Expérience de M. WheaUtone. — LcS tcntativCS faites au

siècle dernier pour déterminer la durée de la propagation de l'électricité dans les fils métalliques n*ont donné aucun résultat parce que les procédés d'observation étaient insuffisants. La secousse physiologique est un phénomène dont il est difficile de noter le moment exact, et l'œil ne peut guère apprécier l'intervalle de temps qui s'écoule entre deux étincelles si cet intervalle est inférieur à ^ de seconde, ce qui correspond à peu près à la persistance des impressions sur la rétine. M. Wheatstone (*) fut plus heureux et, après plusieurs tentatives infructueuses, il réussit à mettre en évidence la durée de la décharge et de la propagation par la méthode des miroirs tournants, qui a depuis été appliquée par Foucault avec tant de succès à la détermination de la vitesse de la lumière.

Le principe de la méthode imaginée par M. Wheatstone consiste à interrompre l'arc conducteur traversé par la décharge en plusieurs points, de manière à obtenir plusieurs étincelles que Ton observe par réflexion dans un miroir animé d'une vitesse de rotation très-considérable. Si l'électricité met un temps appréciable pour parcourir la portion du fil comprise entre deux solutions de continuité successives, les deux étincelles ne seront pas simultanées; le miroir aura pu parcourir pendant Tin-

(>) Phil. iram. (1834), p. 583.

I^CUARGES GONDUCTiVES.

tervalle de temps qui les sépare un angle appréciable, et les deux images ne paraîtront pas à la même distance que si le miroir eût été immobile ou les étincelles simultanées. Comme l'observateur ne pouvait pas viser autour du miroir dans toutes les directions, il fallait, de plus, que les différentes étincelles fussent assez voisines pour être aperçues du même point par réflexion dans le miroir, et que le phénomène se produisit juste au moment où le miroir était dans une telle position que la lumière réfléchie fût dirigée vers Tobservateur. La disposition de Tappareil était la suivante :

Six boules de métal (fig. 168) étaient disposées suivant une même horizontale et rapprochées en trois groupes de deux boules équidistantes. Un arc conducteur partant de Tarmature extérieure

Fig. iG8.

une bouteille de Leyde L se rendait au système de boules où il était interrompu trois fois, en A, B et C, et retournait ensuite à Tarmature intérieure en passant par un excitateur d'une forme particulière E relié au miroir tournant. Les deux boules de chaque groupe 1 et 2, 3 et 4, étaient séparées par un intervalle de j^ de pouce ou 2"^,5 et deux boules de deux groupes voisins, 2 et 3, 4 et S, étaient réunies par des conducteurs de grande résistance F et F'. Chacun de ces conducteurs était formé d'un fil de cuivre de -^ de pouce de diamètre (1"",7) disposé suivant 10 lignes parallèles de 120 pieds de longueur distantes de 6 pouces ; la longueur était donc de 365 mètres.

Le miroir M, formé d'un disque d'acier poli d'un pouce de diamètre, était porté par un axe de rotation mis en mouvement par

44 TRAITE D^ËLEGTRICITË STATIQUE.

rintermëdiaire d'une corde et d'une poulie ; cet axe était muni de deux boules excentriques, dont l'une b provoquait Tétincelle au moment voulu en passant dans le voisinage d'une plaque conductrice P, et dont l'autre b' servait de contre-poids. L'axe de rotation était mis en communication avec l'appareil à boules, par un fil conducteur; la plaque P touchait un conducteur E dont la communication avec l'armature intérieure de la bouteille était encore interrompue par un petit intervalle. Cette bouteille était d'ailleurs reliée à une machine électrique marchant d'une manière continue, et l'on obtenait ainsi une succession d'étincelles.

