Voici encore quelques expériences de Faraday

Deux boules A et a, la première de 2 pouces et la seconde de 0^,2h de diamètre, sont placées en regard ; l'une d'elles est en communication directe avec la machine et l'autre avec le sol : cette dernière ne se charge donc d'électricité que par influence. Si la boule A était influente et positive, les étincelles se produisaient avec une machine donnée jusqu'à la distance de0%49; à 0*',51, on avait un mélange d'aigrettes et d'étincelles, et à 0',5!2 il n'y avait plus que des aigrettes.

Lu boule A étant influente et négative, il y eut des étincelles jusqu'à la distance de l'',15, un mélange d'étincelles et d'aigrettes à 1^,55 et des aigrettes seulement à la distance de 1>*,65.

Lorsque la petite boule a était chargée par influence d'électricité positive, la distance explosive était donc trois fois plus grande que dans le cas contraire.

Si maintenant la boule a était influente, c'est-à-dire en communication avec la machine, et positive, les étincelles se produisaient à la distance de 0^67, le mélange d'aigrettes et d'étincelles depuis 0'*, 68 jusqu'à 0^7•2, et Taigrette positive seulement à la distance de 0'',74 et au-dessus.

Ëntin, la boule a étant influente et négative, les étincelles n'eurent lieu quà la distance de 0^,40, le mélange d'aigrettes et d'étincelles à U^4'2 et les aigrettes négatives seules à 0<',44 et au-dessus.

Dans le cas actuel, la distance explosive était encore presque doublée loi'squc la petite boule était positive plutôt que négative.

DÉCHARGES DISRUPTIVES. 1 i 5

505. Lorsque deux conducteurs sont ainsi placés en regard Tun de l'autre et maintenus à des potentiels difTérents, les quantités d'électricités contraires accumulées sur deux éléments de surface correspondants (162), c'est-à-dire compris entre les mêmes orthogonales ou les mêmes lignes de force, sont égales, et Ton voit aisément que la densité électrique est plus grande sur celui des conducteurs qui a la plus grande courbure. La pression électrique, qui est proportionnelle au carré de la densité, est à plus forte raison maximum de ce côté. Il semble donc que c*est là que la résistance de Tair doit être vaincue tout d'abord, et, par suite,, dans les expériences qui précèdent, le début de l'étincelle doit avoir lieu sur la plus petite boule. Comme i'eiplosion est toujours plus facile quand cette boule est positive, il en résulterait que, toutes choses égales d'ailleurs, l'électricité positive aurait plus de tendance à s'échapper à travers l'air que rélectricitë négative.

Néanmoins Faraday a cru remarquer qu'un conducteur électrisé et isolé dans Tair se décharge plus facilement lorsque Télectricitè est négative. Pour concilier ces résultats qui semblent contradictoires, on pourrait remarquer qu'un conducteur en relation avec une machine ne peut arriver à posséder le potentiel nécessaii*e pour que l'étincelle franchisse une distance déterminée, que si la déperdition par l'air est, jusqu'à ce moment, iolërieurc à la quantité d'électricité que fournit la machine. Les expériences de Faraday s'expliqueraient alors en admettant que, dans les cas où la plus petite boule est négative, la déperdition par l'air est beaucoup exagérée ; le conducteur ne peut pas alors atteindre le même potentiel, ni provoquer la même étincelle que s*il était chargé d'électricité positive. 11 faudrait, pour résoudre cette question, déterminer ciiaque fois le potentiel atteint par les différents conducteurs.

506. »o«p«p«i éicctHqnes. — Quoi qu'il en soit, les deux électricités ne se comportent certainement pas de la même manière, et cette différence de propriétés a conduit M. Gaûgain à la construction d'un appareil très-ingénieux auquel il a donné le nom de soupape électrique (^).

i>) CotmpUë BenduÊ^de VAcadémied» 9ciencê$t t. XL, p. 640 (1855).

H6 TRAITE D-ËLECTRtClTË STATIQUE.

