Inflammation de matières combustibles. — Lorsqu'une

étincelle électrique trouve sur son passage une substance combustible, elle peut l'enflammer. Ces phénomènes ont été observés dès l'époque où l'addition d'un conducteur aux machines électriques permit d'obtenir des décharges correspondant à une quantité notable d'électricité. Vers 1744, Ludolf(2) en Allemagne, l'abbé Nollet en France (3), et Watson en Angleterre (4), firent à ce sujet de nombreuses expériences. On alluma, à l'aide d'une étincelle, l'esprit de vin, l'éther et môme les fumées qui s'échappent d'une bougie récemment éteinte.

On peut allumer l'éther en tirant une étincelle, avec un conducteur ou même avec le doigt, d'une petite capsule de métal communiquant avec la machine électrique et renfermant une couche mince de ce liquide. Watson rendit encore l'expérience plus frappante en provoquant cette étincelle par l'intermédiaire d'une goutte d'eau épaissie par un mucilage ou même au moyen d'un morceau de glace. Il alluma de même de l'air inflammable, c'est-à-dire de l'hydrogène, et mit le feu à la poudre. Cette der-

({) Histoire de V électricité, t. III, p. 550. (s) IbicL, t. I, p. 134.

(5) Mémoires de l'Académie (1745), p. 107. (*) Phil. tram, abridg. (1745), vol. IX, p. 151.

nièrc expérience ne réussit pas sans précautions particulières, car l'étincelle électrique passe habituellement entre les grains sans les enflammer si l'on n'emploie pas une décharge de batterie. Mais une simple bouteille de Leyde suffît si l'on prend le soin, soit de broyer la poudre avec un corps mauvais conducteur et combustible comme le camphre, la colophane, ou quelques gouttes d'une huile inflammable, soit de ralentir la décharge en interposant sur le trajet du circuit une petite couche d'eau ou une corde mouillée (Beccaria).

De même, pour enflammer le coton-poudre, on décharge une batterie avec un excitateur à manches de verre dont l'une des boules est entourée d'une couche de coton poudre dans laquelle on a placé de la poussière de colophane ou de lycopode.

549. Eudîomètres. — Cavendish, en 1784 (1), observa que 42,5 volumes d'hydrogène mêlés à 100 volumes d'air brûlent complètement sous l'influence d'une étincelle, et laissent un résidu de 80 volumes, en même temps que la cloche se couvre d'humidité ; c'est l'une des premières expériences desquelles on puisse déduire la composition de l'eau et celle de l'air.

On appelait autrefois eudiomètres des appareils destinés à éprouver le degré de pureté de l'air en soumettant ce gaz à des réactions chimiques quelconques ; on réserve maintenant ce nom d'une manière plus particulière à des tubes dans lesquels on provoque la combinaison des gaz par une étincelle électrique dans les expériences d'analyse.

Il n'entre pas dans notre but de décrire ici ces appareils et la manière de les employer; nous citerons, par exemple, l'eudiomètre de Volta avec lequel on ne peut opérer que sur les gaz peu solubles dans l'eau et où l'étincelle est produite entre une armature métallique et une tige latérale, comme dans le pistolet de Volta; l'eudiomètre à mercure de Gay-Lussac, où l'on provoque l'étincelle entre un bouton mastiqué à la partie supérieure d'une éprouvette en verre et une tige de fer qui, traversant le mercure, remonte dans l'éprouvette jusqu'auprès du bouton supérieur; enfin, l'eudiomètre de Mitcherlich formé par une cloche en verre dans les parois de laquelle on a soudé deux fils de platine, qui

(') Vhil. tram, abridg. vol. XV, p. 180.

se terminent dans l'intérieur à une petite distance l'un de l'autre. Cette dernière disposition est la plus avantageuse et celle qui a été généralement adoptée. Il suffit d'ailleurs d'une étincelle très-faible pour enflammer les gaz et celles que fournit un électrophore sont en général bien suffisantes.

550. Pistolet de Voita. — On montre souvent l'inflammation de l'hydrogène à l'aide d'un petit appareil appelé le pistolet de Voita. Ce pistolet (fig. 200) est formé d'un petit vase métallique A muni d'un goulot qu'on ferme avec un bouchon de liège. Une tige métallique DE pénètre dans ce vase par une tubulure latérale, où elle est isolée au moyen d'un tube de verre, et l'extrémité intérieure E de cette tige s'arrête à une petite distance de la paroi opposée. On

remplit le vase d'un mélange d'hydrogène et d'oxygène, ou bien plus simplement on le remplit d'hydrogène en le renversant sur un tube d'où s'échappe ce gaz, puis on y insuffle une certaine quantité d'air. On bouche ensuite le flacon et, le tenant à la main, on présente le bouton extérieur D au conducteur d'une machine. Au moment de la décharge, il se produit deux étincelles, une en D, l'autre en E qui enflamme le gaz et projette le bouchon avec une explosion semblable à celle d'un coup de pistolet. On peut donner à cette expérience les formes les plus variées et les anciens cabinets de physique en renferment souvent de curieux exemples. Dans les machines électriques de Ramsden, les deux montants des coussins sont souvent terminés par un pistolet de Voita.

