Expériences de Faraday. — Peu de temps après Celle

expérience mémorable, Faraday écrivait : « La vitesse de la décharge, dans un même fil métallique, peut varier beaucoup, par suite des mêmes circonstances qui font varier cette vitesse dans le blanc de baleine et dans le soufre. Par exemple, elle doit varier avec la tension ou l'intensité de la première force impulsive. Ainsi, si les deux extrémités du fil métallique de M. Wheatstone étaient en communication immédiate avec deux grandes surfaces métalliques isolées, .... je me hasarde à présumer que le retard de l'étincelle moyenne sur les étincelles extrêmes deviendrait plus sensible. Il serait encore plus considérable, si les deux surfaces dont il s'agit étaient l'armature interne et l'armature externe d'une grande bouteille de Leyde (*). »

Cette conjecture ne s'applique peut-être pas d'une manière exacte à la décharge des batteries, mais elle s'est confirmée de la manière la plus remarquable dans les recherches faites depuis sur la propagation des courants électriques, auquel cas l'idée énoncée par Faraday se présente pour ainsi dire comme une conséquence nécessaire. Considérons, en effet, une source électrique à potentiel constant, comme l'un des pôles d'une pile dont l'autre pôle est relié avec le sol, puis un fil isolé

(J) Expérimental Hesearehcs, t» I, p. 425.

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d'une longueur considérable, dont l'une des extrémités A pourra être mise en communication avec la pile, et dont l'autre extrémité B s'arrête à une très-petite distance d'un conducteur non isolé, de manière que le potentiel de la pile y puisse produire une étincelle. La capacité électrique d'un pareil fil peut être énorme, comme nous en verrons bientôt un exemple. Le débit de la source étant limité, si le fil, d'abord à l'état neutre, est mis en communication avec la pile par l'extrémité A, il se chargera nécessairement peu à peu et n'atteindra qu'au bout d'un certain temps le potentiel suffisant pour provoquer une étincelle à l'autre extrémité. Cet intervalle de temps doit être d'autant plus grand que la capacité du fil et la distance explosive seront elles-mêmes plus considérables. En particulier, ce temps doit augmenter si le fil est entouré d'une couche isolante de gutta-percha et plongé dans l'eau, ce qui en fait un condensateur. La vitesse que l'on déduira d'expériences de cette nature ne peut donc avoir une valeur unique, comme pour la propagation du son ou de la lumière. Il en sera de même si l'on a recours à un effet mécanique quelconque, autre que la formation d'une étincelle, pour apprécier l'afflux d'électricité à l'extrémité du conducteur ; enfin, les résultats seront analogues, sinon identiques, lorsque l'extrémité du fil communiquera avec le sol et qu'on se servira d'un galvanomètre pour dénoter le passage du courant.

442. Faraday a fait à ce sujet quelques expériences remarquables (*). Il a suspendu deux cents bobines de fil de cuivre, recouvert de gutta-percha, à une série de barques rangées dans un canal, de façon que chaque bobine fût entièrement plongée dans l'eau, à l'exception d'une petite longueur de fil aux deux extrémités ; il a réuni ensuite toutes ces bobines bout à bout, de manière à constituer un fil unique de 160 000 mètres de longueur. Il fit communiquer une des extrémités de ce fil, par l'intermédiaire d'un galvanomètre très-sensible, avec un des pôles d'une pile, de 550 éléments de Volta, dont l'autre pôle était réuni à la terre; l'autre extrémité du fil resta isolée.

L'aiguille fut d'abord fortement déviée et indiqua ainsi le pas= sage de la quantité d'électricité nécessaire pour charger le fil,

(') Annales de Chimie et de Physique, 3e série, L. KLTj p. 1*25.

puis se rapprocha rapidement du zéro. La déviation aurait dû finir par être nulle, si l'isolement par l'enveloppe de guttapercha eût été parfait; il n'en fut pas ainsi d'une manière absolue, et l'on obtint une déviation fixe inférieure à 5 degrés, ce qui attestait l'existence de fuites extrêmement faibles.

Les choses étant ainsi disposées, on supprima la communication du fil avec la pile et l'on observa les phénomènes suivants : en touchant avec le doigt l'un des bouts du fil, on éprouva une commotion puissante, comme l'eût fait la décharge d'un condensateur ; cette commotion avait une certaine durée, et, en ne laissant durer qu'un instant le contact du doigt et du fil, on pouvait décomposer la commotion totale en une quarantaine de secousses successives. La commotion était encore sensible lorsqu'il s'écoulait un intervalle de cinq minutes entre le moment où le fil était séparé de la pile et le moment où on le touchait avec le doigt. Si l'on mettait le fil chargé en communication avec le sol par un galvanomètre, l'aiguille était fortement déviée ; et cet effet était encore sensible quand l'intervalle entre l'expérience et la séparation du fil d'avec la pile était d'une demi-heure.

