DEMI-CONDUCTEURS

Marbre.

Papier.

PaiUe.

Glace à G*.

ISOLANTS.

Oxydes métalliques secs.

Huiles grasses.

Cendres végétales et animales.

Glace à — 20*.

Phosphore.

Chaux*

'/) Encycloiwdia metropoUUma. London (1S30). — Electridty, 72.

Craie.

Laine.

Poudre de lycopode.

Soie teinte ou écrue.

Caoutchouc.

Pierres précieuses.

Camphre:

Mica.

Essences.

Verre.

Porcelaine.

Agate.

Végétaux desséchés.

Cire.

Cuir.

Soufre.

l'archemin.

Résines.

Papier sec.

Ambre.

Plumes.

Gomme laque.

Poils.

Air et gaz secs.

La conductibilité d'un corps pour l'électricité peut d'ailleurs être modifiée par diverses circonstances. Ainsi, une élévation de température a généralement pour effet d'augmenter la conductibilité. Le spath d'Islande, chauffé à une température un peu plus élevée que celle de la main , ne peut plus élre électrisé par le frottement, parce qu'il est devenu conducteur, et il reprend de nouveau ses propriétés isolantes quand on le laisse refroidir (^).

Canton observa qu'un échauffement modéré permet à l'électricité de traverser de minces épaisseurs de verre comme les parois d'une bouteille, et Cavendish montra qu'une température de 400"* Farenheit peut donner au verre une conductibilité analogue à celle des métaux; même sous de grandes épaisseurs.

Il en est de même pour les gaz et les vapeurs. Il suffit de placer auprès d'un corps électrisé la flamme d'une lampe conductrice communiquant avec le sol pour voir disparaître toute trace d'électricité. Il suffit même de placer un fer rouge au dessous d'un corps électrisé, pour le ramener rapidement à l'état neutre, et il est facile de montrer que la communication entre les deux corps s'établit par le courant d'air chaud qui s'élève au dessus du fer rouge.

L'humidité exerce aussi une influence considérable sur la conductibilité d'un corps. Ainsi les végétaux vivants sont de bons conducteurs, le bois sec conduit beaucoup moins , et le bois desséché au four est presque aussi isolant que le verre. D'ailleurs la plupart des corps solides sont hygrométriques, au moins par leur surface, et, se couvrant d'une légère couche d'humidité, ils

(*' Voir Priestley. fliêloire de VÉUetricUéf passim.

i(\ TRAITÉ DtLECTRiaîÉ STATIQUE.

acquièrent une conductibilité superficielle très-sensible ; c*est là une circonstance à laquelle il faut faire une grande attention, comme nous le verrons à propos de la déperdition de Télectricité.

7. Enfln, les recherches de Gray et de la plupart des physiciens du siècle dernier ne purent pas mettre en évidence le temps nécessaire pour que l'électricité se propage dans toute l'étendue d'un conducteur, quelles que soient ses dimensions. La communication des propriétés électriques parut toujours instanta^ née à toute distance, soit à travers des fils métalliques de plusieurs milles de longueur, soit par le corps humain, par l'eau des rivières ou par la terre elle-même. Toutefois, le P. Becca* ria (^) crut constater qu'en électrisant l'une des extrémités d'un fil mince de fer de 500 pieds de long, l'attraction des corps légers par l'autre extrémité ne se manifestait qu'au bout d'une demi-seconde; et en répétant la même expérience avec une corde de chanvre, il s'écoula plus de trois secondes avant que l'autre extrémité fût assez électrisée pour attirer les corps légers ; mais quand il eut humecté la corde, la propagation fut deux ou trois fois plus rapide. Cette expérience démontre que la durée de la propagation de l'électricité n'est pas inappréciable, au moins quand elle a lieu par les corps médiocrement conducteurs.