On se sert pour cela d'un œtif électrique, c'est-à-dire d'un viisedc! \crro allongé {Ëg. 180), à deux lubulures fermées par des ganiitui-es mrtiiUiques. La garniture inférieure est munit d'un robinet qui permet de rai-éfîer le gaz et porte une tige terminée en boule. La garniture supérieure est traversée par une lige qui glisse dans une lioltc h cuir et se termine en bas ptr une boule. On couvre t'uuc des boules et la tige correspondante d'une couche de vernis à la gomme laque, en dénudant seulement un point de la surface ; l'autre boule reste nue.

Si l'on met la boule vernie en communication avec le pAle positif d'une bobine d'induction de moyenne force et la boule nue avec le p61e négatif, en plaçant un galvanomètre dans le circuit, on constate que la déviation de l'aiguille va constamment en croissant à mesure que diminue la pression du gaz renfermé dans l'œuf. Si, au contraii-e, la boule vernie communique avec le p6le négatif, la déviation de l'aiguille, d'abord croissante u mcsui-e que la pression diminue, atteint ensuite un maximum, fig. 180. puis décroit, passe par zéro et finit

par se produire dans un sens opposé, indiquant un courant qui va de la boule vernie à la boule nue, comme dans le cas précédent.

Ui', la liul>ine fournit alternativement des courants de sens contraires; l'un d'eux, te courant direct, qui a une tension plus grande, est le seul qui passe tiabiluellement quand on ménage une iiilen-u|>tiuii dans le circuit; c'est celui qui donne leurs signes aux deux pâles de la bobine. La déviation de l'aiguille augmentant d'aboi-d dans les deux cas, cela indique que la résistance du gaz va en diminuant et que le courant direct reste prédominant; mais, dans le second cas, quand la pression est suflisamment faible, le courant direct est supprimé el la couducti-

DÉCHARGES IMSRUkTl VES. 1 1 7

bîHté du gaz dévient assez grande pour que le courant inverse puisse passer. 11 en résulte que, pour une pression convenable, I œuf laissera toujours passer des courants de même sens, de la boule vernie à la boule nue, quelle que soit la manière dont on aura établi les communications avec la bobine. Cet appareil agit donc comme une véritable soupape, ne livrant passage qu'aux courants qui marchent dans une certaine direction; on voit de suite le parti que Ton peut en tirer, soit pour démêler des décharges superposées ou successives de sens contraires, soit pour déterminer le sens d'une décharge dans des cas où l'emploi d'un autre procédé plus direct serait impraticable.

Ajoutons, toutefois, que cette propriété n'est pas absolue et qu'une tension électrique sufiisante finit toujours par vaincre la résistance d'une soupape et traverser l'appareil dans un sens quelconque.

507. Comme Taddition d'une simple couche de vernis établit entre les deux boules une différence suffisante pour constituer une soupape électrique, on conçoit qu'il doit y avoir bien d'autres manières d'arriver au même résultat.

M. Poggendorff (*) a constaté que tous les tubes à gaz raréfiés, dits tubes de Geissler, dans lesquels les deux électrodes n'ont pas la même forme, jouissent plus ou moins des mêmes propriétés. On obtient des soupapes très-efficaces en effilant l'une des électrodes et terminant l'autre par un petit disque perpendiculaire à la longueur du tube.

M. Holtz a imaginé de produire ces difTèrences de résistances, non pas sur les conducteurs, mais dans rintèrieur même du gaz. Il emploie pour cela un tube cylindrique (fig. 181, n'' 1), divisé en un certain nombre de compartiments par des cloisons en forme d'entonnoirs dont tous les becs sont dirigés du même côté. Ces tubes ne fonctionnent pas aussi régulièrement que les soupapes de M. Gaugain, mais ils sont plus faciles à construire, ils montrent ce phénomène par un eflet lumineux plus brillant et on en peut tirer à peu près les mêmes avantages. Ainsi, quand on phice sur le trajet d'une décharge deux tubes pareils disposés en dérivation parallèlement entre eux, de fa(;on que lesentoimoirs soient diri-

(• MonaUbericht, déc. 1S67, p. 801. — AnnaUt de Chimie n de Phijviquc, 4* .série,!. XIV. p. 482.

