Jeu de la machine- — Nous avous indiqué, saus aucune

explication, la manière de faire fonctionner la machine de Holtz; ce premier aperçu nous sera utile pour en étudier le jeu électrique. Pour c^la, nous aurons recours à un mode de représentation employé par M. Be^ tin (^). Nous supposerons ç.. ^, que le plateau mobile

est remplacé par un large tube cylindrique en verre C (fig. 255), à l'intérieur duquel sont

(«) Annales âe Chim'.eetde Phyiiqur, 4* série, t. XOI, p. 193.

DES MACHINES ÉLEGTRIQIES. 279

placées les deux branches KA' et PB' du conducteur, munies des peignes A'et B' ; les armures de papier A et B seront portées par une enveloppe cylindrique extérieure, aussi en verre, entaillée d fenêtres. Cette disposition serait à la machine de Holtz ce que la machine de Nairne est à celle de Ramsden ; elle a été d'ailleurs réalisée par &I. Saint-Loup avec succès, mais les communications des conducteurs s'établissent alors d'une manière moins commode, l'appareil acquiert rapidement de grandes dimensions et les cylindres de verre sont plus difficiles à fabriquer, de sorte qu'en défmitive cette forme ne parait pas avantageuse dans la pratique. Nous ne représentons pas dans la figure le cylindre extérieur, qui ne joue pas de rôle important et n'a guère d'autre but que de soutenir les armures de papier.

Supposons que l'armure A soit chargée d'électricité négative, le cylindre mobile en mouvement dans le sens de la flèche, et les boules P et N en contact de façon que le conducteur A'B' soit continu ; ce conducteur s'électrise par influence. Si le potentiel de l'armure A est assez élevé en valeur absolue, le peigne A' laissera échapper sur le verre de l'électricité positive, et le peigne B' de l'électricité négative; le môme phénomène se reproduira, au moins pendant une demi-rotation du cylindre, puisque les portions du verre qui ont reçu rélcctricité s'éloignent rapidement et permettent à l'influence de l'armure A de s'exercer de nouveau sur le conducteur. A ce moment, la surface intérieure du cylindre peut être divisée, par un plan à peu près horizontal, en deux parties électrisées en sens contraires, la supérieure négative et l'inférieure positive. Ces couches électriques contribuent à exagérer encore la production d'électricité, par une série de réactions réciproques. En effet, l'armure B6, sous l'influence de ces deux couches, se charge à sa base B d'électricité positive, et à sa pointe b d'électricité négative qui se répand sur la face extérieure du cylindre ; la même influence s'exerce sur la deuxième armure, dont la charge négative augmente à la base A, et qui laisse échapper par sa pointe a de Vélectricité positive. Pendant la demi-rotation suivante, la décomposition électrique du conducteur sera donc augmentée, par suite de l'électrisation de la deuxième armure, de Taccroissement de -charge de la première, et par l'influence directe

S80 TRAITÉ D'ÉLECTRICITÉ STATIOUK.

qu'exercent sur les peignes les couches d'éleclricilés ritpanduw à la surface du cylindre tournant.

Si Ton fait abstraction des perles, les quantités d'électricité doivent croître en progression géométrique; mais bientôt l'appareil atteint un débit maximum, et il s'établit une symétrie complète dans l'état électrique des différents organes. Les deux faces du cylindre sont toujours positives à la partie inférieure et négatives à la partie supérieure, mais le plan de séparation des couches de signes contraires n'est pas horizontal. Le flux positif qui s'échappe du peigne A' remonte vers la couche négative par suite de l'attraction qu'exerce cette couche et de la répulsion qui provient de la couche inférieure ; on le reconnaît i\ la forme de la nappe lumineuse. Si l'on néglige les différences de propriétés des deux électricités, on voit donc que les deux couches de signes contraires répandues sur la surface intérieui^e du cylinùre seront séparées par un plan a,3 dissymétrique par rapport aux peignes. L'électricité qui s'échappe des pointes de papier se distribuera de même à la surface extérieure du cylindre suivant deux zones séparées par un autre plan a'^'.

