Fusion et volaUllMitioB é« Bis de méUil. — On VOit par

cette formule qu'en choisissant d'une manière convenable les

DËCHABGES COKDUOTlVEii. 3:.

conditions de l'eiqiéricncc, on pourra, à l'aide d'une décliarge ilecirique, élever lo température d'un métal quelconque au point de le Tondre ou même de le réduire en vapeurs.

Ces expériences, d'ailleurs très-anciennes, sont devenues classiques; on emploie habituellement, pour les répéter, l'excitaleur universel de Henley. Entre les deux branches de cet appareil un tend un fil mélaUiquc F (fig. 165) que l'on fait traverser par

la décharge d'une bouteille de Lcyde, comme l'indique h ligure ; Véchaunément est d'autant plus grand que le 111 est plus lin et plos court. Un iil de fer peut être transformé en goultclettes qui i »nl formées presque exclusivement d'oxyde de fer. Les cordons :i I filet d'or, d'argent ou de cuivre conviennent très-bien pour cette I npèrience : il se dégage du fil. au moment de l'explosion, une te duc aux vapeurs métalliques qui se condensent rapidet, et le métal disparaît complètement.

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i^und cet appareil e»t durpf. on bit c^mmoniqner rarmatnre intérieure avec I^one des bimles. On ^obtise ainsi, à clia joe décharge. l*nn des méiaox, et le phénomène est accompagné d*une explosion plus ou moins violente. On reconnaît facilement que les Tapeurs mé- (;illiqiH;4 ont des couleurs très-distinctes et que les poussières ont num des teinles différentes.

454. Comme les batteries ordinaires ne peuvent supporter, siiriH ihunn' do rupture, qu*une différence de potentiel assez faillir mire Ips «rmalures, on ne peut augmenter l'énergie électrique d iinr linllrriiî qu'en multipliant les bouteilles; mais le débit di'M miir,liin(!S ordinaires est limité, le temps nécessaire pour rliiUKiT In Imlleric jusqu'à refus est souvent très-long, et il peut in(^mp nrrivrr que les fuites d'électricité ne permettent pas d'at- Initidro la rlinrgc maximum. D'autre part, le potentiel maximum «Ips nuM'Iiitips rsl généralement de beaucoup supérieur à celui tpin run |MMil établir sur la batterie cl l'on peut profiter de cet «vinila^o vw disposant les batteries en cascade.

Supposons, par exemple, qu'on emploie la machine de Holtz ol qualh' ballories de (( grandes jarres. On isole ces batteries

DÉCHARGES CONDUCTIVES. 37

sur des tabourets à pieds de verre et on les dispose en cascade, comme le sont les quatre bouteilles de la fig. 165; on réunit séparément, par des tringles R et R', les deux pôles de la machine avec les armatures intérieures A et E des batteries extrêmes, et l'on place le fil qu'on veut volatiliser sur le trajet d'une de ces communications. Ce fil est traversé lentement par l'électricité pendant que les batteries se chargent et ne s'échauffe pas d'une manière sensible. Les armatures extrêmes peuvent prendre alors une difTérence de potentiel 4 fois plus grande que s'il n'y avait, avec la mi^me quantité d'éleclricité, qu'une seule batterie, ce qui

correspond à une énergie électrique 4 fois plus grande. Quand In chai^ est suffisante, on ferme la machine, le fil est traversé par la décharge. On peut ainsi volatiliser, avec une détonation pareille à un coup de pistolet, un fil de laiton de plus de 50 centimètres de longueur et de ; de millimètre de diamètre.

L'expérience est très-remarquable avec le fer. La volatilisation du mêlai est très-faible, mais quand la tempéralure est suffisante, le fil est fondu violemment et projeté en tous sens sous forme de gouttelettes brillantes qui brûlent comme les étincelles que donne le fer forgé. La disposition qui précède permet de fondre aisément plus de 80 centimélrcs d'un fil de fer ayant ' de millimètre de diamètre.

