IMacasaion du principe de ITolta. — Avant d^étudicT

plus complètement la pile électrique, il est nécessaire de revenir sur la théorie du contact, et d'examiner les expériences qui ont été publiées depuis Yolta, pour combattre ou pour appuyer le principe nouveau qu'il a introduit dans la science.

En dehors de l'hypothèse du contact, on peut attribuer la production d'électricité, dans les expériences de Yolta, soit à des actions mécaniques, telles que le frottement ou la pression des métaux Tun contre l'autre, soit aux actions chimiques exercées par la moiteur de la main ou par Thumidité des rondelles, soit enfin à l'action de la couche d'air environnante.

Péclet (*) a fait à ce sujet un certain nombre d'expériences intéressantes. Il s'est servi d'un électroscope condensateur à feuilles

(*) Annaleê de Chimie et de Physique, 3* série, t. Il, p. 235.

DES SOURCES D^ÉLEGTRICITË. 345

d or, dont les plateaux étaient des disques de verre dorés, recouverts sur les faces en regard d'une couche de vernis que 1 on avait usée à Témeri afin de rendre les surfaces bien parallèles. Cet électroscope avait été gradué à l'aide du multiplicateur à trois plateaux (268), ou bien avec une pile électrique. Les deux modes de graduation indiquèrent que jusqu'à 50^ la divergence des feuilles d'or était sensiblement proportionnelle à la quantité d'électricité, ou à la différence de potentiel des plateaux.

Péclet répète la quatrième expérience de Volta de la manière suivante. Deux plateaux, A et B, l'un de cuivre et l'autre de zinc, portés par des manches isolants, sont appliqués l'un sur l'autre, puis séparés normalement, et mis en contact séparément avec les deux plateaux A' et B' de l'électroscope condensateur. Après plusieurs opérations semblables, on sépare les plateaux de l'électroscope et on observe la déviation des feuilles.

Après 10 contacts, récarlement fut de iO*

Un très grand nombre 100'

On voit, d'après ce tableau, que la charge est d'abord proportionnelle au nombre de contacts, comme on pouvait le prévoir. En effet, lorsque les plateaux A et B sont séparés, ils se trouvent à des potentiels très-élevés par rapport à ceux de l'électroscope, auxquels ils cèdent la presque totalité de leurs charges électriques. Le défaut de proportionnalité qui se manifeste plus tard tient surtout à la déperdition.

Les actions mécaniques ne jouent aucun rôle dans le phénomène. En effet, les résultats ne sont pas modifiés quand on appuie plus ou moins l'un contre l'auti'e les plateaux A et B ; si on les frotte et qu'on les sépare quand ils se touchent par leurs bords, non-seulement la quantité d'électricité n'est pas augmentée, mais elle devient insensible. C'est là une conséquence facile à prévoir, puisque la capacité des plateaux est devenue très-faible par rapport à sa valeur primitive.

Pour le démontrer d'une manière plus complète, on applique Vun sur Fautre les plateaux A et B, sans faire coïncider leurs

centres, de façon que la surface de contact soit diminuée; on reconnaît alors que la quantité d'électricité varie à peu près comme retendue des surfaces en contact, c'est-à-dire comme la capacité électrique de Tappareil.

On peut encore, comme le faisait Pfaff (*), vernir les plateaui A et B sur les faces qui se touchent et les réunir extérieurement par un fil métallique quelconque ; quand on les sépare ensuite, le zinc est positif et le cuivre négatif. C est même la méthode qui donne le maximum d'effet. L'avantage de celle disposition tient sans doute à ce que la couche de vernis, bien que diminuant par son épaisseur la capacité électrique du condensateur formé par les plateaux, permet de les séparer sans provoquer de contact iiTégulier. Si l'on veut se borner à manifester la présence et le signe de l'électricité, il suffit d'approcher ces plateaux d'un électroscope sensible.

