II

114 TBAH8M18SIOM DE L'ÉLIGTBICITÉ.

de tout c6té d'un vide parfait, conserverait toujours son électricité, pourvu qu'il fût à une dislance de tout autre corps suffisante pour qu'il ne pût se décharger sur lui, distance nécessairement dépendante de Tintensité de son électricité. Il résulte de là que Télectricité reste à la surface des corps conducteurs, tant qu elle n'est pas enlevée par le contact de particules plus ou moins conductrices ou par l'attraction qu'exerce sur elle l'électricité contraire d'un corps rapproché. Nous trouvons ici une Gontirmation des objections que nous avions présentées contre le rôle qu'on a longtemps attribué à la pression atmosphérique, en la regardant conmie la cause qui maintient l'électricité à la surface des corps conducteurs.

Avant de terminer ce paragraphe, nous avons encore à parler de quelques phénomènes qui se rattachent à cette action en vertu de laquelle l'électricité, en se propageant et probablement pour se propager, déplace, désagrège et transporte souvent les particules des corps ; en un mot, altère leur état moléculaire. Ces phénomènes sont nombreux et variés, et quoiqu'ils accompagnent presque toujours les autres effets de la transmission de l'éleetricité à travers les corps, ils doivent être étudiés d'une manière distincte, parce qu'ils en sont jusqu'à un certain point indépendants, qu'ils en sont même quelquefois isolés, et qu'ils sont liés d'une manière plus intime au mode même de propagation de cet agent.

M. Fusinieri a constaté d'une manière évidente , par un grand nombre d'expériences, le transport des molécules métalliques qui a lieu d'un conducteur à l'autre quand on fait passer entre ces deux conducteurs la décharge d'une bouteille de Leyde, ou même la simple étincelle d'une machine électrique. Ainsi des particules d'argent sont transportées sur du cuivre et peuvent même le pénétrer, et réciproquement le cuivre est transporté sur de l'argent. Parmi les expériences qui prouvent que des particules métalliques désagrégées peuvent, sous l'influence de la décharge électrique, pénétrer un autre métal sans être arrêtées par lui, nous citerons la sui-^ vante. Un disque d'argent, bien décapé, de l'épaisseur d'une feuille de carton et de 9 centimètres de diamètre environ , est

ntOPAGÂTION DB l'ÉIECTUICITÉ. ilt

ms en contact, par son centre, arec une boule d'or d'un centimètre et demi de diamètre , gui elle-même communique atec runc des armures d^uoe ballerie composée de deux grandes bouteilles de Leyde; Tautre armure communique avec une boole d'argent qu'on rapproche assez du disque pour que l'étincelle passe entre eux. Quand on a ainsi fait passer plusieurs Charges, on remarque sur la surface du disque d'argent d'où est sortie l'étincelle une belle tache d'or, soit une lame très-minee de ce métal , dont la formation exige que l'or ait traversé l'argent sans se mélanger avec lui. Sur l'autre surface d'argent, et précisément à son point de contact avec Tor, on trouve une petite cavité circulaire qui semble présenter quelques traces de fusion. On observe également que de l'argent a été transporté sur l'or, mais il ne s'étend pas aussi bien qiie l'or, qui est de tous les métaux celui qui forme la tache la plus grande et par conséquent la plus mince , probablement à eause de sa grande ductilité.

Mais les efTets de ce genre les plus remarquables sont ceux observés par Karsten et par plusieurs autres physiciens, et désignés sous le nom de figures et images électriques. Il ne faut pas les confondre avec les figures ou dessins qu'on peut former enélectrisant certains points des plaques isolantes et en les saupoudrant ensuite avec certaines poudres ou poussières qui reproduisent les figures qu'on avait tracées avec l'électricité^ Telles sont les figures de Lichtemberg, dans lesquelles la poudre elle-même est électrisée, ce qui fait mieux ressortir les images et permet de distinguer celles qui sont tracées avec l'électricité positive et celles qui le sont avec la négative. Telles sont aussi les figures qu'on obtient en recouvrant un plateau d'une poudre i^lante non électrisée, et en promenant normalement sur le plateau la pointe d'une tige métallique tenue en communication avec le bouton d'une bouteille de Leyde chargée. De cette manière une partie de l'électricité passe au plateau, une autre à la poudre, de sorte que les traits dessinés par la pointe et la poudre sont semblablement électrisés, et que la figure est ainsi tracée par des lignes d'où la poudre est chassée. C'est par ce moyen que Wiedemann, comme nous l'avons

116 TRANSMISSION BI L*ÉLICTRICITÉ.

VU*, avait constaté la différence de conductibilité que présentent certains cristaux, suivant que Télectricité s'y propage dans une direction ou dans une autre. Ces figures fournissent aussi des différences assez caraclérisliques entre l'électricité positive et la négative, et nous y reviendrons quand nous étudierons ces différences en nous occupant de la lumière électrique. C'est pour le moment d'images électriques d'une autre espèce que nous avons à nous occuper, c'est-à-dire de celles qui sont dues, non pas à une simple attraction exercée sur des substances pulvérulentes par l'électricité restée adhérente, suivant certaines directions, à des plaques isolantes, mais à une modification moléculaire permanente produite dans les corps conducteurs aussi bien que dans les non -conducteurs, par l'effet du passage de l'électricité.