58 TRAITE D'ÉLECTfilClTË STlTIQlIE.

455. KxpéHtmee «a I* yrcMe éicetri«M. — Franklin (') paraît avoir observé pour la première fois la fusion et la volai ilisation des métaux par rélincelle électrique. II fait passer la décharge d*uae bouteille de Lcjde par les filets dorés d'une reliure. e( la dorure avait complètement disparu après la production de l'ètiacelle. Il sunisait d'ailleurs de placer une feuille de papier blanc au-dessus du filet d'or pour obtenir une traînée noire due à la condensation des vapeurs métalliques. Franklin a remarqué aussi que, si l'on volatilise ainsi une feuille d'or battu comprise entre deux lames de verre, le métal laisse sur le verre des empreintes qui ne peuvent plus être enlevées même par l'eau régale ; il semble donc que l'or ait en partie pénétré dans l'intérieur du verre. La secousse est d'ailleurs Irés-violente, car les lames de verres élaieot quelquefois brisées; ce résultat est facile à obtenir avec une décharge de batterie.

C'est à rimilalion des expériences de Franklin et en souvenir de ses travaux sur l'électricité qu'a été construit un appareil classique appelé leportraitde Franklin OMpresie électrique, dans lequel on utilise la volatilisation d'un métal par l'étincelle pour reproduire un dessin.

L'appareil se compose d'une feuille de carton mince B (figure 166), dans lequel on a dessiné r^< à jour un tracé quelcon-

Pig. 186. quCjhabtluelIementune

figure représentant le portraitde Franklin. Ce carton porte quatre prolongements latéraux dont deux Fet F sont formés de feuilles d'étain et deu x autres A et C aussi en carton peuvent se rabattre sur la partie moye nne. On applique sur cette figure une feuille d'or assez large p our qu'elle empiète sur les deux lames d'étain, on rabat les deux bouts .\ et C de façon à emprisonner la feuille d'or, et on met en dessous un morceau de soie blanche ou simplement du papier blanc. Le

,'j Mlrei tur VéltclriciU. Opinions et cottjectureii, etc. (1710).

DÉCHARGES CONDUGTIYES. S9

tout est ensuite fortement serré entre deux planchettes P pour que le carton découpé s'applique exactement sur la feuille qui doit recevoir l'empreinte. Enfin on relie Tune des feuilles d'étain avec Tune des armatures d'une forte bouteille ou d'une batterie et on approche l'autre armature de la deuxième feuille d'étain. Quand la décharge a lieu, la feuille d'or se volatilise, la vapeur traverse les vides du carton découpé et reproduit le dessin en noir sur la soie ou le papier blanc.

436. Terpttie éicctriqoe. — Le bruit qui accompagne la volatilisation brusque d'un fil métallique indique que les vapeurs exercent sur l'air une pression très-énergique. Si l'on produit le môme phénomène dans les liquides, qui sont très-peu compressibles, le choc se transmettra aux parois du vase et pourra le briser. Pour cela, il suffit de plonger dans un verre qui renferme de l'eau les deux branches de l'excitateur reliées par un fil de platine fin et court. Au moment où l'on fait traverser ce fil par la décharge d'une batterie, l'eau est projetée à quelques centimètres de hauteur, le vase tombe en morceaux et les fragments sont sillonnés de fentes nombreuses disposées en éventail. Cette expérience est assez ancienne ; on faisait autrefois éclater un canon de pistolet par la volatilisation d'un fil de métal plongé dans Teau; Guillemin (^) a donc pu comparer la secousse ainsi produite à celle d'une torpille de guerre.

VITESSE DE PROPAGATION DE l' ÉLECTRICITÉ.

457. La communication des propriétés électriques d'une extrémité à l'autre d'un conducteur ne peut pas être absolument instantanée, mais on fut longtemps avant de pouvoir mettre en t-vidence la durée de ce phénomène. Plusieurs physiciens tentèrent de résoudre cette question, surtout à l'époque de la découverte de la bouteille de Leyde ; mais, quelle que fût la longueur du circuit interposé entre les deux armatures (près de deux mille toises d'un fil de fer, par exemple, dans des expé-

• Journal iie Physiqtte, t. I, p. 229.

riences de Le Monnier (*), ou même un circuit formé par un fil métallique de deux milles anglais de longueur et une distance égale par le sol, comme dans les expériences dirigées par Watson (*) à Londres), deux observateurs placés en deux points quelconques du circuit éprouvèrent toujours la secousse électrique au même moment, et les étincelles produites en deux points d'interruption parurent toujours simultanées.

