Théorie des marhincfi ii frottement. — NoUS pOUVOnS

maintenant examiner de plus près la théorie de Mei appareil, et préciser davantage Ir mécanisme de la production de rélectricité. Pour cela nous admettrons d'abord (et ce principe sera démontré soit par des expériences directes, soit par la vérification des con-

DES MACHINÉS ËLECTRIQDES. 255

séquences qu'on en déduit) que, lorsque deux corps sont frottés Tun contre l'autre, en particulier le coussin et le plateau d'une machine, il s'établit entre eux une différence de potentiel indépendante de l'étendue des surfaces en contact, de la vitesse relative et de la pression des deux corps, la pression devant d'ailleurs être assez grande pour que le contact des surfaces soit assuré et la vitesse n'étant pas très-petite. Quand l'un des corps est mauvais conducteur, le potentiel n'est pas constant en ses différents points et il est difficile de préciser comment on doit appliquer le principe; mais, pour les plateaux de machine dont les deux surfaces sont frottées dans les mêmes conditions, il se produit de part et d'autre des couches d'élcclricité identiques, de sorte que le potentiel dans l'intérieur du verre, à une distance des surfaces plus grande que l'épaisseur des couches électriques, est sensiblement constant, et le môme que si la substance était conductrice.

Remarquons que la différence des potentiels du verre et des coussins peut être très-faible et correspondre néanmoins à une chaîne considérable, parce que les deux couches d'électricités égales et de signes contraires répandues sur les deux surfaces en contact sont très-rapprochées l'une de l'autre, comme elles le seraient dans un condensateur à lame isolante infiniment mince ; mais les portions du plateau qui quittent les coussins n'emportent que l'électricité positive , elles acquièrent rapidement un potentiel énorme par rapport à la différence primitive, et arrivent alors en face des conducteurs. Supposons maintenant que les mâchoires soient munies de pointes assez nombreuses et assez rapprochées de la surface du verre pour que l'électricité s'écoule sous l'influence de la moindre différence de potentiel, les portions du verre qui passent entre les branches de la machine sont comme placées dans l'intérieur d'un conducteur avec leluel une communication serait établie, et perdent toute leur électricité. En retournant ensuite aux coussins qui sont restés m communication avec le sol, elles se chargent de nouveau de a même manière.

Si Télectricité est dépensée à mesure de sa production, on voit, Taprès cela, que le débit doit être proportionnel à la surface rottée, indépendant de la largeur des coussins et de la pression

qu'ils exercent sur le plateau, pourvu que tous les points du verre soient touchùs, et proportionnel à la vitesse de rotation. Pour s'en assurer, il suffit de mettre les conducteurs en communication avec le sol par Tintermédiaire d'une bouteille de Lane; on vérifie aisément qu'il se produit un nombre constant de décharges pour un même nombre de tours de plateau, quelle que soit la vitesse de rotation, que ce nombre de décharges diminue de moitié quand on enlève une paire de coussins, et qu a partir d'une certaine pression, on ne gagne plus rien en sentuit davantage les ressorts des l'rotteui^s.

Si le conducteur de la machine reste isolé, il semble que la charge électrique doive augmenter sans limite, puisque le jeu des mâchoires est indépendant du potentiel qu*elles ont déjà atteint; mais, en supposant même qu'il n'y ait aucune cause de déperdition par l'air ou les supports, le potentiel du conducteur ne s'élèvera que jusqu'au moment où des étincelles pourront éclater directement entre les mAchoires et les coussins ; ces étincelles sont d'ailleurs favorisées par la présence de la lame de verre et son état électrique, car elles en longent la surface sous la forme de traits de leu circulaires.

835. Pour simplifier les explications, nous avons supposé que les mâchoires étaient armées de pointes absolument eificaces; l'expérience indique, au contraire, que ces pointes sont à peu près inutiles, et il est facile d'en concevoir la raison. Si la distance des branches de la mâchoire au plateau est asseï faible pour qu'il s*y produise des étincelles, ces étincelles joueront le même rôle qu'une communication conductrice discontinue ; le plateau sera encore ramené au même potentiel que le conducteur el perdra sensiblement toute son électricité. Les mâchoires elles-mêmes ne sont pas nécessaires; dans beaucoup de machines, les conducteurs sont terminés simplement par un petit cylindre à bouts arrondis placé en l'égard d'une des faces seulement du plateau, bien que le frottement des coussins ail lieu des deux côtés, et celte disposition ne semble pas diminuer le di'bil d'une manière appréciable. Pour comprendre ce résultat, il faut remarquer que les portions du plateau qui reçoivent directement les étincelles sont ramenées au même potentiel que le conducteur; comme la face opposée reste

chargée d'une grande quantité d'électricité positive, il est nécessaire que les étincelles aient déposé sur la première face une couche d'électricité contraire qui en diffèi*e peu, de sorte que finalement la quantité d'électricité négative versée par le conducteur sur le plateau du verre reste à peu près la môme qu'avec une mâchoire. Dans ce cas, les deux faces du plateau sont électrisées de manières différentes quand elles s'éloignent des conducteurs, mais un nouveau frottement sur les coussins les rétablit dans l'état primitif.