Dans l'expérience de Péclet, le plateau de zincK, par exemple, est alternativement en contact avec deux plateaux de cuivre A el B'. Si l'on veut éviter ces contacts multiples, on formera le plateau inférieur A' de Télectroscope en cuivre, le plateau supérieur B' en zinc, vernis tous deux sur les faces en regard. On appliquera alors les deux plateaux A et B Tun sur l'autre, puis les sépai ant, on touchera A par A' et B par B'; on trouvera toujours de l'électricité positive sur le zinc et négative sur le cuivre. On peut d'ailleurs, dans cette expérience, maintenir en communication avec le sol l'un des systèmes de plateaux, A et A' ou B et B', sans modifier sensiblement les résultats*

Enfin, une dernière expérience consiste à employer deux élec- Iroscopes condensateurs, dont l'un a ses deux plateaux A et B en cuivre, et l'autre un plateau B' de zinc et le second plateau A' en cuivre, tous vernis sur les faces en regard. On réunit par des fils métalliques isolés, d'une part les plateaux A et A', et d'autre part B et B'; supprimant ensuite les communications, puis enlevant les plateaux supérieurs, on trouve que le plateau de zinc !>' est positif et le plateau de cuivre B négatif.

Dans cette expérience de Volt a, qui a été variée de tant de manières, on voit que la production d'électricité ne peut pas être

(•) Annale* de Chimie et de Physique^ 2« série, l. XLI, p. 23(k

attribuée aux actions mécaniques, et que les phénomènes s'expliquent dans tous leurs détails, si l'on admet l'existence d'une différence de potentiel caractéristique du conlact.

889. Toutefois, un certain nombre de physiciens ont refusé d'admettre l'électricité de contact et, généralisant l'idée de Fabroni, cherchent à expliquer tous les phénomènes par des actions chimiques. De la Rive (^) attribuait, par exemple, la production d'électricité dans les premières expériences de Volta à l'action chimique qui s'exerce entre le zinc et les doigts humides ou le drap mouillé, action par laquelle le métal devient négatif et le liquide positif. Pour les autres cas , où l'on ne fait intervenir aucun liquide , l'électricité des deux métaux , zinc et cuivre, proviendrait de l'oxydation du zinc au contact de l'air. Par suite de cette oxydation, le métal oxydé est électrisé négativement, et la couche d'air qui l'environne, positivement. Le zinc communique alors au cuivre par contact une partie de son électricité négative, de sorte que, si l'on sépare les deux métaux, le cuivre est .négatif et le zinc parait positif, à cause de lexccs d'électricité positive que possède la couche de gaz qui lui reste adhérente (').

Cette explication est en désaccord avec les expériences par lesquelles Pfaff a montré que l'on obtient exactement les mêmes résultats dans le vide et dans les gaz secs, tels que l'air, l'oxygène, l'azote, l'acide carbonique, l'hydrogène, l'hydrogène bicarboné; néanmoins, de la Rive réfutait l'objection en disant qu'il est impossible d'enlever par le vide ou par un courant de gaz la couche d'air condensée à la surface d'un métal, et qu'il doit y avoir dans tous les cas une action chimique sur le zinc.

Rien de pareil ne peut se produire dans l'expérience suivante de Péclet. Deux plateaux de cuivre et de zinc, vernis sur toute leur surface, portent chacun un fil de platine; on applique ces deux plateaux l'un sur l'autre, et l'on fait toucher les fils de platine ; on supprime le contact et, séparant les plateaux, on les approche d*un électroscope : le zinc est positif et le cuivre négatif. Il ne se manifeste aucune trace d'électricité, si l'on néglige de faire toucher les fils de platine.

n AmnaieM de Chimie et de Phynique, 2« si^rie, t. XXXIX, p. 310. '*^ Traité diUdricUé, t. H, p. 776.

