rkiBea «KpéricncCH* relatlvert * la mMblne de ■oKz

jur mieux montrer le jeu des machines à rendions, comme de lloltz, et le parti que l'on peut tii-er de ces instruments, indiquerons encore les disposilions (ju'il convient d'a- Bf pour répéter les expériences générales d'électricilé. et eu «temps quelques phénomènes particuliers à ces nouvelles

294 TRAÏTÉ D^ÉLETJRÏCITÉ STATÏQIIK.

Ainsi, il est souvent utile d'avoir à sa disposition un conducteur électrisé à un potentiel très-élevé, comme les cylindres de la machine de Ramsden, afin d'tîlectriser des corps de forme quelconque avec lesquels on le mettra en contact pendant un instant. La machine de Iloltz ne parait pas convenir alors, parce qu'il se produit entre les deux pôles des étincelles fréquentes, môme lorsque les houles de Texcitateur sont le plus éloignées, de sorte que l'état électrique du corps étranger que l'on a mis en communication avec l'un des pôles est très-différent, suivant qu'on le retire un peu avant ou après la production d'une étincelle. 11 faut donc empêcher ces décharges brusques, en ménageant quelque part des fuites d'électricité qui équilibreront le débit de la machine. On peut relier l'un des pôles avec le sol el mettre l'aulre en communication avec une pointe plus ou moins aiguë; mais l'appareil permet une disposition plus simple. Il suffit d'enlever la petite boule qui termine la branche mobile de l'excitateur et d'écarter cette branche à une distance plus ou moins grande. Le pas de vis qui termine cette tige fait fonclion de trop-plein électrique (481) et laisse échapper des aigrellcs qui maintiennent une différence de potentiel constante entre les deux pôles. En isolant l'un ou l'autre, on aura ainsi à sa disposition un conducteur à un potentiel constant, positif ou négatif; quand on touchera, par exemple, celui des deux pôles qui reste isolé par le crochet d'une bouteille de Leyde que l'on tient à la main, on obtiendra sur cette bouteille, dans différentes expériences, une quantité d'électricité qui sera toujours sensiblement la même.

Nous avons vu (850) qu'une machine peut se décharger ou même s'intervertir quand l'excitateur est ouvert, surtout si les pôles communiquent avec les armatures d'une batterie de grande surface ; on peut alors observer un phénomène curieux. Lorsque la batterie est fortement électrisée, on abandonne la machine à elle-même en faisant tomber la courroie qui commande les plateaux; on voit ces plateaux s'arrêter peu à peu, puis sC? mettre à tourner en sens contraire d'un mouvement accélérée jusqu'à ce que la batterie soit déchargée. Si Ton pouvait enlcvei" subitement les armures de papier, la décharge de la batterie^ pourrait entretenir la rotation du plateau dans un sens quel^

conque, par la répulsion qu'exercent les peignessur les points du verre où ils ont versé de rélectricité ; mais les armures de papier se maintiennent électrisées, si les plateaux tournent dans le sens habituel, et s'opposent au mouvement, tandis qu'elles sont ramenées à Télat neutre et n'interviennent plus dans le phénomène quand la rotation est de sens contraire.

Ces expériences sont plus faciles à répéter avec deux machines. L'une d'elles étant ouverte et à l'état neutre, on met ses deux peignes en communication séparément avec les pôles d'une seconde machine en activité. Aussitôt les peignes de la première s'illuminent et le plateau se met à tourner en sens contraire de sa marche régulière ; l'une des machines dépense ce que l'autre produit. On peut dire encore, en se plaçant à un autre point de vue, que l'électricité sert alors à transmettre le mouvement de la seconde machine à la première.

Dans cette expérience, on peut remarquer que les deux machines sont réunies par leurs pôles de noms contraires, et que l'ensemble constitue un circuit qui est traversé dans un senstiélerminé par un courant électrique continu.