856. Lorsque les coussins sont maintenus en communication permanente avec le sol, comme nous l'avons recommandé, on pci*d l'électricité négative dégagée par le frottement; dès le début des machines électriques, plusieurs physiciens (Winckler, Le Roy, Naime, etc.) ont cherché à récolter les deux électricités à la fois, ou l'une des deux à volonté, mais on s'est fait souvent illusion sur les avantages que présente cette disposition.

Si les coussins, au lieu d'être reliés avec le sol, sont déjà clectrisés, le plateau qui passe entre eux se trouve, par sa position niéuie, porté au potentiel des coussins; le frottement établit ensuite entre ces deux corps une différence de potentiel déterminée, d'après le principe que nous avons établi, et cette dilîérence de potentiel correspond à une production d'électricité confiante : le débit d'électricité recueilli par les mâchoires sera donc le même que si les coussins n'étaient pas isolés. 11 est vrai que les conducteurs reliés aux coussins recevront une quantité égale d'électricité contraire, mais sans grand profit. En effet, si l'on veut charger une batterie, par exemple, il est indifférent de mettre l'armature intérieure seulement en communication avec une source qui donne de l'électricité positive , l'armature extérieure n'étant pas isolée, ou bien d'isoler aussi cette seconde armature et de la relier avec une autre source qui fournit un débit égal d'électricité négative.

Il en est de même pour la charge maximum ou le potentiel Umite, car les appareils cessent de foiictioimcr utilement, dans les deux cas, à partir du moment où des élinceiles peuvent éclater entre les mâchoires et les coussins; cette limite sera atteinte aussitôt que la différence des potentiels des deux conducteurs aura acquis une valeur déterminée. On voit même que

âr

958 TRAITÉ DlLECTRIGITÉ STiTlQCE.

si les deux systèmes de conducteurs, celui des coussins et celui des mâchoires, ont des capacités électriques égales, chacun d*eui prendra un potentiel moitié moindre en valeur absolue que $*il eût été seul isolé ; il faudra donc relier Tun de ces systèmes de conducteurs avec le sol, quand on voudra utiliser seulement une espèce d'électricité, pour obtenir sur Tautre le potentiel le plus élevé possible en valeur absolue. L'isolement des coussins présente cependant un avantage réel. Pour provoquer des étincelles à grande distance avec une machine ordinaire, il faut approcher du conducteur un autre corps communiquant avec le sol ; le potentiel absolu de la machine est alors très-élevé et les déperditions très-rapides. Si les coussins sont isolés, on fera éclater les étincelles entre les deux systèmes de conducteurs, dont chacun aura un potentiel beaucoup moindre en valeur absolue, Tun positif et l'autre négatif, ce qui diminuera beaucoup les déperditions accidentelles.

Cette manière de concevoir le mécanisme électrique des machines à frottement montre que ce sont de véritables sources d'électricité, c'est-à-diro des appareils qui permettent d'établir entre deux conducteurs une différence de potentiel limitée. I^ débit d'électricité, qui dépend d'ailleurs de la natui'e des corps entre lesquels le frottement a lieu, est proportionnel à Téleiidue des surfaces frottées. Quant à la différence maximum des potentiels, elle ne dépend que de la distance minimum des deux conducteurs considérés, laquelle est limitée par la distance du Mteur et des mâchoires.

Après avoir établi ces principes, il nous suffira d'ajouter quelques mots pour indiquer rapidement les caractères particuliers des différents modèles de machines électriques.

857. Hachine de Le Roy. — On parait employer beaucoup en Allemagne une machine construite par Winter (fig. 224), dans laquelle il n'y a qu'une paire de coussins portée par un pied isolant à l'extrémité d'un diamètre horizontal du plateau, et une mAchoire formée par deux anneaux à l'autre extrémité du même diamètre. Ce genre de machines, qui a été imaginé parl^Hoyet dont on construisait au siècle dernier (^) des modèles presque

(M Sigaud du la Fond, p. 29:f.

DES MACHINES ÉLECTRIOUES. Sfil

par l'effet de la rotation, sur la partie supérieure du cylindre et 3mpêchc les déperditions. Les deux conducteurs se chargent ainsi d'électricités contraires ; on peut tirer entre eux des étincelles à l'aide de branches métalliques mobiles que Ton approche plus ou moins, ou bien relier Tun des cylindres avec le sol et utiliser ' ainsi l'une ou l'autre des deux électricités. La machine de Nairne est une des plus élégantes, à cause do sa parfaite symétrie, et l'une de celles qui fournit le plus d'électricité, toutes proportions gardées. Seulement, il est nécessaire d'isoler l'axe, parce que les conducteurs sont trop rapprochés et se déchargeraient facilement si Taxe communiquait avec le sol. La difticulté de se procurer des cylindres de veire de grandes dimensions ne permet guère de construire de pareilles machines dont la longueur soit supérieure à 60 ou 80 centimètres, et le diamètre de plus de 40 centimètres. Les petits cylindres de verre peuvent être travaillés au tour, mais les plus grands ne supporteraient pas cette opération sans danger de rupture, et il faut les employer tels qu'ils ont été soufflés ; les défauts de la surface empêchent alors le coussin de frotter d'une manière continue et régulière.

