Machines de Van Martini. — Van MarUIÏl utilisa Surtout

pour ses expériences une grande machine à deux plateaux construite par Cuthbertson. Les plateaux, de lm,65 de diamètre, étaient éloignés de 19 centimètres et frottaient sur 8 paires de coussins situés, comme dans la machine de Ramsden, aux deux extrémités du diamètre vertical ; les conducteurs étaient portés par des pieds en verre mobiles et communiquaient avec deux peignes doubles situés entre les plateaux aux deux extrémités du diamètre horizontal. Dans cette machine, dont la puissance exceptionnelle est restée célèbre, on a accumulé toutes les précautions pour éviter le plus possible les déperditions accidentelles. Van Marum remarqua d'abord qu'il se produisait rapidement des étincelles en forme de rayons entre les peignes et l'axe de rotation; pour les supprimer, il isola l'axe en formant les montants des coussins par des tiges de verre, et couvrit les plateaux d'une couche de matière résineuse dans toute la partie centrale qui n'était pas frottée. La déperdition par l'axe ayant disparu, il se produisit des fuites abondantes sous forme d'ai-

grettes par toutes les garnitures qui attachaient les conducteurs aux pieds de verre.

Van Marum remplaça alors les douilles cylindriques que l'on emploie habituellement par des boules de métal d'un pied de diamètre dont la partie inférieure était creusée en forme de large ombilic dans lequel se mastiquait la tige de verre ; cette disposition, qu'il serait peut-être utile de reprendre pour les appareils à potentiels élevés, produisit les meilleurs effets. Les montants des coussins étaient portés par une table à pieds de verre, de façon qu'on pouvait aussi isoler les frotteurs et recueillir l'électricité qui s'y développe. C'est avec cette machine que Van Marum obtint des étincelles de 61 centimètres de longueur et de la grosseur d'un tuyau de plume, et des aigrettes en forme de houppes qui avaient 58 centimètres de diamètre.

Quelques années plus tard, Van Marum fit construire une autre machine qui permet de récolter d'une manière plus égale l'une ou l'autre électricité à volonté, mais non les deux à la fois. Le plateau est porté à l'extrémité de l'axe de rotation et frotte entre deux paires de coussins isolés, situés de part et d'autre aux extrémités du diamètre horizontal. Un arc conducteur, attaché à une sphère isolée et terminé par deux petits cylindres parallèles au plateau, peut être placé dans un plan vertical, de manière à récolter l'électricité positive du verre, ou mis en contact avec les coussins pour y prendre l'électricité négative. Un deuxième arc semblable, porté par la monture de l'axe de rotation et communiquant avec le sol, peut être placé aussi dans un plan vertical, ou ramené au contact des coussins, de manière à faire écouler dans le sol soit l'électricité positive du verre, soit l'électricité négative des coussins. Cette machine ne s'est pas répandue parce qu'elle est encombrante et fragile : la nécessité de porter le plateau de verre à l'extrémité d'un axe rend la construction difficile et exige de lourds contre-poids; l'appareil est incommode à transporter, parce que les dimensions sont à peu près les mêmes dans tous les sens, et le bénéfice que paraît présenter la production d'une électricité quelconque ne compense pas ces inconvénients.

840. Expériences de Péciet. — Nous indiquerons plus tard les résultats obtenus avec les différentes machines et la compa-

raison directe de leurs effets; mais, avant d'aller plus loin, il est nécessaire de justifier le principe môme qui a servi de base à nos raisonnements.

