I.OK l.ll'.l

Il parait difiicile, dans ce genre d'ex|»érienres h longue durée, d'éviler les erreurs dues à la condoctibiliti' superficielle.

391. De la charge minimum. — Il est plus intéressant de comparer les charges que prennent les din'éronts condensateurs pendant le temps le plus court possible. Pour réduire la durée de la charge à un Irés-courl intervalle de temps, M. Gaugnin a fait usage d'un appareil trissimple. Cet appareil est principalement romposé d'une petite auge fixe en laiton C (lig. I t)S) et d'une pointe d'acier l' ù laquelle on [teut communiquer un

mouvement rapide. L'ange de laiton, de forme recI angulaire, est fixée au sommet d'une colonne de caoulchouc dun-i ol comniu-

490 TRAITE D'ÉLEÛTRIGITÉ STATIQUE.

nique avec la source d'électricité par un fil S. La pointe d'acier, isolée au moyen d'une seconde tige de caoutchouc, communique avec le collecteur par un autre fil A. On remplit complètement d'eau l'auge de laiton, de manière que le liquide s'élève au-dessus des parois, et l'on s'arrange de façon que la pointe d'acier vienne, dans son mouvement rapide de translation, couper en travers la crête du ménisque formé par la surface liquide. Cette condition est facile à remplir, parce que l'auge peut-être maintenue à une hauteur convenable par une vis de pression. Pour mettre en mouvement la pointe d'acier, on fixe la tige 4b caoutchouc qui la porte à l'extrémité libre d'un faisceau de lames de ressort R attaché par sa partie supérieure ; on maintient ce ressort bandé par une tige de fer T qui passe dans un montant en bois où elle est retenue par un verrou V qui s'engage dans une entaille. Au moment de faire l'expérience, on soulève le verrou, le ressort se détend brusquement et la durée du contact de la pointe d'acier avec le liquide ne dépasse pas un centième de seconde.

En prenant pour unité la charge du collecteur lorsque la couche isolante est une lame d'air, cas où la durée du contact n'a pas d'influence appréciable, M. Gaugain a obtenu, en remplaçant la lame d'air d'un carreau fulminant par une couche d'acide stéarique du commerce :

DOIIÉI DU CONTACT

CB4K6B DU COLLBCTEDm

Petite fraction de seconde.

2 secondes

1 minute

Plusieurs heures

Les nombres de la dernière colonne représentent ce que Faraday appelle le pouvoir inducteur spécifique du corps isolant. Cette quantité parait tendre vers l'unité pour un temps infiniment court, mais avec le temps elle augmente d'une manière considérable. Dans les expériences de Faraday et des physiciens qui ont opéré d'une manière analogue, la durée du contact était

probablement d'au moins une seconde, et les nombre» qu'ils ont obtenus sont voisins de 1,8, ce qui s'accorde avec les résul* tats précédents.

392, M. Gaugain, après avoir ainsi mis en évidence Tinflucnce du temps, a déterminé les pouvoirs inducteurs spécifiques de différents isolants, d'abord pour un contact aussi court que possible, puis pour un contact de deux secondes.

Dm rBACTIOR M ttCOflOR

S flOOIMS

Air 1

Acido stéarique. . . . 1.30

Spermace(i 1,47

Cire : . . 1,50

Caoutchouc vulcanisé. 1,50 Gomme laque. . . . 1,55

Soufre 1,57

Gutta 1,00

Air 1

Soufre 1.71

Caoutchouc 1.78

Spermaceti. 1,8,*) Acide stéarique. . . . 1.9!2

Gulta t{.07

Gomme laque. . . . t2.07 Cire a.il

On remarque dans ces tableaux plusieurs inversions, par exemple pour l'acide stéarique et le soufre, qui se trouvent alternativement en tête de la liste et presque à la fin ; et il csl ài présumer que de nouvelles |)erturbations se manifesteraient si Ton faisait durer l'expérience plus longtemps. M. Gaugain attribue ces résultats au défaut d'homogénéité des milieux isolants: imaginons, en elTet, une masse absolument isolante dans laquelle se trouvent disséminées de petites masses d'une autre substance parfaitement conductrice, et, d'autre part, une masse homogène douée d'une faible conductibilité. Le premier milieu prend immédiatement son état électrique définitif et pourra l'emporter sur 'le second pondant les premiers instants; mais le milieu homogène, dans lequel le déplacement des fluides se fait peu à peu, prendra le dessus lorsque les cliargos seront suffisamment prolongées.