Moser avait découvert, en 1842, le fait remarquable que si deux corps sont en contact ou très-rapprochés , ils impriment leur image l'un sur l'autre. Ainsi il suffit de placer une médaille ou une pièce de monnaie sur une plaque métallique bien polie et de l'y laisser quelque temps (20 minutes environ) pour que cette plaque garde l'empreinte de la médaille ou de la pièce de monnaie. L'effet dans ce cas est peu marqué, mais il devient beaucoup plus sensible si on expose la plaque à la vapeur de mercure ou à la vapeur d'eau telle que celle que produit l'haleine, ces vapeurs se condensant de manière à dessiner nettement les contours de l'image. Si la plaque est d'argent et qu'elle soit iodurée, on obtient alors une image bien plus nette. Ce qu'il y a de remarquable, c'est que ces expériences réussissent aussi bien dans une obscurité complète et pendant la nuit que sous Vinfluence de la lumière. Aussi Moser avait-il attribué cette classe de phénomènes à une action particulière des rayons obscurs les plus réfrangibles , partant du principe que tous les corps rayonnent de la lumière, même dans une obscurité complète; et il avait considéré cette action comme consistant à modifier les substances de telle sorte qu'après l'avoir éprouvée, elles condensent les diverses vapeurs autre-

* Tome II, page 74.

PROPÀGÀTIOll DI L*ÉLEGTBIG1TÉ. £17

ment qu'elles ne le feraient sans cela^ la découverte deDaguerre D étant plus qu'un cas particulier de cette action générale.

Karsten réussit, peu de temps après la découverte de Moser, à produire des figures semblables, dans des circonstances analogues, en se servant de l'électricité. 11 plaçait une pièce de monnaie sur une lame de verre , qui reposait elle-même sur UDC plaque de métal, puis il faisait arriver sur la monnaie des étincelles électriques qui se déchargeaient sur la plaque de mé-tal, en faisant le tour de la lame de verre. Au bout de cent tours de la machine électrique, la pièce de monnaie était enlevée, et en soufQant l'haleine sur la plaque de verre qui semblait n'avoir éprouvé aucune altération, on voyait reparaître l'empreinte entière de la pièce avec ses plus petits détails. En employant des lames de verre minces, on peut en superposer un grand nombre les unes sur les autres, et on obtient alors sur chacune des figures de la médaille, faibles, il est vrai, et qui deviennent de moins en moins distinctes, mais qui pourtant sont toujours reconnaissables. En général^ la figure est d'autant plus nette que l'espèce de bouteille de Leyde, formée parla réunion de la médaille et de la lame de métal, se décharge plus fréquemment d'une manière spontanée et continue, de manière à produire comme une auréole rayonnante autour de la pièce de monnaie.

L'effet que nous venons de décrire n'est nullement dû à des traces d'électricité restées adhérentes à la plaque de verre après qu'on a fait passer l'étincelle. C'est ce qu'il est facile de prouver en frottant la plaque avec un morceau d'étolfe ou en la laissant exposée quelque temps à l'air, ce qui fait disparaître toute électricité; et cependant la figure persiste avec la même netteté; on a même de la peine à la faire disparaître en chauffant ou en souffiant dessus. Mais la preuve la plus forte, c'est qu'on peut produire la même figure sur des lames de métal polies, cas dans lequel il est impossible d'admettre qu'il y ait de Télectricité adhérente. Pour bien réussir, il faut empêcher l'électricité de passer trop vite de la pièce de monnaie à la plaque métallique qui doit en recevoir l'empreinte, et pour cela il faut, au lieu de les mettre immédiatement en contact, les séparer par une mince lame de verre, ou mieux encore par une

119 TlLiif^CI96ll^ PS L^ÉLECTBIfilTi.

légèr^ feuille de mica. Qa obtient ainsi déji au bout de 15 eu 20 tours du plateau de la macbine, c'est-à-dire en 10 ou 15 secondes, une figure d'une netteté extraordinaire. Plus le corps est mince, et par conséquent plus les deux électricités contraires sont dissimulées, plus sont grandes la netteté et la rapidité avec Lesquelles 1^ figure se forme. On peut varier la nature de la plaque destinée à recevoir les images et les objets ^ux-mémes dont on veut obtenir les figures. Karsten a employé également des monnaies et des médailles de divers métaux, des cachets, des pierres gravées etc.; cependant les résultats les plus sûrs sont ceux qu'on obtient avec diverses pièces de monnaie, à cause de Tuniformité de l'empreinte. Quant aux plaques, les plus conductrices sont les meilleures; et mèms en employant une lame d'argent semblable è celle dont on se sert pour le daguerréotype, on obtient sur cette lame, après uo grand nombre de tours de la machine, une empreinte de la médaille et de la feuille de mica bien visibles, sans qu'on soil obligé de les faire paraître au moyen des vapeurs. Après mille tours de la machine, la figure entière était reproduite sur la lame comme elle l'aurait été à l'eau forte, et elle présentait une cojaleqr brunâtre.