551. Briquet électrique. — La même propriété a été mise à profit pour construire le briquet électrique (fig. 201). Dans cet appareil l'étincelle est obtenue à l'aide d'un petit électrophore formé par un gâteau de résine A ; un plateau métallique attaché à une charnière isolée communique avec le sol par une bande d'étain au moment où il est appliqué sur le gâteau. Le gâteau de résine ayant été fortement électrisé par une peau de chat, on introduit l'électrophore dans une boîte B en bois et on attache le plateau à un fil de soie f. Sur la boîte est un double

sr-Vt*

flacon VV renfermant de l'eau acidulée ; un morceau de zinc suspendu dans le flacon inférieur à une certaine hauteur y maintient une atmosphère d'hydrogène qui se reproduit à mesure qu'on la dépense. Ce flacon est muni d'un robinet qui permet au gaz de se dégager entre deux pointes de métal dont l'une d communique avec le sol et l'autre avec une tige de métal isolée ce. En ouvrant le robinet on soulève, au moyen d'un levier et du fil de soie/, le plateau de l'élcctrophorc qui vient alors toucher la partie inférieure de la tige e et provoque une étincelle entre les deux pointes do métal au travers du jet de gaz. Ce gaz s'enflamme et Fj(r 201

allume une bougie placée

en face. La boîte inférieure B étant fermée et l'air parfaitement sec, cet appareil peut fonctionner pendant plusieurs mois sans qu'il soit nécessaire d'électriser de nouveau le gâteau.

552. Mortier électrique. — L'échauffement produit dans les gaz ou les liquides que traverse l'étincelle et la secousse qui en résulte ont été utilisés dans plusieurs expériences.

Ainsi le mortier électrique est formé d'un petit mortier en ivoire A (fig. 202) traversé par deux tiges métalliques D et E entre lesquelles on peut produire une étincelle, et le mortier est bouché par une bille d'ivoire B ; l'expansion brusque de l'air au moment de la décharge suffit pour lancer la balle à une certaine distance, mais l'effet est beaucoup plus énergique si l'on prend la précaution d'introduire dans le mortier quelques gouttes d'un liquide volatil, comme l'eau ou l'éther.

Fi". 20-2.

555. Si l'on fait passer ainsi une décharge puissante entre deux tiges a et b (fig. 205), dans l'intérieur d'un tube de verre parfaitement bouché, la secousse peut être suffisante pour fendiller le tube, surtout si le diamètre intérieur est assez étroit. Le

Fi*. 205.

tube est presque infailliblement brisé, quelle que soit l'épaisseur des parois, s'il est rempli d'un liquide, parce que l'accroissement de pression devient alors beaucoup plus grand et que la secousse est transmise au tube par un corps peu compressible.

554. Passage de 1 étincelle au travers des corps solides. — La

résistance que présentent les corps solides au passage des décharges électriques n'est pas sans limite. L'abbé Nollet (*) est le premier physicien qui ait fait mention de bouteilles de Leyde percées de petits trous ronds par la décharge électrique qui se produisait spontanément entre les deux armatures.

555. Perce-carte. — On répète habituellement cette expérience

en faisant passer la décharge d'une bouteille de Leyde entre deux pointes métalliques A et D (fîg. 204), plus ou moins éloignées l'une de l'autre et séparées par une feuille de carton. La carte est percée d'un trou qui présente deux particularités remarquables. D'abord les déchirures du papier ne sont pas rejetées seulement d'un côté comme elles le seraient par une piqûre d'épingle, mais elles forment des bavures relevées autour du trou sur les deux faces; il en résulte que la décharge ne marche pas dans un sens déterminé, le papier paraît s'être électrisé par influence et chacune des deux surfaces semble avoir été attirée par la pointe

Fis. 20j

') Lettres sur V électricité , vol.ï, 42

la plus voisine. En outre, le trou est toujours plus rapproché de la pointe négative; Tremery a montré que cette différence est due à l'influence de l'air, car en répétant l'expérience sous une cloche, il a vu le trou se rapprocher de plus en plus du milieu de la distance des pointes, à mesure que la pression du gaz devenait plus faible. Avec une décharge de batterie, Van Marum a fendu un cylindre de buis de 4 pouces de diamètre et op,5 de hauteur; la surface de séparation des morceaux avait 15 pouces carrés.