Il» mnt utnmvjit sfiTHjn.

t^ m vnH tMatnir^!^- ta un ««0] tobe à dcax bn^rke panl- Uie^. 'fO tmt*taie qw la décharge p««SF. simn totate^mt èi m'Am en "ifinit ^rtïc. par celui <!« dfin tobe «â le ca«nnl d'« «tiririlif pctsitire Iraverse les eoloniiurï ea entrai par la poînle. Toub^f-ïi*. il faut que les dêtrharres soioit assa faibk* pour qu'il w manifeste nue différence bien marqoie. N. Vff^u^nd'trtî a refinnu que le courant coutinu de la macUne de fkilti, c'e^t-é^ire saoï intemiptioD dans le cirrnit exlàîeiir, passe enliêFement dans l'on des tubes : si l'on provoque des dédiar^ discootinue* par une éliocelle auxiliaire de {rfos a

plus longue, sans que la macliine soit munie de ses bouteilles, le (lux élcclrîque bC partage inégalement d'abord, puis à peu près indinÎTeiiiment entre les deux tubes; avec les décharges di;s bouteilles (le condensation on n'aperçoit bientôt plus de différences, cl les deux branches s'Illuminent ù peu près de li même manière,

M. Daniel (') a employé ainsi un tube à deux branches parallèles (li<.'. 181, n" 3), réunies au milieu par une boule, dans lequel les eiittmiioirs du tube supérieur gauche et du tube inlé-

Cl CompU» rendu! de t'Aeadému dei icientei, I. LXX, |i. 808.

DÉCHARGES DISRUPTIYES. 119

rieur droit sont dirigés dans le même sens, et les autres en sens contraire. Une seule décharge dans cet appareil s'infléchit au milieu pour passer d'un des tubes dans l'autre ; si l'on emploie simultanément deux séries de décharges de sens contraires, comme celles d'une machine de Holtz et d'une bobine d'induction, on constate par les différences d'aspect de l'illumination que ces décharges se croisent au milieu de la boule centrale commune aux deux chemins.

Ces tubes à entonnoirs ne donnent pas toujours de bons résultats ; il faut qu'il y ait un rapport convenable entre les diamètres du pavillon et du tube des entonnoirs, que la pression du gaz qui reste soit assez faible et que la décharge ne soit pas trop puissante.

508. Des phénomènes analogues, relatifs à la différence d'action des deux électricités avaient déjà été constatés dans des expériences anciennes. Ainsi, en 1819, Erman (^) avait constaté que la lampe sans flamme de Davy laisse échapper plus facilement rélectricité positive. Il a mis en communication avec un électroscope à feuille d'or une lampe métallique à alcool audessus de laquelle était suspendue une spirale de platine, maintenue à rincandescence par les gaz chauds qui se dégagent de la mèche récemment éteinte. Quand il présentait au-dessus de la lampe, à une distance de 4 ou G pouces, le pôle négatif d'une pile sèche ou l'armature négative d'une bouteille de Leyde faiblement chaînée, les feuilles de l'électroscope divergeaient aussitôt. Quand il présentait ensuite, de la même manière, le pôle positif ou l'armature positive, la divergence des pailles était nulle ou incomparablement plus faible. De même, la lampe étant isolée et électrisée, il en approchait à la même dislance un plateau conducteur relié à un électroscope : cet électroscope indiquait rapidement une grande divergence si la lampe était positive, et s'élcclrisail à peine quand la lampe était négative. M. Riess remarqua, en 1844, qu'une baguette de charbon incandescente jouait le môme rôle, mais en facilitant au contraire le dégagement d'électricité négative. Enfin, M. Andrews avait déjà constaté en 1856 que les courants d'une machine magnéto-électrique ne traversaient la

*; Annaleê de Chimie et de Physique, 2* série, t. XXV, p. 'J78.

130 TRAITE D'ËLGCTRICITÉ STATIQUE.

flamme cl*un feu de charbon que si ces courants allaient en des^ cendant de la flamme au charbon.

