Décoarerie de la condeiiMifioB. — Bontenie de Leyde

— La condensation électrique a été observée avant la découverte de rinfluence» et par conséquent à une époque où l'explication du phénomène ne pouvait pas être donnée d'une manière satisfaisante ; la première observation parait devoir être rapportée à von Kleist, évêque de Poméranie (').

En 1745, von Kleist planta une tige de fer dans le bouchon d'une bouteille qui renfermait du mercure et, tenant cette bouteille à la main, il mit la tige en contact avec le conducteur d'une machine électrique. 11 toucha par hasard ce conducteur de l'autre main et reçut dans le bras et dans le coude une violente commotion.

La même expérience fut faite l'année suivante dans des conditions presque identiques par Cuneus et Musschenbroek à Leyde. Ces physiciens, observant que les corps électrisés perdent rapidement leurs propriétés électriques et attribuant cette déperdition à l'existence de particules conductrices dans l'air, eurent l'idée d'électriser un conducteur entièrement renfermé dans une en-

(>) Journal VînttUut. T. VII. p. 409.

(*) Journal de Physique. T. I, p. 62.

[^] Verêitche u. Ahh. d. naturf. Gegellsch. Dantit|f. T. II, p. 408.

196 TRAITÉ DtLECTRIGirÉ STATIQUE.

veloppe formée d'un corps solide isolant, espérant aue la charge électrique serait plus grande et se conserverait plus longtemps ; ils mirent pour cela de Teau dans des bouteilles de verre et Télectrisèrent à Taide d'une chaîne de métal qui pendait du conducteur d'une machine et plongeait dans le liquide. L'expérience ne leur donna pas à ce point de vue de résultats bien satisfaisants ; mais un jour l'un d'eux, tenant la bouteille d'une main et la croyant suffisamment chargée, voulut détacher la chaîne de Tautre main ; il se sentit frappé dans les bras et dans la poitrine d'un coup violent.

Musschenbroek répéta cette expérience avec un vase de verre très-mince; il se sentit secoué dans les bras, les épaules et la poitrine, au point d'en perdre la respiration, et fut plusieurs jours avant de revenir de sa frayeur. Dans une lettre adressée à Réaumur et restée célèbre parce qu'elle a été l'annonce de celle découverte mémorable (^), Musschenbroek dit qu'il fut ébranlé par cette secousse d'une manière terrible et crut que c'était fait de lui. Toutefois la sui^rise causée par une sensation si inattendue en fit singulièrement exagérer les effets, et bientôt après, V eocpérience de Leyde, comme Ta appelée l'abbé NoUel, devint un jeu pour tous les électriciens. '

On remarqua bientôt que la secousse est plus énergique quand on prend la bouteille à pleine main au lieu de la tenir seulement par les doigts sur une partie de sa surface ; on remplaça l'eau par un liquide quelconque, ou par de la grenaille de plomb ou jpar une feuille d'élain collée à l'intérieur et communiquant avec une tige de métal qui traversait le bouchon ; enfin on recouvrit aussi la surface extérieure par une feuille d'étain qui ne laissait à nu que la partie voisine du col. Cette disposition imaginée par le docteur Bevis est encore celle qu'on emploie aujourd'hui.

On voit, d'après tout ce qui précède, que la bouteille de Leyde ou jarre électrique est un condensateur dont les armatures sont le liquide et la main de l'opérateur, ou bien les deux feuilles d'étain, et dont le corps isolant est la lame de verre. Franklin fit beaucoup d'expériences avec cet appareil dont il donna une

(>) Mémoires de V Académie (1746)» p. 2.

explication par la théorie d'un seul fluide. Il imagina aussi le carreau fulminant qui n est autre chose qu'un condensateur à lame de verre , et quelques années plus tard Œpinus et Wilke construisirent le condensateur à lame d'air. La véritable explication de la condensation semble avoir été donnée pour la première fois par Volta en 1782.

130. La bouteille de Leyde est la forme de condensateur la plus commode pour les expériences et celle qui donne les eflets les plus énergiques. L'une des armatures, Textérieure, est toujours formée par une feuille d'étain collée sur toute la surface jusqu'à la naissance du col. Si Touverturedu col est assez grande pour qu'on y puisse introduire la main ou une petite brosse articulée, on colle aussi des lames d'étain sur toute la surface intérieure et on les fait communiquer avec une tige de métal plantée dans le bouchon du flacon, soit par une chaîne métallique, soit plutôt par des tiges de laiton recourbées qui font ressort et s'appuient sur la surface intérieure : on obtient ainsi une communication plus continue. On se contente quelquefois d'emplir la bouteille de feuilles d'étain chiffonnées ou de feuilles de clinquant, mais cette disposition n'est pas bonne, à moins que les feuilles métalliques ne soient fortement tassées dans la bouteille.

