StMtMeiiiioM é» la Ivmlère éleetrt««e. — L'ètlufelArll

décharge des appareils d'induction a fait découvrir eneomrH phénomène curieux, observé d'abord par M. Ruhmkorffi poil étudié à peu près à la même époque par M. Quet (') et pai M. Grove (*).

(<) AnnalcM de Chimie et de Physique, 3* série, t. IV, p. 145 (1842). ci Pogg. Ann., t. CXXXVI, p. 1 et 197. — Annales de ChinUe et de Fkpjimm, A* série, t. XVII, p. 487.

P) Comptes rendus de F Académie des sciences, t. XXXV, p. 949 (1852). [«) AnnaUs de Chimie ei de Physique, 3* série, t. XXXVII, p. 576 (1855).

DÉCHARGES MSRUPTIVES. 13t

Lonqu 'avant de Taire le vide dans un œuf électrique on y introduit des vapeurs d'alcool, d'essence de térébenthine ou d'un carbure d'hydrogène quelconque, de sulfure de carbone, de bn chlonirr d'Hain, otr., cl qu'on y Tait passer les décharges d'une

bobine, on voit la nappe lumineuse divisi* par dos bandes obscures nombreuses, normales en chaque point A ladim-tion du jelde lumière dont cllis figurent les orthogonales (fig. 195); Viuréole négative et l'espace obscur ne paraissent pas modiliùs.

lU TRAITE D-eLECTRICITe STATIQUR.

Ces Strates se produisent dans tous les tubes à gaz raréfies, et occupent dans chaque cas des positions » peu près fîzes, quoiqu'elles éprouvent une sorte de vibration lorsque l'appareil d'induction fonctionne d'une manière continue. La distance des strates et leur éclat dépendent de la nature et de la pression du gaz, des dimensions des tubes et de l'énergie des décharges ; elles sont naturellement plus marquées quand la lumière générale est ellemême plus vive, et que le diamètre du tube est pliis étroit. La fig. 496 représente un de ces appareils formé d'une succession d'ampoules et de tubes cylindriques; les si ratifications s'étendent depuis l'électrode positive jusqu'à une certaine distance de l'éleclrode négative.

Les mêmes stratifications s'obtiennent par les bouteilles de Leyde, comme l'a montré M. Van dcr WilUgen ('), mais t eon-

diîioa de ralentir la décharge en la faisant passer par une corde mouillée, ou d'employer des charges trés-fàibles (H. Quel). La machine de Hoitz produit quelquefois des strates quand on choisi! convenablement les dimensions d'une étincelle auxiliaire, mais on les obtient aisément par l'inlroduclion d'une grande résistance sur le circuit, suivant la méthode de H. Van der Willigen. Enfin, si l'on élcctrise un tube à gaz raréfié comme on le ferait pour une bouteille de Leyde, en mettant un des fils en communication avec une machine et appliquant sur le tube une feuille d'étain non isolée ou le tenant à la main, on peut observer encore des stratifications très-marquées {MM. Quct et Séguin).

:') AuHuteê dt Chimù H de Pky*iqtu, 3* léric, t. I, p. 13S.

DÊCHARGKS DISRUPTIYES. 151

515. L'eipUeation de ces stratifications ne parait pas encore établie d'une manière définitive. M. Grove considère les étincelles d'une bobine d'induction comme formées par une succession rapide d» décharges partielles, ce qui a été confirmé par les obaenrations récentes (456 et 457), et il voit dans les stratifications un phénomène d'interférences entre ces décharges successives de sens contraires, analogues aux interférences des ondes sonaresoo lumineuses; il fait remarquer, à l'appui de cette explicatioiiv que Ton réussit souvent à supprimer les strates en opé> nuit une rupture brusque du courant inducteur, ou en établissant une interruption sur l'un des fils de communication, internqptîoa dont l'effet serait de supprimer l'un des courants.