556. perce-verre. — L'expérience du perce-verre se fait de la même manière. Une lame de verre G (fig. 205), est placée horizontalement sur un tube de verre rodé entre deux pointes métalliques. On fait communiquer la pointe inférieure B avec l'armature extérieure d'une bouteille de Leyde qu'on tient à la main, et on approche le bouton du conducteur A qui porte la pointe supérieure. Pour éviter que l'étincelle n'aille d'une pointe à l'autre en longeant la surface de la lame, il est bon de noyer la pointe supérieure dans une goutte d'huile, et même de mettre une couche de térébenthine

de Venise ou d'huile entre la lame de verre et le bord du tube sur lequel elle est posée. Si l'étincelle correspond à une quantité d'électricité assez faible, le verre est percé d'un petit trou ayant l'apparence d'un fil. Si la charge électrique est considérable comme celle que donnerait une batterie, le trou est beaucoup plus large, le verre est broyé sur le passage de l'étincelle et la lame est souvent brisée en morceaux.

557. Il importe de remarquer que, dans les expériences de cette nature, c'est surtout la différence de potentiel qui joue un rôle prédominant et qu'il suffit en général d'une très-petite quantité d'électricité. Ainsi, on pourra percer une lame de verre de quelques millimètres aussi bien et même plus facilement avec

Fig. 205.

une seule bouteille qu'avec une batterie. Les élincelles directes d'une machine électrique conviennent mieux, parce qu'elles sont plus longues ; les étincelles d'une machine de Holtz munie de ses bouteilles de condensation réussissent mieux encore parce que ces bouteilles sont disposées en cascade : la différence des potentiels est alors très-élevée et la quantité d'électricité assez grande. Il est bien entendu que, dans tous les cas, il faut séparer le perceverre du conducteur de la machine par une étincelle auxiliaire, pour éviter les fuites continues d'électricité par les pointes.

On voit, d'après cela, que si l'on veut répéter l'expérience du perce-verre d'une manière correcte, en évaluant les charges et les potentiels, il faut employer une cascade de plusieurs bouteilles (fig. 182). On pourra ainsi traverser une lame de verre d'une épaisseur plus grande que la somme des épaisseurs des bouteilles qui constituent la batterie.

558. La plus grande difficulté est d'empêcher que l'étincelle ne contourne la lame de verre au lieu de la traverser. On pourra, par exemple, emplir d'huile d'olive le petit tube sur lequel repose la lame, ou faire affleurer la pointe inférieure au centre d'un disque de verre sur lequel on colle la lame à percer par une couche bien continue de térébenthine.

Pour traverser des épaisseurs de verre de 8 à 10 centimètres, comme on y parvient avec les décharges d'une bobine d'induction, l'expérience doit être préparée avec beaucoup de soin ; voici à peu près la méthode de M. Ruhinkorff. On creuse d'abord à la main deux petits trous opposés sur les deux faces d'un bloc de verre. Dans l'une des cavités on pose une tige de métal terminée en pointe, et de préférence par une pointe d'acier ; on entoure cette tige d'un tube de verre cylindrique, comme un gros verre de lampe, de 6 ou 7 centimètres de diamètre que l'on maintient en place en le scellant avec du plâtre à l'extérieur. On coule ensuite dans ce tube de la résine fondue ou du mastic de fontainier et on prolonge même le tube de verre par un tube de papier rempli de la même matière, de façon que la tige de métal se trouve placée dans l'axe d'un cylindre isolant de 50 à 40 centimètres de hauteur environ. On pose ensuite l'appareil ainsi préparé sur une autre pointe disposée comme la pointe inférieure du perce-verre ordinaire. Enfin, on fait passer la décharge entre

les deux pointes, et il est encore recommandé que la pointe noyée dans la résine forme le pôle négatif.