Le col de la bouteille est couvert d'un vernis à la gomme laque ou d'une couche de cire d'Espagne, pour rendre l'isolement du verre plus parfait et empêcher que des étincelles ne se produisent spontanément entre les deux armatures en suivant la surface du verre.

La force condensante d'une bouteille est d'autant plus grande que le verre est plus mince, mais on ne peut pas exagérer celte qualité, parce que les bouteilles sont bientôt traversées par la déchaîne électrique qui se produit d'une armature à l'autre en perçant le verre. L'épaisseur du verre doit donc être assez grande pour que la décharge spontanée, s'il arrive que la bouteille soit trop chargée, se produise plutôt de la tige supérieure à l'armature extérieure en longeant la surface du verre.

n est important que l'épaisseur du verre soit à peu près uniforme et qu'il n*y ait pas de parties huileuses, sans quoi il se produit des décharges aux endroits où la résistance est plus faible et la bouteille est percée. La nature du verre a aussi^^une

granile influence; certains verres sont un peu conducteurs, àe sorte que l'éleclrieilé y pénètre h une certaine profondeur, et une partie notable ne disparaît pas à la première déchar^ ; on obtient alors des étincelles de résidus (l'ès^nombreuses. Comme reflicacité d'un condensateur doit être évaluée, non par la quantité d'électricité qu'il peut accumuler, mais par celle qu'on dépense en le déchargeant, on voit que les étincelles résiduelles ne sont qu'un inconvénient. 11 faut donc choisir les verres les plus homogi'mes et qui donnent le moins de résidus après la première décharge.

131. La bouteille de Leyde permet de vérifier aisément plusieurs propriétés générales des condensateurs.

Une bouteille étant chargée et posée sur un support isolant, on touche l'armature extérieure avec une des branches d'un eicitaleurel on approche l'autre branche de l'armature intérieure (fig. 76). Quand la distance est assez faible il se produit une forte étincelle. Si l'on abandonne ensuite la bouteille et si au bout de quelques instants on recommence l'expérience, on obtient une nouvelle étincelle plus faible, et ainsi de suite. Ces étincelles de résidus sont souvent trés-nomhreuses.

Pour répéter l'expérience des décharges altci natives d'un condensateur, on pose une bouteille chargée sur un support isolant (fig. 77) et on fait communiquer ses deux armatures avec deux

INFLUEHCK ÉLECTIIIQIIE. 139

èleclroscopes isolés aeib. En touchant attcrnativcinent les deux armalnres, on enlève à rhaque contact une petite quantité d'éleclricilé, l'électroscope de i'arraature touchée devient vertical, l'autre diverge et l'on peut obtenir un très-grand nombre de décharges alternatives sans que les elTets cessent d'&lre manifestes.

Fig. TT.

Si alors on réunit les deux armatures par un excitateur on oblienl encore une étincelle trés-apparenle.

On peut de même, en traçant des caractères sur un gâteau isolant avec les deux armatures d'une bouteille, montrer par les Rgures de Lichtenberg que ces armatures sont chargées d'électricités différentes.

Franklin a imaginé de construire une bouteille A armatures mobiles par laquelle on démontre que l'électricité se porte sur la lame isolante. Cette bouteille se compose d'un vase en verre mnique C (lig. 78) que l'on'poso dans un vase B en métal, et dans lequfl on met un autre vase métallique A, muni d'une tige terminée par un crochet. On charge celte bouteille à la manière ordinaire, puis on la pose sur une tablette isolée. On enlève l'ar-

VO TBAITÉ D-ÉLECTRIOTÊ STATIQUE.

matnre intMeure A, puis le vase de verre el, touchant les deux armatures, on n'obtient que des traces d'électricité. 11 suffit de recomposer la bouteille et de réunir les armatures par un excitateur pour produire une forte étincelle. On pourrait, de même que pour le condensateur à plateaux, décharger le verre par les deux mains après avoir décomposé la bouteille.

Ce qui caractérise surtout les bouteilles de Leyde, c'est que l'une des armatures de cette forme de condensateur est entourée presque complètement par l'autre. Si donc l'armature intérieure communique avec une source d'éleclricité, il résullc du théorème de Faraday (90) que l'armature extérieure communiquant avec le sol se charge d'une quantité égale d'électricité contraire. Franklin démontra cette propriété à laquelle il était conduit par la théorie d'un seul fluide, en posant sur un corps isolant une bouteille chargée et réunissant les deux armatures d'une manière permanente par un arc conducteur; on ne trouve plus alors aucune trace d'éleclricitésur ces armatures.