On appelle souvent la Terre le réservoir commun de l'électricité, pour exprimer par un mot ce phénomène de la disparition totale des propriétés électriques d'un corps conducteur, au moment où il est relié avec le sol par un intermédiaire conducteur. On conçoit en effet que les propriétés électriques d'un corps, une fois communiquées à une masse énorme, comme celle de la Terre, ne puissent plus produire en un point d'effets appréciables ; nous verrons plus tard une manière plus précise de concevoir le rôle de la Terre dans ce cas.

Tous les corps reconnus électriques sont nécessairement mauvais conducteurs ou isolants, comme nous l'avons vu ; inversement, un corps conducteur ne peut être électrique dans le sens habituel du mot, parce que, sHl s'électrisait quand on le frotte en le tenant à la main, la vertu électrique se transmettrait au corps

(*) Elettriciimo artifUiale e naitarale, p. 51. — Priestley, 1. 1, p. 387.

PRÉLOnNAIRES. ii

de Topera teur, et de là dans le sol. Nous pouvons même at firmer les réciproques de ces deux propositions, c'est-à-dire qu*un corps isolant est électrique et qu'un corps non électrique est conducteur, parce que nous verrons bientôt qu'un corps quelconque, isolé si cela est nécessaire, peut être électrisé par frottement.

Au siècle dernier, on appelait corps idMlectriques, ceux que l'on peut électriser par frottement quand on les tient à la main, et corps anélectriques, ceux qui ne peuvent s'élcctriser dans ces conditions. Si tout corps peut être électrisé, il n'y a pas lieu de conserver ces dénominations, puisqu'elles ne désignent en réalité que les corps isolants et les conducteurs.

Vers l'époque des expériences de Gray sur la conductibilité, Du Fay, membre de l'Académie des sciences (*), s'étant suspendu à des cordons de soie et s'étant fait électriser, remarqua que, si une autre personne approchait la main à petite dislance de son visage, il éprouvait une petite douleur semblable à une piqûre d'épingle, et que la personne qui avait approché la main recevait la même impression; qu'il se produisait en même temps un petit craquement et une lueur dans l'obscurité. C'est la première étincelle électrique qui fut tirée du corps humain. Gray, reprenant ses expériences, reconnut que l'on tire les mêmes étincelles des corps isolés que l'on a électrisés par un tube de verre, et que ces corps laissent souvent échapper, surtout quand ils sont terminés en pointe, un cône lumineux ou aigrette accompagné d'un petit sifflement, et il ajoute :

« Quoique ces efiets jusqu'à présent n'aient été produits que très en petit, il est probable qu'on pourra avec le temps trouver une façon de rassembler une plus grande quantité de feu électrique, et, par conséquent, d'augmenter la force de cette puissance qui, par plusieurs de ces expériences (s'il est permis de comparer les petites choses aux grandes), semble être de la même nature que celle du tonnerre et de l'éclair ('). »

8. Maiittctfon 4e« deax éleetHcItéa. — Du Fay (^) fit alorsuue

découverte importante : c'est la distinction des deux espèces d'é-

(M Mémoire» de V Académie de» iriencei (1733), p. 250.

n Phil iranê, abridged, vol. VIII, p. 5 (1735).

y Mémoire» de V Académie deutciencen .1733), p. 457.

lectricité. 11 précisa d*abord les conditions dans lesquelles se produit la répulsion électrique observée par Otto de Guericke, et reconnut qu'un corps électrisé attire tous ceux qui ne le sont pas et les repousse aussitôt qu'ils sont devenus eux-mêmes électrisés par contact, d'après les observations de Gray. Les corps ainsi repoussés ne cessent de l'être qu'après qu'ils ont perdu la vertu électrique par leur contact avec un corps étranger. Ils peuvent être alors attirés de nouveau, puis repoussés, et les mêmes alternatives se reproduisent tant que le corps primitive* ment électrisé conserve ses propriétés. Ayant frotté en même temps un tube de verre et un morceau de gomme copalc, Du Fay remarqua par hasard qu'un fil de soie attiré, puis électrisé et repoussé par le verre, était ensuite attiré parla gomme, et qu'inversement tout corps repoussé par la gomme était attiré par le verre. La même expérience ayant réussi avec la résine et le verre, et s'étant confirmée par un grand nombre d'épreuves différentes, Du Fay distingua deux espèces d'électricité : l'une vitrée, qui se développe sur le verre, le cristal de roche, les pierres précieuses, le poil des animaux, la laine, etc.; l'autre résineuse, que l'on obtient en frottant la résine, la gomme copale, la gomme laque, la soie, le papier, etc. « 11 résulte donc de ce Mémoire, dit Du Fay, deux vérités nouvelles sur cette matière, et deux principes dont on n'avait pas eu jusqu'à présent le moindre soupçon : le premier, que les corps électriques commencent par attirer tous les corps, et qu'ils ne les repoussent que lorsqu'ils les ont rendus électriques parla communication d une partie de leur tourbillon; et le second, qu'il y a deux électricités réellement distinctes et très-différentes l'une de l'autre (*). »