M. Riess (M a obtenu encore un eiTet analogue à Taidedela flamme d'un simple bec de Bunsen, au-dessus de laquelle il plaçait un fil de platine. Le courant d'induction produit par la decharge d'une batterie avait une intensité trois fois plus grande quand il descendait du platine au tube à gaz que lorsqu'il allail en sens contraire. Ce sont là autant d'exemples de soupapes plus ou moins efiicaces.

IHFFÉnE5TES FORMES DES DÉCHARGES ÉLECTRIQUES.

509. Les décharges électriques se présentent sous des formes très-difTércntes sur lesquelles nous n*avons pas insisté jusqu*{i présent, quoique nous les avions déjà rencontrées dans plusieurs expériences; il est utile d'y établir une certaine classification, bien qu'elles puissent se transformer les unes dans les autres par des transitions insensibles, et qu'elles ne présentent pas de différences absolues. Faraday en distingue quatre espèces : 1* l'éfincelle proprement dite ; 2* V aigrette ; 5* la lueur ; 4* la décharge obscure.

51U. ÉtineeUe. — Le trait de feu par lequel uo conducteur électrisé se décharge quand on en approche un autre conducteur en communication avec le sol est une étincelle proprement dite ; mais celte étincelle peut avoir des formes très-variées.

Si la distance explosive est faible, rétincelle est en général un trait rcctiligne trés-lumineux, d'épaisseur et d'éclat uniformes dans toute sa longueur. La largeur de l'étincelle augmente de plus en plus avec une quantité d'électricité, et la décharge d'une batterie de très-grande surface a plutôt l'apparence d'une boule de feu ou d*une llamine. A mesure que la dislance explosive augmente, rétincelle s'ainincil, surtout dans sa partie médiane, tout en «'onservant beaucoup d'éclat vers ses extrémités. Les figures 182 et 1 85 représentent des étincelles obtenues entre le conducteur

\*) Pogg. Annal., t. CXXXVI, p. 3!. — Annale* de Chimie ei de Phytique, *• »crie, t. XVn, p. 482.

183 THAITÊ fi'£lEGTR]ClTË STATKflË.

chacune des décharges, l'étincelle n'est plus recliligne, aiaisf'*'' mce d'une succession de lignes dfoites disjtosécs en zigzags.l/* ligures 18i et iKb i-cprèsenlent les étincelles ohlciiiies entre '* conducteur d'une mucliiiie et un plateau métallique, aui di^' tances de 15 et de 35 centinièti'cs.

Dans l'air atmosphérique et à la pression ordinaire, les étin' celles sont d'un blanc bleuâtre teinté de pourpre aux cilré^ mités ; elles se produisent à peu près de la même manière dan? les autres gaz, mais prennent des teintes diflérentes, sur k-squelles nous reviendrons.

Si Von continue d'augmenter ta distance explosive, l'étincelle présente une forme plus complexe; elle laisse échapper latéralement des traits lumineux qui partent surtout des angles des

zigzags et se ramifient à leur tour; ces ramifications sont brillantes et d'une couleur blanchâtre à leur base comme l'étincelle elle-méiRC, mais elles deviennent ensuite d'un bleu violacé et leur éclat s'alTaiblit peu à peu vers leurs extrémités (fig. 1 86) .

Ml. Atgratt). — Les ramifications violacées marquent la Iruusilion derétinccUeen zigzags II ruigrcttc. Lorsqu'une machine est en activité dans iiiio cliainbi'e obscure, des jets lumineux on aigrettes s'échappent des parties les plus saillantes dos coiiduclcui-s avec un bruit sourd analogue a celui d'un sonlllet ou d'un jet de vapeur. Ces aigrettes sout rurim'^s géiiéndemcnt d'un pédicule ructili^'iie assez brillant qui, à partir d'un cvrlaiii poiul, se niniifie brus<{uement en un giaiid nombre de branches divei'geutes d'une

DÉCHARGES DtSRUfTlVES. . IIS

nie riolacée beaucoup moins vive; les branches se ramifient à r lour et finissent par s'éteindre tout à fait.