Péclet (*) a étudié par expérience l'influence des diverses circonstances qui peuvent modifier le développement d'électricité. Son appareil se composait d'un cylindre de verre horizontal, arrondi et poli au tour, sur lequel était appuyé un frotteur en bois, taillé suivant la même courbure, que l'on pouvait charger de poids différents, et qui était guidé par deux montants verticaux. En face du cylindre, dans le plan horizontal passant par l'axe, était un peigne conducteur relié par une tige de métal assez longue avec un pendule électrique à ressort, qui se déplaçait en face d'un cercle gradué et servait délectromètre. Péclet recouvrait la face inférieure du frottoir de substances différentes, il substituait même quelquefois au cylindre de verre un cylindre de résine ou un cylindre recouvert de taffetas ciré ; il avait ainsi une machine de Nairne susceptible de recevoir un assez grand nombre de modifications. Voici quels ont été les principaux résultats des expériences :

Comme le conducteur n'a qu'une capacité très-faible, la déviation du pendule augmente rapidement aussitôt que la machine est en marche, et atteint bientôt une divergence maximum, à partir de laquelle il reste immobile ; les déperditions d'électricité par l'air et par les supports, ainsi que les décharges qui s'opèrent entre le peigne et le frotteur, font alors équilibre au débit de l'appareil.

La déviation maximum est indépendante de la vitesse de rotation, excepté quand on emploie comme frotteurs certains corps tels que la pluche de soie, le molleton, et en général les corps garnis de longs filaments, avec lesquels les fuites sont trop abondantes pour un faible débit. Cette déviation est aussi indépendante de la nature du frottoir quand il est formé de substances métalliques, et elle est sensiblement plus faible avec les corps filamenteux; on prévoit, en effet, que l'intervalle du peigne au frotteur sera alors plus facilement franchi par les étincelles. Enfin, la déviation maximum est indépendante de la pression, à

(*) Annales de Chimie et de Physique, 2e série, t. LVII, p. 337.

partir d'une certaine charge qui dépend de la nature des corps, et indépendante de la largeur des frottoirs. Toutefois, les résultats sont moins réguliers quand le corps frottant est mauvais conducteur, parce qu'il n'est pas facile alors de mettre la surface frottante en communication avec le sol, et que l'électrisation se fait d'une manière moins uniforme.

En évaluant le débit par une bouteille de Lane, Péclet a reconnu qu'à partir de certaines limites inférieures, la quantité d'électricité est, dans chaque cas, proportionnelle à la vitesse de rotation, indépendante de la pression et de la largeur du frottoir, mais qu'elle varie avec la nature des substances entre lesquelles s'effectue le frottement.

Péclet a ensuite remplacé le frottoir en bois par un cylindre de cuivre qu'il garnissait de cuir et recouvrait de diverses substances. Ce cylindre était muni de tourillons qui lui permettaient de tourner. En le maintenant immobile, on produisait un frottement de glissement; en le laissant libre, il tournait sur lui-même et l'on obtenait un frottement de roulement. Péclet a constaté ainsi que les métaux, le papier, les peaux lisses, etc., produisent exactement la même quantité d'électricité par les deux modes de frottement ; il se manifeste seulement des différences pour certains corps, comme les étoffes satinées et le taffetas ciré.

Enfin, Wollaston avait annoncé qu'une machine électrique ne produisait plus d'électricité dans l'acide carbonique. Péclet répéta cette expérience, en plaçant une petite machine sous une cloche qu'il remplissait alternativement d'air et d'acide carbonique parfaitement secs, et vérifia, au contraire, que la nature du gaz n'exerce aucune influence appréciable. Le résultat observé par Wollaston tenait sans doute à ce que l'acide carbonique était resté humide.

En résumé, les expériences de Péclet démontrent donc, comme nous l'avons admis, que la quantité d'électricité développée par le frottement de deux corps est indépendante de la pression qu'on exerce, de la vitesse du mouvement, de la nature du frottement et du milieu ambiant, c'est-à-dire, en d'autres termes, qu'il s'établit entre les deux corps mis en contact une différence de potentiel déterminée, indépendante de toutes les circonstances extérieures.