849. Un point délicat à appréciera priori est de savoir quelles doivent être les propriétés des armures influentes pour qu'elles donnent les meilleurs résultats. On voit bien que, si celte armure était formée d'un corps mauvais conducteur, elle ne pourrait pas réparer ses perles en s'élcctiisanl par influence : l'expérience a montré, en efl'el, qu'une lame de mica ne convient pas. Si l'arnuire était très-conductrice, sa pointe dégagerait sur la surface exli> rieure du cylindre une grande quantité d'électricité dont Tinfluence serait de sens contraire à celle de la base et l'on conçoit que la production de la machine diminue; on a constaté aussi que la machine fonctionne avec une lame d'étain, mais ne peut pas atteindre un potentiel élevé. On n'a rien trouvé de mieux que le papier, qui est médiocre ccjuducteur, et dont Téleclrisation par influence suffit seulement à réparer les pertes; ce qui semble confirmer encore cette manière de voir, c'est que plusieurs pointes ne conviennent pas autant qu'une seule, et que celte pointe même ne doit pas être Irès-aiguê.

Quant aux dimensions des armures, elles sont à peu près indifférentes, la seule portion efficace étant celle qui est située

DKS MACHINES ÉLECTRIQUES. 281

en face des peignes. Une feuille de papier qui couvre tout un quadrant du plateau fixe dans la machine réelle donne les mêmes résullals qu'une bande étroite.

Si l'on faisait tourner le cylindre mobile (ou le plateau) dans le sens même des pointes, on y attirerait l'électricité des armures; on voit aisément qu'alors les feuilles de papier seraient rapidement ramenées à l'état neutre et que toute production d'électricité cesserait. Il suffit, en effet, de faire quelques tours de plateau dans cette direction, pour éteindre complètement la machine la mieux chargée.

M. Kiess (*) fait intervenir dans l'explication de la machine de Hollz le phénomène de la double influence dont nous avons dit quelques mots (111); mais, pour que la double influence se produise, il faut que le corps isolant s'électrise lui-môme, ce qui exige toujours un certain temps, et la rotation du plateau est trop rapide pour que l'influence exercée sur le verre puisse jouer un rôle appréciable. D'ailleurs, la production des couches électriques de mômes signes sur les deux faces du plateau mobile s'explique d'une manière si simple par le jeu des pointes des conducteurs et des armures, qu'il n'y a pas lieu de chercher une autre origine.

Le rôle des fenôtres confirme encore cette explication. M. Poggendorf (*) a constaté qu'on peut les remplacer par de simples fentes dans lesquelles on fait passer la bande de papier, de façon que la base soit apjdiquée sur la face extérieure du plateau fixe, et la pointe sur la face intérieure, du côté du plateau mobile; dans ce cas, en elfet, les échanges électriques se font à la manière ordinaire. Mais la machine cesse de fonctionner si la bande de papier est disposée en sens inverse, la base sur la face interne et la pointe à Textérieur; alors l'électricité qui s'échappe de la pointe dans les premiers instants reste appliquée à la surface extérieure du plateau fixe et s'oppose bientôt à une nouvelle décomposition électrique sur l'armure.

Les fenôtres ne sont cependant pas inutiles et paraissent aug-

{^ Pogg. Annal., t. CXXXI, p. 215. — Annales de Chimie et de Physique, 4» série,

t. im, p. 19».

'*j Pogg. Ann. t. CXXXIX, p. 158. — Annales de Chimie et de Physique, 4« série, t. XIX, p. 480.

iSÎ TR.\nt DlLECTRIGTÊ STlTQCE.

rnenter le drbit de la machine. Comme il se f<>rme enlre los plateaux une ^Tande quantité d'ozone dont la présence nuit a la production de rélectricité. il est passible que les fenêtres aient surtout fNiur effet de faciliter le renouTcUement de l'air.

S50. >i le conducteur .VB'. que nous avons supposé contiou jusqu'à présent, est interrompu par Técartement des boules P et >\ les deux branches ATî et B'P seront portées par le jeu de la machine à des potentiels différents, le premier négatif, le second positif. Lorsque la différence des potentiels sera suffisante, une décharge se produira entre les boules P et >\ et le même phénomène recommencera. La capacité électrique des deux branches étant très-petite, les décharges correspondront à une quantité d'électricité très-faible et se manifesteront sous forme d'aigrettes continues. Si l'on met ces branches en communication avec les armatures de deux bouteilles reliées en cascade, on augmente beaucoup les capacités électriques: il faut plus lon^ temps pour amener les deux pôles à la différence de potentiel nécessaire à Texplosion, mais la décharge est alors plus puissante et prend la forme de véritables étincelles.

Plus les bouteilles sont grandes, plus les déchaînes sont éner< giqucs ; mais il y a des dimensions à partir desquelles la distance explosive diminue. Pour atteindre la difTérence maximum de potentiel, il faut que le débit de la machine reste supérieur à la déperdition qui s*etTectue par les branches du conducteur et par les bouteilles, et ces déperditions augmentent rapidement avec rétendue des surfaces. De plus, les peignes sont alors maintenus trop longtemps à un potentiel élevé; la chai^ des armures baisse en progression géométrique quand le débit des peignes est insuffisant, et la production d'électricité peut s'arrêter.