348 TRAITE DÉLECTRICITË STATIQUE.

M. Gassiot (') a répété la même expérience, sans produire de contact, même indirect. Deux plateaux, Tun A on zinc, Tautre B en cuivre, maintenus à une distance de j^ de pouce, communiquent séparément par des fils d'or avec deux plaques en or, A' et B', entre lesquels est suspendue une feuille d*or reliée au pôle positif d'une pile sèche. Les deux plaques A' et W étant au même potentiel, la feuille se maintient en équilibre au milieu de leur distance par raison de symétrie. Quand on écarte les deux plateaux, la feuille d'or se rapproche de la plaque B' qui communique avec le cuivre. Pour expliquer ce phénomène par la théorie des actions chimiques, il faudrait admettre que Télectincité négative du zinc, due à l'oxydation, a passé à la plaque d'or correspondante, et qu'on l'a enlevée avec la main en montant l'appareil; l'explication est, au contraire, très-simple par l'hypothèse de l'électricité de contact. Soit x le potentiel du zinc, y celui du cuivre, a celui des plaques d'or. On a :

X — a = ZnjAîi, a — y=Xu\Cu;

et, par suite,

X — ?/=Z;î I \u -h Aw [Cm =ïn \Cm ;

la quantité d'électricité positive m, que possède le plateau de zinc, est, en appelant C la capacité de ce plateau dans les condiditions où il est placé,

m=C (x—y) = C X Zn I Cu.

Si l'on sépare les plateaux, la charge de chacun d'eux restant la môme, leurs potentiels deviennent beaucoup plus élevés, puisque la condensation n'a plus lieu ; comme ils sont élcctrisés en sens contraires, la différence des actions des plaques correspondantes sur la feuille d'or peut être rendue manifeste.

890. Expériences de m. Thomivon. — Nous rapporterons encoFC quelques expériences ingénieuses de M. Thomson, qui conduisent aux mêmes conséquences.

Tac lampe à alcool en métal est placée ©ur un support isolé et mise en communication avec un électromètre très-délicat.

(I) Phil Mag., 3* série, t. XXV, p. 305.

Des cylindres de cuivre et de zinc, maintenus en relation avec la cage de l'électromètre et avec le sol, sont placés alternativement dans une position verticale, de façon que la flamme brûle au centre de ces cylindres qui sont ouverts aux deux bouts. Si Ton note rindication de l'électromètre qui correspond à l'emploi du cylindre de cuivre, on vérifie qu'en substituant le zinc au cuivre, le potentiel de la flamme augmente d'une manière trèssensible. Cette expérience différentielle élimine l'objection que l'on pourrait tirer de la combustion de la flamme et de la complication du conducteur qui la relie à rélectromètre. La déviation de l'aiguille étant de 79 divisions pour un couple Daniell, le changement produit par la substitution du zinc au cuivre a été de 39 divisions. Comme la flamme prend, dans les deux cas, exactement le potentiel du cylindre qui l'entoui^e, si ce dernier est assez long pour qu'on puisse le considérer comme infini (il suffit que la longueur égale 3 ou 4 fois le diamètre) , on peut conclure de cette expérience que la différence des potentiels produite par le contact du zinc et du cuivre est environ la moitié de celle que donne

un couple Daniell.

Tous les égaliseurs de potentiel peuvent servir à démontrer la luême propriété ; tel est, par exemple, l'appareil à chevilles de métal décrit plus haut (860). On entoure les ressorts R et R' (fig. 246) par deux lames de métal recourbées A et B ; ces lames servent d'inducteurs, et l'on fait communiquer les ressorts avec les deux électrodes d'un électromèlre. Les deux inducteurs communiquant l'un avec l'autre, on garnit la surface intérieure de l'un d'eux par une feuille de zinc, puis, faisant marcher l'appareil, on note la position d'équilibre qu'atteint l'aiguille de l'élec- Iromètre. On remplace ensuite le zinc par une feuille de cuivre, et la nouvelle déviation observée montre que le potentiel du cuivre est notablement plus faible. Dans une expérience de M. Thomson, la différence a atteint 0,72 de celle que donne un

Fig. 216.