DES MCHINES ÉLECTRIQUES. 2G5

841 . Machine d Armstrong. — La machine hydro-électrique de M. Armstrong, qui provoqua d'abord une sorte d'enthousiasme, mais qui est à peu près abandonnée aujourd'hui, repose sur un phénomène dont la découverte est due au hasard. Un ouvrier mécanicien occupé à réparer une machine à vapeur près de Newcastle. ayant une main dans le jet de vapeur qui s'échappait par une fuite, mit l'autre main sur le levier de la soupape à poids ; il en tira une brillante étincelle et éprouva une violente commotion. M. Armstrong (l) étudia les circonstances de ce phénomène ; il reconnut que la vapeur sortie d'une chaudière par un orifice étroit et sous l'influence d'une forte pression est généralement électrisée, que la quantité d'électricité dépend de la pureté de l'eau que renferme la chaudière, de la nature du corps qui forme les bords de l'orifice d'échappement, et de la pression de la vapeur ; il constata, de plus, ce fait remarquable que la production d'électricité est à peu près nulle si la vapeur est sèche, et que la vapeur saturante, surtout celle qui renferme des gouttelettes liquides déjà condensées, fournit beaucoup plus d'électricité. Une série de recherches sur ce sujet l'ont conduit à la construction d'une machine électrique très-ingénieuse qui comprend : une chaudière à vapeur, une boîte réfrigérante pour condenser une partie de la vapeur avant la sortie, une série de becs d'échappement, et un conducteur terminé par un peigne pour récolter l'électricité.

Dans le modèle que construisit M. Ruhmkorff (fig. 226), la chaudière V a 80 centimètres de longueur et 40 centimètres de diamètre; elle est portée par 4 pieds en verre et le foyer est intérieur. Une soupape de sûreté à poids S limite la pression à 4 ou 5 atmosphères. Le réfrigérant est une boîte métallique D qui renferme des étoupes constamment mouillées et qui est traversée par les tubes d'échappement de la vapeur, comme on le voit sur la figure 227. Ces tubes sont terminés à leur sortie de la boîte réfrigérante par des becs d'échappement A dont la construction est assez compliquée. Le prolongement du tube est en cuivre ; il porte d'abord une lame verticale / (fig. 228) qui le

1 Annales de Chimie et de Physique, 2e série, t. LXXV. p. 3*28; 3e série, t. VII, p. 401, et t. X, p. 105.

bouche en partie de manière à briser le jet de vapeur. A ce prolongement est vissé un ajutage métallique A. garni intérieurement d'un cylindre de buis b. Quand la pression est suffisante, on ouvre le robinet R : le jet de vapeur qui vient de la chaudière se condense en partie dans les tubes du réfrigérant D, contourne

Fis. 226.

la lame f, et s'échappe en frottant contre les parois du cylindre de buis. Elle est reçue à peu de distance sur un peigne métallique P qui communique avec un conducteur B isolé. Les becs d'échappement et la chaudière se chargent d'électricité négative, et la vapeur, d'électricité positive; le peigne P s'électrise alors

positivement par un phénomène d'influence et de décharges, comme dans la machine ordinaire.

Pour tirer un bon parti de cet appareil, il faut d'abord nettoyer la chaudière en y introduisant de l'eau ordinaire, dans la^ quelle on ajoute 1 kilogramme de potasse du commerce. Quand la vapeur est sous pression, on ouvre le robinet, on la laisse s'échapper abondamment par les ajutages, et on fait écouler le reste du liquide. On remplit ensuite la chaudière d'eau distillée, on met dans le foyer du charbon de bois allumé dont on active la combustion par un soufflet; et, lorsque la vapeur commence à fuir par la soupape à levier, on ouvre le robinet. Dans ces conditions, si l'on pose un excitateur par une de ses branches

Fis. 227.

Fis. 228.

sur le conducteur à peigne et qu'on approche l'autre branche de la chaudière, on obtient un jet continu d'étincelles de 12 centimètres de longueur, avec un débit d'électricité près de 5 fois aussi grand que celui d'une machine de Ramsden à plateau d'un mètre de diamètre qui ferait un tour à la seconde.