Lorsque la dislance des boules P' et N' est trop grande, il arrive souvent un phénomène curieux : les bouteilles commencent par se charger, puis la machine s'éteint et reprend tout-à-coup m sens contraire, comme on le reconnaît au changement de forme des lueurs qui se produisent aux pointes des i>eignes et des armures de papier. Chacune des bouteilles se déchaîne alors lentement par le peigne correspondant, puis se charge d'éleetricité contraire jusqu'à la même différence de potentiel; après quoi, la même inversion se produit. L'expérience réussit surtout

[uand on met les deux pôles en communication avec les ar- . natures d'une grande batterie isolée.

On voit aussi que l'armature extérieure commune aux deux «outeilles est toujours à un potentiel très peu élevé, lorsque les ôlcs sont maintenus isolés; on obtient, en effet, une étincelle -ès-faible en réunissant cette armature avec le sol. Celte comlunication est môme utile à établir pour compenser les défauts e symétrie de l'appareil, ou la déperdition inégale des deux élec- •îcités, afin que les potentiels des deux conducteurs soient toulurs égaux et de signes contraires.

851. En définitive, la machine de Holtz, comme les machines frottement, permet d'établir entre deux conducteurs une cerline différence de potentiel, et la limite est atteinte lorsqu'une tincelle peut éclater directement d'un peigne à l'autre le long e la surface du disque mobile, en supposant qu'il n'y ail pas ans l'instrument d'autres organes permettant des décharges plus iciles; ainsi on voit souvent des aigrettes qui s^échappent de ifTércnts points des tiges conductrices, et des étincelles qui artent d'une armature à l'autre de chacune des bouteilles. C'est our ce motif que les bouteilles sont longues et l'armature extéieure peu élevée, afin qu'elles puissent supporter une différence e potentiel égale à la moitié de celle que comporte la machine. ^'autre pari, le débit des peignes étant arrivé à son régime ré- Tilier, la quantité d'électricité doit être proportionnelle à la vi- Bsse de rotation. Pour le vérifier, il suffit de réunir les deux lôles avec les deux armatures d'une bouteille de La ne; on contate que le nombre des décharges de la bouteille de Lane est rès-scnsiblement proportionnel à la vitesse de rotation de la malivelle, à partir d'une certaine limite inférieure au-dessous de bquelle la machine fonctionne mal. La vérification se fait d'une nianière simple quand on choisit la distance explosive de la bouteille de façon qu'il se produise un nombre entier de décharges pour chacun des tours de manivelle ; ce môme nombre se conserve, quelle que soit la vitesse de rotation.

Le débit est lui-môme indépendant du potentiel absolu des armatures ou des pôles de la machine; on peut, en effet, mettre l'une d'elles en communication avec le sol, sans que le nombre des décharges de la bouteille de Lane soit modifié.

9»i IKkïTt DlLECTRIOTt STAHOTE.

Enfin, pour montrer que la différence des potentiels des deux piiles est seule définie, on met Tun d eux en communication aicc un électroscope de Henley à cadran et on observe la déviation que marque ie pendule avant chaque étincelle. L'autre pôle étant alors mis en communication avec le soK le pendule atteint avant Texplosion une déviation beaucoup plus grande qui devrait correspondre à un potentiel double en valeur absolue. Toutefois, il arrive assez souvent qu'avec cette nouvelle disposition les étincelles ne peuvent plus franchir la distance primitive, parce qu* il se produit alors entre différents oi'ganes de la machine, tels que les supports et les courroies, des nappes lumineuses et des aiglottes qui ne permettent pas au conducteur isolé d'atteindre son potentiel théorique.

852. Ce premier modèle de machine de Holtz est un instrument délicat, trés-sensiblc à Thumidité atmosphérique. La ci^ constance qui parait la plus importante, et on peut en dire autant de tous les appareils d'électricité statique, ce n'est pas tant Tëtat hygrométrique que la quantité absolue de vapeur d'eau qui existe dans l'air ; Coulomb (39) avait déjà reconnu qu'il existe une relation directe entre le coefficient de dépei*dition de Télectricité et le poids de vapeur contenue dans l'unité du volume d'air, indè- |)cndamment de la température. Dt^ même, la machine de Holli i'oiiclionne admirablement par les temps secs et froids, comme ceux que produisent dans nos climats les vents d*Est pendant rhiver; mais il est quelquefois difficile de l'amorcer pendant les journées chaudes de Tété, et surtout dans l'atmosphère humide d*une salle remplie d'auditeui'S.