Les phénomènes observés par Karsten ont une grande ressem-r blance avec ceux découverts par Moser, lors même qu'ils sont produiU d'une manière bien diiférente. Les modifications éprou* yées par les surfaces qui reçoivent l'empreinte des médailles et autres objets paraissent être dans les deux cas de même nature j mais quelle est cette nature, telle est la question qui se présente,

Rless avait déjà regiarqué, avant les expériences de Karsten ^ qu'on peut produire des figures sur des lames de verre et de mica au moyen de décharges électriques ou de simples étinicelles, c'est-à-dire déterminer sur la surface de ces lames des traces, des dessins ramifiés qui deviennent visibles si l'on projette l'haleine, et qu'il avait nommés par cette raison figures roriques. En examinant de près des morceaux de mica, il s'était assuré qu'une lame de cette substance exposée au souffle de l'haleine ou tenue sur l'eau en évaporation, se recouvre d'un dépôt de gouttelettes qui ne forment point une couche continue.

Uflilig qod eette e ouehe est coBtinue et parfaitement transparente au lieu d*étre trouble, si la surface du mica est fraîche et n*a pas été déjà exposée à Vair K On pourrait croire que la surfaoi reoouîelée n*eôt pas recouverte d*eau; bien au contraire, c'esl parce qu*elle a une grande afCnité pour Teau qu'elle la con* 4eose en une couche continue, ce que prouvent et la grande conductibilité électrique qu elle acquiert, et Tinspection qu*oo peut en faire au moyen du microscope, qui fait voir en mém^ lemps ces gouttelettes isolées sur la partie où la surface a*est pas fraîche. D*ailleurs, en l'exposant à l'action de substances desséchantes ou à celle du vide, la surface devient isolante par reflet de la disparition de la mince couche d'eau. La différence entre la surface ancienne et la surface fraîche du mica tient à ce qu*il s'est formé sur la première une couche étrangère par l'effet de dépôts de substances diverses^ principalement organiques, qui se trouvent suspendues dans l'atmosphère^ eouche qui n'a pas eu le temps de se former sur la surface renouvelée. C'est la présence de cette couche légèrement graisseuse qui oblige l'eau à se déposer sous forme de goutte* lettes, au lieu de former un dépôt continu.

L'action de la décharge des étincelles consisterait donc i éloigner la couche étrangère partout où l'électricité a passé, et la différence dans la manière dont l'haleine se dépose là où eette couche existe et là où elle a disparu, rendrait ainsi visibles les traces de l'électricité. Cependant la surface du mica» comme celle du verre, peut bien elle*méme être modifiée asse« profondément par l'effet des décharges, comme nous l'avons déjà vu, ce qui explique la persistance des figures qui durent quelquefois plusieurs années.

Revenant aux figures électriques de Earsten, il faut remarquer qu'on a deux séries de décharges, celles qui ont lieu dans un sens quand on charge le modèle qui est placé sur la lame isolante, et celles qui ont lieu quand Télectricité du modèle et celle de la plaque inférieure se neutralisent. Or ces deux effets

* n eu tSKile de rafratebir la surface d'une lame de mica en en détachant une iamcUe oUnce avec la lame d'un canif.

se succédant très-rapidement, il en résulte un enlèvement de là couche étrangère dans les parties de la lame isolante correspondantes aux points les plus rapprochés et par conséquent les plus saillants du modèle. On peut même rendre sensible cet effet en remplaçant cette lame métallique inférieure par une surface de résine bien unie, et on y découvre l'image du modèle au moyen d'une poudre fine qui se dépose là où l'électricité a laissé ses traces. L'image produite sur la lame de métal tient également à l'enlèvement d'une couche étrangère analogue à celle dont le mica est recouvert, enlèvement qui s'opère partout où les décharges ont passé. C'est ce que prouve l'influence du poli qui consiste moins à purifier le métal qu'à revêtir sa surface d'une substance étrangère parfaitement uniforme. C'est ce que prouve également l'expérience de M. Fizeau dans laquelle une lame de platine, après avoir été très-bien polie avec du coton imprégnéjd'un mélange de potée d'étain et d'alcool, donnait d'excellentes images, et n'en donna plus après avoir été purifiée par l'incandescence et son immersion successive datîs l'eau acidulée et dans l'eau pure au point de pouvoir enflammer le gaz hydrogène. D'ailleurs Karsten, regardant au microscope les images qui sont produites par l'haleine sur une surface métallique, a reconnu très-bien qu'elles proviennent du dépôt d'une couche d'eau mince et continue qui a lieu dans les points où les dépôts étrangers ont été enlevés. Il a également constaté que l'image qu'on a déterminée sur une lame de laiton s'y reproduit par un dépôt de cuivre, quand on plonge la lame dans une solution de sulfate de cuivre comme électrode négatif; preuve que les traits de l'image correspondaient sur la surface de laiton aux points où la couche étrangère avait été enlevée.

C'est par la môme raison que les lames de mica sur lesquelles la reproduction des images se fait le mieux, sont celles dont la surface est très-ancienne et qui n'ont pas été rafraîchies depuis longtemps, ni par l'électricité, ni par l'action mécanique.

