EFFETS MÉCANIQUES ET PHYSIQUES DE L'ÉLECTRICITÉ. A

mètres chacun. Â la station de Manchester, les extrémités du premier et du second fil communiquaient directement ; il en était de même des extrémités du troisième et du quatrième fil. Â la station de Londres, M. Faraday avait attaché un premier galvanomètre à Textrémité du premier fil, avait réuni les extrémités du second et du troisième fil par un second galvanomètre, et enfin avait attaché un troisième galvanomètre à Vextrémité du quatrième iil. Une pile communiquait avec le premier galvanomètre par un de ses pôles, et par Vautre avec la terre; l'extrémité libredufil du troisième galvanomètre communiquait avec le sol. Le circuit de la pile était ainsi constitué par un fil souterrain de 2^00 kilomètres de longueur, et par trois galvanomètres équidistants^ séparés par des intervalles de 1 200 kilomètres.

Ouand le circuit était fermé, Taiguille du premier galvanomètre était immédiatement déviée; celle An second n*était influencée qu'au bout d'un intervalle sensible; il s'écoulait environ deux secondes avant que celle du troitième commençât à se déplacer. — Quand ce circuit était rompu , l'aiguille àupremier galvanomètre retombait immédiatement à zéro; celle du second ne commençait à rétrograder qu'un peu de temps après, et celle du troisième plus tard encore. — Lorsque la communication du prc^ mier galvanomètre et de la pile était successivement établie et interrompue, la pile lançait dans le circuit une série d'ondes électriques qui se propageaient indépendamment les unes des autres, et mettaient un temps appréciable pour parcourir l'intervalle de deux galvanomètres. — Fiifin, quand le fil du premier galvanomètre était séparé

410 ÉLSaRICITÉ DYNAMIQUE.

de la pile et mis en communication avec le sol, rélectricité dont le fil était chargé s'écoulait par les deux bouts, et les galvanomètres extrêmes accusaient le passage de deux courants de sens contraires.

Les mêmes expériences ont été répétées avec un fil télégraphique librement suspendu dans l'atmosphère, et de môme longueur que le fil souterrain. L*œil ne pouvait pas saisir d'intervalle sensible entre les époques de déplacement des aiguilles des trois galvanomètres, tant à rétablissement qu'à la rupture du circuit.

Ces résultats prouvent que la vitesse de propagation de Féleclricité est beaucoup plus considérable dans les fib télégraphiques aériens que dans les fils souterrains et sous-marins ; ils expliquent le retard considérable qu'éprouve la transmission de l'électricité dans le télégraphe, en partie sous-marin, établi entre Greenwich et Bruxelles. Il est évident aussi que, dans les lignes télégraphiques aériennes, il suffit que, dans une partie de son parcours, le fll se rapproche beaucoup de la terre, ou rase les murailles d'un grand édifice, pour que l'induction latérale devienne plus considérable, et qu'il en résulte un affaiblissement de la vitesse de propagation du courant. On voit, d'après cela, que les circonstances capables de modifier la marche de l'électricité dans un conducteur sont très variées, et de telle nature qu'il est impossible de se mettre h l'abri de leur action perturbatrice; il n'y a donc pas lieu do s'étonner s'il existe de si grandes différences entre les résultats obtenus par les observateurs qui, dans ces dernières années, ont essayé de déterminer la vitesse de propagation de l'électricité.

TS 1IÉCANIQ0B$ ET PHYSIQUES DE L'ÉLECTRICITÉ, ftll

quatre fils du télégraphe souterrain de Manchester lisposés comme nous Tavons indiqué, M. Faraday placé les trois galvanomètres par trois appareils iphiques de Bain. — Dans ce télégraphe, un stylet sur une bande de papier en mouvement des traits [ui correspondent aux temps pendant lesquels le

voltaïque reste fermé ; ces traits sont séparés par \fervailes blancs qui correspondent aux temps pcnesquels le circuit reste ouvert. — Le circuit était âvement ouvert et fermé entre la pile et le preappareil. — Quand les interruptions se sucoé-

lentement, les traits bleus étaient nettement se- )ar des intervalles blancs dans les trois télégraphes; ris appareils marchaient bien. — Pour des interîs plus rapprochées, la séparation des traits bleus nette que dans le premier appareil ; dans les deux

ces traits étaient réunis par des lignes bleues plus Yoù il résulte évidemment que, dans le second et le ne appareil, le courant s'était p^norftyt^e?^^??^ affailis n'avait jamais été complètement interrompu. — pour des interruptions plus rapides encore, le proppareil marchait toujours régulièrement, mais les utres ne traçaient plus qu'une ligne continue et seur uniforme. A ce moment donc , le courant,

les interruptions pratiquées à son origine, c-on-

une intensité sensiblement . constante dans le ne et le troisième appareil. — Après ces derîxpériences, il n'est plus possible de conserver des

sur la réalité de la diffusion que les courants inus éprouvent dans leurs conducteurs, et que

ftl2 ÉLEGTRICITB DYNAMIQUE.