859. MacMncii de ¥an iiffamni. — Van Marum utilisa surtout pour ses expériences une grande machine à deux plateaux construite par Cuthbertson. Les plateaux, de 1°*,65 de diamètre, étaient éloignés de 19 centimètres et frottaient sur 8 paires de coussins situés, comme dans la machine de Ramsden, aux deux cxtrtMiiilés du diamètre vertical ; les conducteurs étaient portés par des pieds en verre mobiles et communiquaient avec deux peignes doubles situés entre les plateaux aux deux extrémités du diamètre horizontal. Dans cette machine, dont la puissance exceptionnelle est restée célèbre, on a accumulé toutes les précautions pour éviter le plus possible les déperditions accidentelles. Van Marum remarqua d'abord qu'il se produisait rapidement des étincelles en forme de rayons entre les peignes et l'axe de rotation; pour les supprimer, il isola Taxe en formant les montants des coussins par des tiges de verre, et couvrit les plateaux d'une couche de matière résineuse dans toute la partie centrale qui n'était pas frottée. La déperdition par l'axe ayant disparu, il se produisit des fuites abondantes sous forme d'ai-

M2 TRAITÉ DtLKCTRICrrÊ STATIQUE.

grettes par toutes les garnitures qui attachaient les conducteun aux pieds de verre.

Van Marum remplaça alors les douilles cylindriques que l'on emploie habituellement par des boules de métal d'un pied de ' diamètre dont la partie inférieure était creusée en forme de large ombilic dans lequel se mastiquait la tige de verre ; cette dispo^ tion, qu'il serait peut-être utile de reprendre pour les appareils à potentiels élevés, produisit les meilleurs effets. Les montants des coussins étaient portés par une table à pieds de verre, de façon qu'on pouvait aussi isoler les frotteurs et recueillir rëlcctricité qui s'y développe. C'est avec celte machine que Van Marum obtint des étincelles de 61 centimètres de longueur et de la grosseur d'un tuyau de plume, et des aigrettes en forme de houppes qui avaient 38 centimètres de diamètre.

Quelques années plus tard. Van Marum fit construire une autre machine qui permet de récolter d'une manièi*c plus égale l'une ou l'autre électricité à volonté, mais non les deux à la fois. Le plateau est porté à rextrémité de l'axe de rotation et frotte entre deux pailles de coussins isolés, situés de part et d'autre aux extrémités du diamètre horizontal. Un arc conducteur, attaché à une sphère isolée et terminé par deux petits cylindres parallèles au plateau, peut être placé dans un plan vertical, de manière à récolter rélectricité positive du verre, ou mis en contact avec les coussins pour y prendre rélectricité négative. Un deuxième arc semblable, porté par la monture de l'axe de rotation et comnmniquant avec le sol, peut être placé aussi dans un plan vertical, ou ramené au contact des coussins, de manière à faire écouler dans le sol soit l'électricité positive du verre, soit rélectricité négative des coussins. Cette machine ne s'est pas répandue parce qu'elle est encombrante et fragile : la nécessité de porter le plateau de verre à l'extrémité d'un axe rend la construction diflicilc et exige de lourds contre-poids; l'appareil est incommode à transporter, parce que les dimensions sont ù peu près les mêmes dans tous les sens, et le bénéfice que parait pi'ésenter la production d'une électricité quelconque ne compense pas ces inconvénients.

840. ExpérieM^ca dio Pé«i«t. — Nous indiquerons plus tard les résultats obtenus avec les différentes machines et la compa-

raison directe de leurs effets ; mais, avant d'aller plus loin, il est nécessaire de justifier le principe même qui a servi de base à nos rdisonneiiients.

Péclet (*) a étudie par expérience Tinfluence des diverses circonstances qui peuvent modifier le développement d'électricité. Son appareil se composait d'un cylindre de verre horizontal, arrondi et poli au tour, sur lequel était appuyé un frotteur en bois, taillé suivant la même courbure, que l'on pouvait chargei* de poids différents, et qui élait guidé par deux montants verticaux. En face du cylindre, dans le plan horizontal passant par l'axe, était un peigne conducteur relié par une tige de métal assez longue avec un pendule électrique à ressort, qui se déplaçait en face d'un cercle gradué et servait d'électromètre. Péclet recouvrait la face inférieure du frottoir de substances différentes, il substituait même quelquefois au cylindre de verre un cylindre de résine ou un cylindre recouvert de taffetas ciré ; il avait ainsi une machine de Nairne susceptible de recevoir un assez grand nombre de modifications. Voici quels ont été les principaux résultats des expériences :

Comme le conducteur n'a qu'une capacité très-faible, la déviation du pendule augmente rapidement aussitôt que la machine est en marche, cl atteint bientôt une divergence maximum, à partir de laquelle il reste immobile ; les déperditions d'électricité par l'air et par les supports, ainsi que les décharges qui s'opèrent entre le peigne et le frotteur, font alors équilibre au débit de l'appareil.