La durée du phénomène est plus facile à mettre en évidence à Taide de corps notablement moins conducteurs que des fils métalliques.

Ainsi Beccaria, que nous avons déjà cité (7), s'est certainement trompé en évaluant à une demi-seconde la durée de la décharge dans un fil de fer de 500 pieds de longueur, mais il a constaté qu'avec une corde de chanvre le phénomène pouvait durer plusieurs secondes. Ce ralentissement de la décharge par les conducteurs médiocres a été mis à profit par Faraday (330) pour remploi du galvanomètre ; il résulte aussi des expériences de Weber (331) que la durée de la décharge d'une batterie dont les armatures sont réunies par une corde de chanvre est, au moins comme première approximation, en raison inverse de la longueur de la corde, c'est-à-dire proportionnelle à la résistance du circuit. M. Riess considère cette relation comme générale, mais nous verrons, dans l'étude de l'étincelle, que la question est moins simple.

438. Diaffométre de Ronsseaa. — Comme la propagation de l'électricité est extrêmement lente dans certains liquides et peut être considérablement modifiée par l'addition d'une très-faible quantité d'un liquide étranger, Rousseau eut l'idée de construire un instrument qu'il appela diagomètre ('), et qu'il proposa pour contrôler le degré de pureté des huiles d'olive en particulier. Cet instrument (fig. 167) se compose d'une aiguille aimantée très-légère flfc, terminée à l'une de ses extrémités par un petit disque a, et reposant par une chape en métal sur une pointe métallique; cette pointe communique avec une lame verticale A et un plateau D. Ces organes sont parfaitement isolés dans un gâteau de résine, et

fi] Mémoire de V Académie des sciences (1740) p. 450.

i«) Phil, trans. abiidg^d, vol. IX, p. 4i0 (1747).

p) Annales de Chimie et de Physique, 2« série, t. XXV, p. 575.

DËCHABGES COItDDCTITES. 41

l'aiguille est recouverte d'une cloche portant des divisions. D'autre part, une pile sèche (270) formée de doubles disques de linc et de clinquant collés par un mélange d'huile de pavot et d'essence de térébenthine en parties égales, est fixée au pied de l'instrument. Un des pâles N communique avec le sol, l'autre p41e P communique par un fil avec une tige T, bien isolée, que l'on peut élever ou abaisser â l'aide d'un bouton B à crémaillère.

L'appareil est disposé de façon que, l'aiguille étant ù l'état neutre, le disque a soit Irès-rapprochc de la lame fixe A et la pointe b en face du léro de la graduation ; on observe alors la défiatioD que prend l'aiguille quand on la fait coQununiquer avec le pôle isolé P de la pile, en descendant , par exemple, la tige T jusqu'au contact du pla- ^ leau D. On ramène alors l'aiguille à l'étal neutre, on pose sur le plateau une coupe en métal C qui est remplie du liquide à étudier, on abaisse la tige T

jusqu'au contact du Fi^. ic:.

liquide el on observe

le temps nécessaire pour que l'aiguille aimantée atteigne sa déviation maximum, la même que si la communication cilt été (•tablie par un conducteur métallique.

.\insi, le temps nécessaire pour obtenir la déviation définitive (■lant, par exemple, de 40 minutes avec de l'huile d'olive pure, il n'était que de 27 secondes pour l'huile de pavot ou l'huile de faine; l'addition d'un centième seulement de l'une de ceg dernières a l'huile d'olive suffisait pour abaisser à 20 minutes le temps nécessaire à la déviation finale.

