TA LEURS

EJi MILLIHÈTMES

KLBCTRIQUE

l'hoilb d'olive

LE SULFATB DE CLITRE

CALCULfcKS

Les mêmes relations ont été vérifiées par M. Gaugain pour le cas de deux plateaux parallèles maintenus à des distances dif-

480 TRAITÉ D*ÉLKGTR1GITÉ STAllUUE.

férentes. Il résulte encore de là une conséquence importante, c'est que les lois de la propagation de l'électricité dans les corps très-mauvais conducteurs comme l'huile d'olive et, à plus forte raison, les fils de coton, sont les mêmes que pour les conducteurs ordinaires; les méthodes employées par M. Gaugain, pour la vérification des lois d'Ohm et l'étude de la propagation, se trouvent ainsi justifiées de nouveau.

980. Phénomènes caiorifiqacs. — Lcs lois relatives à la chaleur dégagée par les courants dans les conducteurs sont identiques à celles que M. Ricss a découvertes (407 et suiv.) pour les décharges de batteries ; mais on peut les vérifier dans le cas actuel avec une précision beaucoup plus grande, parce que la mesure de l'intensité des courants et de la résistance des conducteurs comporte plus d'exactitude et que Ton peut disposer d'une quantité de chaleur quelconque en prolongeant la durée des expériences. M. Joule (*) faisait passer un courant, dont l'intensité était mesurée au moyen d'une boussole des tangentes, par un fil de cuivre plongé dans un calorimètre contenant une certaine quantité d'eau, et comparait la quantité de chaleur dégagée pendant un certain temps à la valeur moyenne de Tintensité. Remplaçant ensuite le fil de cuivre par un fil de fer et une colonne de mercure, il a constaté que la quantité de chaleur dégagée pendant le même temps est proportionnelle à la résistance du conducteur et au carré de l'intensité du courant.

M. Ed. Becquerel (*) a vérifié peu de temps après la loi de Joule, en mesurant les intensités des courants par la décomposition de l'eau, et en apportant plus d'exactitude dans la détermination des quantités de chaleur. M. Ed. Becquerel a constaté aussi qu'il en est de môme pour les liquides. « Dans la décomposition c( de l'eau, par exemple, si l'on ajoute, à la chaleur dégagée « dans le liquide par le passage du courant, celle qui serait « produite par la recomposition de l'eau formée à l'aide des gai « dégagés aux deux pôles, on a des nombres qui sont propor- « tionnels aux résistances à la conductibilité, et en raison di- « recte des carrés de la quantité d'électricité qui passe dans un « temps donné. »

(«) Phil. mag., t. XIX, p. *200 :l84i]. — Archiwt de VéUciriciié, t. Il, p. 54. {*) Annalcêde Chimie et de Physique tZ* bcne, t. IX, p. 21.

DES SOURCES D'ÉLE^JTIUCITÉ.

Nous n'insisterons pas davantage sur la loi de Joule, qui a été vérifiée par diverses méthodes très-ingénieuses et dont on a fait des applications imporlantes, mais nous étudierons plus particulièrement le phénomène découvert par Peltier.

981. Les expériences de Peltier relatives aux variations de température des soudures sous l'influence des courants, ont été faites avec la pince thermoélectrique décrite plus haute (949).

Pellier (*) fit passer d*abord un courant à travers un conducteur formé de fils de fer, de zinc et de cuivre portant deux soudures, Tune A entre le fer et le zinc, l'autre B entre le zinc et le cuivre, la pince étant appliquée sur la SQudure A, le galvanomètre avec lequel elle communiquait indiqua une déviation de -f- 50% quand le courant extérieur allait du fer au zinc à travers la soudure, et de -i- lo** seulement quand le môme courant marchait en sens contraire. A la soudure B, le courant allant du zinc au cuivre produisait un échauffement correspondant à une déviation de -i- 26°, et la déviation n'était plus que de -+- 14° pour une direction opposée du courant.

Peltier attribuait ces variations dans le dégagement de chaleur à la cristallisation des métaux, et il obtint en effet des différences plus grandes avec le bismuth. D'autre part, les résultats varient avec l'intensité du courant qui traverse la soudure, comme on le voit par le tableau suivant des expériences faites sur une soudure de bismuth et cuivre.