La déviation maximum est indépendante de la vitesse de rotation, excepté quand on emploie comme frotteurs certains corps tels que la pluche de soie, le molleton, et en général les corps garnis de longs filaments, avec lesquels les fuites sont trop abondantes pour un faible débit. Cette déviation est aussi indépendante de la nature du frottoir quand il est formé de substances métalliques, et elle est sensiblement plus faible avec les corps filamenteux; on prévoit, en effet, que l'intervalle du peigne au frotteur sera alors plus facilement franchi par les étincelles. Enfin, la déviation maximum est indépendante de la pression, à

(*) Annale» de Chimie et de Physique, 2« série, t. LVII, p. 337.

partir d'une certaine charge qui dépend de la nature des corp«, et indépendante de la largeur des frottoirs. Toulefois^ les résultats sont moins réguliers quand le corps trottant est mauvais conducteur, parce qu'il n'est pas facile alors de mettre la surface frottante en communication avec le sol, et que l'électrisation se fait d'une manière moins uniforme.

En évaluant le débit par une bouteille de Lane, Péclet a reconnu qu'à partir de certaines limites inférieures, la quantité d'électricité est, dans chaque cas, proportionnelle à la vitesse de rotation, indépendante delà pression et de lalai^geurdu frottoir, mais qu'elle varie avec la nature des substances entre lesquelles s'effectue le frottement.

Péclet a ensuite remplacé le frottoir en bois par un cylindre de cuivre qu'il garnissait de cuir et recouvrait de diverses substances. Ce cylindre était muni de tourillons qui lui permettaient de tourner. En le maintenant immobile, on produisait un frottement de glissement; en le laissant libre, il tournait sur lui-même et l'on obtenait un frottement de roulement. Péclet a constaté ainsi que les métaux, le papier, les peaux lisses, etc., produisent exactement la même quantité d'électricité par les deux modes de frottement ; il se manifeste seulement des différences pour certains corps, comme les étoffes satinées et le taiTetas ciré.

Enfin, WoUaston avait annoncé qu'une machine électrique ne produisait plus d'électricité dans l'acide carbonique. Péclet répéta cette expérience, en plaçant une petite machine sous une cloche qu'il remplissait alternativement d'air et d'acide carbonique parfaitement secs, et vérifia, au contraire, que la natura du gaz u'exerce aucune influence appréciable. Le résultat observé par Wollaston tenait sans doute à ce que l'acide carbonique était resté humide.

En résumé, les expériences de Péclet démontrent donc, comme nous l'avons admis, que la quantité d'électricité développée par le frottement de deux corps est indépendante de la pression qu'on exerce, de la vitesse du mouvement, de la nature du frottement et du milieu ambiant, c'est-à-dire, en d'autres termes, qu'il s'établit entre les deux corps mis en contact une différence de potentiel déterminée, indépendante de toutes les circonstances extérieures.

841 . HacMiM d'Araistroiiir. — La machine hydro-électrique de M. Armstrong, qui provoqua d'abord une sorte d'enthousiasme, mais qui est à peu près abandonnée aujourd'hui, repose sur un phénomène dont la découverte est due au hasard. Un ouvrier mécanicien occupé à réparer une macliinc à vapeur près de Ne^castle. ayant une main dans le jet de vapeur qui s'échappait par une fuite, mit l'autre main sur le levier de la soupape à poids ; il en tira une brillante étincelle et éprouva une violente commotion. M. Armstrong (^) étudia les circonstances de ce phénomène ; il reconnut que la vapeur sortie d'une chaudière par un orifice étroit et sous l'influence d'une forte pression est généralement électrisée 9 que la quantité d'électricité dépend de la pureté de Teau que renferme la cliaudière, de la nature du corps qui forme les bords de l'orifice d'échappement, et de la pression delà vapeur ; il constata, de plus, ce fait remarquable que la production d'électricité est à peu près nulle si la vapeur est sèche, et que la vapeur saturante, surtout celle qui renferme des gouttelettes liquides déjà condensées, fournit beaucoup plus d'électricité. Une série de recherches sur ce sujet Tout conduit à la construction d'une machine électrique très-ingénieuse qui comprend : une chaudière à vapeur, une boîte réfrigérante pour condenser une partie de la vapeur avant la sortie, une série de hecs d'échappement^ et un conducteur terminé par un peigne pour récolter l'électricité.

Dans le modèle que construisit M. Ruhmkorff (fig. 226), la chaudière V a 80 centimètres de longueur et 40 centimètres de diamètre; elle est portée par 4 pieds en verre et le foyer est intérieur. Une soupape de sâreté à poids S limite la pression à 4 ou 5 atmosphères. Le réfrigérant est une boite métallique D qui renferme des étoupes constamment mouillées et qui est traversée par les tubes d'échappement de la vapeur, comme on le voit sur la ûgure 227. Ces lubes sont terminés à leur sortie de la boite réfrigérante par des becs d'échappement A dont la con-^ struction est assez compliquée. Le prolongement du tube est en cuivre ; il porte d'abord une lame verticale / (fig. 228) qui le

• Afmateê de Chimie et de Physique, 2- série, t. LXXV. p. 3:»; 3« série, t. VH, » 401. et t. X. p. 105.