.ViO TRAITÉ DtLEGTRlOTË STATlQiJlf*

couple Uauiell. Ce résultat n'est pas tout à fait identique au précédent, mais rex|)érîence comporte plusieurs causes d'eri'eur; il suffît, par exemple, que la surface de cuivre soit ternie par Toxydation, pour que ce métal devienne sensiblement plus négatif. En répétant la même expérience avec du cuivre dont la surface avait été exposée à la flamme d'une lampe jusqu'à pi*endrc une teinte ardoisée, M. Thomson a obtenu une déviation égale à 1,25 fois celle d'un couple Daniell.

891 . On peut même, à l'aide des multiplicateurs, augmcnicr l'électricité de contact au point d'en obtenir des étincelles. Nous avons déjà indiqué (846) la propriété curieuse que possédait une machine de Tœpler de se charger spontanément et toujoui*s dans le même sens, grâce au contact de métaux différents.

M. Thomson emploie encore un appareil à écoulement d'eau formé d'un seul inducteur I (fig. 242) et d'un récepteur R, ce dernier étant en communication avec un électromëtre délicat. L'inducteur et le tube à écoulement T sont réunis par un fil de métal. Si ce tube est en cuivre et l'inducteur en zinc, ou recouvert d'une feuille de zinc bien polie sur sa surface intérieui*e, les gouttes qui tombent s'clectrisent négativement, et le récepteur acquiert rapidement une charge croissante d'électricité négative. Si la surface intérieure de l'inducteur est en cuivre poli, le récepteur devient très-faiblement positif, ce qui prouve que le contact de Teau et du cuivre donne une différence de potentiel trèsfaible. Mais, si rintérieur du cylindre de cuivre a été chauffé par une lampe jusqu'à ce qu'il fût couvert d'une couche continue d'oxyde de cuivre, les gouttes sont alors élcctrisées positivement et la cliarge du récepteur croit rapidement.

11 suffit même d'employer un cylindre de zinc muni d*un entonnoir central en cuivre rempli de limaille de cuivre. Chaque grain de limaille qui s'échappe emporte de l'électricité négative (jue Ton peut accumuler sur un récepteur. Il serait facile d'ailleurs de multiplier ces effets en mettant le premier récepteur en communication avec un autre inducteur, Qt l'on ne tarderait pas à obtenir des étincelles.

892. Après toutes ces expériences, que nous ne voulons pas multiplier davantage, il est ditlicile de ne pas reconnaître que l'existence de Télectricité de contact est parfaitement démon-

DKS SOURCES D'ÉLECTRICITÉ. 551

L'iuci'édulité de la plupart des physiciens qui i*et'usent de aettrc provient surtout de ce qu'on croit pouvoir en déduire que conséquence analogue à celle du mouvement perpétuel ; i nous avons vu que la loi de Volta n'exprime pas autre e que l'impossibilité de produire de l'électricité sans ti'a-

Lorsque deux plateaux hétérogènes sont mis en contact, exemple, ils s'attirent sans doute par ce seul fait qu'ils sont xisés en sens contraires ou portés à des potentiels difTé- 8 ; mais, pour utiliser cette électricité, il est nécessaire de irer les plateaux et de vaincre précisément Tattraction élecuequi s*exerce entre eux. Il en est de même pour une aiguille âer que l'on met en contact avec un aimant : cette aiguille imante elle-même, et l'énergie magnétique qu'elle acquiert est iréseutée par le ti*avail que l'on est obligé de dépenser pour létacher de l'aimant. L'électricité de contact est aussi impuisle que les aimants à produire un travail mécanique quelque sans une dépense équivalente.