Comme cette expérience de Du Fay est capitale, il importe de lui donner une forme tout à fait démonstrative. Pour cela, on se sert d'un pendule électrique isolé, c'est-à-dire d'un corps léger, une balle de moelle de sureau (fig. 1) suspendue par un fil de soie, et on en approche un tube de verre électrisé par frottement; la balle est attirée d'abord (fig. 2), puis repoussée après avoir touché le verre (fig. 3); elle est alors ôleotrisée comme le verre. On en approche ensuite un bâton de résine

[*) fjoc. cit., p. 475.

également électrisé, et Ton constate qu'il y a tout d'abord une attraction. Toutefois, Texpérience, sous cette forme, n'est pas encore absolument concluante, car il se peut que l'attraction que l'on observe dans le dernier cas provienne de ce que l'un des deux corps seulement, la balle de sureau ou le bûton de résine, soit électrisé. 11 faut donc, après avoir constaté cetle attraction.

Fi«. 1.

Fig. s.

Fig. 5.

ne pas laisser établir le contact et vérifier ensuite que la balle est attirée par un corps à l'état naturel, et que le bâton de résine attire des corps légers.

L'expérience est plus complète si Ton emploie en même temps deux pendules électriques que nous désignerons par a et 6. On frotte avec la main ou avec un morceau de drap un bâton de verre A et un bâton de résine B ; on approche séparément le verre A du pendule a et la résine B [du pendule 6, et l'on observe que chacun des pendules est attiré par le corps électrisé, le touche et est ensuite repoussé. On croise alors les expériences en approchant du pendule a le bâton de résine B et le bâton de verre A du pendule b ; il se manifeste une attraction de part et d'autre et on ne laisse pas les pendules aller jusqu'au contact des bâtons. Pour démontrer que dans cette seconde expérience les quatre corps sont électrisés, il suffit de recommencer la première, en approchant A de a et B de b; les deux pendules sont encore repoussés. On peut donc affirmer que le pendule a électrisé par le verre est repoussé par le verre électrisé et attiré par la résine électrisée ; Tinverse a lieu pour le pendule 6. Ainsi deux corps (/ui possèdent la niêine élec-

tricité, vitrée ou résineuse, se repoussent ; deux corps électrisés de manières différentes s'attirent.

On peut encore faire à ce sujet plusieurs observations. On a constaté qu'il y a deux manières d'électriser les corps, mais rien ne prouve qu'il n'y en existe pas d'autres encore capables de donner lieu à des phénomènes différents de ceux qui précèdent. Pour montrer qu'il n'en est rien, il suffit de prendre deux pendules électriques isolés, dont l'un a été électrisé par le verre et l'autre par la résine, et d'approcher alternativement de ces deux pendules un corps quelconque électrisé de telle manière qu'on voudra. On verra toujours que le corps électrisé attire l'un des pendules et repousse l'autre ; jamais, autant du moins que la distance n'est pas trop petite, il ne les attire tous deux ni ne les repousse tous deux ; il manifeste donc complètement les propriétés de l'électricité vitrée ou delà résineuse.