Toutefois, il nous parait impossible d'expliquer dans tous les cas la formation des figures électriques, uniquement par le rôle attribué à cette couche organique qui existe à la surface des corps, en particulier quand ces figures sont visibles immédiate-

PROPAGATION DI l'ÉLEGTRICITÉ. 121

meoty aussi bien sur les lames isolantes que sur les plaques méialliquesy sans le secours de la vapeur. On est obligé d'admettre qu'il s'opère sur les surfaces une véritable modification moléculaire ; et la preuve, c'est que les images ne sont pas seulement superficielles et passagères, mais qu'elles pénètrent quelquefois assez profondément et sont très-durables. Or, il est assez probable que dans les expériences de Karsten, la polarisation moléculaire, qu'éprouve la substance isolante placée entre les deux plaques métalliques, doit être accompagnée d'un changement dans la position des particules là où l'action électrique est le plus forte, c'est-à-dire dans les points correspondants aux parties les plus saillantes de l'objet en relief. De même quand les décharges s'opèrent, les particules de la plaque métallique inférieure doivent, dans les points où elles sont le plus rapprochées du relief, subir également un changement moléculaire, dont l'effet est une altération superficielle très- légère, il est vrai, mais pourtant sensible, il se pourrait aussi que dans quelques cas le passage prolongé de décharges électriques successives fût accompagné de quelques effets électro-chimiques, et en particulier d'une oxydation dans les parties des surfaces métalliques les plus rapprochées des points saillants de la médaille.

Quant aux figures de Moser, elles me semblent avoir la même origine que celles de Karsten, ainsi que nous l'avons dit plus haut. L'apparence et les propriétés de ces deux sortes d'images 8ont tellement semblables qu'il serait difficile de les attribuer à des causes différentes. Les images de Moser ne peuvent se former sur une plaque de métal à travers une lame de mica; il faut que la plaque et l'objet soient, sinon en contact, du moins à une très-petite distance, circonstances toutes défavorables à l'hypothèse que les figures sont produites par un rayonnement invisible. Ce qui prouve que l'électricité semble jouer un rôle dans leur production, c'est que, suivant l'observation de Karsten, si on pose une pièce d'argent sur une plaque de laiton, en ayant soin de les faire communiquer au moyen d'une bande de cuivre placée tout autour à l'extérieur, on obtient une image excellente, tandis que l'image est très-mauvaise quand on n'a pas soin de mettre la bande de cuivre. Dans

129 TRANSMISSION Bl L*ÉLEGTaiGllt.

le preiBier eas, on a ud véritable couple, dans lequel l'air, plus ou moins humide, interposé entre la plaque de laiton et la pièc^ d'argent, joue le rôle de couduc*eur humide, d'où résulte qua la surface de laiton doit être oxydée dans tous les points où elle n*a pas été en contact avec la pièce. Dans le second cas, laneu^ tralisation des électricités ayant lieu par les points de contact de la plaque et de la pièce, Teffet doit être plus confus que lorsqu'elle s'opère régulièrement par l'intermédiaire de la lame (le cuivre qui unit les deux lames métalliques.

La nécessité d'une couche d'air interposée pour la production des images de Moser a été prouvée par Knorr, qui a démontré que dans de l'eau très-pure et privée d'air, comme dans le vide, les images ne se formaient pas ou que très-difficilement. Ce fait est favorable à l'explication que nous venons de donner; niais il n'en est pas moins difficile d'expliquer la formation des images de Moser quand les deux lames métalliques ne se touchent pas. Toutefois, il n'est pas impossible qu'à la distance nécessai* rement très-petite où ces lames sont placées l'une par rapport à l'autre, l'électricité, développée sur l'une d'elles par l'action de l'air humide, étant condensée par l'influence da l'autre lame, ne soit capable de produire les effets suffisants pour déterminer la forn^ation des images. Nous verrons dans la partie consacrée aux sources de l'électricité des exemples de dégagement d'électricité dans des conditions semblables.

Nous ne nous arrêterons pas aux autres explications qu'on a cherché à donner des images de Moser, celles en particulier de Hunt et de Knorr qui les attribuent à une cause calo* rifique, et, suivant Knorr, à une transmission réciproque de chaleur entre la plaque et l'objet. Ce dernier physicien obtient en effet, en chauffant les plaques, des images qu'il appelle ther-* mographies et qui sont évidemment dues à une oxydation , puisqu'on ne peut les produire avec des plaques de platine et d'or. L'action de la chaleur consiste surtout à manifester lei différences préexistantes dans l'état moléculaire d'une surface métallique, probablement parce que ces différences en déterminent de correspondantes dans l'oxydation qu'éprouve cette lurface par l'élévation do la température. Ainsi U chaleur faii

rapêrallre Timage effacée d'une plaqa« de daguerréotype et l'empreiote disparue d*une pièee de monoaie dont la surface bien polie ne laisse plus voir aucun signe ni aucune figure. Dans tous ces cas, la chaleur ne détermine pas la formation di Tifflage, mais simplement en rend la manifestation sensible.

Sans entrer dans plus de détails sur ce sujet intéressant qui a été Tobjet des recherches d'un grand nombre de savants ', Dous BOUS résumons en émettant l'opinion que la formation de Tioiage est dans tous les cas un effet électrique dû à l'influence que la transmission de l'électricité exerce sur l'état moléculaire des corps» soit en dispersant les particules quand elles lui font obstacle, soit en les modifiant physiquement ou chimiquement , quand elles luilivrent passage. Nous nous appuyons : l'' sur le fait que la manière la plus certaine et la plus efficace d'obtenir les figures sous toutes les formes, est d'employer les décharges électriiques; 2*" sur la circonstance que dans tous les cas où l'on produit les figures sans l'intervention directe de l'électricité, les condi-p tiens les plus favorables à celte production sont en même temps eelles qui le sont également à un dégagement d'électricité.