D n'est pas facile de concevoir comment peuvent se produire des interfitaneilces entre deux systèmes de décharges qui ne sont pes sknnltanées mais alternantes, et, si ces deux courants inter* Tiennent dans le phénomène, le mécanisme de la production des strates ne doit présenter aucune analogie avec les interférences de la Inmière et du son. D'ailleurs, en observant ces strates dans nn nriroir tournant, M. Femet a constaté que le phénomène n*eft pas stationnaire, comme il le parait. Dans beaucoup de cas an meins, chacune des électrodes parait alternativement être rorigine des strates, pendant que l'autre est entourée d'une hienr non stratifiée. Cette alternance du rôle des deux électrodes semble eicliire toute idée d^interférence.

En ontret la production des strates, soit par une bouteille de Leyde faiblement chargée ou déchargée par l^intermédiaire d'une grande résistance, soit par les étincelles d'une machine, ne parait pas compatible avec l'hypothèse d'une interférence entre deux courants opposés.

M. Gaugain (^), remarquant que les stratifications se manifestent surtout avec les gax combustibles, comme les carbures dliydrogène, et d'autant plus facilement que ces gaz sont en plus Ibrie proportion, attribue le phénomène à la combustion de ces gai avec les traces d'air qu'il est impossible d'éviter d*une manière absolue. Dans ce cas, un tube à stratifications devrait finir par s'épuiser quand tout l'oxygène ou les gaz comburants au*

(M Cêmmêt nnémt éê tÀcméêmu 4rt êcmmem, t. XL. p. 1030.

136 TRAITÉ D*£LEaRiaTË STATIQUE.

raient disparu, ce qui ne devrait pas tarder longtemps ; Texpérience ne parait pas confirmer cette conséquence.

M. Reitlinger (^) admet, d'une manière plus générale, que les strates sont dues à des actions chimiques, combinaisons et décompositions simultanément. Il remarque, par exemple, qu'on n'obtient pas de strates dans les gaz simples, comme Faxote, et qu'il suffit d'introduire dans ce gaz des traces d'hydrogène pour que les stratifications apparaissent. De même, dans un tube à renflements préparé avec de la vapeur d'eau, la lumière des parties étroites montrait les raies de Thydrogëne et le spectre des parties larges était celui de l'oxygène. Dans le vide barom^îque ne renfermant que des vapeurs de mercure, il obtint seulement une lumière blanche homogène non stratifiée, tandis que l'introduction de traces d'air faisait apparaître des couches alternatives plus ou moins brillantes. Ce genre d'expériences présente les plus grandes difficultés. On a déjà beaucoup de peine è préparer un gaz sensiblement pur à la pression atmosphériquet c'est-à-dire de façon que les gaz étrangers ne forment qu'une très-faible fraction du mélange. Mais, quand il s'agit d'obtenir dans un tube de verre, à l'aide d'une machine pneumatique, un gaz à la pression de quelques millimètres, toutes les causes d'erreur, condensation de l'eau ou des vapeurs étrangères à la surface des parois du verre, vapeurs que laissent échapper les huiles d'une machine à piston, vapeurs de mercure d'une pompe barométrique, et autres circonstances plus ou moins connues, finissent par acquérir une telle importance, quelque soin que l'on prenne, qu'on ne peut jamais répondre de la pureté ni même quelquefois de la nature du gaz qui reste dans les appareils à étincelles. On conçoit alors combien il est difficile de mettre à l'épreuve de l'expérience une explication basée sur la pureté absolue des gaz qui se trouvent en présence.

MM. Quel et Seguin (*), précisant une idée énoncée d'abonl par M. Riess, expliquent les stratiflcaiions en admettant que la masse de gaz se subdivise, sous l'influence des deux électrodes, en zones successives électrisées en sens contraires, analogues à celles qu'on observe avec les corps mauvais conducteurs (100), et

(•) Annale» de Chimie et de Phyii(fue, 3* série, t. LXVIf, p. 114. (*) Annale ft de Chimie et de Phytique, 3* série, t. LXV, p. 317.