La répulsion n'a jamais lieu qu'entre deux corps électrisés de la même manière, mais il semble qu'il y ait deux espèces d'at- Iractiong: l'une entre des corps chargés d'électricités différentes, Tautre entre un corps électrisé et un corps naturel. Cette contradiction n'est qu'apparente, car nous verrons par les phénomènes d'influence que toute attraction entre un corps électrisé et un corps naturel est accompagnée d'une production sur ce dernier d'électricité différente de celle du corps électrique.

9. Du Fay ne vit pas que les dénominations de vitrée et de résineuse données aux deux espèces d'électricité sont défectueuses, parce que la nature de l'électricité qui se produit sur un corps frotté dépend du corps frottant. Cette observation parait avoir été faite pour la première fois par Canton en 1755. Canton montra d'abord que l'on peut mettre sur un bâton de cire à cacheter l'une ou l'autre des deux électricités, et môme les deux ensemble. Ayant frotté un bûton de cire qui se trouva ainsi chargé d'électricité résineuse, il le toucha sur une partie de sa surface par du verre électrisé, et reconnut que les deux régions de la cire avaient, la première de l'électricité résineuse, la seconde de l'électricité vitrée. Il reconnut aussi qu'un bâton de verre dépoli à l'émeri prenait rélcctricilé résineuse quand on le frottait avec de la flanelle, et de l'électricité vitrée quand on le frottait avec une étoffe de soie huilée et sèche, surtout après y avoir passé

PRÉLIMINAIRES. i5

un peu de craie ou de blanc d'Espagne. Les mêmes phénomènes se reproduisent avec d'autres substances, et il suffit d'altérer les surfaces ou de modifier les frottoirs pour changer la nature de l'électricité produite.

Pour éviter cette contradiction dans les termes, on appelle habituellement électricité positive l'électricité vitrée, c'est-à-dire celle qui se produit sur le verre poli frotté avec du drap, et électricité négative celle de la résine frottée aussi avec du drap. Ces deux mots positif et négatif proviennent d'une hypothèse de Franklin sur la nature des phénomènes électriques, mais on peut les accepter comme de simples dénominations, sans attacher d'importance à leur signification littérale.

10. ProdoetloB •imnltanée des deux éleelricltés. — Lorsque l'on

frotte deux corps l'un par l'autre, rien ne distingue le corps frotté du corps frottant, et si l'un des deux s'électrise, il est naturel que l'autre jouisse des mêmes propriétés. Vers l'époque des expériences de Canton, on reconnut en effet que les corps frottés s*élcctrisent tous deux s'ils ne sont pas bons conducteurs, et l'on démontra, par un grand nombre d'expériences curieuses, que les moindres modifications dans les propriétés physiques des corps en contact, telles que la couleur, l'état plus ou moins rugueux de la surface, les différences de température, etc., suffisent pour changer le sens de l'électrisation. Mais il se 'passa encore plusieurs années avant que l'on découvrit que tous les corps susceptibles d'être frottés le sont en même temps de con^ tracter la vertu électrique, et que les corps conducteurs, les mé< taux, par exemple, ne paraissent dénués de la propriété de s'électriser par frottement que parce que l'électricité produite disparaît dans le sol.

Wilson (*), qui parait avoir fait celle observation pour la première fois, frotta une lame de verre avec un morceau d'argent porté par une tige de bois séché au four, et trouva que l'argent était chargé d'électricité négative et la lame de verre d'électricité positive. L'expérience réussit avec tous les métaux, pourvu qu'on ait soin de les isoler; il suffit de tenir une tige ou une boule de métal (fig. 4) par un manche de verre et de le frotter

(1) PhU. trang, aMdgetl, vol. XI, p; 504 (i700).

16 TRAITÉ D^LECTRICITÉ STATIQUE.

avec de la soie ou mieux de le frapper avec une peau de chat pour constater que le métal est électrisé négativement et qu'on peut en tirer à la main des étincelles de plusieurs centimètres. Le phénomène est d'ailleurs général : deux corps frottés ensemble prennent toujours des électricités de natures différentes.