Nous ne parlerons pas ici des autres figures ou images qu'on peut produire au moyen de l'électricité, telles que les anneaux de Priestley et ceux de Nobili, vu que les premiers sont dus à la chaleur qui accompagne l'étincelle électrique, et que les se-^ cûodssont l'effet d'une décomposition électro-chimique; leur étude trouvera donc naturellement sa place dans les deux chapitres suivants qui sont consacrés aux effets calorifiques et chimiques de l'électricité en mouvement.

S 9. ¥ltMfe fie propA|F»aop éo l»él«ctrielté.

Immédiatement après la découverte de la bouteille de Leyde, on avait constaté la rapidité prodigieuse avec laquelle se propage la décharge électrique, soit en la faisant passer à travers une file nombreuse d'hommes qui se tenaient tous par la main,

' Noas regreUoDB en particulier de ne pas parler des recherches de M. Masson, ainsi que de celles de M. Monen, qui du reste sont de nature àconflrmer les idées 9» BOHf avons émiset sur U cause de ces phénomèflas.

124 TRANSMISSION DE L*ÉLEGTIUCITÉ.

soit en la transmettant au travers d*une longueur de deux milles dans la Tamise, espace qu*elle parcourait instantanément. L'expérience la plus exacte fut celle faite par Watson, le 5 août 1748. L'arc de clôture des deux armures d'une bouteille de Leyde était formé par un fil de fer long de 12276 pieds anglais, supporté en plein air par des supports isolants en bois sec, et disposé de telle sorte que ses deux extrémités et son milieu se trouvassent dans la même chambre où était la bouteille de Leyde et la machine électrique. Le fil était interrompu au milieu de sa longueur, et cette solution de continuité était remplie par le corps de l'observateur qui tenait entre ses mains les deux bouts du fil séparés par cette interruption. Au moment de la décharge, l'observateur voyait l'étincelle qui s'échappait entre l'une des extrémités du fil et l'armure intérieure de la bouteille, eu même temps qu'il sentait la secousse produite par cette décharge, et il ne put jamais apercevoir le moindre intervalle entre les deux sensations, d'où l'on conclut que la rapidité de la propagation à travers le fil était incommensurable. Longtemps après ces premiers essais, en 1834, Wheatstone reprit l'examen de cette question d'après un procédé très-ingénieux et applicable à un grand nombre d'autres recherches. Ce procédé est fondé sur les effets de la réflexion d'un point lumineux éloigné, par un miroir plan circulaire traversé par un axe horizontal situé dans son plan et passant par son centre, autour

duquel il tourne avec une très -grande rapidité (fig. 190). E est le miroir fixé à l'axe horizontal GF porté par les deux supports en laiton [ et U . L'image du point lumineux, d'après la loi de la réflexion , décrit un arc d'un nombre de degrés double de celui que décrit le miroir dans le Fig. 490. même temps, c'est- à-

PROPAGATION DE l'ÉLSCTBICITA. 125

dire dans le temps employé par le miroir à passer de la position où rimage du point lumineux a été visible pour l'œil immobile de Tobservaleur, à celui où elle cesse de Tétre. Si la durée de la lumière du point est moindre que le temps employé par le miroir à passer de Tune de ces positions à Tautre, Tare lumineux o'aura pas la longueur que nous venons de lui assigner, en supposant cette lumière permanente. Si même cette durée était nulle et s'il arrivait que la lumière fût complètement instantanée, Tare se réduirait à un point. Or, lorsque le point lumineux est une étincelle électrique provenant d'une décharge opérée dans l'air entre deux conducteurs, l'image, qui n'est eflfectivement qu'un point pour une vitesse du miroir de 50 tours par seconde, devient un arc pour une vitesse plus grande, preuve que la lumière de l'étincelle a une certaine durée. Si l'on estimait la vitesse de rotation du miroir, c'est-à-dire le nombre de tours qu'il fait dans une seconde, on pourrait, en mesurant avec un cercle divisé le nombre de degrés occupés par l'image, déterminer le temps de la durée de l'éclairement produit par la décharge électrique,, ou , ce qui revient au môme, le temps de la durée de cette décharge. Ainsi Wheatstone, ayant trouvé cet arc de 24*" pour une rotation du miroir de 800 tours par seconde, en conclut une durée de j^ — ^j^ = statut de seconde.

En effet, dans le temps où le miroir en tournant parcourt 360**, Timage du point lumineux en parcourt 720; or, comme le miroir fait 800 tours dans la seconde, l'image parcourt 720"x800, smt 576000" dans une seconde; mais comme elle-même a 24" de longueur, il faut qu'elle ait duré pendant le temps exprimé

^ 576ÔÔÔ' ^^^' lîSÔÔ*

Ainsi le premier résultat obtenu par 'Wheatstone est que la décharge qui produit l'étincelle électrique n'est pas complètement instantanée, mais qu'elle a une durée excessivement courte, il est vrai, susceptible cependant d'être évaluée.