MM. Fizeau et Gounelle avaient déjà signalée dans leurs < recherches. ^

k ARTICLE PREMIER. Il

Nous avons déjà parlé (tome I, p. 1 78) des effets mécaniques des décharges d'électricité statique; dans Tartide troisième de ce chapitre, à propos de la lumière électrique, nous devrons fixer plus spécialement notre attention sur les transports de matière pondérable qui ont lieu entre les surfaces polaires en présence; nous n'avons à nous occuper ici que des effets mécaniques développés dans les métaux paramagnétiques et dans les liquides, pendant le passage du courant électrique.

Action méeaiiiqm dvt conrant snr le« métavs fmnr

magnétiques. — La propriété dont jouissent les métaux paramagnétiques de rendre un son, quand ils sont soumise rinfluence d'un courant voltaïque, a été constatée, pojurla première fois, par M. Page (1) en Amérique, puis vérifiée, en France, par M. Delezeune (2). A partir de cette époque, ' l'action du courant électrique sur les métaux paramagnétiques a été successivement étudiée par MM. Marian et Matteucci, De la Rive (3), Beatson (4), Guillemin (5), Wart-

(1) Amer, Journ.y juillet 1837.

(2) Biblioth. univers, de Genève, 1838, t. XVI, p. 406.

(3) Arch, de V électricité, 18i5, t. V, p. 200. — Ann. dechim. etdephys,, 3« série, 1846, t. XVI, p. 93; — 1849, l.XXVÏ, p. 158. / — Dmoth. miv. de Genève, 1848, t. IX, p. 193, 265. /

(4) Archiv, de Vélectricité, 18i5, t. V, p. 197.

(5) Compt. rend, de VAcad. des se, 18i6, t. XXII, p. 264,432.

KFFBTS MteANIQUES. Ai 3

mann (i). En i8li8, M. Wertheim(2)apub1ié, sur cesphé- Domènes, un travail important dans lequel il est parvenu à démontrer que ces sons étaient dus à une action mécanique du courant voltaïque sur les masses métalliques paramagnéiiques soumisesà son influence. Sans entrer dans le détail des expériences de M. Wertheim, nous nous contenterons de rapporter ici les principaux résultats de ses recherches. -

1* Un courant voltaïque passant à travers une hélice exerce, sur une barre de fer placée dans son intérieur, une traction mécanique.

2* Cette traction est la résultante d'une composante longitudinale et d'une composante transversale.

3* L'action totale est proportionnelle à l'intensité du courant et à la masse du fer.

II? La composante ou traction longitudinale existe toujours, et peut, selon la position de l'hélice, tendre à allonger ou à raccourcir la barre de fer.

5« Le§ composantes ou tractions transversales se compensent mutuellement , quand l'axe de la barre de fer coïncide avec l'axe de l'hélice.

6" Un conducteur de fer qui sert à transmettre le courant éprouve un choc brusque dans le sens de la propagation de l'électricité. Ce choc explique rallongement constaté par M. Beatson dans un fil de fer au moment où il livre passage à un courant.

7® Il y a une analogie complète entre l'action du courant

(1) Biblioth. univ. de Genève, 1846, t. I, p. 419.

(2) Ann, de chim. el de phys., 3* série, 1848, t. XXIII, p. 302.

hik ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE.

et celle d'une force purement mécanique agissant dans le i même sens. jf

Sous Tinfluence de courants discontinus, les métaux |i paramagnétiques rendent des sons, dont la nature h s'accorde avec l'action mécanique de ces courants telle i\ qu'elle est établie dans les propositions précédentes de % M. Wertheim. En effet, l'expérience prouve que:

1" Une barre de fer placée dans Taxe d'une hélice électrodynamique rend un son longitudinal très net, de même ton que celui qu'on obtiendrait en la frottant longitudinalenient avec un archet.

2» Le son rendu par la barre est aussi un son longitu- \ dinal^ quand elle sert elle-même à transmettre le courant, j

3° Une barre de ferplacée dans une hélice électro-dyna- \ mique, mais dans une position excentrique, rend un son longitudinal moins pur, accompagné d'un son transversal assez faible pour qu'il soit difficile à entendre. A l'œil nu, on peut distinguer les vibrations transversales correspondantes à ce dernier son.

l\° Les fils de fer se conduisent absolument comme les barres.