. DiCHARGES nSRDPTIYES. 157

dont les tubes étinoelants donnant une image agrandie. Ces xones successhres excercent entre elles des attractions et des répulsîonSt d'où résulte la formation de couches condensées plus lumineuses et de couches dilatées obscures. On imite d*ailleurs ce phénomène en faisant passer rétinccllc dinduction dans Tair après avoir secoué de la poussière do charbon autour des fils serrant à la décharge; rétinccllc prend alors une longueur deux ou trois fois plus grande que d'ordinaii*e, et elle présente de véritables stratifications transversales avec l'aspect d'un chapelet à grains lumineux. Une flamme fuligineuse placée entre les deux électrodes produit aussi le même effet. Enfin, en appliquant aux extrémités d*unc plaque de verre, couverte d'une couche asses mince de poudre de charbon de corne tamisée, les deux fils entre lesquels éclate la décharge, on voit les grains de poussière se mrttre en mouvement et se ranger finalement en une série trèsrégulière de bandes transversales, séparées par des intervalles de 1 à 2 millimètres, qui rappellent complètement les apparences de la lumière stratifiée.

524. De la Rive (^) a étudié de nouveau ce phénomène des stratifications dans les gai et observé quelques circonstances intéressantes. Contrairement à l'opinion tmise par M. Reitlinger, il a obtenu des stratifications dans des gaz simples préparés avec tontes les précautions qui en pouvaient le mieux assurer la pureté. Ainsi, dans Thydrogènc, elles se manifestaient à la pression «le 17 millimètres et aux pressions inférieures; dans l'azote, au contraire, l'eipérience étant faite avec un tube d*un mètre de longueur, les stratifications n'ont commencé qu'à la pression €le 2 millimètres. De la Rive attribue les stratifications à un effet mécanique. « Ce phénomène consisterait, dit-il , dans des contitctions et dilatations altematives du milieu gazeux, produites ptr la série des décharges toujours plus ou moins discordantes dont le jet électrique est formé. »

On conçoit, en ciïet, que le;» décharges électriques, même eu ks considérant isolément et quel que soit le mode de production, ^OQl toujours un phénomène discontinu, comme l'ont montré ^rectement les expériences de M. Feddersen. D'ailleurs, les oscil-

*^ Amtmhê de Chimie H de Pk^tique, 4* série, t VIII. p. 4S7.

158 TRAITÉ D'ÊLEGTRICITË STAnQDE.

lations produites dans un tube à stratifications peuvent être asaei sensibles pour se transmettre à une colonne de mercure en communication avec le gaz. De la Rive a constaté ainsi, en faisant passer les décharges de la bobine dans un tube de 16 centimètres de long et 5 de diamètre, des oscillations qui pouvaient atteindre une amplitude d'un demi-millimètre.

Les stratifications seraient donc, d'après de la Rive, un phteomène analogue aux ondes sonores, c'est-à-dire un phénomène mécanique provenant d'une succession d'impulsions isochrones exercées sur la colonne gazeuse raréfiée, ce qui présente quelques analogies avec la théorie de M. Grove. Comme nouvdle preuve à l'appui de cette explication, de la Rive cite encore le trouble qu'éprouvent les stratifications quand on introduit une nouvelle quantité de gaz dans le tube en l'y faisant entrer au voisinage de l'une ou l'autre des électrodes; mais des perturbations de cette nature sont faciles à prévoir et doivent être compatibles avec une théorie quelconque. La question, en définitive, ne paraît pas encore résolue.

525. De la Rive a observé aussi d'autres phénomènes que présentent les différentes parties du jet électrique stratifié, ce sont des variations de résistance et de température.