DEVIATION GALVANO-

NÉTRIQL'E DU COl<RA?(r

QUI TRAYLIISL LA

SOUDOHE

ÈCHAirPEyiNT DE Ll PI^CE ÉVALUÉ PAK LA DÉVIATION DU^ AITIE GALVA10IÈTIE

COIIIANT DU BIS3iLTH AU Cl IVRE

CO0RA5T DU Cil VUE AD BI8HUTB

J*) Annaltt de Chimie et de Phijêitfue, 2« «êrie, L LVI, p' 571. u

482 THAITÉ D'ÉLECTRICITÉ STATIQUE.

On voit que, si le courant passe dans le sens suivant lequel se produit au contact une élévation du niveau électrique, il y a un refroidissement pour des courants de faible intensité, puis un échauffemcnt pour des intensités plus grandes, à partir du moment où le dégagement de chaleur qui correspond à la loi de Joule devient prédominant.

Peltier a obtenu des diflérences plus grandes encore avec le bismuth et Tantimoine. Dans une de ces expériences, il employait deux barreaux de bismuth Biet Bi' (fig. 284), séparés par un barreau d'antimoine Se, et soudés à des fils de cuivre Cm, Cu'. En faisant traverser ce fil par un courant de A en D, les deux soudures cuivre-bismuth et antimoine-bismuth, c'est-à-dire A et C s'échauffaient , les deux autres B et D se refroidissaient, et il y avait en outre un échauffemcnt général dû îi la résistance du conducteur. En choisissant convenablement l'intensité du courant, on obtenait deux maxiina de température en A el en C, deux minima en B et D, cl, par suite, trois points intermédiaires M , M' et M" où la variation de température

- Bl

Fig. i84.

était nulle, sans compter un quatrième point neutre situé sur le fil de cuivre.

La pince thermoélectrique n'est jamais en contact bien intime avec la soudure qu'on explore; les effets sont beaucoup plus sensibles quand on réunit en croix par une nouvelle soudure deux soudures de métaux différents, platine et fer par exemple; Tune d'elles est Iraverséo par le courant et l'autre sert de pince thermoélectrique.

Il n'est pas nécessaire, d ailleurs, d'avoir recours à un instrument thernioélectrique pour montrer ce refroidissement des soudures. Peltier enferme, par exemple, une soudure bismulhanlimoine dans le réservoir d'une sorte de thermomètre à air qui communique par un tube vertical avec un vase ren/fermant Un liquide. On note le niveau du liquide quand la soudure n'est traversée par aucun courant, puis on constate un abaissement

DKS SOURCES DtLECTRlGlTÉ. 483

OU une élévation de la colonfie liquide lorsqu'on fait passer à travers la soudure, dans un sens ou dans Tautre, un courant d'une intensité convenable.

982. Ce phénomène de Peltier, un peu négligé d'abord, a été depuis l'objet d'un assez grand nombre de travaux. Lenz (') a indiqué, pour le mettre en évidence, un procédé trés-ingénieux : une soudure bismuth-antimoine est placée dans de Teau qui contient une petite quantité de glace en suspension, de manière que la température du liquide soit très-voisine de zéro; en faisant traverser la soudure par un courant de faible intensité allant du bismuth à l'antimoine, on provoque la formation d'une couche de glace autour de la soudure.

M. Ed. Becquerel (') a fait remarquer le premier que le refroidissement d'une soudure n a lieu que si le sens du courant est le même que celui que produirait réchauflcmcnt de la sou-^ dure, ce qui est d'accord avec la théorie du phénomène.

Enfin Quinlus Icilius (') a démontre par expérience que l'effet calorifique, échauflement ou refroidissement, est proportionnel à l'intensité du courant qui traverse la soudure. Pour cela, il faisait passer un courant pendant un certain temps dans un circuit renfermant une pile tliermo-éIectriq\ic de 32 couples bismuth et antimoine; puis, à l'aide d'un commutateur, il faisait communiquer cette pile avec un galvanomètre. Le courant primitif échauffait le circuit tout enlier et dégageait, en vertu de la loi de Joule, une mèuie quantité de chaleur sur toutes les soudures; mais, d'après le phénomène de Pelticr, toutes les soudures d'un certain sens éprouvaient en outre une certaine élévation de température, et les soudures de sens contraire un refroidissement. Le courant secondaire, indiqué par le galvano* mètre, correspondait donc exactement au phénomène de Peltier, indépendamment de réchauffement général du circuit. Or l'intensité du courant secondaire fut toujours proportionnelle à Tintensité du courant principal, d'où il résulte que le dégagement el l'absorplion de chaleur sur chaque soudure, indépen-

(') Pogg. Annal., I. XLIV, p. 312.

(*) Annale» de Chimie et de Physique, 3* série, t. \\, p. 5ô. '^; Pogg. Annal., t. LXXXIX, p. 377. — Annales de Chimie et de Physique, 3' scrte«t. XXXn, p. 249.

damment de la loi de Joule, sont proportionnels à l'intensité du courant qui les traverse.