S66 TRAITE D'KlECTfildTË STATIQOE.

bouche en partie de manière à briser le jet de vapeur. A ee prolongement est vissé un ajutage niétallir|iie A ganiî intérieiuvment d'un cylindre de buis b. Quand la pression est suffisante, on ouvre le robinet It : le Jet de vapeur qui vient de la chaudière se condense en partie dans les tubes du réfrigérant D, contoune

i-ig, -ar..

la lame f, et s'échappe en frottant contre les parois du cylindre de buis. Elle est rei,'ue à peu de distance sur un peigne métallique P qui communique avec un conducteur B isolé. Les becs d'échappement et la chaudière se chargent d'électricité négati^'e, et la vapeur, d'électricité positive; le peigne P s'élcctrise alors

DES MACHINES ËLKCTHlQliRS. 3«7

positivement par un phénomène d'influence et île déchaînes, comme dans la machine ordinaii'e.

Pour tirer un bon parti de cet appareil, il tant d'aboi-d nettoyer la chaudière en y introduisant de l'eau ordinaii'e, dans laquelle on ajoute 1 kilogramme de potasse du commerce. Quand la vapeur est sous pression, on ouvre le robinet, on la laisse s'échapper abondamment par les ajutages, et on fait écouler le reste du liquide. On remplit ensuite la ciiaudiére d'eau distillée, on met d;ms le loyer du charbon de bois allumé dont on active la combustion par un soutllet; et, lorsque la vapeur commence ù fuir par la soupape à levier, on ouvre le robinet. Dans ces conditions, si l'on pose un excitateur par une de ses branches

sur le conducteur à peigne et qu'on approche l'autre branche de la chaudière, on obtient un jet continu d'étincelles de 12 centimètres de longueur, avec un débit d'électricité près de 5 fois <>Ussi grand que celui d'une machine deRamsdei) a plateau d'un ■nùtre de diamètre qui ferait un tour à la seconde.

L;i grande machine hydroélectrique de l'Institut polytechnique «le Londres a une chaudière de 2 mètres de longueur, 46 jets d'échappement pour la va|>cur, et elle donne comme un torrent il'étincelles de 60 centimélras de longueur. I^ct appareil l'ournit ô Tois autant d'électi'icilé que la grande machine ii frottement du même èlablissemenl dont le plateau a 2"','27 de diamètre, et qui est mise en mouvement par un moteur a vapeur.

Ici encore, de même que dans les machines ordinaires, le débit d'électricité augmente avec les suiTaces frottées, et la dilTèrence de potentiel que l'on peut établir entre le conducteur B et la chaudière est limitée par ta dislance du peigne aux becs d'échappement. Cette distance ne peut pas être augmentée à volonté, parce que le Jet de vapeur Unirait bientôt par ne plus aboutir au

â8t rR.UTÉ D'ÉLECnUOTÉ :ST1T1UIIE.

peùnie d'une manière assex complète. CiHnme la capacité do oonrfuctenr i»st en :r»*nèral tr«s-fiiible par rapp«)rt à celle de b i:handière- les ileuT potentiel •54>nt trèî?-4iiffèrent< en valeurs ab- -•oluer* : pour obtenir lie OTinJes distance^ expl*>si?es, il vaudrait mieux relier le pei:^ne avec un i.'onducteur Lâ4>Iê de capacité à peu prè;^ é<iale à celle de la chaudière, aân de diminuer le plus po*%!^ibIe le< pertes accidentelle:?. Endn. <i Ton fait communiquer avec le ^ol le pei:zne ou la chaudière, le potentiel du conducteur qui reste isolé devient beaucoup plus élevé.

842. riprfgjfrw 4r Wmem^mj. — Farjdav ih a étudié avec soin les différentes circonstances qui influent sur la production d'électricité dans cette machine, et observé plusieurs phénomènes a:)âez singuliers.

l'* La simple évap«>nition de Feau et la eoodensaiion de la vapeur ne prrjduisent aucune trace d*élecbricité.

2* Un courant de vapeur sèche ou surchauffée, c'est-à-dire parfaitement puisée de gouttelettes liquides, ne s'électrise [k)>. La vapeur obtenue avec de l'eau ordinaire, même quand elle est humide, ne donne que des quantités très-faibles d'électricité, et il suffit d'une petite proportion de sels dissous pour rendre la vapeur neutre. Si Teau contient en suspension certains corps isolants tels que des essences, de Thuile, des graisses, des résines, etc., la chaudière se charge d'èlei^tricité positive, et la vapeur, d'électricité négative. Faraday explique rinfluence des sels dissous par la conductibilité que ces corps communiquent à l'eau, ef il conclut de Taction exercée par les huiles et les essences que l'électricité n'est pas duc au frottement de la vapeur ni même de l'eau liquide sur les ajutages, mais au frottement d'une couche de matière isolante qui entoure les gouttelettes.