La grande machine hydroélectrique de l'Institut polytechnique de Londres a une chaudière de 2 mètres de longueur, 46 jets d'échappement pour la vapeur, et elle donne comme un torrent d'étincelles de 60 centimètres de longueur. Cet appareil fournit 7) fois autant d'électricité que la grande machine à frottement du même établissement dont le plateau a 2,ll,27 de diamètre, et qui est mise en mouvement par un moteur à vapeur.

Ici encore, de même que dans les machines ordinaires, le débit d'électricité augmente avec les surfaces frottées, et la différence de potentiel que l'on peut établir entre le conducteur B et la chaudière est limitée par la distance du peigne aux becs d'échappement. Cette distance ne peut pas être augmentée à volonté, parce que le jet de vapeur finirait bientôt par ne plus aboutir au

268 TIIAITÉ D'ÉLECTRICITÉ STATIQUE.

peigne d'une manière assez complète. Comme la capacité du conducteur est en général très-faible par rapport à celle de la chaudière, les deux potentiels sont très-différents en valeurs absolues ; pour obtenir de grandes distances explosives, il vaudrait mieux relier le peigne avec un conducteur isolé de capacité à peu près égale à celle de la chaudière, afin de diminuer le plus possible les pertes accidentelles. Enfin, si l'on fait communiquer avec le sol le peigne ou la chaudière, le potentiel du conducteur qui reste isolé devient beaucoup plus élevé.

842. Expériences de Faraday. — Faraday (') a étudié avec soin les différentes circonstances qui influent sur la production d'électricité dans cette machine, et observé plusieurs phénomènes assez singuliers.

1° La simple évaporation de l'eau et la condensation de la vapeur ne produisent aucune trace d'électricité.

2° Un courant de vapeur sèche ou surchauffée, c'est-à-dire parfaitement purgée de gouttelettes liquides, ne s'électrise pas. La vapeur obtenue avec de l'eau ordinaire, même quand elle est humide, ne donne que des quantités très-faibles d'électricité, et il suffit d'une petite proportion de sels dissous pour rendre la vapeur neutre. Si l'eau contient en suspension certains corps isolants tels que des essences, de l'huile, des graisses, des résines, etc., la chaudière se charge d'électricité positive, et la vapeur, d'électricité négative. Faraday explique l'influence des sels dissous par la conductibilité que ces corps communiquent à l'eau, et il conclut de l'action exercée par les huiles et les essences que l'électricité n'est pas due au frottement de la vapeur ni même de l'eau liquide sur les ajutages, mais au frottement d'une couche de matière isolante qui entoure les gouttelettes.

3° La nature des becs d'échappement a une grande influence. Avec de l'eau distillée, la vapeur est toujours positive, mais le frottement sur l'ivoire ne donne rien; les métaux réussissent mieux et le buis paraît être de tous les corps solides celui qui fournit le plus d'électricité.

4° De même, un jet d'air parfaitement sec, provenant d'un réservoir où ce gaz est comprimé, ne produit pas d'électricité ;

(*) Annales de Chimie et de Physique, 3e série, t. X, p. 88.

mais, quand l'air est humide, le tube de dégagement estélectrisé négativement et l'air positivement. Dans cette expérience, comme pour la vapeur humide, la production d'électricité doit être attribuée au frottement des gouttelettes liquides.

o° On peut s'attendre à obtenir des résultats analogues en remplaçant les gouttelettes liquides par des poussières quelconques entraînées dans un courant de gaz. Faraday a constaté, en effet, que l'écoulement par un ajutage d'un jet d'air chargé de poussières quelconques produit presque toujours de l'électricité ; le signe électrique du courant de gaz varie avec la nature des poussières, et la production d'électricité est toujours beaucoup moindre qu'avec de la vapeur humide.