Du reste, ces sons musicaux, rendus seulement par les métaux paramagnétiques et sous l'influence de courants discontinus extérieurs ou transmis, sont accompagnés de bruits divers', appelés par M. Wertheim b^^its de ferraille et dont la cause n'est pas exactement connue.

Transport des liquides dans le clrealt voltaïi|oe.

— Porret (1) a, le premier, appelé l'attention des physi- (1) Am.dechim.etdepHys,^ 2* série, 1816, t. If , p. 137.

B?flST8 MÉCANIQUES. U\5

ci6DS sur les transports de liquides opérés par les courants âectriques. Dans s^ expériences, le liquide était séparé en deux portions par une membrane organique interposée ; une dés cellules était mise en communication avec le pôle positif, et Tautre avec le pôle négatif d'une pile. Le transport du liquide se faisait toujours à travers la cloison poreuse, de la cellule positive à la cellule négative, c'est-àdire dans le sens du courant lui-mêm.e. Ce sujet a été repris par M. Becquerel, et plus récemment par M. James NayÀev (1 ) ; ces physiciens ont, tous les deux, vérifié l'exactitude des faits observés par Porret. M. Wiedemann (2) a donné les lois de ces phénomènes, dans un travail fort important dont nous allons rapporter les principaux résultats.

Le liquide est contenu dans un grand vase de vorre H (Fig. Ail), et dans un vase cylindrique d'argile poreuse a, placé dans l'axe du premier. Sur le vase d'argile est mastiquée une cloche de verre C, dont la tubulure est armée d'un tube vertical d muni d'un tube latéral d'écoulement^^. A l'extérieur et à l'intérieur du vase d'argile a, sont deux lames de platine P et p, roulées en cylindre et communiquant, par des fils verticaux / et /*, le premier avec le pôle positif, le second avec le pôle négatif d'une pile. La petite Ouverture par laquelle le fil f sort de la cloche C est fermée avec du mastic ; le tube vertical d est aussi mastiqué à la cloche G. B est un flacon destiné à recueillir le liquide transporté.

(1) Biblioth. univ. de GenèuCy 1816, t. Il, p. 3il.

(2) Ann, de chim. et de phys., .V série, 1853, l. XXXVII, p. 242.

(il 6 iLBCmiCITÉ DYNàMIQUE.

Quand le circuit est fermé, le liquide est transporté dans jû

le sens du courant à travers les parois du vase poreux a, ii

et s*écoule par le tube ee, dans le flacon B. H. Wiedemann ^j^

Fig. 41 i,

a fait varier Vintensité % du courant, et a pesé, dans chaque cas, la quantité q de liquide transporté dans un temps donné. Il a trouvé ainsi que :

L'étendue etFépaisseur de la cloison poreuse restant les

mêmes, le rapport - est constant^ c'est-à-dire la quantité

de liquide transporté est proportionnelle à Vintensité du courant employé.

11 a ensuite modifié Y étendue de la surface poreuse, en recouvrant une partie du vase d'argile d'une couche iso-

8FFITS MÉCANIQUES. UM

lante et impénétrable au liquide; il a aussi fait varier Yépaisseur de la t^loison poreuse, et, dans chaque expérience, il a mesuré rintensité i du courant et la quantité q de liquide transporté. Il a trouvé ainsi que :

Les variations survenues dans Yépaisseur de la cloison poreuse et dans Y étendue de sa surface exercent la môme influence sur Yiniensité du courant transmis et sur la quantité de liquide transporté ; en sorte que, dans tous

a ces cas, le rapport - reste constant.

Donc, pour une intensité donnée et maintenueco7w^aw/e du courant voltaique, la quantité de liquide transporté reste aussi constante, et indépendante de l'épaisseur de la cloison poreuse et de l'étendue de sa surface.

En agissant comparativement sur des liquides différents, H. Wiedemann a reconnu que la quantité de liquide transporté augmente avec la résistance du liquide au passage du courant, mais sans qu'aucune loi simple se manifeste.

M. Wiedemann a eu recours à un autre mode d'expérimentation. Il a remplacé le flacon B par un manomètre à mercure M (Fig. ^12), dont le tube horizontal s était abouché avec letube d'écoulement e^. La partie supérieure du tube vertical d était hermétiquement fermée après l'introduction du liquide. A mesure qu'il était transporté de la surface positive à la surface négative de la cloison poreuse, le liquide pesait sur le mercure dans la courte brandie du manomètre, et le refoulait dans la longue branche. En vertu* de cette différence de niveau du mercure, le liquide contenu dans le vase poreux supportait

une pressimi qui tendait à le faire repasser dans le vase extérieur H. Quand la colonne mercurielle avait atteint son maximum d'élévation, évidemment la pression hydrostatique du manomètre poussait à travers le diaphragme poreux, et en sens inverse, autant de liquide que le courant lui-même, et faisait équilibre à son action propre. \a