Ce point établi, voici comment le physicien anglais s'y prit pour déterminer la durée de la propagation dans un bon con-

Ii6 TRAHSHiSSlON Dl L*iLSQTBiefTÉ.

ducleur , tel qu'un fil métallique. Il construisit un appareil qu'il nomma planche à étincelle (spark board) (tig. 191), qui consiste en un disque en bois sur lequel sont placées sur une même ligne horisontale six boules en cuivre, combinées de façon à ce qu'une même décharge électrique puisse donner lieu à trois étincelles. Ainsi la boule d où part le fil n"* 1 communique directement avec Tarmure intérieure de la bouteille, dont la décharge passant à la boule voisine va de cette boule par le fil 2 uni au fil 3 à la troisième boule ; de là elle passe à la quatrième boule dont le fil 4 la conduit à la boule du fil 5, pour traverser jusqu'à la boule dont le fil 6 est en communication avec Farmure extérieure de la bouteille. Les boules de chacun des trois systèmes ne sont qu'à 2 millimètres et demi de distance Tune de l'autre, ce qui constitue la distance de parcours pour jchacune des trois étincelles; la planche circulaire à étincelle a elle-même 7 centimètres et demi de diamètre. Maintenant les fils 2 et 3, ainsi que les fils 4 et 5, au lieu d'être mis immédiatement en communication, sont réciproquement réunis par un fil conducteur de cuivre de 1"" 7 de diamètre et de î de mille de longueur * , ce qui fait en tout une longueur de \ mille entre la boule n* 2 et la boule n* 5, longueur interrompue dans son milieu par les boules n" 3 et 4. Ainsi la décharge, produisant dans le trajet trois étincelles, a à parcourir, en supposant qu'elle parte de l'armure intérieure, un fil de cuivre de ^ de mille de longueur entre la première et la deuxième étincelle, et un fil de cuivre de \ de mille aussi de longueur entre la deuxième et la troisième. Si la vitesse de propagation dans ces longs conducteurs est appréciable, Tapparition des trois étincelles ne doit pas être simultanée; or Texpérience montre que Tétincelle du milieu est retardée par

> Soit 403 mètres et par ooBséqoeot 804 mètres pour on demi-mill6«

PBOPJLGÀTIOH DB l'ÉLEGTRICITÉ. 127

rapport aux deux extrêmes, preuve donc que la propagation de 1 électricité n'est pas instantanée et qu'elle a lieu des extrémités du conducteur qui réunit les deux armures jusqu'à son milieu.

Voici comment Wheatstone dispose l'expérience pour obtenir ce résultat et pour mesurer la vitesse de propagation .

L'appareil de la figure 190 est placé à l'extrémité d'une planche d'acajou (fig. 192) sur laquelle se trouve une roue K

Fig. 492.

qui communique son mouvement à Taxe à l'aide d'un fil qui passe dans les gorges creusées sur la circonférence des deux pièces. Dans l'appareil de M. Wheatstone, le système des roues était tellement disposé que l'axe portant le miroir eût dû «écuter 1800 révolutions pour une de la roue, s'il n'y eût eu aucun retard provenant du glissement du fil. Un déchargeur OP est en communication par son extrémité avec l'armure intérieure d'une bouteille de Leyde, qui est constamment électrisée à l'aide d'une machine électrique; l'armure extérieure de la même bouteille communique avec le ûl n*" 1 de la planche à étincelles, et le fil n® 6 aboutit à un renflement du support en laiton sur lequel tourne l'axe du miroir. Ce même axe porte un krasQ(fig. 190) qui tourne avec lui et qui, à chaque révolution, •si ramené vis-à-vis du bouton de l'excitateur^ ce qui détermine

128 TRÀNSBUSSIOIf DE l'ÉLECTEIGITÉ.

la décharge, laquelle, transmise à travers le circuit, passe entre les deux boules de l'excitateur, dont la distance est réglée pour cela, puis de l'extrémité de sa tige P au bouton du bras Q, et de là à travers Taxe du miroir à la planche à étincelles où l'œil voit les trois étincelles. La planche elle-même est placée verticalement à une distance de trois mètres du miroir, et de façon que celui-ci soit sur le même niveau que la ligne horizontale sur laquelle sont situées les trois étincelles. Le bras Q est disposé de manière que la décharge ait lieu, et que par conséquent les étincelles paraissent au moment où le miroir fait un angle de 45^ avec l'horizon, ce qui fait que l'œil de l'observateur placé du côté de I, regardant directement de haut en bas, voit les images réfléchies des trois étincelles sur un plan horizontal. On peut placer au-dessus du miroir un verre plan pour empêcher l'œil de s'approcher trop du miroir. Pour mieux régulariser l'instant des décharges qui doivent avoir lieu au moment où le miroir est incliné de 45*", on interpose une plaque de mica S percée d'une très- petite ouverture horizontale parallèle à l'axe de l'excitateur, ce qui fixe entre des limites très-rapprochées la possibilité de la décharge. Aussi , quelle que soit la rapidité avec laquelle le miroir se meuve, les étincelles sont généralement dans le champ de la vue.

Il y a, comme on le comprend, une grande importance à déterminer exactement la vitesse de rotation âe l'axe qui porte le miroir. M. Wheatstone y est parvenu d'abord en calculant le ton du son produit par la succession des coups reçus par une petite bande de papier ou de carte attachée au bras Q, qui à chaque révolution de l'axa éprouve un choc. Lorsque la machine avait sa vitesse maximum on obtenait un sol dièze de la quatrième octave, ce qui correspondait à 800 révolutions du miroir par seconde. Plus tard, M. Wheatstone a réussi à munir l'instrument d'un compteur destiné à enregistrer le nombre des tours. Il est vrai que l'augmentation de la résistance au mouvement qui résulte de cette addition fait que le miroir ne peut pas exécuter plus de 600 révolutions par seconde.