nom d'aigrettes et la première observation de cette roriiie «liarge sont' dus à Gra^f ('). Ayant élcctrisé dans l'obscurité orpa mMalliques soutenus par des fils de soie, il vit la maélectrîque s'en échapper sous cette fdnoe avec un bruisse-

qu'on CDtemlait d'une manière distincte en prêtant allenicnl l'oreille. Ces phénomènes acquirent bientôt plus d'éclat d on employa des machines électriques plus puissantes ; u^Tages de l'abbé NoUcl renferment un grand nombre de

res qui représentent de longues aigrettes s'échappanl des lucleurs éleclrisés, surtout vers les parties anguleuses.

Mil, Iraw. abrii§,, ml. VU), p. b il7K).

\U THAITÉ DÉLECTBICITÉ STATIOIIK.

On pi-oduil de très-lielles aigrettes en approchant du coné teur de la machine la tranche d'un plateau métallique, à h distance un peu supérieure à h distance explosive, et surtout terminant ce conducteur par une boule de dimensions fi petites. La figure 187 représente une aigrette obtenue à ladistai de 35 centimètres. Dans ces conditions, le bord du disque, ( venu légèrement lumineux, est séparé de l'aigrette par un espi

qui paniit complètement obscur. Si l'on exagère un peu le d< de la machine, les branches de rai<,'i-ctte s'inclinent davant vers le plateau, auquel elles se réunissent (fig. 188) par un 1 ceau de rayons blanchâtres parallèles. A ce moment, uae è celle véritable est sur le point d'éclater. Les aigrettes se de nent encore mieux quand le conducteur extérieur non i:

l)f:CIIARGES DESni PTrVES. iV»

CTte une grande surface, comme une sphère ou ta face d'un e plateau (fig. 189).

12. Nous avons supposé im{ilicitemcnt dans ces expériences la machine fournit de I électricité positive ; mais, en réalité, hénomène est toujours produit par le concours des deux élec itës, puisque le conducteur non isolé s'éleclrise par innée. En effet, si l'on approche du conducteur de la machine Saime qui se charge d'Électricité négative, une tige terminée une petite boule (fig. 190), on obtient sur cette boule une relte positive ramifiée et, sur le conducteur, une aigrette né-

lifeplns courte, formée de traits parallèles Irés-rapprochés; ■ deux lïgreUes sont séparées par un intervalle obscur. '^ dillërence d'aspect des deux électricités, au moins dans l'air losphërique, se manifeste dans une foule de circonstAnces. allô ('), se servant d'une machine électriiiue à cylindre de reen face duquel se trouvait uiî conducteur fcrniiiié par un gnc métallique, remarqua que chacune dos pointes du peigne il terminée par un point lumineux et que le coussin laissait ilquefoîs échopper de longs Jets de feu dirigés vers le peigne rouvrant a pou prés la moitié du cylindre de verre. Une nia- ■te plus simple d'observer ce phénomène est d'employer un

't Tnilé d'iltctnàU. p. \«:^ cl {'H.

U(t TRAITÉ D'ÉLECTRICITÉ STATIQUE.

cxriiainir a manches de verre dont les extrëinités sont terminées ni |MMiitr. Ouand on approche ces pointes à nne petite distance \\vs ilt'ux jirinalures (fune houteiUe de Leyde électrisée, on voit une ai^n*ttr à lu pointe |)ositivo, une étoile à la pointe négative, ri l'éclal (h'.s {\v\i\ pointes diminue peu à peu Jusqu'à ce que la hontcillr soit (>ntiénîment déchargée. De même, dans la machine do liidl/, les dents du peigne négatif sont terminées par des étoiles lirillanlcH, tandis que le peigne positif laisse échapper une nappe (In IVu violacée, qui est une véritable aigrette. D'ailleurs, les ai- KrntteH peuvent prendœ une infinité d'apparences difTérentes, suivant la Ibrme, la distance et la disposition des corps entre lesquels cdle^ su produisent.