Fig. 412.

pression du manomètre, quand le mercure cesse de monter, j>eut donc être prise pour la mesure de la force de transport du courant. En déterminant, dans chaque expérience, l'intensité du courant employé et la hauteur maximum du mercure dans le manomètre, M. Wiedemann a trouvé que :

La hauteur h à laquelle s'élève le mercure dans le

SFFETS MÉCANIQUES. /il9

laaomètre est proporliounelle à l'intensité i du couaut, à la résistance spécifique r du liquide, à Tépaiseur e du diaphragme poreux, et en raison inverse de 'étendue s de la surface du diaphragma

En sorte que, c étant une co«s/aw^^, rexpression générale le la hauteur de la colonne mercurielle du manomètre, )u de la pression hydrostatique qui sert de mesure à la orce du courant, est

Il est facile de voir que cette expression s'accorde par* aitement avec les résultats des expériences précédentes rar les quantités de liquide transporté. En effet, la cloison x)reuse peut être considérée comme une réunion de tubes capillaires dont le nombre est proportionnel à l'étendue lésa surface, et dont la longueur est représentée par son épaisseur. Les recherches de M. Wiedemann nous ont ippris que l'intensité du courant restant constante, la }uantité de liquide transporté à travers cette cloison, )ar ractiou propre du courant, reste aussi constante, ot ndépendante de son étendue superficielle et de son épaisieur. D'autre part, nous savons que les quantités de lijuide qui passent, dans un temps donné, à travers U\s ;ubes capillaires sont proportionnelles aux pressions, et en raison inverse des longueurs des tubes. La pression maaométrique, pour produire le môme effet que la force de 'ran5/?o;V du courant, c'est-à-dire pour maintenir la quanité de liquide poussé à travers le diaphragme poreux instante et indépendante de ses dimensions en surface 5t en épaisseur, devait donc croître en raison inverse de

U2d ÉLKCTRICITB DYNAMIQUE.

rétendue superficielle, et en raison directe de Tépaisseur

de la cloison perméable interposée. .

Cette dernière expression de la force de transport d'un .

courant d'intensité donnée i donne lieu à un rapproche- > •

ment important. En effet, la quantité — est, à proprement e

parler, la résistance qu'oppose au passage du courant le * liquide qui imbibe la cloison poreuse contre les parois de laquelle sont appliquées les deux lames de platine, l'une en dedans^ l'autre en dehors du vase d'argile a. 11 résulte de là que la force de transport du courant établit entre la surface positive et la surface négative du diaphragme poreux une différence de pression proportionnelle à laquan-

er tité — , OU à la résistance du liquide interposé ; mais nous

avons vu (page 79) que la diSEérence de tension, ou la force électromotrice partielle du courant, entre ces deux surfaces

est aussi proportionnelle à cette résistance — . On peut

donc dire que :

Les actions mécaniques d'un courant voltaïque suivent exactement les mêmes lois que la distribution des tensions électriques dans un circuit fermé.

ARTICLE n.

Le passage de l'électricité à travers les conducteurs s'accompagne toujours du développement d'une certaine quantité de chaleur, variable avec les conditions de l'ex-

périence. H nous importe de déterminer comment rintcusité de Teffet calorifique est modifiée par la nature, la longueur, la section des conducteui*s, et par la quantité d*électricité transmise, afin d'arriver à la connaissance des lois du dégagement de chaleur produit par les déchaînes d'électricité statique et par les courants voltaîques.

S !•'• — Clialear développée pendant le paftage &es décharges d'éleetrîeilé statîqne.

Nous avons déjà vu (tome I, p. 163) que la décharge d'une batterie élève la température des corps qu'elle traverse. Quand elle passe dans un fil métallique fin, tendu entre les branches de l'excitateur universel, l'élévation de température est assez considérable pour rougir, fondre et volatiliser le métal. L'or, l'argent et le platine, dont les oxydes seraient réduits à cette haute température, sont ramenés à l'état de globules incandescents, ou de poussière impalpable ; le fer, le cuivre, le zhic, le plomb, se combinent avec l'oxygène de l'air, et brûlent avec éclat. Nous savons aussi que, sous l'influence d'une décharge électrique, l'alcool et l'éther s'échauffent, et s'enflamment.

Nous ne dirons rien ici ni des expériences de Cuthberson (1), ni de celles de Van Marum (2), sur l'incandescence des fils métalliques traversés par la décharge d'une batterie électrique, et nous fixerons exclusivement notre

(1) Bibliothèque brilanniquey 1808, t. XXXIX, p. 111. (8) Bibliothèque brUannique, 18H, t. LVI, p. 210.