En opérant au moyen de l'appareil disposé comme nous venons de l'indiquer, on voit, dès que la vitesse du miroir dé-

FfiOPÀGATiOlf DE L*ÉL1CTBICITÉ. 129

UD6 certaine limite, les trois étincelles s'allonger en trois lignes parallèles d'autant plus longues que le mouvement est plus rapide* Ces lignes sont des arcs de cercle dont les centres sont situés sur Taxe du miroir; la plus grande amplitude qu'on leur ait trouvée a été de 24'') ce qui, à 800 révolutions du miroir par seconde, correspond à une durée de l'étincelle

de ^ AAA de seconde, comme nous l'avons vu. Quant à la po-

sition relative des trois images, lorsque la vitesse est encore bible, leurs points extrêmes paraissent être exactement dans la même verticale, et ont cette apparence ■ ; mais dès

que la vitesse devient considérable, si le miroir tourne de gauche à droite par rapport à l'observateur placé en I, les lignes prennent l'apparence ^^ ; et s'il tourne de

droite à gauche, elles prennent l'apparence 1— j ce

qui indique dans les deux cas également que l'étincelle du milieu s'est montrée après les deux extrêmes, et qu'elle a également disparu après elles. En effet, dans le premier cas, le miroir ayant dépassé les 45"" du côté de la verticale quand l'étincelle du milieu se montre, il est clair que le commencement de son image doit se trouver en arrière du commencement de celles des deux autres étincelles qui ont apparu au moment où le miroir était à 45''; ce doit être l'inverse dans le cas où le miroir tourne de droite à gauche. M. Wheatstone a réussi à évaluer approximativement à un demi-degré la quantité dont l'image du milieu est en arrière ou en avant des deux autres. Cet arc d'un demi-degré correspond à une durée de

ixdJxim^îÂàm^' '''°°'^'' ^^'^'^ p"'"'"*"

dans cette portion de seconde étant de { de mille, soit 1 320 pieds anglais, cela donne une vitesse de 288,000 milles par seconde. Telle serait donc la vitesse de propagation de l'électricité dans im fil de cuivre, vitesse supérieure à celle de la lumière dans l'espace planétaire, qui n'en est que les |.

L'expérience de ^heatstone prouve en outre que dans un fil qui communique par ses extrémités avec les armures d'une n. 9

130 TBÀNMIlSSlOIt Dl L'^ACTUCn^i.

bouteille de Leyde, le dérangement électriqae se prqiage à partir des deux bouts du fil avec une égale vitesse, et reste un certain temps, très-court il est vrai, mais cependant appréciable, à arriver jusqu^au milieu du circuit. Nous reviendrons plus loin, en nous occupant de la lumière éleetrique, sur celles des expériences de Wheatstone qui concernent la durée de rétincelle.

De nouvelles recherches sur la vitesse de l'électricité, faites avec des oourants voltalques transmis à travers les fils des télégraphes, ont donné des résultats bien différents de ceux qu'avait obtenus Wheatstone avec Téleclricité ordinaire. Ainsi, M. Walker de Washington avait trouvé que cette vitesse, dans un fil de fer de 3 millimètres de diamètre, était de 18,760 milles par seconde, et M. Mitchell avait trouvé 28,526; vitesses, toutes les deuXj bien inférieures à celle de 288,000 qu avait trouvée Wheatstone.

Plus tard, M. Gould profita d'un circuit voltalque colossal, de 1045 milles (1672 kilomètres), établi entre la station de SeatOB, au nord du Capitole de Washington, et la ville de Saint-Louis, avec plusieurs stations intermédiaires telles que Pitttburg, Cincinnati, pour déterminer la vitesse de propagation du courant, d'après une méthode toute différente, et il trouva 12,851 milles par seocHide et 15,830 (25,600 kilomètres), en ne se servant que des expériences faites à une tempé-> rature inférieure à celle de la congélation de Teau, l'isolement n'étant pas suffisant aux températures plus élevées, La méthode de M. Gould consistait à avoir un crayon articulé sur un morceau de fer doux qui, lorsqu'il appuie sur un papier blanc enroulé autour d'un cylindre auquel un mécanisme d'horlogerie imprime un mouvement uniforme de rotation, y dépose un trait régulier. Le morceau de fer doux est attiré par les pôles d'un électro-aimant entouré d'un fil dont l'un des bouts se rend à la roue d'échappement d'une pendule à secondes. Cette roue interrompt périodiquement le circuit, ce qui produit, par l'action de l'électro-aimant sur l'armure, des intermittences d'attraction qui se traduisent par des interruptions égales et équidistantes du trait sur le papier. Un appareil semblable étant disposé

PMNPAGATlOlf DS t'AtSCHUCITt. 13i

dans diacune des stations consécutives , ils fonctionnent tons au moyen d*an courant unique qui parcourt leur circuit com* muD. M. Gottld s'assura d*abord que la différence d*inter« ?alles eàitre les traits aux différentes stations^ correspondait kien à leur éloignement du lieu où le signal était donné, et qu'elle était proportionnelle au temps employé par le cou* rant à parcourir le double ^ de la distance entre les stations. En comparant ainsi les registres de chaque station , y compris celle d'où partait le courant , il parvint au résultat que nous avons indiqué.

