Découverte des propriétés de la tourmaline. Vers la

fin du dix-septième siècle, les Hollandais rapportèrent des Indes orientales, et surtout de l'île de Ceylan, une pierre curieuse que les gens du pays désignaient sous le nom de tournamal, qui signifie tire-cendres, à cause de la propriété qu'elle possède d'attirer les cendres quand on la jette dans le feu.

Cette pierre, qu'on a depuis appelée tourmaline et qui semble ètrelelyncurium des anciens (l), est devenue rapidement célèbre; elle a donné lieu à un grand nombre d'observations, pour la plupart discordantes, et l'on fut assez longtemps avant d'être fixé sur ses véritables propriétés. Lemery en donna la première description (2); il reconnut que la tourmaline, après avoir été chauf-

(*) Watson, Pkil. trans. abridged, vol. XI, p. 419 (1759). (*) Histoire de V Académie des sciences (1717), p. 7.

fée, attire et repousse ensuite de petits corps légers, tels que les cendres, la limaille de fer, des morceaux de papier, etc.

Œpinus, en 1756, reconnut le premier que les propriétés de la tourmaline sont dues à un développement d'électricité, que les deux extrémités d'un cristal chauffé sont toujours ôlectrisées en sens contraires, Tune positivement et l'autre négativement, que ces propriétés se montrent dans tous les échantillons, quelle que soit leur forme, et qu'on peut les manifester à un très-haut degré en plongeant la tourmaline dans l'eau bouillante, puis la laissant refroidir après l'avoir essuyée; il a pu môme tirer d'une tourmaline une petite étincelle visible dans l'obscurité. Une tourmaline présente donc deux pôles électriques comparables aux pôles d'un aimant.

Peu de temps après (*), Canton fit cette observation importante que la polarité de la tourmaline n'est pas due à la température même, mais à ses variations. Quand on échauffe une tourmaline, les deux extrémités deviennent, l'une A positive, l'autre B négative. Si alors on ramène les extrémités à l'état neutre en les touchant avec des corps conducteurs et qu'on laisse refroidir le cristal, l'extrémité A devient au contraire négative, et l'autre B positive. Il y a donc inversion des signes électriques, en même temps que changement de signe des variations de température, et toute production d'électricité disparaît quand la température est constante. Canton a reconnu aussi que les extrémités d'une tourmaline deviennent lumineuses, quand on chauffe ou qu'on refroidit le cristal, de sorte que l'on peut reconnaître les signes des pôles par la différence des deux lueurs.

Enfin, il résulte encore d'une expérience de Bergmann que les quantités d'électricité accumulées aux deux pôles d'une tourmaline, pendant une variation de température déterminée, sont égales et de signes contraires. En plongeant une tourmaline dans un vase métallique qui contenait de l'eau chaude et communiquait avec une paire de pendules, Bergmann n'aperçut aucune divergence des pendules, d'où il résulte que la somme algébrique des électricités était toujours nulle.

989, Comme la tourmaline est un corps mauvais conducteur

(*) Phil. tram.i vol. Ll, p. 403, (1759.)

496 TRAITE D^LECTRICITE STATIQUE.

de l'électricité, on peut aussi l'électriser par frottement ; si l'on combine cette propriété nouvelle avec la précédente, et surtout si les deux pôles du cristal éprouvent des changements de température différents, il peut en résulter des effets extrêmement complexes qui ont rendu très-difficile l'étude de ce phénomène.

Ainsi, pendant qu'un cristal se refroidit, on peut éleclriser par frottement le pôle qui doit devenir négatif. Cette extrémité donne alors des signes d'électricité positive, de sorte que la tourmaline semble électrisée d'une seule manière dans toute son étendue. D'autre part, quand une baguette de tourmaline se refroidit uniformément, l'une des extrémités A étant positive et l'autre B négative, il y a nécessairement vers le milieu un point neutre. Si, en même temps qu'on laisse refroidir l'extrémité A, on échauffe l'autre extrémité, on voit que les deux pôles extrêmes seront positifs ; mais alors la région moyenne du cristal est négative, et elle possède une quantité d'électricité égale à la somme de celles qui existent aux extrémités. Dans ce cas, le cristal entier se comporte comme s'il était formé de deux cristaux différents, ajoutés bout à bout par leurs pôles de mêmes signes, et il existe deux points neutres. On peut aussi faire en sorte que l'un des points neutres soit à une extrémité, ce qui donne lieu à un grand nombre de combinaisons, sur lesquelles il est inutile d'insister.

990. Toutes ces particularités présentent la plus grande analogie avec les pôles des aimants ordinaires et la distribution du magnétisme dans les barreaux aimantés à points conséquents. Canton a retrouvé aussi le phénomène corrélatif de Ja rupture des aimants. En brisant une tourmaline qui se refroidit et qui possède deux pôles électriques seulement, il a constaté que les morceaux présentent chacun deux pôles, et que les extrémités nouvelles correspondant à la rupture sont de signes contraires.

Brewster (') a montré qu'il en est ainsi pour les plus petits fragments. Quand on jette sur une lame de verre la poussière obtenue en broyant une tourmaline dans un morlier d'acier, on reconnaît qu'elle n'y adhère pas, si la lame est à la température ordinaire; mais, aussitôt qu'on chauffe la lame, l'adhérence

(') Annales île Chimie et de Physique, 2° série, t. XXVIII, p. 1(51.

devient manifeste, et si l'on agite la poudre, elle a une tendance évidente à se réunir en pelotons qui rappellent l'expérience du spectre magnétique.

991. M. Becquerel (l) a employé une méthode ingénieuse pour évaluer les quantités d'électricité développées pendant réchauffement ou le refroidissement. La tourmaline est placée dans une chape en papier suspendue par un fil de cocon dans l'intérieur d'un vase en verre. Dans ce vase et à peu de distance des extrémités du cristal sont deux tiges qui communiquent avec les pôles d'une pile sèche. Aussitôt que la tourmaline est devenue électrique, elle se place dans la ligne des tiges et, si on la dérange de cette position, elle y revient par une suite d'oscillations dont la vitesse peut servir à déterminer la quantité d'électricité qui existe aux extrémités. Toutefois, à cause des propriétés isolantes de la tourmaline, les charges électriques se conservent longtemps, de sorte que la durée des oscillations qui s'effectuent pendant un changement de température déterminé dépend, non pas seulement de cette variation de température , mais de la quantité d'électricité accumulée déjà depuis le début de l'opération. La charge réelle est alors, sauf la déperdition, l'intégrale de toutes celles qui se sont développées, par suite des changements de température successifs.

992. Cette propriété constatée d'abord dans la tourmaline, puis étendue à un grand nombre d'autres cristaux naturels ou artificiels, a reçu le nom de pyro-électricité pour la distinguer de la thermo-électricité, réservée à l'ensemble des phénomènes produits par la chaleur dans les métaux et les corps conducteurs. Pour rendre la description des expériences plus rapide, nous appellerons, avec MM. Riess et Rose (2), pôle analogue d'un cristal celui qui devient positif quand la température s'élève, et négatif quand elle s'abaisse, de sorte que le signe d'électricité est toujours le môme que celui de la variation de température, et pôle antilogue l'extrémité dont le signe électrique est contraire à celui de la variation de température.