«V La nature des becs d'échappement a une gi*ande influence. Avec de l'eau distillée, la vapeur est toujours positive, mais le frottement sur l'ivoire ne donne rien; les métaux réussissent mieux et le buis parait être de tous les corps solides celui qui fournit le plus d'électricité.

4* I)(; même, un jet d'air parfaitement sec, provenant d'un réservoir où ce gaz est comprimé, ne produit pas d'électricité ;

(*) Annalfê de Chimir ei de Phyuique, .V série, t. X, p. 88.

mais, quand Tairest humide, le tube de dégagement estélectrisé négativement et l'air positivement. Dans cette expérience, comme pour la vapeur humide, la production d*électricité doit être attribuée au frottement des gouttelettes liquides.

5* On peut s'attendre à obtenir des résultats analogues en remplaçant les gouttelettes liquides par des poussières quelconques entraînées dans un courant de gaz. Faraday a constaté, en effet, que Técoulement par un ajutage d'un jet d'air chargé de poussières quelconques produit presque toujours de l'électricité ; le signe électrique du courant de gaz varie avec la nature des poussières, et la production d'électricité est toujours beaucoup moindre qu'avec de la vapeur humide.

MACHINES ÉLECTRIQUES FONDÉES SUR l'iNFI.UENCE ET LE TRANi^POHT.

H45. facctroiiiiogc dowMe. — Toutes Ics t'ois qu'on soulève le disque d'un électrophore, après avoir établi les contacts convenables, on obtient une certaine quantité d'électricité; si Ton répète la même opération d'une manière contiime, on réalisera ooe \éri table source dont le débit sera proportionnel à la rapidité des opérations. Au lieu de dépenser l'électricité à mesure de sa production, on peut s'en servir pour électriser un conducteur; si ce conducteur avait une cavité assez grande pour renfermer le disque de Télectrophore, de manière à le ramener à l'état Deutre après chaque contact, on pourrait y établir un potentiel trés-élevê, n'ayant d'autre limite que les fuites inévitables et la distance du conducteur aux corps voisins non isolés. Enfin, il est possible d'imaginer une disposition mécanique qui établirait les contacts et réaliserait les différents mouvements du plateau. Dans une pareille machine, le gâteau serait électrisé une fois pour toutes par frottement, et les différentes opérations seninient à multiplier la charge primitive.

Cn appareil ainsi construit présenterait cependant un inconvénient, c'est que Télectrisation du gâteau diminue peu à i>eu, de sorte et qu'au bout d*un certain temps il serait nécessaire de ^ flotter de nouveau pour lui restituer ses propriétés primitives.

270 TRAITÉ D'ÉLECTRICITÉ STATKKJB.

n est vrai que cette dernière opération peut être évitée, en profitant de Télectrisation réciproque de deux élcctrophores de signes contraires (H8). Lichtenberg (*), par exemple, se servait d'ui gâteau isolant de forme oblongue où il pouvait placer le disque dans deux positions différentes n'empiétant pas Tune sur TaDtre. L'une de ces plages étant électrisée même faiblement, oo pouvait électriser la plage voisine en sens contraire en y appliquant le disque par sa tranche, puis utiliser cette nouvelle plage pour augmenter la charge de la première.

Un électrophore double peut donc fournir indéfiniment de Télectricité au potentiel le plus élevé que permette l'isolement des conducteurs, sans qu'il soit jamais nécessaire de frotter de nouveau le gâteau isolant. Cette production d'électricité par uu appareil qu'on a chargé une fois pour toutes, et qui se maintient dans un état constant par suite de réactions réciproques, est le principe des machines dont nous avons maintenant à parler.

844. DapUcateors électriques. — Il ne parait pas facile de réaliser par des moyens mécaniques tous les mouvements qu'exigerait remploi d*un électrophore double , surtout pour rétablir la charge du gâteau; mais le principe de la multiplication des charges peut être utilisé d'une autre manière, en ne faisant in* tervenir que des corps conducteurs.

Bennet (*) a imaginé une disposition qui permet de doubler constamment une première charge électrique, et il a donné à son appareil le nom de duplicateur. Cet instrument se compose en principe de trois plateaux conducteurs isolés A, B et C, les deux premiers fixes et le troisième mobile. Le plateau A étant chargé primitivement d'une quantité d'électricité -j- m , on en approche le plateau mobile C mis en communication avec le sol ; la chaige de signe contraire que prend le plateau mobile est plus faible que la charge influente, mais elle s'en rapproche d'autant plus que la distance est moindre; pour simplifier les raisonnements, nous supposerons ces charges égales. Le plateau C ainsi chargé d'une quantité d'clectricilé égale à — m est isolé puis porté en face du plateau B communiquant avec le sol, lequel prend par influence une charge égale à -+- m.

(«) De Nova MeUutdv, etc. p. 9 (1778).