559. Tous ces préparatifs sont longs, comme on le voit, et l'appareil ne peut servir qu'une fois. MM. Terqucm et Trannin (l) ont imaginé une disposition qui permet de réaliser l'expérience plus rapidement et de la reproduire autant qu'on le veut en changeant simplement la lame

de verre. La tige supérieure MP (fig. 206) terminée en pointe pénètre dans un trou o percé au milieu d'une plaque de verre L; elle est entourée de deux tubes de verre concentriques tu et TU posés sur la plaque, et remplis d'un mélange de cire et de résine fondues. Cette substance adhère au verre d'une manière trèsénergique. La pointe inférieure P' est encastrée de la même manière dans une seconde plaque de verre Lx, et la tige conductrice P'BN est noyée aussi dans le même mélange de cire et de résine. La lame de verre à percer V, bien desséchée d'abord puis couverte sur ses deux faces d'huile d'olive ou de térébenthine, est placée entre les deux plaques L

et Lr Le tout est posé sur une soucoupe en porcelaine S portée par un pied E à vis calantes. On peut, avec cette disposition, percer des lames de verre de plus de 5 centimètres d'épaisseur.

560. Fuigurites. — Le dégagement de chaleur produit par la décharge électrique dans les corps mauvais conducteurs peut donner lieu aussi à des phénomènes de fusion. Ainsi l'on trouve quelquefois dans les terrains sablonneux recouvrant des couches humides, des tubes vitrifiés, lisses à l'intérieur et recouverts de

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Fi?. 206.

') Journal de Physique, t. IV, p. 120.

grains de sable agglutinés, dont le diamètre intérieur varie de

1 à 50 millimètres et dont la longueur peut atteindre jusqu'à 10 métrés. On attribue ces tubes fuhninaires ou fulgurites au passage de la foudre, car on a pu en observer qui étaient encore chauds et qui s'étaient produits aux points où l'on avait vu tomber la foudre. On peut imiter ce phénomène en faisait passer la décharge d'une batterie au travers d'une couche de verre pilé ou de sable mélangé de sel pour en augmenter la fusibilité. Beudant, Hachette et Savart ont obtenu ainsi, avec la grande batterie du Conservatoire des arts et métiers, des tubes de 50 millimètres de long sur 2 millimètres de diamètre intérieur, qui présentaient quelque analogie avec les fulgurites.

M. Rollmann [l) a réalisé cetle expérience d'une manière plus simple en substituant au verre pilé des matières beaucoup plus fusibles, comme de la fleur de soufre. Il fait passer la décharge d'une bouteille dcLeyde, ou l'étincelle de la machine cleHollz, au travers de la fleur de soufre renfermée dans un lube ou mieux tassée dans un verre. En renversant ensuite le verre et faisant tomber doucement la poudre, on en retire un tube fondu trèsfragile, mais qui a quelquefois 60 millimètres de longueur et

2 millimètres de diamètre intérieur; ces petits tubes sont souvent ramifiés. Si la tige supérieure qui sert d'électrode ne touche pis le soufre, la fulgurite se termine souvent par une sorte d'entonnoir. Enfin, si la décharge est ralentie par une corde humide, on obtient au lieu d'un tube une tige pleine fondue. De semblables effets ont été souvent observés dans les coups de foudre.

obi. Propagation de l'électricité à la surface de» corps isolants. — On a déjà remarqué à propos des figures de Lichtenberg (100 et 118) que, lorsqu'on dépose de l'électricité sur quelques points d'un gâteau de résine, cette électricité se répand, surtout si elle est positive, à une grande distance du point primitif le long de la surface.

De même, dans les machines électriques à plateau, il se produit entre les mâchoires et les coussins, lorsque la machine est chargée à refus, de longues étincelles circulaires qui lèchent la surface du verre et parcourent ainsi un espace beaucoup plus grand qu'elles

f1) Pogg. Afin., t. CXXXIV, p. 695. — Annales de Chimie et de Physique, 4e série, t. XV, p. 475.

ne pourraient le faire dans l'air. Dans tous les cas analogues, l'électricité ne chemine pas en général, au moins d'une manière complète, au travers du corps mauvais conducteur; elle passe le plus souvent, soit dans la couche de gaz qui est immédiatement en contact avec le plateau, soit par les substances étrangères qui se trouvent sur la surface. On sait d'ailleurs que les corps solides, et le verre en particulier, ont la propriété de condenser les gaz ambiants et surtout l'humidité atmosphérique; cette couche superficielle offre un passage plus facile à l'étincelle.

Ainsi encore, quand une batterie électrique est fortement électrisée, on entend des crépitements dus à des décharges partielles; dans l'obscurité , on aperçoit entre les armatures une multitude d'aigrettes qui courent à la surface des bouteilles ou sur la couche de vernis dont on a recouvert les surfaces non métallisées. Si à ce moment on augmente encore la charge électrique de la batterie, on ne tarde pas à la voir se décharger par une longue étincelle qui éclate d'une armature à l'autre le long de la surface des bouteilles et à une distance beaucoup plus grande que celle qu'on obtiendrait dans l'air.