Dans les gaz autres que l*air ou Tazote, les aigrettes présenlont des aspects et des colorations variables, mais l'aigrette positive (*st en général moins développée, et il est quelquefois difficile de distinguer par ce moyen une diflerence entre les deux espèces d'électricité.

MT). 1/étinceIle et Taigrette ont un caractère commun, la discontinuité, (le caractère n'est pas douteux pour l'étincelle, puist|ue l'on voit presque toujours distinctement les décharges huceessives; pour Taigrette, il suffirait à la rigueur de constater qu'elle est toujoui*s accompagnée d'un bruit qui a une certaine tonalité. A mesuiv qu'on diminue les dimensions des conducleuis, le jet lumineux perd de son étendue en même temps que II* son dcNient plus aigu et plus faible; les décharges sont alors plus IVêquentes et nuûns intruses. D^ailleurs, on peut distinguer les décharges successives en observant l'aigrette dans un miroir tournant connue Ta fait M. Wheatslone. Si l'aigrette est un peu loufiue, on peut encore apercevoir la discontiiuiilé par un moyen plus simple; il sutVit, en maintenant la tête immobile, d'imprimer à Tieil des mouvenn^Mits rapides à droite et à gauche, pour Noir la ^erbe lumineuse se diviser en un certain nombre d\uf» relies élémentaires distinctes les unes des autres.

M l. La sueeession rapide des aii;rettes prouve que chacune d'elles ne laisM* échapper qu\me traction très-faible de l'électricité du conducteur, taudis que rêtincelle pi-oduit une décharge presi|ue complète. M. iiau^ain a insisté beaucoup sur cette diflerence qui permet d'établir cutiv les deux phénomènes une

DÉCHARGES DISRUITIYES. 127

distinction plus nette. Les deux formes de décharges se produisent d'ailleurs pour la môme diflerence de potentiel, au moins Irès-sensibleraent. Les ex{)ériences de Faraday (504) montrent déjà que la distance maximum à laquelle une machine peut se décharger est à peu près la ini^me lorsque cette décharge a lieu sous forme d'aigrettes ou d'étincelles; M. Gaugain (*) a vérifié cette propriété d'une autre manière. Si le conducteur d'une machine porte un électroscope, par exemple un pendule électrique, on constate que la déviation du pendule augmente peu à peu jusqu'à ce qu'une aigrette commence à se produire entre un point de la machine et un corps voisin non isolé, et qu'à partir de ce moment elle se maintient constante. Les aigrettes cessent aussitôt que la déviation du pendule diminue pour une cause quelconque, comme le ralentissement de la machine. Si maintenant, sans changer la distance explosive, on provoque la décharge sous forme d'étincelles, en augmentant le débit de la machine, on voit le pendule diverger peu à peu jusqu'à la distance à laquelle il s'était maintenu pour l'aigrette, puis tomber brusquement au moment de l'étincelle, et se relever ensuite.

Une foule de circonstances peuvent transformer l'aigrette en étincelle ; il suffit, par exemple, d'accélérer la rotation de la machine, d'augmenter la capacité du conducteur, ou d'employer une étincelle auxiliaire.

515. La machine de Holtz convient parfaitement pour montrer ces différentes formes de décharges et leurs transformations. Si Ton enlève les bouteilles de la machine et qu'on écarte les deux branches de l'excitateur à une assez grande distance, on obtient de belles aigrettes de formes très-variées. A mesure qu'on rapproche les deux boules, le son des aigrettes s'élève de plus en plus; quand la distance n'est plus que d'un ou deux centimètres, la décharge s'effectue sous la forme d'un faisceau de traits parallèles violacés pour la plupart, mais mélangés de traits plus éclatants qui paraissent blancs; on a alors un mélange continu d'aigrettes et d'étincelles. Pour obtenir des étincelles à une distance un peu grande, il faut augmenter la capacité des conducteurs de la machine, en y adaptant les bouteilles de condensation.

[*) Annales de Chimie et de Physique, 4* série, t. VIII, p. 89.

12K TRAITÉ DfiLECTRICrrÉ STATIOrE.