CALCUL

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Les nombres inscrits dans la quatrième colonne indiquent les nombres de décharges qu'il eût fallu obtenir pour que les accroissements des charges négatives du condenseur fussent rigoureusement en progression géonuètrique ; ces nombres ont été calculés en prenant 0,825 pour raison de la progression.

Si, une fois l'équilibre atteint et les feuilles d'or en repos, on supprime le collecteur en laissant le condenseur en relation avec l'électroscope, il s'écoulera, suivant la même loi, un flux égal d'électricité négative*

Cette expérience confirme donc la seule hypothèse que Ton eût faite dans le raisonnement, à savoir que le flux d^électricité qui s^écoule par le fil de coton est proportionnel à chaque instant à la différence des potentiels des deux extrémités du fil,

M. Gaugain a étudié aussi par la même méthode le cas d'un condensateur formé de trois plateaux parallèles, et même celui de deux condensateurs à plateaux tels que le condenseur du premier fût réuni au collecteur du second par le moyen d'un fil

de coton cl d'un électroscope. Nous n'insisterons pas davantage sur ces expériences, parce que les résultats relatifs à ces condensateurs complexes sont des conséquences de ce qui précède et peuvent être facilement prévus par la théorie.

ROLE DU MILIEU ISOLANT DANS LES CONDENSATEURS. 378. Expériences de Faraday. — Poavolr ladwlevr «pécl-

fl^ae. — Aussitôt après la découverte de la bouteille de Leyde, les physiciens reconnurent que toutes les espèces de verre ne réussissent pas également, et que, pour des bouteilles de mêmes dimensions et de même épaisseur, la charge fournie à Tappareil par une môme source dépend de la nature du verre. On attribuait généralement ces difTérences à une conductibilité particulière de la lame de verre ; l'emploi des milieux isolants solides interposés entre les armatures était considéré comme ayant pour but unique d'empêcher la décharge spontanée du condensateur. Faraday a montré que le rôle du milieu interposé est plus complexe. Nous avons décrit déjà (106) Texpérience par laquelle Faraday démontre que l'influence électrique entre deux plateaux est plus énergique quand on remplace la couche d'air par un milieu solide isolant, et indiqué, à ce propos, le principe d'une méthode qui permettrait de déterminer le pouvoir inducteur spécifique d'un isolant, c'est-à-dire le rapport de la quantité d'électricité développée par influence à travers ce milieu à la quantité d'électricité qui se produirait au travers d'une couche d'air de même épaisseur.

379. Faraday employait pour cela un appareil auquel il a donné le nom ÙUnductomètre différentiel ('), et qui se compose de deux condensateurs sphériques de mêmes dimensions dont les armatures sont séparées, dans l'un par une couche d'air et dans l'autre par un milieu quelconque. L'armature extérieure B de ces condensateurs (fig. 157) est formée, identiquement comme les hémisphères de Magdebourg, de deux calottes dont Tune est munie d'un robinet afin que l'on puisse faire le vide dans Tap-

{}) Expérimental Beiearehei, t. I, p. 371 et suit.

480 TRAITÉ D'ÊLECTRICITË STATIQVI::.

pareil el y laisser renlrer un gaz quelconque. La calotte supérieure est munie d'une tubulure par laquelle on introduit une tige de métal terminée à l'extérieur par un bouton a et portant la sphère intérieure A. Cette tige est noyée dans un cylindre de gomme laque que l'on mastique dans la tubulure par un bourrelet de résine r. La sphère intérieure avait un diamètre de 2,33 pouces et le diamètre intérieur de l'enveloppe B était de 5,57 pouces.

La manière d'opérer est la suivante. Considérons deux appareils identiques dont l'un contienne de l'air et l'autre un milieu isolant. On charge le premier d'électricité, et l'on touche le boulon a avec un plan d'épreuve qu'on porte dans une balance de Coulomb dont la boule mobile est chargée; on obtient une torsion T pour un certain angle d'écart. Le second appareil étant à l'état neutre, on réunit les deus * ^ ''' armatures intérieures, puis on louche de

nouveau le point a de la première avec le plan d'épreuve, ce qui donne dans la balance, pour le même angle d'écart, une torsion T'. Les deux appareils ne se partagent pas également la charge primitive, et l'on trouve que la torsion T' est

généralement plus petite que — Le rapport des charges U cl M

qui étaient dans les deus cas sur le premier appareil est

et la charge prise pai' le second condensateur est M — M'; on déduit de l'équation précédente

On obtient ainsi le rappoH des charges que pretinenl les duux condensateurs quand ils communiquent entre eux, c'rsl-à-dtrr

quand ils ont le mAme potentiel; c'est le rapport de leurs capacités électriques ou le rapport des pouvoirs inducteurs spécifiques des deux milieux isolants.