Cette conductibilité superficielle des corps isolants solides ou liquides donne lieu à un grand nombre de phénomènes curieux que nous indiquerons rapidement. On peut mettre en évidence les traces qu'ont suivies les décharges de deux manières : soit en faisant apparaître avec des poudres convenables l'électricité qui reste encore adhérente à la surface du corps isolant, soit en observant les altérations plus ou moins profondes qu'a subies la surface.

562. Figures de Lichtenberg. — Le premier phénomène de cette nature qui ait été observé est connu sous le nom de figures de Lichtenberg; nous en avons profité pour mettre en évidence quelques effets d'influence et démontrer les propriétés de l'électrophore. On peut obtenir ces figures en projetant sur une surface électrisée partiellement, comme un gâteau de résine, une poudre quelconque à l'état neutre, qui s'attachera de préférence à tous les points électrisés. Si la surface porte des taches différentes d'électricités contraires, on pourra y projeter une poudre elle-même électrisée : ainsi la poudre de lycopode, tamisée au travers d'une étoffe de lin, est un peu électrisée positivement,

172 TRAITÉ D'ÉLFXTRICITÉ STATIQUE.

de sorte qu'elle se réunira en plus grande abondance sur les points chargés d'électricité négative. Le mélange de minium et de soufre, imaginé en 1788 par Villarsy, donne encore des résultats plus complets puisque les deux poudres sont électrisées en sens contraires par leur frottement réciproque, et dessinent séparément les taches des deux espèces d'électricité. Ce mélange constitue ainsi un électroscope extrêmement délicat. Enfin, on peut couvrir d'abord de poussière d'une manière uniforme une surface parfaitement neutre et y produire ensuite les décharges électriques; alors les poussières sont rejetées à une certaine distance et les parties dénudées reproduisent encore des figures analogues aux précédentes.

565. On remarque dans ces figures, par quelque procédé qu'on les ait obtenues, que l'électricité positive s'étend toujours à une plus grande distance que la négative. M. Ricss (4) a cherché à comparer ces deux sortes de conductibilités. 11 a placé une double plaque de résine entre deux pointes et, mettant l'une de ces pointes en communication avec l'armature extérieure d'une bouteille de Leyde, il provoquait une étincelle entre le bouton de la bouteille et un conducteur communiquant avec l'autre pointe. Avec le mélange des poudres, on obtenait ensuite sous la pointe négative un cercle rouge, et sous la pointe positive une étoile rayonnante jaune. Les rayons positifs s'étendaient toujours plus loin que le cercle négatif; le rapport des rayons des deux surfaces couvertes par les décharges a été sensiblement égal à 2 lorsque l'armature intérieure était négative, et à 5 quand cette armature était positive avec une charge égale.

Ces nombres n'ont pas de signification générale, car les résultats sont très-différents quand on opère avec des potentiels plus faibles. Si le gâteau, par exemple, au lieu de recevoir une véritable décharge en aigrette, est placé pendant assez longtemps à quelque distance d'un corps électrisé, comme une grosse boule reliée à l'armature intérieure d'une bouteille de Leyde, et qu'on y projette ensuite les poussières après avoir enlevé la bouteille, on obtient des taches circulaires bien régulières, quelle que soit l'espèce d'électricité ; ce phénomène est dû sans doute aux molé-

1 Reibwigselektricitàt, Bd II, p. 74f>.

cules de gaz ou aux matières suspendues dans l'air qui s'électrisent sur la boule et sont repoussées de là vers la plaque isolante.

De même, si l'on promène sur la plaque une pointe communiquant avec l'un des pôles positif ou négatif d'une pile sèche, on obtient dans les deux cas des traits déliés qui ne présentent d'autres différences que la couleur des poussières.

Enfin, l'air extérieur joue un rôle dans le phénomène, car Lichtenberg avait remarqué (*) que les taches s'élargissent beaucoup quand on fait l'expérience dans le vide et que l'image négative, tout en restant plus petite, s'entoure aussi de ramifications, de sorte que la différence d'aspect des deux électricités diminue de plus en plus.

Pour rendre compte de ces différences, M. Riess fait remarquer d'abord que toutes les surfaces exposées à l'air sont couvertes de poussières ou au moins de gouttelettes de vapeur condensée, et que presque toutes les poudres s'électrisent négativement par le frottement. Au moment de la décharge, toutes ces substances sont chassées le long de la surface, s'électrisent négativement et offrent ainsi un chemin plus facile à l'électricité positive.