93. AeUoB des Uqvides. — H y a Cependant dans les preres expériences de Yolta, les seules que l'on cite habituelleit, un point qu'il est important d'éclaircir. La lame de zinc t en contact avec la main de l'opérateur ou avec une ron- 3 humide, Volta admet que l'humidité des doigts ou de la telle n'intervient pas d'une manière sensible dans le phénoe; Péclet a montré que le rôle de l'humidité est rarement îgeahle et qu'il peut, dans certains cas, masquer complétet reflet dû au contact des métaux.

i plateau supérieur d'un électroscope étant en zinc et le pla-

inférieur en verre doré, vernis tous deux sur les faces en rd, Péclet les réunit par les doigts mouillés ; il obtint sur le sau doré de l'électricité positive produisant une déviation de , si les plateaux étaient réunis par un fil de métal, la dévian'était plus que de S"", et l'électricité négative. 11 réunit de ne avec les doigts deux disques, vernis, zinc et cuivre, puis ayant séparés, il les mit en communication respective avec deux plateaux d*un électroscope condensateur; après trois rations semblables, il eut une déviation de 55*" indiquant de ictricité positive sur le cuivre. Si, au contraire, les disques cal réunis par un fil de métal, la déviation après trois con-

552 TRàrrÉ D'ÉLECTRICITÉ STATIQUE.

tacts n^était plus que de 3"* et le cuivre négatif. Il résulte de là que l'action de Thumidité doit toujours être éliminée quand on veut étudier le contact des métaux.

On peut ainsi disposer la première expérience de Volta de manière à éviter complètement Tinflucnce de riiumidité; il suilit d'employer un électroscope condensateur dont l'un des plateaux A est en zinc et l'autre B en cuivre. Si l'on touche le pla teau A d'une main et le plateau B avec une double lame cuivre et zinc que l'on tient par le zinc de l'autre main, on trouve sur le plateau de zinc de l'électricité positive qui ne peut être attribuée aux actions chimiques, puisqu'elles sont les mûmes de part et d'autre. Si, au contraire, on touche le plateau de cuivre d'une main et le plateau de zinc avec k double lame que Ton tient de l'autre main par le cuivre, on obtient le même résultat Ici encore, les actions chimiques sont symétriques ; elles sont même nulles, si l'on admet que le cuivre n'est pas sensiblement attaqué par l'humidité de la main.

On doit conclure de ces expériences que le contact d'un liquide avec un métal et, plus généralement, le contact de deux corps conducteurs quelconques, établit entre eux une tension électrique ou une diflérence de potentiel, avec cette restriction que les tensions des métaux entre eux suivent la loi de Voila, c'est-à-dire donnent une somme nulle dans une chaîne fermée, tandis que la loi n'est plus applicable aux contacts des liquides avec les métaux ou des liquides entre eux.

SÉUIES DE TENSIONS.

894. Contact de deux métaux. — Un problème important se présente maintenant : c'est de déterminer par expérience la valeur des tensions relatives au contact de tous les corps entre eux, et de réunir ces valeurs en tables.

Volta avait obtenu déjà pour un certain nombre de corps des résultats que l'on peut considérer seulement comme une première approximation, à cause de l'incertitude qui existe sur le rôle de l'humidité dans sa manière d'opérer. En représentant par lUO la diiTérence de potentiel qui caractérise le contact du zinc

DES SOURCES D'ÉLEGTRICiTË. 353

avec le cuivre, on déduit des expériences de Yolta (885) les nombi*es suivants (on a calculé par la loi des tensions les résultats relatifs aux métaux qui n'avaient pas été observés directement avec le zinc) :

ZinclArgent 109

ZincICuiTre 100

Zinc Zinc Zinc

Fer 8«

Étein 55

Plomb. ..... 45

Volta indique encore For, le charbon, le graphite et le bioxyde de manganése'comme étant plus négatifs que l'argent, mais sans donner de résultats numériques.

DifTérents physiciens ont publié d'autres classifications des métaux qui s'accordent d^une manière générale avec la série de Volta ; ces classifications n'étaient pas le plus souvent appuyées sur des déterminations numériques, et il faut arriver aux expériences de M. Kohlrausch (*) pour trouver une méthode d'observation parfaitement correcte.