Supposons maintenant que deux machines, marchant toutes deux dans le sens régulier, soient ainsi réunies par leurs pôles de noms contraires, le pôle négatif N de l'une avec le pôle positif P' de la suivante, et le pôle négatif Y de celle-ci avec le pôle positif P de la première. Dans ce cas, le débit d'électricité n'est pas modifié, puisque le courant passe par chacune des machines successivement, mais on peut obtenir une dilïérence de potentiel beaucoup plus grande. Supposons, en eflet, qu'on interrompe le conducteur N'P jusqu'à la distance limite de production des étincelles. La première machine établit entre les pôles P et N une certaine différence de potentiel V; le conducteur NP' est à un potentiel sensiblement constant, et la seconde machine établit la même différence de potentiel V entre les pôles P' et N'. Dans ce cas, la différence de potentiel entre les pôles P et N' pourra être égale à 2V. J'ai obtenu ainsi des étincelles de 32 centimètres, en accouplant deux machines doubles dont chacune ne pouvait donner d'étincelles plus longues que 20 centimètres; il est utile alors de relier avec le sol le conducteur intermédiaire NP', afin que les potentiels extrêmes se maintiennent égaux et de si-

296 TRAITÉ D'ÉLECTRICITÉ STATIQUK.

giies contraires. Malheureusement, l'isolement des difTércntcs pièces de la machine n*est pas assez parfait pour que Ton puisse tirer un grand profit de celte disposition. Les plateaux mobiles laissent alors échapper des aigrettes de tous cùtés, vers les bouteilles (le condensation, les supports, les cordes de transmis* sion, etc., de sorte que Ton est loin de doubler la différence de potentiel relative à chaque machine.

Enfin, on peut aussi réunir deux machines par leurs pôles de môme nom ; on obtient ainsi deux systèmes de conducteurs entre lesquels la difiérence de potentiel est la même que pour une machine unique. Alors le jeu des appareils ne peut être entretenu que si les deux systèmes sont réunis par un conducteur ou par une série d'étincelles ; la distance explosive n'est pas modifiée, mais le débit d'électricilé est doublé. Les mômes expériences pourraient être réalisées avec une machine électrique quelconque, telle qu'une machine de Nairne ou une machine deRamsdenà coussins isolés. Ces deux manières d'associer les appareils d'électricité statique correspondent exactement à la réunion des piles électriques en tension ou en quantité.

858. Appareil!» de M. Thomton. — L'induence électri(|uc cl les réactions réciproques ont servi de principe à la construdion d'un assez grand nombre d'appareils; nous en indiquerons quelques-uns imaginés par M. Thomson (/).

Le reproducteur de charge qui a été décrit à propos de l'élertromèlre absolu (284) peut, avec quelques modifications destinées à augmenter le débit d'électricité, être transformé en une véritable machine électrique.

Une roue C (fig. 239) en ébonite porte un certain nombre de lames métalliques isolées , disposées en secteurs sur les deux faces et figurant à la circonférence comme des dénis d'engrenago. Deux lames métalliques I el R, recourbées de façon à envelopper presque complètement la moitié de la roue (l'une d'elles est indiquée seulement par un pointillé), jouent en même temps le rôle à'inducieur et de récopleuv^ c'esl-à-dire qu'elles agissent par influence sur un condurlonr inlorniédiain» F el reçoivent ensuile, par leffcl du mouvcmeuL l'éleclricilé ainsi développée; il en iv-

(*) lieprini ofpapert, p. 35Û.

DES MACHINES ÉLEOTKIOl ES. 397

Ite que la charge de rharune d'elles augmente d'aboitl en procssion géométrique, comme dans tous les appareils analogues, lur cela, deux ressorts récepteurs i et r, rommuniquant si-panVciil avec les enveloppe» métalliques dans l'intérieur desquelles i sont placés, reçoivent l'électricité apportée par les difl'ércnts cteurs et la communiquent en totalité aux enveloppes corrcsmdantes. Deux autres ressorts i' et r', dits coimeclcurs, placés la suite des pi'écédcnts dans le sens de la rotation de la roue, immuniquent entre eux par un fîl métallique F. Supposons que l'un des inducteurs, I par exemple, soit d'abord tiargé d'électricité négative; le ressort connecteur correspondant ' se ciiai'ge d'électricité positive qu'il communique aux dents ucecssivcs de la roue, lesquelles, par le ressort récepteur sui-

snt r, transmettent cetle électricité nu deuxième inducteur - Le ressort connecteur opposé r" se cliarge de môme délectriilé négiilivc, qui revient ensuite par les secteurs et par le ressort ■cepteur i au premier inducteur I,

Dans l'instrument (fig. 240) construit par M. Thomson, la roue avait pas plus de !2 pouces do diamètre et pouvait être mise en louvement par le moteur d'un télégraphe do Moi^c ; mais, quel- UPS secondes seulement après la mise cii train, il se produisait Ifs aigrctles brillantes et des étincelles entre les différentes paries de l'appareil, même lorsque les inducteui-s et les connecteurs vmni èlÉ réunis entre eux pendant plusieurs jours et déchargés "ecle plus grand soin.