MM. Pizeau et Gonnelle avaient obtenu des résultats bien différents, en opérant encore d'une autre manière. Le principe de leur méthode consistait à interrompre un courant à des intervalles de temps très-rapprochés, et simultanément dans deux points d'un long conducteur très-éloignés Tun de l'autre. Ces interruptions s'opéraient au moyen d'une roue portant sur sa circonférence un nombre de divisions égales alternativement en bois et en métal, comme les rhéotomes que nous avons déjà décrits ^; il était facile de disposer ces appareils de façon que le drcoit fût interrompu à deux ou plusieurs endroits, et que les interruptions fussent bien simultanées là où elles avaient Ueu. Un galvanomètre placé dans le circuit ne recevait ainsi que des eourants discontinus; néanmoins, lorsque les interruptions se succédaient rapidement, l'aiguille de l'instrument était déviée d'une manière stable, comme si le courant eût été continu. Seulement Tamplilude des déviations variait avec le nombre des interruptions qui avait lieu dans un temps donné, et atteignait an maximum pour un certain nombre d^interruptions en même temps qu'elle avait un minimum pour un autre. Si la propagation du courant dans un long conducteur est instantanée, fl est clair que le fait que le circuit éprouve des interruptions simultanées aux deux extrémités de ce conducteur, ne doit rien changer à la déviation du galvanomètre, qui reste la même que s'il n'y avait d'interruptions qu'en un point du circuit. Mais si

' Le double, à canse de l'obligation da courant à revenir â son point de départ. < Tone I, pase n9 (Ig. 180} et page 299 (Sg. t31), page 402 (ftg. 154).

132 TBAKSMISSIOlf DE t'ÉLECTRIGITÉ.

la propagation exige un certain temps pour s* opérer, il ne peut plus en être ainsi, vu qu*au même moment où Tinterruption a Ueu au point de départ du courant, elle a lieu aussi à Vautre extrémité du conducteur, où ce même courant n'est pas encore arrivé. Lors donc qu'il y arrive il ne trouve plus Vinterrupteur dans la même disposition; et la déviation du galvanomètre en éprouve une diminution. Il en résulte que la vitesse de propagation devra donner naissance à des changements périodiques dans les déviations correspondantes à des vitesses de rotation des rhéotomes de plus en plus grandes, et que par conséquent on pourra de ces changements, déduire la vitesse elle-même. C'est ce qu'ont fait MM. Fizeau et Gonnelle en se servant pour leurs expériences des fils télégraphiques de Paris à Rouen et de Paris à Amiens. Les deux fils de chacune de ces lignes pouvaient être réunis pour la première à Rouen et pour la seconde à Amiens; ils présentaient ainsi une longueur de 314 kilomètres pour la ligne d'Amiens et de 288 pour celle de Rouen. En opérant suivant la méthode que nous venons d'indiquer, au moyen de ces longs conducteurs dont l'un était en fer et l'autre en cuivre, les deux physiciens sont arrivés à admettre que la vitesse de propagation de l'électricité est indépendante de l'intensité du courant et de la section du conducteur, mais non de sa nature, et qu'elle est de 100,000 kilomètres par seconde dans un fil de fer et de 180,000 dans un fil de cuivre. M. Latimer Clark avait déjà observé, en opérant avec des piles dont le nombre des couples variait de 31 à 500, et sur une longueur de fils de 768 milles anglais (1236 kilom.), que les courants se propagent, quelle que soit leur intensité, avec la même vitesse.

C'était au moyen d'observations astronomiques queM.Walker^ en Amérique, s'était déjà assuré, comme nous l'avons vu, que le courant voltalque reste un temps appréciable à se propager dans un long conducteur. En se servant du courant pour déterminer la différence de longitude entre deux stations, il avait constaté que cette propagation n'est pas instantanée; ainsi, entre Philadelphie et Cambridge, le calcul montrait que le courant parti de l'une des deux villes, au moment du passage d*une étoile, n'arrivait pas à l'autre dans le même instant, et qu'il

PROPAGATION DK L*ÉLEGTRIGITÉ. 133

{allait tenir compte du temps écoulé, qui était dans ce cas de ^ de seconde, pour la détermination de la différence en longitude. La comparaison de plusieurs observations faites entre les trois stations de Washington, de Philadelphie et de Cambridge avait conduit M. Walker à une vitesse de 30,000 kilomètres par seconde. M. Mitchell, de Tobservatoire de Cincinnati, à la suite de nombreuses épreuves sur la ligne télégraphique qui s*étend de Cincinnati à Pittsburg, avait trouvé par la même méthode 45,600 kilomètres par seconde. Enfin les astronomes des observatoires d*Édimbourg et de Greenwich n'avaient obtenu que 12,200, et ceux des observatoires de Greenwich et de BruxeUes seulement 4,300, c'est-à-dire cent fois moins que M. Wheatstone. n faut remarquer que dans ce dernier cas, le fil de cuivre destiné à opérer la transmission entre Greenwich et Bruxelles était en grande partie plongé dans la mer.

Yoici un tableau qui, en résumant les déterminations, faites suivant différentes méthodes, de la vitesse de propagation de l'électricité, fait ressortir les grandes divergences qui régnent à cet égard entre les résultats obtenus par les divers observateurs.