Pour éliminer les erreurs dues à la déperdition, on répète une série d'expériences analogues en comn ençant par charger le second appareil ; on obtient ainsi pour le pouvoir inducteur spécifique deux valeurs dont l'une est trop grande, l'autre trop petite, et Ton prend la moyenne des résultats.

380. Enfin, il n'est pas nécessaire de remplir complètement du corps à étudier l'intervalle des deux surfaces du second appareil. Faraday se bornait le plus souvent à y introduire un bloc en forme de coupe hémisphérique qui n'occupait que la moitié de Tcspace compris entre les deux armatures. Supposons que, dans ces conditions, le rapport de capacités des deux condensa leurs déterminé par expérience soit égal à i + s. Cela signifie que l'influence qui s'exerce au travers des deux couches hémisphériques d*air dans le premier appareil, influence que nous désignerons par 2t, est à l'influence qui a lieu dans le s(Tond \n\r une couche d*air et une couche du milieu à étudier, influence que l'on peut représenter par t -+- i\ dans le rapport de l ù i + a, ce qui donne

li "" 1

On en déduit pour le rapport des quantités d*électricité développées par influence au travers des deux lames, c est-à-dire pour le pouvoir inducteur spécifique de la substance,

381. Faraday a fait un très-grand nombre d'expériences à ce sujet et il est arrivé aux conséquences suivantes :

1". Tous les gaz simples ou composés ont le même pouvoir inducteur, et ce pouvoir est indépendant de la pn»s*»ion. En particulier, il n'y a pas de différence appivciable entre l'air sec et Fair humide.

t!^. Les liquides isolants n*ont pas doimé de résultats bien nets, mais ils paraissent cependant doués d'un |H)Uvoir inducteur supérieur à celui du gaz.

3°. Les corps cristallisés n'ont pas manifesté de différences sensibles dans les diverses directions.

4*". Les pouvoirs inducteurs spécifiques des différents isolants sont, en prenant celui de l'air pour unité :

Air i Gomme laque. . . 2

Spermaœti. ... 1,45 Soufre 2,34

Verre 1,76

M. Harris a repris ces expériences de Faraday, en remplaçant les sphères par des plateaux parallèles, ce qui présente moins de difficultés, et il a obtenu à peu près les mêmes résultats :

Air. 1 Cire d'abeUles. . . 1,86

Résine 1,77 Verre 1,90

Poix 1,80 Gomme laque. . . 1,95

A ces nombres, M. Jenkin (^) ajoute les suivants sans en indiquer l'origine, sauf pour le premier qui est emprunté aux expériences de MM. Gibson et Barklay :

Paraffine,. 1,98

Caoutchouc (India rubber) 2,8 à 3,1

Gutta percha 3,59 k 4,2

Mica 5

MM. Gibson et Barklay ont constaté que le pouvoir inducteur de la paraffine ne varie pas d'une manière appréciable entre les températures de — 12^ et -h 24^3.

382 Cette découverte de Faraday a vivement frappé les physiciens, dont quelques-uns étaient arrivés à révoquer en doute toutes les théories antérieures. « Avant d'exposer, dit M. de la Rive (^), la théorie a laquelle ces faits ont conduit M. Faraday, étudions les faits eux-mêmes découverts par ce physicien; nous serons ainsi mieux placés pour apprécier en quoi ils doivent modifier, s'il ne les renversent pas complètement, les théories basées sur les travaux de Coulomb et de Poisson. j> Faraday expose d'ailleurs sa manière de concevoir les phénomènes dans les termes suivants :

« A présent, je crois que l'induction ordinaire (influence) est,

[^) ElectricUy and magnetigm, London (1873) p. 97. (*) TraUé d'électricUé, 1. 1, p. 129.

dans tous les cas, une action des particules contigues consistant en une sorte de polarité, au lieu d*ètre une action des particules ou des masses à des distances sensibles ; et, si cela est exact, rétablissement d'une telle vérité doit être de la plus grande importance pour les progrès ultérieurs des recherches sur la nature des forces électriques (^). »

L'idée que les forces électriques, et même plus généralement toutes les actions naturelles, ne peuvent s'exercer entre deux corps que par Tintervention du milieu interposé, parait avoir acquis une grande faveur depuis quelques années; mais, sans qu*on puisse affirmer ou nier une telle hypothèse qui touche à la nature intime des phénomènes physiques, il importe de remarquer qu'au moins pour les phénomènes électriques, cette conclusion n'est pas une conséquence nécessaire des découvertes de Faraday. Tous les faits observés par ce physicien peuvent s'expliquer facilement par les actions à distance, en faisant intervenir l'électrisation des milieux isolants.