Pour déterminer les changements de résistance, il introduit dans le tube à gaz deux disques de platine de 7"" de diamètre placés normalement au tube et à 3 centimètres l'un de l'autre. Ces deux disques sont reliés ensemble par un corps mauvais conducteur et communiquent séparément avec deux fils qui vont à un galvanomètre. L'ensemble des deux disques constitue une sorte de •onde électrique; il forme, en efTet, avec le fil du galvanomètre, un circuit dérivé dans lequel passe une fraction de la décharge d'autant plus grande que l'intervalle compris entre les deux disques ofTre plus de résistance.

La sonde étant placée dans le voisinage de Tune des électrodes, on peut, en manœuvrant le commutateur de la bobine, faire en sorte qu'elles soient plongées alternativement dans l'espace obscur qui sépare les deux nappes lumineuses, ou dans l'auréole stratifiée qui émane de l'électrode positive. Voici le résumé de quelques expériences :

DfiCHARGES DISRUPTIVES.

IM

PftElOOll

DËYUTIOr^ DU GALYA.'iOllÈTRE

■ATTM M «àS

«05DK A L*<LICTftODI

tOJI»! A L'iUCTMDI

fOtlTITI

jtêAWrz

Âjote OU air. . .

Hydrogène. . . .

On voit par ce tableau : 1* que, dans les limites des observa* lions, la résistance du gaz en un point quelconque va constamment en diminuant à mesure que la pression elle-même diminue, ce que nous avons déjà vu ; 2"" que la conductibilité du gaz est généralement plus grande dans la zone obscure voisine de l'électrode négative que prés de Télectrode positive. La difTérence des conductibilités de ces deux régions est d'autant plus sensible que la pression est plus faible ; dans le cas de Thydrogéne à la pression de 2~, la déviation du galvanomètre était absolument inappréciable quand la sonde était dans Tespace obscur.

En réalité, la résistance va en croissant d'une manière continue depuis la zone obscure jusqu'à l'éleclrode positive. Ainsi, en plaçant les sondes à un tiers de distance de l'une des électrodes, dans l'azote à la pression de 2**, la déviation du galvanomètrc a été de 8* ou 12^, suivant que Télectrode la plus voisine des sondes était négative ou positive.

526. Ce maximum de conductibilité dans la zone obscure cor^ respond en même temps à une élévation de température beaucoup moindre. De la Rive a placé dans un tube à gaz de 16 centimètres de longueur et 4 centimètres de diamètre deux thermomètres à mercure situés à une distance d'un centimètre de chacune des électrodes, distance bien suffisante pour les mettre i l'abri de l'influence de ces conducteurs; les électrodes étaient terminées par des boules métalliques d'un centimètre de diamètre et n*èprouv«ient aucun échauflemenl sensible par le passage des

décharges. La température initiale des thermomètres était environ de 1 8*" à 20*" Réaumur , et on a noté réchaufTement produit après que les décharges avaient passé pendant deux minutes.

iffAVttDE* mf iS à 9

bDB'act/w

iCHAUrFBIBNT DBS TIEIMimS

DirffnEsci

Xl4TUilE DU Q.\A

PIlEo^lUn

ÉLECTRODE POSITIVE

ÉLECTftODE RÉGAnTE

Air. . . .

Hydrogène .

La différence des élévations de température est en général un peu moindre pour l'hydrogène que pour Tazote ou l'air, mais elle est toujours très-manifeste.

Si l'expérience dure plus longtemps, il est clair que réchauffement doit augmenter encore jusqu'à un maximum où il est compensé par le rayonnement du thermomètre, comme on le voit par les expériences suivantes faites avec de l'air à la pression de 5 millimètres.

DCRÉE

ÉCHAUFFEMENT DES THEliMOMËTRES

tllVft KB wr V

DES DéCHARCES

ÉLECTRODE POSITIVE

ÉLECTRODE 5É6AT1VE

2 minutes.

DÉCHARGES DISRUPTIYES. 141

Toutefois, De la Elive énonce dans son mémoire la proposition suivante qui peut laisser quelques doutes.