398 TRAITÉ D'ÉLKCTRICITÉ STATÏQDE.

Une pile sèche de 40 ëlémenls, dont les deux pôles étaient mis en communication séparément avec les deux inducteurs, suffisait pour charger la machine ou renverser subitement les signes électriques.

Cet appareil a servi à M. Thomson, par exemple, pour entretenir la marche constante d*une autre machine plus simple destinée à recueillir les signaux du câble transatlantique. Celle-ci était formée d'un inducteur I sans ressort récepteur, dans l'intérieur duquel était un ressort i' en communication avec le sol, et d'un récepteur R avec son ressort r. L'inducteur I étant maintenu à un potentiel constant, les dents de la roue se chargeaient d'électricité contraire, au contact du ressort i\ et transportaient constamment cette électricité au récepteur R, dont la charge allait ainsi continuellement en croissant.

859. Ëgaiiscani de |M>teiitiei. — On rencontre dans toutes les ' machines électriques un môme problème à résoudre, c'est d'amener deux corps au môme potentiel ou, plus exactement, d'établir sur un conducteur le potentiel qui existe en certains points de la masse d'air qui l'environne.

(Juand un corps conducteur, comme un cylindre isolé, est soumis à l'iniluence d'un corps électrisé positivement, placé en face de l'une de ses extrémités, ce cylindre forme une surface de niveau, et le potentiel varie plus ou moins rapidement quand on s'éloigne de la surface suivant différentes directions. En tous les points de la ligne neutre la dérivée du potentiel est nulle, puisque la densité électrique est nulle; ces points sont donc au môme potentiel que les couches d'air qui les entourent. Si, par un procédé quelconque, on enlève la couche d électricité négative, de façon que la ligne neutre, ou de densité nulle, passe par l'extrémité la plus rapprochée du corps influent, le cylindre tout entier atteindra un potentiel maximum, celui des couches d'air qui touchent cette extrémité. On obtient habituellement ce résultat dans les machines électriques par l'emploi des pointas; mais une |)oinle ne peut jamais être assez aiguë physiquement pour ôtre absolument eldcace au point de vue électrique, et elle conserve toujours une densité sensible d'électricité contraire à celle du corps innuent. On peut arriver, par divers moyens,* rendre cette densité nulle.

us MAGIimES ËLKCTRIO)iF.S. 3fi»

Supposons, pur exemple, ilans \o. cas du cylindre considéra plus haut, que l'on touche l'extrémité 1r plus voisine du corps influent par un plan d'épreuve qu'on ramène à l'état neutre après l'avoir enlevé, et que celte opération soit répétée un grand nombre de l'ois ; il urrivcni, au bout d'un certain temps, que ce plan d'épreuve mira soustrait du point touclié toute électricité appiticiablc, comme l'eût luit une pointe infiniment aiguC; si le corps influent est conducteur, le cylindre atteindra un potentiel maximum qui sera une fraction déterminée do celui du corps influent.

860. L'appareil suivant employé par M. Thomson pour certaines expériences d'éleclromètrie fonclionnc ainsi comme une suite de contacts par un plan d'épreuve. Un disque d'ébonite C (lig. 241), tournant autour d'un axe vertical, porte un certain nombre de boutons ou de chevilles de métal sur lesquels s'appuient deux ressorts II el R' en communication avec les deux électrodes d'un éleclrométrc. Si l'un de CCS ressorts est soumis à l'influence d'un corps éleclrisé, les boutons qui s'en

détachent successive- f'-s- *"•

ment emportent d'une

manière continue l'électricité de signe contraire à celle du corps JDfluent, jusqu'à ce que la densité électrique à l'extrémité du ressort soït nulle. Si les deux ressorts sont en même temps soumis à l'influence de deux conducteurs à des polcnliels différents, l'équilibre sera atteint au bout d'un ceitain temps, et assez rapidement, parce que l'électricité enlevée à l'un des ressorts est portée sur l'autre; la différence de potentiel des deux ressorts ou des deux électrodes de l'électromètre sera proportionnelle à celle des deux corps influents. 11 suffit, par exemple, d'approcher de celappareil, à la dislance de plusieurs pouces, un cristal de tourmaline l'N que l'on a échauffé et qu'on laisse refroidir (on

