans le vase creux, on n'observe aucun changement dans l'électrisation totale.

3° Quand on produit l'électrisation par le frottement, ou par loute autre méthode connue, il se forme des quantités égales d’électricité positive et d'électricité négative (?).

(‘) On static electrical inductive action (Phil. Mag., 1843), et Exp. Res., vol. IT, p. 219.

(*) [L'expérience est extrèmement difficile à réaliser pour ètre concluante. (C.)]

En effet, on peut examiner la charge totale du système au moyen du vase creux, ou effectuer à l’intérieur du vase mème les opérations qui produisent l’électrisation ; si énergique que soit l’électrisation des parties du système, la charge de l’ensemble, telle que l'indique l'électroscope à feuilles d’or, est invariablement nulle.

Donc l’électrisation d’un corps est une quantité physique susceptible de mesure, et l’on peut, en combinant expérimentalement deux ou plusieurs électrisations, obtenir un résultat analogue à celui que donne l’addition algébrique de deux quantités. Nous sommes donc en droit d'employer un langage qui, dans l’électrisation, vise la quantité aussi bien que la qualité, et de parler d’un corps électrisé comme « d’un corps chargé d’une certaine quantité d'électricité positive ou négative ».

35. Lorsque nous accordons à l'électricité, ainsi que nous venons de le faire, la qualité de quantité physique, nous devons ne pas admettre, d’une façon trop hâtive, qu'elle est ou qu’elle n'est pas une substance, qu’elle est ou qu'elle n'est pas une forme d'énergie, ou qu’elle appartient à quelqu'une des espèces connues de quantités physiques. Tout ce que nous avons prouvé Jusqu'ici est qu'on ne peut ni la créer ni la détruire, et, par suite, que si la quantité totale d'électricité comprise à l’intérieur d’une surface augmente ou diminue, cette quantité en plus ou en moins doit forcément avoir traversé la surface pour entrer ou pour sortir.

C'est ce qui est également vrai pour la matière, et s'exprime par l'équation connue en Hydrodynamique sous le nom d’équation de continuilé.

Ce n’est plus vrai pour la chaleur, car la chaleur contenue à l'intérieur d’une surface fermée peut augmenter ou diminuer sans qu'il entre de la chaleur ou qu'il en sorte à travers la surface; il peut y avoir transformation en chaleur de quelque autre forme d'énergie, ou de chaleur en énergie.

Ce n’est même pas vrai de l'énergie en général, si nous admettons l’action directe des corps à distance; car alors un corps extérieur à la surface fermée peut échanger de l'énergie avec le corps compris dans la surface. Au contraire, si tout ce qui paraît une action à distance résulte d’une action entre les parties d’un milieu intermédiaire, et si nous comprenons clairement la nature de cette action entre les parties du milieu, on conçoit que, dans tous les cas où l'énergie augmente ou diminue à l’intérieur d’une surface fermée, nous pourrons saisir au passage l'énergie qui entre dans la surface ou en sort.