SI. Gaugain est parvenu a démontrer directement cette influence de l'hétérogônéité au moyen de deux gdtcaux de soufre qui contenaient, l'un une |>etile quantité dVau, l'autre une pro|K)rtion un peu plus grande d'huile d'olive.

TRAITÉ D'ÉLECTRICITÉ STATIQOE.

WmfE DE LA CBAR6B

GATEAU GOKTElfAMT

DiCBARGES

Une fraction de seconde.. . .

de Teau de riiuile

5 minutes.

de Teau de riiuile

393. Il semble aussi résulter de là que, si un milieu était parfaitement isolant, il se comporterait de la même manière que l'air et atteindrait instantanément sa limite. En opérant avec un gâteau de fleur de soufre ordinaire, M. Gaugain a constaté que la qqantité d'électricité accumulée sur le collecteur restait toujours la même, quelle que fût la durée de la charge ; que cette quantité était notablement supérieure à celle qu'eût fournie un condensateur à air, et plus petite de beaucoup que celle qui eût été obtenue en remplaçant le gâteau de fleur de soufre par un conducteur homogène. D'après cela, la fleur de soufre devrait donc contenir des parties très-conductrices et d'autres absolument isolantes.

Enfin, avec un gâteau de soufre amorphe, la charge a été constamment égale à celle d'un condensateur à air, quelle que fût la durée; il résulterait de là que le soufre amorphe est absolument dépourvu de conductibilité. Malheureusement ce résultat n'a pas été établi d'une manière très-rigoureuse, en raison de l'excessive ténuité du soufre amorphe qui, à un volume égal, pèse environ 5 fois moins que le soufre octaédrique pulvérisé.

Quoiqu'il en soit, ce que Faraday a appelé pouvoir inducteur spécifique est une propriété très-complexe, due, en partie au moins, à la conductibilité des milieux employés et, en partie aussi, soit à l'existence d'éléments conducteurs disséminés dans la masse, soit, ce qui revient au même, à une polarisation qui s'établirait d'une manière instantanée.

394. De la décharge brusque et de la charge résiduelle. — Lorsqu'on décharge un condensateur en réunissant les armatures par un conducteur et qu'on les isole ensuite, il arrive presque toujours qu'en recommençant Tépreuve au bout de quelques

INFLUENCE ET aKVDENSATION ÉLECTRIQUES. 493

instants, on obtient une nouvelle étincelle. L'existence de celte électricité de résidu ou de la charge résiduelle peut tenir à plusieurs causes différentes.

Si le condensateur est à lame d'air et si, maintenant un conducteur en communication avec l'une des armatures, on rapproche peu à peu de l'autre armature jusqu'à ce qu'une étincelle se pi*oduise, on remarque que l'on peut obtenir une nouvelle étin* celle en approchant davantage le conducteur. Cette expérience se conçoit aisément : le passage de rélectricité par le chemin où se produit l'étincelle, quelque rapide qu*il soit, n*est pas instantané ; la résistance que Tair opposait au passage diminue d*une manière considérable au moment de Tetincelle, mais cette résistance n'est pas annulée et il ariive bientôt que rélectricité qui ne s'est pas encore écoulée n'a plus une densité assez grande pour franchir l'intervalle des armatures. En diminuant cet intervalle on produira une nouvelle décharge partielle du résidu, et ainsi de suite; les armatures ne seront ramenées à l'état nrutrç que lorsque le contact entre elles aura été établi.

Ce raisonnement permet aussi de prévoir que -la nature de l'arc qui établit une communication entre les deux armatui*es joue un rôle important. M. Gaugain a constaté, en elTeU que la première étincelle produit une décharge presque complète quand Tare intermédiaire est trés-bon conducteur, et que le nVsidu augmente si Ton remplace cet arc par un corps moins bon ccmducteur. La quantité d*électricilé qui pa>se diins la premién* étincelle est même en raison in\erse de la résistance du cinniit intermédiaire.