Ces divers phénomènes indiquent évidemment que l'appareil se comporte comme un immense condensateur. En effet, le fil de cuivre avait environ lmm,6 de diamètre et la couche de guttapercha 2nin\5 d'épaisseur. Le diamètre de l'armature extérieure formée par le liquide était donc environ 4 fois plus grand que le diamètre du fil, et, si l'on calcule par les formules des condensateurs cylindriques concentriques (175) la capacité d'un pareil fil de 160 000 mètres de longueur, on trouve qu'elle est de près de 60 000 mètres. Comme on doit multiplier encore ce nombre, au moins par 2, pour tenir compte du pouvoir inducteur, spécifique de la gutta-percha (581), il en résulte que la capacité électrique du fil employé par Faraday était supérieure à celle d'une sphère conductrice isolée et soustraite à toute influence, de 120 kilomètres de rayon.

445. Des expériences analogues ont été faites par Faraday, à l'aide de 2400 kilomètres de fil enfoui dans le sol, entre Londres et Manchester, et cette ligne lui a servi pour des recherches plus importantes encore sur la transmission des cou-

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rants. La ligne est formée par quatre fils parallèles et souterrains, chacun de 600 kilomètres de longueur; ces fils ont été ajoutés bout à bout, de façon à constituer un fil unique dont les deux extrémités et le milieu fussent à la station de Londres. Un galvanomètre fut placé à l'une des extrémités, un second galvanomètre intercalé au milieu du fil, et l'autre extrémité fui réunie avec le sol par un troisième galvanomètre. On a mis le premier galvanomètre en rapport avec l'un des pôles d'une pile dont l'autre pôle communiquait avec le sol. L'aiguille du premier galvanomètre a été immédiatement déviée, mais celle du deuxième ne l'a été qu'au bout d'un intervalle de temps sensible, et celle du troisième un peu plus tard encore. Environ deux secondes se sont écoulées avant que le courant électrique parùl être propagé du premier au troisième galvanomètre. On a supprimé la communicaiion du premier galvanomètre avec la pile ; l'aiguille de ce galvanomètre s'est immédiatement rapproebée du zéro, celles du second et du troisième se sont ensuite successivement déplacées.

En établissant et supprimant la communication du premier galvanomètre avec la pile, à des intervalles suffisamment rapprochés, on peut, en quelque sorte, lancer dans le fil des onde; électriques successives, de telle façon que les trois galvanomètres soient traversés au même instant par trois ondes diflerentes. Enfin si, après avoir supprimé la communication de la pile avec le premier galvanomètre, on fait communiquer ce galvanomètre avec le sol, l'électricité dont le fil est chargé se décharge simultanément par ses deux extrémités, de façon que le premier et le troisième galvanomètre sont traversés par des courants électriques de directions opposées (l).

Si l'on essaye de répéter les expériences précédentes avec une ligne télégraphique de môme longueur, dont les fils sont librement suspendus dans l'atmosphère, les effets sont très-peu marqués ; les trois galvanomètres sont déviés ou reviennent au repos presque exactement au même instant.

Dans les expériences relatives aux fils souterrains, on peut sub-

(l) L'existence de ces courants de charge et de décharge dans les fils souterrains avait été observée déjà par M. W. Siemens. {Annales de Chimie et de Physique^ 5e série, t. XXIX, p. 7)98).

stituer aux trois galvanomètres trois appareils télégraphiques de Bain, dans lesquels le passage du courant se traduit par des traits bleus tracés par un crayon fixe en fer sur une bande de papier mobile, imprégnée de ferrocyanure de potassium. Si l'on interrompt le circuit à des intervalles très-rapprochés, l'appareil le plus voisin de la pile trace une ligne discontinue composée de traits pleins et nettement séparés; le second et le troisième appareil tracent, au contraire, des traits pleins réunis par des traits déliés qui indiquent que l'électricité met un certain temps à sortir du fil. Si même les interruptions du courant sont suffisamment rapprochées, les appareils, sauf le premier, ne tracent plus qu'une ligne continue.

444. Remarques sur la propagation de l'électricité. — Le retard qu'éprouve la propagation de l'électricité dans les fils souterrains s'explique aisément par l'énorme accroissement de la capacité électrique de ces fils ; mais les dernières expériences de Faraday mettent en évidence un autre phénomène important, c'est que, si on lance dans un fil le courant d'une pile pendant un intervalle de temps très-court, la durée de ce courant aux différents points par lesquels il passe successivement augmente de plus en plus, en même temps que l'intensité diminue. L'espèce d'onde électrique qui existait dans la première partie du fil s'étale donc de plus en plus, à mesure qu'elle se propage. Ce phénomène, qui avait déjà été signalé par MM. Fizeau et Gounelle (*), a été étudié dans ces dernières années d'une manière particulière par M. Varley (2), à l'aide d'une ligne télégraphique artificielle, présentant à peu près les propriétés électriques d'un câble sous-marin établi entre l'Angleterre et l'Australie.

On conçoit, par cette seule remarque, que la propagation de l'électricité n'est pas un phénomène simple, susceptible d'une définition exacte comme pour le son ou la lumière, mais nous ne pouvons pas discuter ici ce problème complexe, et nous nous bornerons à donner, à titre de renseignement, les vitesses de propagation mesurées par différents physiciens dans des fils métalliques. Tous les observateurs, sauf M. Wheatstone et M. Fe-

(i) Comptes rendus de l'Académie des sciences, t. XXX, p. 139, (2) Revue des cours scientifiques, t. V, p. 89,

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lici, ont employé des courants interrompus et des méthodes analogues à celle de Faraday.