(*) Phil, Iranê, abridy., vol. XVI, p. 282 (1787).

Après avoir isolé B, on le fait communiquer avec le plateau A [ont on approche le plateau C non isolé; la charge totale + 2m les deux plateaux A et B se réunit alors sur le premier, le plaleau C prend une charge égale à — 2m, et on sépare AetB. L'appareil est ainsi ramené dans l'état primitif et la quantité f électricité a été doublée; une nouvelle opération toute semblable produira encore le même effet et, de cette manière, on iccumulera successivement sur le plateau A des charges élecriques égales à m, 2?^, 4m, 8m,... En réalité, si Ton désigne »ar a et 3 des fractions qui diffèrent peu de Tunité, la première barge du plateau C est égale à am, celle du plateau B égale à a'm, t la charge finale du plateau A, après le cycle complet des opéations, égale à (i h- a') gm =/>m, le coefficient p étant compris ntre 1 et 2. Les charges successives du plateau A sont alors m, wi, p*m, p*m...; elles croissent comme les termes d'une progression géométrique. Quelque faible que soit la charge primitive, OQ peut ainsi la multiplier jusqu'à ce qu'elle soit sensible à un flectromètre ou même provoque des étincelles.

L'éleclroscope à trois plateaux de Péclet (268) permet aussi d'augmenter une charge électrique donnée, mais par voie d'addition seulement, si l'on opère comme nous Pavons indiqué. On pourrait, en modifiant la manière d'établir lesconlacts, le transformer en un multiplicateur géométrique ; ce problème a reçu d'ailleurs un grand nombre de solutions.

Cavallo fit construire un appareil dans lequel les diverses communications qu'exige le duplicateur de Bennet s'établissaient par des dispositions mécaniques, sans l'intervention de Topéraleur; Bohnenberger imagina aussi une disposition analogue, mais, dans les deux cas, le problème était résolu par le mouvement alternatif du plateau, ce qui est toujours moins commode qu'une rotation continue.

845. Bii^iicateiir de iviehoiaoïi. — Darwiu publia OU 1787 un duplicateur à rotation qui était formé de quatre plateaux dont deux fixes et deux mobiles. Nicholson (^) indiqua l'année suivante on appareil à rotation n'ayant que trois plateaux, qui réalisait exactement le duplicateur de Bennet. Cet appareil se compose

\}] PkU, hrmu, abridy., vol. IVI, p, 505 (1788).

DES MACHINES ÉLECTIUQtES. 273

rotation de 180", les ressorts p et q touchent respectivement les tiges a et by les plateaux A et B sont isolés mais communiquent entre eux, et le plateau C est relié au sol par le ressort 1) ; ce qui correspond à la première position. Si Ton a commencé par cliarger un peu le plateau A, il arrive au bout de quelque temps que des étincelles se produisent entre les deux plateaux C et A. On peut donc se servir de cet appareil comme d'une machine électrique, mais il ne parait pas avoir jamais doimé de l'ésultats bien satisfaisants.

Les multiplicateurs et les éleclrophores tournants, trés-en faveur à la fin du siècle dernier, ont reçu des formes très-variées; mais ils étaient oubliés, lorsque parurent à peu près siimultanénient les machines de M. Tœpler (') et de M. lloltz (*j qui ont fait entrer la construclion des électromoteurs par influence dans une voie toute nouvelle.

846. machine de Tœpler. — La figu^'c 250 représente sous sa forme la plus simple l'appareil de M. Tœpler. C est un disque de verre qui, par un système de cordes cl de poulies, est animé d'un mouvement de rotation rapide autour d'un axe vertical. Sur la face inférieure du disque de verre sont collées deux armures d'étain avant la forme de grands segments, et la face supérieure porte deux bandes demi-circulaires A et B qui communiquent séparément avec les segments correspondants de la face opposée. Deux conducteurs isolés P et N portent à leurs extrémités des ressorts très-flexibles y^ et n qui, pendant le mouvement de rotîilion, appuient alternativement sur les bandes A et B.

Au-dessous du disque mobile est un plateau conducteur isolél, de mêmes dimensions (juc les segments, et qui joue le rôle de l'inducteur employé par M. Thomson dans ses électromètres.

Fig. 250.

v*i Pogg, Ann. t. CXXV, p. WJ. — Autiahit de Chimie et de Phyni'juc, 4^ série,

t. Vm, p. 315.

{*) Pogg, Ann. l. CXXVI, p. 157. — Annaleë de Chimie et de Physique, 4» série,

t. Viu,p. 201.