132. BaitcriM éicMri^aea. .:- La quantité d'électricité dont se charge une bouteille de Leyde est, pour une même épaisseur de

verre, proportionnelle à l'étendue des armatures; mais il est diffîctle de se procurer des vases en verre de grandes dimensions dont l'épaisseur soit assez uniforme et même alors ces vases sont incommodes à manier. Quand on veut obtenirdes étincelles puissantes, on rassemble plusieurs jarres électriques, formées

CtFLCENCE SLECTRIUUE. SOI

de bocaui cylindriques, dans une caisse en bois dont l'inlërieur est tapissé d'une feuille d'élain, el l'on réunit par des tringles de métal toutes les armatures intérieures, comme on le voit fifnire 79. Toutes les armatures extérieures communiquent par la );amiturede la botle avec une poignée A que l'on peut relier avec le sol par une chaîne. Cet ensemble de bouteilles qu'on appelle une batterie se comporte comme une bouteille unique don! la surface totale serait égale à la somme des surfaces des bouteilles qui constituent la batterie. On voit que, pour un même volume, la surface es! notablement plus grande qu'avec une seule bouteille et l'appareil est beaucoup plus facile à construire et à remplacer. On adapte souvent aux batteries électriques un élec* trométre à cadran C qui indique à peu prés les progrès de l'accumulation d'électricité et permet d'ùvilcr les trop grandes charges qui risqueraient de percer les bocaux.

153. l'ranklin a imaginé aussi une autre forme de ballerie, qu'on a appelée une disposition de condensateurs en cascade.

.Supposons qu'un ait des bouteilles munies d'ur. crochet à la partie inférieure, de façon qu'on puisse les attacher les unes aux autres comme l'indique la figure 8tt, l'armature inlérieure de la première bouteille communi* quant avec la machine, l'armalure extérieure de cette bouteille aver l'armatnre intérieure de la suivante, et de même pour toutes les autres jusqu'à la dernière, dnnt l'armature extérieure com- ^

iDunique avec le sol. Si la première bouteille re(,'oit de la source nnequanlitéd'éleelriei(é + <i, l'armature extérieure prend une charge négative — ma qui en

in TRAITÉ DtLECTRIClTÉ STATIQUK. •

diffère extrêmement peu, et l'armature intérieure de la suivante une charge égale + ma; en continuant le même raisonnement, on voit que la dernière bouteille, la. n^ possède sur Tarmature intérieure une charge égale à am*"^ et sur l'armature extérieure — am"^.

On peut décharger cette batterie de deux manières.

Si l'on réunit par un excitateur les armatures extrêmes, on obtient une étincelle correspondant à la charge a de la première bouteille et tous les conducteurs intermédiaires rentrent à l'état neutre. Il semble que, dans ce cas, le bénéfice de la batterie de cascades soit nul, puisque la quantité d'électricité qui disparait est la même que si la première bouteille avait été seule déchargée.

Au contraire, si l'on démonte la batterie en enlevant les bouteilles une à une par des manches de verre, après avoir détaché la première de la machine, chacune des bouteilles restera chargée. On les placera alors dans une même caisse et l'on réunira par des tringles de métal toutes les armatures intérieures. On aura ainsi constitué une batterie ordinaire dont l'armature intérieure aura une quantité d'électricité égale à la somme des charges de toutes les bouteilles, c'est-à-dire

a -h am -I- am' -f- ...am""*=a(n-i?n- ... m""*).

Comme le coefficient m diffère très-peu de Tunité, la charge totale sera sensiblement égale à an, c'est-à-dire proportionnelle au nombre des bouteiles de la batterie. Si l'on réunit les deux armatures par un excitateur, il disparaîtra donc une quantité d'électricité notablement plus grande que dans le premier cas. Franklin avait construit cette batterie (*) avec des condensateurs à plateaux formés de lames de verre couvertes d'étain sur les deux faces et suspendues par des cordons en soie les unes à la suite des autres à deux pouces de distance. Des dispositions convenables permettaient de réunir deux à deux les armatures en regard des lames voisines, de façon que le condenseur de Tune communiquât ave^ le collecteur de la suivante, puis, quand l'appareil était chargé dans cet état, de supprimer ces commu-

;«) Troisième lettre sur r«^leclricité (1748).

INFLUENCE KLLXTKIUUE. t203

nications et de réunir ensemble tous les collecteurs entre eux d*une part, et tous les condenseurs entre eux ; après quoi la batterie était déchargée à la manière ordinaire.

Franklin avoue cependant n'avoir pas tiré grand profit de cette disposition de condensateurs en cascade, et il attribue son insuccès à la manière défectueuse dont les communications pouvaient être établies. En réalité, le bénéfice que Franklin espérait est tout à fait illusoire, et c'est à tort que Ton indique souvent ce moyen comme capable d'accélérer la charge d'une batterie. Nous verrons bientôt la théorie des actions électriques dans les cascades et les applications qui peuvent en résulter pour certaines expériences.