500 TRAITÉ DÉLECTRIOTÉ STATIOUE.

sait que, dans ces conditions, l'une des extn^miliîs du crislalP devient positive et l'autre N négative), pour que, dans un élec- Iromùtre dont la graduation permet d'appnVier la différence de potentiel de 3 éléments de Voila, la déviation de Taiguillc sorte des limites de lÏM-hclle. 1

80 1. On conçoit d'ailleurs que des particules conductrices l quelconques, des poussières métalliques, des gouttelettes liqui- 1 des ou même un courant de gaz chauds, qui s'échapperaient da 1 conducteur influencé, produiraient exactement le même effet quel les contacts répétés d'un plan d'épreuve. C'est ainsi que sVxpli- ' que Tefficacité des flammes, employées comme pointes électriques, et l'usage qu'on en a fait dans l'étude de l'électricité atmosphérique. Si un conducteur isolé est mis en communication avec une flamme placée dans l'air, les produits gazeux de la combustion laissent échapper de l'électricité jusqu'à ce que le potentiel de la flamme et du conducteur avec lequel elle communique soit égal au potentiel de )a masse d'air qui entoure cette flamme. Le P. Beccaria, et après lui Volta, munissaient déjà la tige de leurs éleclroscopes d'une mèche enflammée, et la même méthode a été depuis renouvelée par M. Thomson. Toutefois, l'emploi d'une flamme présente quelques inconvénients, à cause de la nécessité de l'entretenir pendant un temps assez long, et à cause de Télectricilé qui peut se produire par le fait même de la combustion. M. Thomson a résolu le même problème par un écoulement d'eau. Pour étudier rélectricité atmosphérique, par exera- ])le, réiectromètre est mis en communication avec un vase isolé contenant une provision d'eau, qui s'échappe en petites gouttelettes par un tube conducteur; l'appareil tout entier est bientôt porté au potentiel des couches d'air situées à l'entour de l'orifice d'écoulement.

862. Dans le cas où le corps influent est conducteur, on peut se proposer d'établir sur le corps influencé un potentiel égal à celui du corps influent, sans les mettre en communication entre eux, et l'on y parviendra par la méthode des contacts successifs ou des écoulements. Il suffit, pour cela, que le point du corps influencé, dont se détachent des particules conductrices, soit enveloppé aussi complètement que possible par le corps influent; lorsque U densité électrique sera nulle en co point, le potentiel

DES MACHINES ÉLECTHIOUES. 501

uc dépendra plus que de réleclricilé répandue sur le conducteur influent et sera le m&me dans loiil lespace enveloppé. On aura alors réalisé un égaliseur de potentiel absolu.

Ainsi, dans la première machine de M. Thomson (fig. 259), si l'on suppose que le ressort / de Tinducleur I soit enlevé et le ixîssort V mis en communication avec un conducteur isolé, le ressort /•' supprimé et le récepteur R mis en communication avec le sol, et enfin Tinducteur I porté à un certain potentiel, les contacts enlèveront de réleclricilé au ressort l' jusqu'à ce que le potentiel de ce ressort soit deverm égal à celui de Tinducleur. De même, dans la seconde machine (fig. 241), si les ressorts R et R' sont enveloppés séparément par des conducleurs A el A' entre lesquels existe une certaine différence do potentiels, l'appareil ne cessera de fonctionner que lorsque chacun des électrodes de rélectromètre îiura atteint un polenlielégal à celui du conducteur influent qui lui correspond.

M. Thomson place encore une lampe à alcool en métal dans l'intérieur d'un cylindre verlical électrisé. Les gaz chauds qui s'échappent de la flamme amènent rapidement la lampe, et les conducteurs avec lesquels elle communique, au même potentiel que celui du cylindre influenl. Enlin, l'écoulement d'un liquide produira exactement le même effet, el M. Tliomson en a profilé pour construire une machine électrique singulière.