585. La détermination des pouvoirs inducteurs spécifiques, par la comparaison des densités, ne comporte pas une trèsgrande précision ; les nombres que nous avons empruntés aux expériences de Faraday ne sont que des moyennes d'expériences assez peu concordantes entre elles. La comparaison des capacités électriques ou des potentiels par les électromètres donnerait des résultats plus constants, et cette méthode a été employée depuis par plusieurs physiciens.

11 y a, d^ailleurs, dans toutes ces questions, un élément dont Faraday n'a pas tenu compte et qui joue un rôle important, c'est la durée de l'influence. M. Gaugain a fait voir, en eflet, que Tinfluence électrique à travers les isolants solides dépend du temps, qu'elle augmente peu à peu h mesure que l'expérience se prolonge, de sorte que le pouvoir inducteur spécitiquc est une fonction du temps et qu'il est nécessaire de faire entrer cette considération nouvelle dans l'étude des phénomènes.

584. BxpéricBCM ëe H. fiavci^B. — M. Gaugain a étudié (*) par l'éleclroscope à décharges les différentes circonstances qui 8e présentent dans les condensateurs à couche isolante solide:

(*) Expérimental He$earehe$, 1. 1, p. 363.

n ilfifM/r« de ChimU ei de Phytique, 4* série, t. Il, p. 864.

484 TRAITÉ DtLEGTRIClTË STATIQUE.

1" la durée de la charge ; 2^ la charge maximum et la charge minimum ; 3" la décharge brusque et la charge résiduelle ; 4° la décharge lente.

Durée de la charge. — M. Gaugain avait déjà constaté que la quantité d'électricité qui s'accumule sur un câble télégraphique immergé, lorsque le fil intérieur est mis en communication avec une source électrique déterminée, peut varier considérablement suivant que le câble reste plus ou moins longtemps en rapport avec la source. Cette observation a été le point de départ de ses recherches sur les condensateurs.

Un condensateur à lame d'air se charge instantanément, tandis que, si le milieu isolant est un corps solide, la charge que reçoit le condensateur d'une source donnée dépend en général du temps pendant lequel il reste en communication avec la source.

Toutefois, pour que la durée de charge du condensateur à air soit inappréciable, comme nous Tavons dit, il est nécessaire d'éviter les causes de ralentissement qui pourraient provenir de la source elle-même ou des organes de communication ; il faut que les tiges de communication soient trùs-conductrices, que le condensateur que l'on étudie ait une capacité trés-faible par rapport à celle de l'appareil qui sert de source, comme dans les expériences de M. Gaugain, ou que le débit de la source soit tellement grand que le temps nécessaire pour fournir la charge totale du condensateur soit négligeable.

585. M. Gaugain n'a employé dans ces recherches que des condensateurs à plateaux à armatures mobiles. Cette forme est d'abord d'une construction Irès-commode et, en outre, elle permet de séparer du milieu isolant l'armature qu'on veut jauger. Une telle manœuvre est presque toujours indispensable, car si, dans un cas, fl faut beaucoup de temps pour saturer un conden sateur, il en faut également beaucoup pour le décharger, et la perle par l'air devient relativement considérable quand le flux transmis à l'éleclroscopc mesureur est très-lent.

Pour éviter un flux trop rapide dans les premiers instants, on commence l'opération du jaugeage en laissant en place l'armature que Ton étudie, puis on Tccarte graduellement de la couche isolante, à mesure que le dégagement d'électricité se ralentit, de

INFLUENCE ET œNDENSÂTION ÉLECTRIQUES. 485

manière que la vitesse des décharges soil à peu près uniforme et qu'aucune partie de Télectricité n'échappe au jaugeage. On avait soin de vérifier, d'ailleurs, que l'armature n'avait laissé aucune trace d'électricité sur la lame isolante et que celle-ci était parfaitement neutre après l'opération. Avec des potentiels aussi faibles que ceux qu'employait M. Gaugain, il n'y avait guère à craindre que l'électricité passât du conducteur à la lame isolante, pourvu toutefois qu'il n'y eût entre les deux surfaces aucune trace d'humidité.

386. Pour donner une idée de- la lenteur avec laquelle s'effectue dans certains cas l'accroissement de charge, nous citerons une série d'expériences faites avec un carreau fulminant formé de deux plateaux de 75 millimètres de diamètre séparés par un disque de soufre de 6 millimètres d'épaisseur. La quantité d'électricité du plateau collecteur est évaluée par le nombre des décharges que ce plateau fournit à l'électroscope.

DDRiS DE LA CHARGE