CHAPITRE V

Condensateurs.

Condensaleurs. Lorsque deux disques métalliques séparés par un plateau de matière isolante, de gomme laque ou de verre, ou seulement par une couche d’air, possèdent Pun et l’autre une quantité égale d'électricité contraire, le plateau intermédiaire s'oppose à leur recomposition , mais non à l’action par influence qu’ils exercent l’un sur l’autre, laquelle masque leur action sur les corps environnants : on dit alors que les électricités sont dissimulées. Toutes les fois que l’action attractive des deux électricités est suffisante pour vaincre la résistance que lui oppose le corps isolant, celui-ci est percé en un ou plusieurs points par l'effet de la décharge. Si l’on établit directement la communication entre les deux disques avec un arc métallique, la recomposition des électricités s’opère immédiatement,

Fig. %4 bis. Supposons deux disques A et B, en cuivre ou en étain, séparés par une lame de verre, A étant isolé et B communiquant au sol. Supposons en outre que A communique avec lun des conducteurs d’une machine qui lui fournisse une certaine quantité d'électricité + e, dépendant de la tension de la machine. Cette quantité d'électricité réagira sur l’électricité naturelle de B, attirera une portion de la négative e’, en plus petite quantité que e, à cause de la distance, puis repoussera dans le sol l'électricité T. I. 3

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34 ÉLECTRICITÉ SLATIQUE.

positive ; à son tour cette électricité négativé — e’ agira sur une portion + e” de e, de manière à la neutraliser, et en définitive il n’y aura de libre sur À que e—e". Cette quantité d'électricité libre ayant une tension moindre que + e, on pourra avec la machine ajouter une autre quantité d'électricité positive sur le plateau’ A ; on aura alors une nouvelle décomposition d'électricité naturelle sur B, par conséquentune nouvelle dissimulation,, puis il restera libre sur À un autre excès d'électricité. En continuant ainsi, on pourra accumuler sur À une quantité totale d’électricité positive E, telle que l'électricité libre E — E” sur ce plateau ait une tension égale à celle de la machine ou à + e.

Si la disposition du condensateur offre le moyen de séparer les deux plateaux de la lame isolante, on rendra sensible l'électricité accumulée, L'appareil représenté fig. 24 ter permet d’atteindre ce

Fig. 24 ter.

but. Les deux plateaux C et D sont mobiles à laide d’une manivelle R, et peuvent s’écarter de la lame de verre fixe MN. Quand on a chargé ce condensateur, comme on l’a dit plus haut, on enlève la communication du plateau non isolé avec le sol, et on écarte les plateaux; s'ils sont pourvus de petits pendules électriques, ces derniers divergent aussitôt; quand on rapproche les plateaux, les pendules reviennent à leur position première; mais ils peuvent indiquer d’un côté ou de l’autre, ou simultanément des deux côtés, une faible quantité d’électricité libre. Gette expérience met bien en évidence la présence des électricités dissimulées.

Les quantités d'électricité dissimulées sont rarement égales sur les deux faces du condensateur. Il y a en général d’un côté un excès d'électricité libre qui, avec l'électricité dissimulée, compense la distance et maintient dissimulée l'électricité de l’autre plateau;

PHÉNOMNEÈNES GÉNERAUX. 35

si l'on enlève cet excès d'électricité, lPautre disque manifeste alors un léger excès d’électricité libre contraire. Ces décharges successives peuvent être rendues sensibles comme lindique la disposition de la fig. 24 bis, en enlevant la chaîne conductrice qui met B en relation avec le sol, et en examinant la position des petits pendules ab, a'b', formés de balles de sureau suspendues à des fils de lin et en communication chacun avec l’un des disques. Ces deux pendules, à l'instant où ils touchent les faces des disques, sont repoussés; mais en touchant l’un des disques, le pendule correspondant retombe, et celui de l’autre se relève comme s’il eût pris une charge nouvelle. Cet effet doit être attribué uniquement à la portion d'électricité qui est devenue libre par la perte que l’autre a éprouvée quand on a touché le plateau. On peut en touchant ainsi successivement les plateaux décharger complétement le condensateur.

La force condensante du condensateur (*) dépend de l'épaisseur de la couche isolante et de la résistance qu’elle oppose à la réunion des électricités dissimulées ; d’après les expériences de M. Riess, elle dépend également des dimensions des plateaux. Quant à la quantité totale de l'électricité accumulée, elle est en rapport avec la surface des disques ou avec l’étendue du condensateur. On exprime

(*) Soit an une fraction dépendant de la distance des deux plateaux du condensateur et approchant de l'unité à mesure que cette distance diminue, La quantité d'électricité négative — E' développée sur le plateau B est égale à ME. La quantité d’électricité positive dissimulée est E’—MmE£'—m?E. On a donc E—É"=E (1 — m2), d'où

ADR Cr E—E" 1—m° Or, E étant la quantité totale d'électricité accumulée sur le platéau A, E — E" sera la quantité d électricité libre , ou celle qui se répandrait sur le plateau, si l’autre plateau B n'existait pas.