Pour déterminer la vitesse de rotation du miroir, M. Wheatstone avait d'abord adapté une syréne à l'axe tournant, mais le son était toujours trop aigu pour être évalué avec précision, et lexpérience montra qu'en adaptant un morceau de papier à la boule 6, les chocs de ce papier à chaque rotation sur la plaque voisine suffisaient à produire un son très-pur dont la tonalité fut facile à déterminer. La vitesse de rotation a atteint, dans ces expériences, jusqu'à 800 tours par seconde.

440. Les images dans le miroir des trois étincelles A,B et C, qui sont des points situés sur une même horizontale quand le miroir est immobile ou tourne très-lentement, paraissent au contraire trois bandes verticales (fig. 169 et 170) allongées lorsque la rotation est très-rapide. Ces trois bandes sont d'égales longueurs, mais elles ne commencent pas au même instant : celle du milieu B est située un peu plus haut ou plus bas que les deux autres, suivant le sens de rotation du miroir, et sa position indique qu'elle est toujours en retard. Il résulte de là deux conséquences importantes : d'abord l'étincelle elle-même dure un certain temps puisque l'image n'est pas un point, et, en second lieu, l'électricité met un temps appréciable à parcourir l'arc compris entre deux étincelles.

Le plus grand allongement de l'image observé a été une bande qui était vue du miroir sous un angle d'environ 24*". Cet angle est le double de la rotation du miroir pendant la durée de la décharge. En effet, soit M et M' (fig. 171) les positions du miroir au commencement et à la fin de l'étincelle placée en S, a la rotation du miroir. S' et S" les images des extrémités de la bande lumineuse, et t l'angle du rayon incident SO avec le miroir M dans sa

DÉCHARGES CONDUCTIVËS.

première position. On a, d'après les lois de la réflexion de la lumière.

S'OP = POS = i, S''OF=P'OS=i — a;

on en déduit

S'OS''= S'OV - S''OF=S'OP -H a — S''0F = 2a.

L'angle des extrémités de Timage étant de 24% la rotation du miroir avait été pendant ce temps de 12"*, ce qui, à raison de

Fig. 169.

Fig. 170.

Fijî. 171.

800 tours par seconde, correspond à un intervalle de temps égal

= -— — de seconde, ou environ 42 millionièmes.

Dans ce cas, l'image intermédiaire était en retard sur les deux

autres d'un demi-degré, ce qui correspondait à une rotation de

i i i de degré ou à une durée de = de seconde.

Si l'on admet que l'électricité a cheminé dans un sens déterminé et d'un mouvement uniforme d'un bout à l'autre du fil AB, la vitesse de propagation a dû être de 365 x 1 152000 mètres, c'està-dire environ 420 kilomètres. La vitesse serait moitié moindre si Ton admettait, au contraire, que les deux fluides se soient rejoints au milieu du fil en faisant chacun la moitié du chemin. On voh, de toutes façons, que la propagation de l'électricité dans un fil conducteurestun phénomène comparable à la propagation de la lumière dans le vide, laquelle est sensiblement de 300 000 kiIomèti*es à la seconde.

Un des résultats les plus importants à noter dans les expé-

4G TRAITÉ D'ÉLECTRICITÉ STATIQOK.

riences de M. Whealslone, c'est que les deux étincelles extrêmes A et C se produisent au même instant, comme si rien ne distinguait Tune de l'autre les deux armatures de la bouteille de Leyde. L'explication de cette coïncidence est toute naturelle dans l'hypothèse des deux fluides, chacun d'eux s'éloignant de l'armature correspondante et avec la même vitesse ; mais, dans l'hypothèse d'un seul fluide, il parait difficile de comprendre que les étincelles extrêmes soient simultanées.

Toutefois M. Wheatstone ne pensait pas avoir épuisé la question et il laissait encore à déterminer comment la vitesse de propagation de l'électricité, ainsi que la durée de l'étincelle, varient avec la nature du circuit conducteur et la tension de la source. 11 avait constaté déjà que les élincelles de la grande machine magnétique de Saxton donnaient dans le miroir une image très-allongée, même pour une faible vitesse de rotation.