Ces expériences conduisent d'ailleurs à une relation remar-

42 TRilTÉ D'ÉLEOrRIGITÉ STATIQUE.

quablc. Si Ton admet que la conductibilité du liquide soit en raison inverse de la durée du phénomène, et que la conductibilité d'un mélange soit la moyenne des conductibilités des liquides mélangés, le temps t nécessaire pour atteindre la déviation finale, dans le cas d'une addition d'un centième d'huile de pavot à rhuilc d'olive, sera donné par l'équation

7 roô'4Ô ïôô'i?'

on en déduit t = 21 minutes, au lieu de 20 que donne l'observation directe. Toutefois il ne semble pas que cet appareil ait jamais été très-employé.

439. ExpériMMe de M. HTheateUMM. — Les tentatives faites au siècle dernier pour déterminer la durée de la propagation de rélectricité dans les fils métalliques n'ont donné aucun résultat parce que les procédés d'observation étaient insuffisants. La secousse physiologique est un phénomène dont il est difficile de noter le moment exact, et Tœil ne peut guère apprécier l'intervalle de temps qui s'écoule entre deux étincelles si cet intervalle est inférieur à |~ de seconde, ce qui correspond à peu près à la persistance des impressions sur la rétine. M. Wheatstone (M fut plus heureux et, après plusieurs tentatives infructueuses, il réussit à mettre en évidence la durée de la décharge et de la propagation par la méthode des miroirs tournants, qui a depuis été appliquée par Foucault avec tant de succès ù la détermination de la vitesse de la lumièi*e.

Le principe de la méthode imaginée par M. Wheatstone consiste à interrompre Tare conducteur traversé par la décharge en plusieurs points, de manière à obtenir plusieurs étincelles ijue Ton observe par réflexion dans un miroir animé d'une vitesse de rotation très-considérable. Si 1 électricité met un temps appréciable pour parcourir la portion du fil comprise entre deux solutions de continuité successives, les deux étincelles ne seront l>as simultanées; le miroir aura pu parcourir pendant rin-

M PkiL trofu. 1S5V,» p. 583.

DËCUAKGES CONDUCTiVES.

tenalle de temps qui les sépare un angle appréciable, et les deux images ne paraîtront pas à la même distance que si le miroir eût été immobile ou les étincelles simultanées. Comme lobservateur ne pouvait pas viser autour du miroir dans toutes les direclions, il fallait, de plus, que les différentes étincelles fussent assez voisines pour être aperçues du même point par réflexion dans le miroir, et que le phénomène se produisit juste au moment où le miroir était dans une telle position que la lumière réfléchie fût dirigée vers l'observateur. La disposition de l'appareil était la suivante :

Six boules de métal (fig. 168) étaient disposées suivant une môme horizontale et rapprochées en trois groupes de deux boules cquidistantes. Un arc conducteur partant de Tarmature extérieure

Ftg. 1G8.

une bouteille de Leydc L se rendait au système de boules où il était interrompu trois fois, en A, B et C, et retournait ensuite à Tarmature intérieure en passant par un excitateur d'une forme particulière E relié au miroir tournant. Les deux boules de chaque groupe 1 et 2, 5 et 4, étaient séparées par un intervalle de -/^ de pouce ou 2"*",5 et deux boules de deux groupes voisins, "2 et 3, 4 et 5, étaient réunies par des conducteurs de grande résistance F et F'. Chacun de ces conducteurs était formé d'un fil de cuivre de -^ de pouce de diamètre (1"*",7) disposé suivant 10 lignes parallèles de 120 pieds de longueur distantes de 6 pouces ; la longueur était donc de 365 mètres.

Le miroir M, formé d'un disque d'acier poli d'un pouce de diamètre, était porté par un axe de rotation niis en mouvement par

44 TRAITE DËLEGTRICITÉ STATIQUE.

l'intermédiaire d'une corde et d'une poulie; cet axe était muni de deux boules excentriques, dont Tune b provoquait Tétincellc au moment voulu en passant dans le voisinage d'une plaque conductrice P, et dont l'autre b' servait de contre-poids. L'axe de rotation était mis en communication avec l'appareil à boules, par un iil conducteur; la plaque P touchait un conducteur E dont la communication avec l'armature intérieure de la bouteille était encore interrompue par un petit intervalle. Cette bouteille était d'ailleurs reliée à une machine électrique marchant d'une manière continue, et l'on obtenait ainsi une succession d'étincelles.