Un deuxième cas un peu plus complexe est celui où une lame isolante solide est placée entre les deux armatures sans toucher aucune d'elles. L'appareil étant électrisé, on ne parvient pas à le décharger d'une manière complète en établissant entre les deux armatures une communication conductrice de courte durée; si Ton rétablit le contact au bout d*un certain temps, on obtient une nouvelle étincelle. La couche isolante a\ant été |h*u à peu électrisée par influence, ses deux faces sont chargées dVlectricités difiérenteset chacune d*elles maintient sur Tarmature la plus voisine une couche d'électricité de nom contraire; ces deux armatures, quoiqu'étant au même potentiel au moment du

494 TRAITÉ D*ÉLECTRIG1TË STATIQUE.

contact, peuvent ainsi conserver des charges d'électricités différentes. Mais la décharge partielle a modifié le potentiel aux différents points de la couche isolante ; les fluides électriques qui avaient été séparés s'y recombinent peu à peu et les armatures reprenant des potentiels difierents peuvent fournir une nouvelle décharge incomplète ; il faudra répéter cette opération un grand nombre de fois ou maintenir un contact prolongé pour ramener Tappareil à l'état neutre.

Le même phénomène a lieu quand les armatures sont en contact avec une lame isolante solide et que l'on opère avec de faibles potentiels, comme dans les expériences de M . Gaugain. Mais, si les potentiels sont considérables, les couches électriques des armatures peuvent quitter ces conducteurs, s'appliquer sur des faces correspondantes de la lame isolante, comme nous l'avons vu, et même y pénéti^er jusqu'à une certaine profondeur. Cette cause nouvelle interviendra encore dans les phénomènes de la décharge. Lorsque les armatures sont mises en communication, les couches électriques répandues sur la lame isolante s'échappent en partie et repassent sur les conducteurs qui les touchent. Puis, quand on isole de nouveau les armatures (127), il s'établit lentement un autre état d'équilibre et l'on pourra obtenir une seconde décharge partielle, etc. Le phénomène est alors très-complexe et il parait diflicile d*en concevoir nettement tous les détails.

395. M. Gaugain a étudié la décharge brusque et la charge résiduelle avec de petits carreaux fulminants à armatures mobiles : dans certains cas, les armatures étaient appliquées sur le corps isolant; dans d'autres, elles en étaient séparées par de petites couches d'air. Les résultats généraux ont été les mêmes avec l'une et l'autre disposition.

Dans une première série d'expériences, il s'est proposé de re^ connaître suivant quelle loi varie la charge résiduelle, lorsqu'on fait varier la durée de la charge en maintenant la source constante. Tantôt on faisait manœuvrer à la main le fil métallique destiné à opérer la décharge, tantôt on se servait de l'appareil à ressort ; dans le second cas, la durée du contact ne dépasse pas ïôo de seconde, tandis qu'elle peut atteindre -^on-^ dans le premier, mais les deux procédés étaient équivalents;

INFLUENCE ET œNDENSATIOll ÉLECTRIQUES.

Le coUeclcur étant mis en communication avec la source pendant un certain temps, on détermine sa charge totale par Télectruscope jauge. Lorsque le corps isolant est revenu à Tétat neutre, on charge de nouveau le collecteur pendant le même temps, puis on le décharge immédiatement en établissant une communication d*un instant entre les armatures ; alors on enlève le collecteur et on jauge la quantité d*électricité qu'il conserve, ce qui donne la charge ri'siducUe. Lorsqu'on répète cette double série d'expériences sur un même condensateur, en donnant successivement des valeurs diverses à la durée de la charge, on arrive à ce résultat très-simple que la différence entre la charge totale et la charge résiduelle reste constante. Cette difTérence, qui représente la quantité d'électricité disparue dans une dt'charge instantanée, est précisément égale à la charge totale instantanée.

Cette loi a été vérifiée sur des corps isolants très-difTérents, des disques de gomme laque, d'acide stéarique et de gutta percha, et sur un gâteau de soufre humecté d'huile d'œillette.

Voici, par exemple, les résultats obtenus sur ce dernier corps :

M U CIARCC