« A mesure que la durée de l'expérience augmente et que la température absolue s'élève, les différences entre les températures indiquées par chacun des thermomètres deviennent pro^ portionnellement moindres ; les indications des deux thermo^ mètres finiront par se rapprocher et même par devenir les mêmes au bout d'un certain temps. »

Il parait difficile de comprendre que les températures finales des thermomètres soient les mêmes si les deux couches de gaz sont inégalement chaudes, à moins que la dilTérence des températures ne soit exactement compensée par la plus grande masse de la couche la plus froide, ce qui ne pourrait être qu'une pure coïncidence.

On peut remarquer, en terminant, qu'une élévation de tem^ pérature de 25*" d'un thermomètre dont la masse est énorme par rapport à celle du gaz qui l'entoure, fait présumer que la température du gaz est elle-même excessivement élevée.

527* lateBsIté l«ayn«nie des étincelles. — Expérleaces de

■■■■■■. — Masson (^) a cherché à déterminer suivant quelles lois varie l'intensité lumineuse des étincelles produites par les décharges de batteries. Pour cela, il lui fallut d'abord trouver un photomètre qui permit de comparer les intensités de deux lumières instantanées comme des étincelles électriques ; pour éviter ensuite la difficulté de produire deux décharges simultanées, Masson prit une lumière fixe comme terme de comparaison intermédiaire entre les étincelles successives. Le photomètre de Massou se composait d'un disque, à secteui^s alternativement blancs et noirs, animé d'un mouvement rapide de rotation. Si ce disque est éclairé par une lumière continue, les secteurs disparaissent à cause de la persistance des impressions sur la rétine, et l'on aperçoit un cercle d'un éclairage uniforme. Si, le disque tournant dans l'obscurité, on l'éclaire subitement par une lumière instantanée comme une étincelle, les secteurs blancs et noirs apparaissent comme si l'appareil était immobile. Enfin, si le disque est éclairé par une lumière continue et si on l'éclaire en même

:•) ÀsmmUê <U Chimie et de Phyique, 3« série, t XIV, p. 129.

14S TRAITÉ DtLEGTRIGITÉ STiTHHJB.

temps par une lumière instantanée, on pourra, suivant Tintaisite ou la distance de cotte dernière source, distinguer ou non la différence d'éclat des secteurs.

Masson fit quelques expériences préliminaires pour déterminer la sensibilité de Tœil à ce genre d'observations. Sur un disque blanc on dessine une portion de secteur noir n'allant pas jusqu'au centre et on fait tourner le disque avec rapidité. Si l'angle du secteur noir est assez grand, on verra un cercle central blanc entouré d'un anneau plus sombre correspondant au secteur; en changeant successivement l'angle de ce secteur, on pourra déterminer quelle est la largeur maximum qu'il puisse atteindre sans qu'il soit possible de distinguer l'anneau gris de la taehe centrale. Si alors le secteur noir occupe -^ de la circonférence, la différence d'éclat des deux zones sera de ^h > ^^ ^^ condura que l'œil peut évaluer à 7^ près l'égalité de deux éclairements ou juger une difTérence d'intensité de j^. L'expérience indique que les vues faibles n'apprécient pas une difTérence d'éclat inférieur à -^ ou ifô, que la sensibilité des vues ordinaires estcom* prises entre ^ et j{^, et qu'une très-bonne vue peut saisir des difTérences de j~ et même au delà.

Masson a constaté que la sensibilité d'une vue ne dépend pas de l'intensité de Téclairage ni de la couleur, pourvu que la lumière ne soit pas trop faible, et qu'elle est aussi grande pour les lumières instantanées que pour les lumières fixes.

n résulte de là que, si un disque à secteurs blancs et noirs est éclairé simultanément par une lumière fixe et par une lumière instantanée comme une étincelle électrique, et si l'on détermine la distance minimum à laquelle il faut éloigner cette dernière pour que les secteurs cessent d'être visibles, l'éclairement que produit l'étincelle est alors une fraction constante pour chaque osil, mais variable d'une vue à une autre, de l'éclairement de la lampe.