983. M. Edlung (*) a cherché à montrer que Teffet Peltier est proportionnel à la force électromotrice, entre deux températures déterminées, des métaux qui forment la soudure. La soudure était enfermée dans un thermomètre à air et Ton mesurait la différence des niveaux £|uxquels la colonne liquide se mainte* nait en équilibre quand on faisait passer un même courant dans les deux sens. Dans le cas d'échauflement, il se produit sur la soudure une quantité de chaleur AMH, puis, sur la partie des barreaux renfermée dans la boule et dont la résistance est X, une quantité de chaleur AM'X. Il y a équilibre lorsque le thermomètre perd par rayonnement une quantité égale, c'est-à-dire lorsque l'excès de la température du thermomètre sur celle de l'air ambiant, ou l'abaissement A de la colonne liquide, est proportionnel à cette même quantité de chaleur. On a donc

Kh = AMII H- AM«X.

Quand le sens du courant est renversé, l'effet Peltier change de signe, et l'abaissement h' de la colonne liquide est alors

KA' = — AMH-hAM*X, ce qui donne

K(/i — /0=2AMU.

Ainsi la différence des niveaux du liquide est proportionnelle à la quantité de chaleur absorbée ou dégagée a la soudure. Voici quelques expériences :

NATURE OtS iiUUDUBEâ

DIPF^UENCE OU NIVEAU

QUANTITÉS PHOPORTlONNELLLâ

roRCcf

iLGCTBUHOniCCS EHTRE G* ET 10»

Cuivre — fer. . .

Platine — Cuivre. .

Ma illecliort— Cuivre Bisuiulh— Cuivre.

(») Annales de Chimie et de Physique, 4« série, t. XVIII, p. 463 cl t. XXUI, p. 35».

DBS SOURCES D'ÉLECTKICITÉ. 48.)

Les trois premiers nombres vérifient assez bien la loi de proportionnalité entre l'effet Peltier et la force électromotrice du couple correspondant à la soudure, mais la discordance pour le rjésultat relatif au couple Bismuth -Cuivre est manifeste. La théorie indique d'ailleur$ que cette relation ne doit pas être générale. En efTet, la force électromotrice E d'un couple entre deux températures T et T' est égale à la différence des tensions de contact H et H' relatives à ces deux températures. La quantité de chaleur Q absorbée à la première soudure étant égale à AMII, on peut écrire

0 = AMH = AM(H - H') J^^,^ AME ^^,

Pour que le rapport de la quantité de chaleur Q, qui est abf orbéc à la température T, à la force électromotrice E entre les températures T et T' soit constant, il faudrait que le rapport q ïp, ou simplement rp, fût indépendant de la nature

des métaux en contact. Or, pour deux métaux donnés, la tension de contact est une fonction de la température; le rapport des tensions de contact II et 11' devrait donc être, pour toutes les combinaisons possibles de métaux, égal au rapport de deux mêmes fonctions des températures T et T', et l'on aurait

"/(T) il' "/(!')'

Rien n'indique la nécessité d'une pareille relation et lexpérience prouve qu'elle est inexacte. En effet, pour certains couples métalliques, comme le couple Bismuth-Cuivre, par exemple, la force électromotrice est proportionnelle à la difTérence des températures, ce qui donne

ll — lV = b(T — T),

d'où Ton déduit, en désignant par ll^ la tension de contact à la température de zéro,

H = H,4-feT = 6(a4-T) H' = fe(a4-T').

Il en rèstulte

TRATTÉ D'ÉLECTBICITÉ STATIQUE.

IV a -h T'

Si cette relation était constante pour tous les contacts métalliques, on voit que la force électromotrice de deux métaux quelconques satisferait à la condition

ir

Par conséquent, la température T' de l'une des soudures étant constante, la force électromotrice, serait toujours proportionnelle à la différence des températures, ce qui n'a pas lieu. Cette condition n'est même pas suffisante, car il faudrait encore que le coefticient a fût constant, c'est-à-dire que la tension de contact à zéro, pour deux métaux quelconques, devrait être proportionnelle au coefficient de variation de la iovce électromotrice. Les effets Peltier ne peuvent donc être proportionnels aux forces électromotrices que dans des cas très-particuliers.

984. M. Le Roux (*) avait déjà étudié ce phénomène avec beaucoup de soin. Les deux branches A et B d'un couple étaient plongées dans deux calorimètres aussi identiques que possible et à la même température. On faisait traverser ce couple pendant 15 minutes par le courant de deux éléments de Bunsen à grande surface et on notait l'élévation de température correspondante de chacun des calorimètres.

On a obtenu ainsi avec un couple Bismuth-Cuivre :

DUIILE DL' COCftANT