Le rapport précédent a été considéré jusqu'ici comme mesurant la puissance condensante du condensateur. Mais, d'après les expériences de M. Riess, ce ne peut être qu’une expression approximative et non une formule exacte, car il semble que l'électricité dissimulée participe à la loi de répartition de l'électricité libre à la surface des corps conducteurs, et dès lors le problème est plus compliqué et ne comporte pas une solution aussi simple

En admettant cette formule comme approximative dans les conditions ordinaires, c'est-à-dire à l'égard de plateaux condensateurs très-étendus, peu épais et trèsrapprochés, on voit que ce rapport augmente quand #» approche de l'unité; c’està-dire que plus les plateaux sont près l’un de l’autre, plus le pouvoir condensant du condensateur est considérable, Mais on ne peut dépasser une certaine limite pour des tensions électriques assez fortes, car la couche isolante ayant une limite de résistance pourrait être perforée.

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habituellement ces résultats en disant que la quantité d'électricité qu’on peut accumuler est directement proportionnelle à la surface du condensateur et en raison inverse de l'épaisseur de la lame isolante.

Quand on veut accumuler de fortes charges électriques, on prend en général des condensateurs en verre sous forme de carreaux fulminants; néanmoins le verre est quelquefois perforé, s’il est trop mince. On emploie aussi comme isolant intermédiaire du taffetas verni, de la gutta-percha, ete. Au lieu de plateaux métalliques, on se sert de feuilles d’étain que l’on colle sur les deux faces du corps isolant.

Quand il s’agit d’accumuler de l'électricité à très-faible tension, on peut diminuer alors l'épaisseur de la couche isolante et se servir d’une couche très-mince de vernis à la gomme laque interposée entre deux plateaux en cuivre doré, ou en verre doré, rodés lun sur l’autre, On forme alors l’électromètre condensateur que nous avons décrit page 22 en parlant des électroscopes.

Excitateur. En établissant la communication métallique entre les deux plateaux d’un condensateur chargés d’électricités contraires, on voit une étincelle très-vive et très-brillante, mais plus courte que létincelle ordinaire : cet effet provient de ce que l'excès de tension en vertu de laquelle les électricités libres des plateaux se réunissent est peu considérable eu égard à la quantité d'électricité accumulée, mais que la proportion d'électricité qui passe est beaucoup plus grande. Pour opérer cette décharge, on emploie habituellement l’excitateur à manche, représenté dans la figure 95. Il se

Fig. 25. compose de deux tiges métalliques légèrement courbées, terminées par des boules, et mobiles autour d’un axe H; deux manches isolants de

à verre, enduits de gomme laque, permettent de

lemanœuvreravec les mains. L’excitateur peut

être tout en cuivre; mais il faut alors avoir soin

que l’une des boules soit mise en communi-

H cation avec le plateau communiquant au sol

avant d'approcher l’autre boule du second plateau: sans cela l’expé-

rimentateur pourrait recevoir une partie de la décharge, et par conséquent une commotion plus ou moins forte dans les bras.

Bouteille de Leyde. Quand on veut donner une grande étendue aux surfaces des condensateurs , on a recours à d’autres appareils dont la construction repose sur le même principe, savoir : la bou-

teille de Leyde et les jarres électriques. La bouteille de Leyde joue un grand rôle dans l’histoire de l'électricité; elle a été découverte avant le condensateur proprement dit, et se compose d’une bouteille en verre AB, revêtue extérieurement d’une feuille d’étain

Fig. 26. jusqu’à quelques centimètres du goulot ; elle est remplie intérieurement de feuilles de clinquant chiffonnées, de grenaille de plomb, ou même de feuilles d’étain collées sur la surface intérieure du verre, enfin d’une substance conductrice quelconque. Le haut de la bouteille est recouvert d’une couche de vernis à la gomme laque. Une tige en laiton G, dont le bout supérieur est recourbé en crochet et terminé par une boule, passe dans le bouchon du goulot pour se rendre dans l’intérieur. Cette bouteille est donc un véritable condensateur dans lequel les parois remplacent le plateau isolant; on donne le nom d’armatures intérieures et extérieures aux deux surfaces conductrices qui le composent. Veut-on la charger , on la prend dans une main par Parmature extérieure, et l’on met en communication le crochet avec une machine électrique. Celle-ci donne continuellement à la surface intérieure de l'électricité positive, et il s’accumule à l’extérieur de l'électricité négative. Aussitôt que lon établit la communication entre les armatures à l’aide d’un excitateur, il y a décharge électrique. Si la charge est tropforte, souvent l’étincelle passe du crochet à la garniture extérieure ; quelquefois , lorsque le verre est trop mince, il est percé, et l'appareil ne peut plus servir.

Fig. 26 bis. On donne à ces appareils des dimensions plus @ ou moins grandes (fig. 26 bis), ; quand on veut que

leur action soit puissante, on construit des jarres garnies extérieurement et intérieurement de papier d’étain , sauf sur les bords qui sont recouverts de vernis à la gomme laque.

Si on suspenddans Pair avec un cordon de soie une bouteille de Leydeélectrisée, l'électricité successivement libre sur les deux armatures se perd peu à peu. et la bouteille se trouve complétement déchargée au bout de plus ou moins de temps, suivant le degré d'humidité de l’atmosphère.

En plaçant cet appareil sur un plateau de résine et en le prenant ensuite par le crochet, on rend libre sur la garniture extérieure