On évite autant que possible Thumidiié, en particulier celle qui se condense sur les supports en verre, en plaçant la machine sur une table en bois dont la tablette est |)ercée d'un grand trou, et dont on entoui^ les pieds d*une toile pour en faire une sorte de cheminée. Sous cette table on dispose un fourneau contenant du charbon de bois bien allumé et brûlant sans fumée. Les conditions extérieures ne sont jamais assez mauvaises pour qu'une machine ainsi enti^tenue ne donne d*excellents résultats.

Une autre circonstance à laquelle on néglige souvent de

donner une attention sulTisante, c'est l'état de la lame d'ébonite qui

"îrt à amorcer la machine ; si cette lame ne peut pas s'électriser

DES MACfllNES ÉLECTRIQUES. 285

ment au point qu'on en tire avec le doigt des étincelles mètre, elle n'établira pas sur les armures de papier un suffisant pour provoquer l'écoulement d'électricité par

is.

letenr ëiamétrai. — La machinc Ordinaire présente nconvénient de s'éteindre ou de s'intervertir lorsque e explosive devient trop grande, ou lorsque des potenis sont maintenus pendant trop longtemps sur les con-

U faut alors amorcer de nouveau l'appareil, ce qui *ande gène dans une série d expériences suivies. On a

y remédier par différentes modifications, les plus ingénieuses est celle du conducteur diamdtvcU )ar M. Holtz (^). Les armures de papier sont formées

bandes qui couvrent presque toute l'étendue d'un du plateau fixe. En face du plateau mobile on installe, un manchon d'ébonite que l'axe traverse librement, un IV terminé par deux peignes semblables aux peignes 5; ce conducteur

placé dans diffésitions, parallèleun des diamètres \\ mobile, i expliquer le rôle, ndrons encore le 3de de représentaplus haut, en rems plateaux par des .Supposons que les le papier Aa et Bfr couvrent l'étendue rant, et que le con-

îamétral A^ Bj, placé devant ces armures, fasse avec la peignes un angle d'environ 60**.

boules P et N sont en contact et que la machinc fonca manière habituelle, le conducteur diamétral ne joue le. En effet, le conducteur A'B' a toujours un potentiel

Ifina/., t. CXXXVI, p. 171. — Annalet de Chimie el de Physique, 4* sc- ,p.332.

Fig. 254.

sensiblement nul; quand une certaine région du verre passe en face du peigne A', par exemple, ce peigne y verse de Télcctricité positive jusqu'à ce que la couche négative du papier et les deux couches positives du verre aient à l'extrémité des pointes un potentiel nul. Le potentiel étant à peu près constant sur l'armure du papier, lorsque les mêmes points du verre arriveront en face du peigne suivant A^ le potentiel à Textrémité des pointes de ce peigne sera encore nul, s'il n'y a pas eu dans le trajet de pertes d'électricité. Comme le même phénomène se reproduit exactement à l'autre extrémité Bp le conducteur diamétral est toujours en équilibre électrique. L'expérience indi* que, en eflet, que ses peignes ne fournissent rien, sauf une petite quantité d'électricité négative en A^ et d'électricité positive en B^ ce qui contribue en réalité à diminuer le débit de la machine, mais d'une manière insignifiante.

Si l'on écarte, au contraire, les conducteurs P et N à une distance telle que les étincelles ne puissent plus éclater entre eus« les peignes A' et R' ne fonctionnent plus, abstraction faite des pertes, le conducteur diamétral agit alors comme le conducteur primitif A'B', verse de l'électricité positive par le peigne A^ et négative par le peigne Dp de sorte que le jeu de la machine s'entretient comme précédemment.

Dans le cas intermédiaire où le conducteur A'N débite de Télectricité, mais reste maintenu a un potentiel négatif élevée le peigne suivant A^ verse sur le plateau de l'électricité positive, jusqu'à ce que le potentiel à l'extrémité des pointes soit encore nul. De cette façon, la charge totale que reçoit le verre mobile est toujours la même, quelque communication qu'on établisse sur les conducteui^s principaux P et N, et quelle que soit la dis* tance ù laquelle on provoque les étincelles.

En résumé, le conducteur diamétral n'augmente pas le débit d*éleclricité qui s'icoulc dans le conducteur principal A'B'; H peut mémo le diminuer un peu, mais il empêche absolument la machine de s'éteindre ou de s'intervertir, tant que le mouvement de rotation est entretenu.