Il 18

Le jeu de cet appareil est facile à comprendre. Supposons que rinducteur I soit mis en communication avec une source à potentiel constant, comme une pile sèche, fournissant de réleclricité positive. Dans une position un peu antérieure à celle que représente la figure, le conducteur ApP s'électrise par influence : l'extrémité la plus éloignée P se charge d'électricité positive, et le secteur A d'électricité négative. Après avoir quitté le l'essort p, ce secteur porte son électricité négative sur la tige N par l'intermédiaire du ressort n ; en mémo temps l'auli'e secteur B vient prendre la place du premier et s'électrise à son tour sous l'influence de l'inducteur. Le même effet [se i^produisant d'une manière continue, on voit aisément que,^i Ton fait abstraction des fuites, la charge des conducteurs P et N augmente comme les termes d'une progression géométrique. Toutefois, si l'électricité n'est pas dépensée à mesure de sa production, la différence de potentiel de ces conducteurs atteint bientôt une valeur maximum ; il se produit alors des décharges entre les différentes parties de l'appareil, et particulièrement une pluie de très-fines étincelles entre les secteurs mobiles et le plateau inducteur. On pare à cet inconvénient en reliant les conducteurs aux deux branches d'un excitateur formé par deux vis a et 6 que l'on peut à volonté rapprocher l'une de l'autre, et en formant l'inducteur par une lame de verre vernie sur sa face supérieure et munie d'une feuille d'étain sur l'autre face.

Malgré ces précautions, la machine ne tarderait pas à s'éteindre, et il est nécessaire de recourir à une source éti-angcre pour maintenir constant le potentiel de l'inducteur. M. Tœpler a eu l'idée d'associer deux appareils semblables qui se maintiennent Tun et l'autre en activité par leurs réactions réciproques.

La figure 251 représente un appareil double. L'arbre de rotation porte deux disques D et D', de dimensions différentes et munis de lames d'étain disposées

Fig. 231.

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de la môme manière. L'inducteur I de la première machine communique avec Tun des ressorts/?' de la seconde, l'inducteur T de celle-ci avec le ressort de signe contraire n de la première ; le conducteur P de la première reste isolé et le conducteur N' de la seconde communique avec la terre.

Supposons que Tinducteur I soit d'abord électrisé positivement et la machine en marche, le conducteur P prendra de Télectricitô positive, le conducteur N et l'inducteur F de l'électricité négative, et le secteur A' devenu positif pendant qu'il communique avec le sol par la tige N' ira ensuite par le ressort // augmenter la charge du premier inducteur I. La seconde machine joue donc le rôle de réyénéraleur d'électricité pour la première. La différence de potentiel des conducteurs P et N augmente rapidement, jusqu'à ce que le débit d'électricité soit compensé par les fuites qui ne tardent pas à se manifester de tous côtés. M. Tœpler a obtenu ainsi cnlre les pointes a et fc, ou entre deux corps quelconques a' et b' reliés aux conducteurs P et N, un flux abondant d'étincelles électriques qui pouvaient avoir jusqu'à 1 pouce de longueur. Si l'on voulait produire un courant constant dans un circuit continu e(^ conducteur, il faudrait faire communiquer les tiges P et N, lûais alors, le conducteur formé par le secteur A' et l'inducteur t se trouvant placé entre deux corps conducteurs A ef P au môme potentiel, les deux machines cesseraient de fonctionner. Pour obtenir un courant permanent, M. Tœpler combine un appareil double et un appareil simple, le premier restant chivert et* servant à maintenir un potentiel constant sur Pinductcui^du second.

Il est nécessaife d'amorcer la machine double en approchant

de Pinducteur I un corps Ôlectrisé; cependant M. Toîpler a constaté que sa machine ^'amorçait d'elle-même, quand on la faisait tourner pendant clnt] ou six minutes sans lui communiquer aucune trace d'électricité. Ce développement spontané d'électiicilé peut être attribué, soit au frottement de Pair, soit au frottement des ressorts de contact ou à toute autre cause étrangère même à l'appareil; mais, dans cette hypothèse, le signe de l'électrisation devrait être variable,' tandis que l'inducteur 1 prenait toujours spontanément de rélectricité négative. L'origine de l'électricité parait devoir être attribuée simplement au contact des métaux;

la boule F fournissant de réleclricilé positive, et l'autre de Télec- Iricîlé négative ; mais, si celte distance est trop grande, le flux qui s'écoule par les peignes diminue peu à peu et la machine ne tarde pas à s'éteindre. Si , les boules P' et N' étant maintenues à une distance assez faible pour que les étincelles puissent les traverser, on les met séparément en communication avec les armatures d'une bouleille de Levde ou d'une batterie, on obtient alors des étincelles discontinues qui éclatent toutes les fois que les arma* tures de la batterie ont atteint une différence de potentiel suffisante. Ces étincelles sont d'autant plus rares et plus puissantes que la capacité électrique de la batterie est plus grande. Habituellement, on suspend aux conducteurs P et N deux petites bouteilles de Leyde réunies par leurs armatures extérieures, de manière à constituer un jeu de cascade ; cette disposition pe^ met d'obtenir des étincelles plus longues et empêche la machine de s'éteindre trop facilement. Avec cet appareil, on peut donc faire passer un courant continu dans un fil par lequel on réunit les deux conducteurs P et N que l'on peut considérer comme les pôles, charger une batterie, ou mettre sur un conducteur isolé une électricité de signe quelconque. Dans ce dernier cas, on approchera le conducteur du pôle correspondant, et on en tirera une étincelle.