Pour déterminer la vitesse de rotation du miroir, M. Wheatstone avait d'abord adapté une syrëne à l'axe tournant, mais le son était toujours trop aigu pour être évalué avec précision, et rcxpérience montra qu'en adaptant un morceau de papier à la boule b, les chocs de ce papier à chaque rotation sur la plaque voisine suffisaient à produire un son très-pur dont la tonalité fut facile à déterminer. La vitesse de rotation a atteint, dans ces expériences, jusqu'à 800 tours par seconde.

440. Les images dans le miroir des trois étincelles A,B et C, qui sont des points situés sur une môme horizontale quand le miroir est immobile ou tourne très-lentement, paraissent au contraire trois bandes verticales (fig. 169 et 170) allongées lorsque la rotation est très-rapide. Ces trois bandes sont d'égales longueurs, mais elles ne commencent pas au même instant : celle du milieu B est située un peu plus haut ou plus bas que les deux autres, suivant le sens de rotation du miroir, et sa position indique qu'elle est toujours en retard. 11 résulte de là deux conséquences importantes : d'abord l'étincelle elle-même dure un certain temps puisque l'image n'est pas un point, et, en second lieu, l'électricité met un temps appréciable à parcourir Tare compris entre deux étincelles.

Le plus grand allongement de Timage observé a été une bande qui était vue du miroir sous un angle d'environ 24"^. Cet angle est le double de la rotation du miroir pendant la durée de la décharge. En effet, soit M et M' (fig. 171) les positions du miroir au commencement et à la fin de l'étincelle placée en S, a la rotation du miroir. S' et S" les images des extrémités de la bande lumineuse, et i l'angle du rayon incident SO avec le miroir M dans sa

DÉCHARGES GONDUGTIYES.

première position. On a, d'après les lois de la réflexion de la lumière.

S'OP = POS = i, S''OF=P'OS=î — a;

on en déduit

S'OS*' = S'OP' — SW= S'OP -f- a — S"OF = 2a.

L'angle des extrémités de Timage étant de 24% la rotation du miroir avait été pendant ce temps de 12**, ce qui, à raison de

Fig. 160.

Fig. 170.

Kifï. 171.

800 tours par seconde, correspond à un intervalle de temps égal à = de seconde, ou environ 42 millionièmes.

Dans ce cas, limage intermédiaire était en retard sur les deux

autres d'un demi-degré, ce qui correspondait à une rotation de

1 1 ^ de degré ou à une durée de = de seconde.

Si ron admet que Télectricité a cheminé dans un sens déterminé et d'un mouvement uniforme d'un bout à l'autre du fil AB, la vitesse de propagation a dû être de 565 x 1 152000 mètres, c'està-dire environ 420 kilomètres. La vitesse serait moitié moindre si Ton admettait, au contraire, que les deux fluides se soient rejoints au milieu du fil en faisant chacun la moitié du chemin. On voit, de toutes façons, que la propagation de l'électricité dans un fil conducteur est un phénomène comparable à la propagation de la lumière dans le vide, laquelle est sensiblement de 500 000 kilomètres à la seconde.

Un des résultats les plus importants à noter dans les expé-

40 TRAITÉ D'ÉLECTRICITÉ STATIQOE.

riences de M. Wheatstone, c'est que les deux étincelles exli-èmes A et C se produisent au même instant, comme si rien ne distinguait l'une de l'autre les deux armatures de la bouteille de Leyde. L'explication de cette coïncidence est toute naturelle dans l'hypothèse des deux fluides, chacun d'eux s'éloignant de l'armature correspondante et avec la même vitesse ; mais, dans l'hypothèse d'un seul fluide, il parait difficile de comprendre que les étincelles extrêmes soient simultanées.

Toutefois M. Wheatstone ne pensait pas avoir épuisé la question et il laissait encore à déterminer comment la vitesse de propagation de l'électricité, ainsi que la durée de l'étincelle, varient avec la nature du circuit conducteur et la tension de la source. 11 avait constaté déjà que les étincelles delà grande machine magnétique de Saxton donnaient dans le miroir une image très-allongée, même pour une faible vitesse de rotation.