8U5. Maehlne électrique ù écoulement. — Concevons qu'un tube métallique T (fig. 242), communiquant avec le sol, soit placé dans l'intérieur d'un cylindre de métal I que nous appellerons ïinducieur, porté à un' polenliel négatif; ce tube s'électrise positivement, et si on laisse échapper des gouUelelles liquides, elles emporleront de l'électricité contraire qui se reproduira indéfiniment. Ces gouttes tombent ;

dans un autre cvlindre de mêlai R, le récepteur, qui •

. Fi". 2i2.

porte dans l'inlérieur un entonnoir dont le bec s'ouvre au milieu du cylindre; réleclricité des gouttes se répand i la surface du récepteur, et elles s'écoulent ensuite à Tétat neutre |)ar le bec de l'entonnoir. La charge du récepteur augmente donc Je plus en plus, jusqu'à ce que l'appoint éleclrique des nou\elles

ilors chargées d'électricité négative que Ton recueille dans le récepteur R', lequel augmente la charge du premier inducteur I. H. Thomson réunit en outre les deux conducteurs séparément nec les armatures intérieures de deux bouteilles de Leyde A elB. Ces bouteilles sont formées de bocaux cylindriques en flint de Glascow garnies d'étain à l'extérieur et renfermant une certaine quantité d'acide sulfurique concentré; dans le liquide plongent des tiges de plomb terminées par des plaques de plomb à la partie inférieure. Ces tiges sont entourées de tubes de verre et passent à travers un couvercle en ébonite, de sorte que Tair absolument sec renfermé dans la bouteille n'éprouve pas d'échanges avec l'atmosphère. Si le verre est de bonne qualité, l'isoleraent de ces bouteilles peut être assez parfait pour que la perte électrique ne dépasse pas un centième de la charge en trois ou quatre joure.

Dansées conditions, d'après M. Thomson, l'une des bouteilles étant électrisée à un potentiel assez faible pour n'être appréciable que par un électromètre très-délicat, on ouvre les, robinets pour laisser écouler l'eau goutte à goutte ; on voit alors ces gouttes se subdiviser en gouttelettes très-petites qui se séparent par leui*s répulsions réciproques. Au bout de quelques minutes, il se produil en quelque partie de l'appareil une succession rapide d'étincelles, ou bien le liquide qui tombe n'entre plus dans les récepteurs. Les gouttes sont alors rejetées latéralement et produisent l'effet d'un tourbillon de neige, comme si elles étaient soustraites à la pesanteur; les unes remontent et s'appliquent à la surface extérieure des inducteurs, les autres décrivent des courbes bizarres et sont lancées à une assez grande distance. On évite en partie cet inconvénient en garnissant les récepteurs de tubes de kerre qui forment entonnoirs.

La valeur dynamique de l'électricité ainsi produite provient ic 1 énergie du liquide qui tombe ; elle serait égale au travail de 'a pesanteur sur les gouttes liquides pendant leur tnijet, si ces Souttes arrivaient aux récepteurs avec une vitesse nulle, et elle Correspond exactement à leur perte de force vive. La déperdition était tellement faible dans l'appareil de M. Thoihson, qu'il pouvait rester électrisé pendant des années à l'aide d'un écoulement <lc liquide insignifiant; une seule goutte^ par exemple, tom-

304 TlUtTÉ D ÉLECTRICITÉ STATKjUE.

liuiil (le chaque tube toutes les trois minutes, était suRisanlf pour maintenir la charge constante.

864. II y a d'ailleurs une relation très-simple entre les constantes de la machine et le nombre des gouttes qui doivent s'écouler pendant Tunilé de temps, pour que la charge électrique aille en augmentant à partir du début de l'expérience. SoienlC et C les capacités électriques des deux conducteui*s, y compris les armatures intérieures des bouteilles correspondantes, VelV leui-s potentiels en valeurs absolues, m et m' les cocfficienls de déperdition, 7i et ?/ le nombre des gouttes qui tombent pendant Tunité de temps, c et c' les capacités électriques des gouttes de chaque système au moment où elles se détachent.

Pendant un temps infiniment petit J/, raccroissemcnt de cliarge du conducteur C est égal à Texcès de réleclricité apportée par les gouttes sur celle qui se perd; on aura donc, en admettant la loi de déperdition de Coulomb,

Cd\={n'cT — m\)(lt, ou bien

(1) (;'^ = (n'cT — mV).

On aura, de même, pour Taulrc conducteur C,