CHAPITRE II

DES mSTRDUENTS ÉLECTRIQUES LES PLUS USUELS.

De même que pour faire l'étude détaillée de l’électricité, il nous a été nécessaire de nous familiariser d'avance avec quelques notions théoriques, de même aussi il nous importe de bien connaître dès l'abord quelques-uns des instruments dont nous serons appelés à faire usage le plus souvent, en particuber, la machine électrique et les électroscopes, la pile voltaïque et les voltamètres.

$ 1, Marlilne Mectrlqne.

Une machine électrique (fig. 5) se compose d'un plateau circulaire en verre de 2 à 5 millimètres d’épaisseur, et dont le d iamèl re varie é gaiement de grandeur; il est ordinairement de 60 à 80 centimètres, quelquefois d’un mètre ; il existe même à Londres, à l'Institution Polytechnique, une machine électrique dont le plateau a 2 mètres de diamètre.

Le plateau est traversé à son centre par un axe métallique qui est fixé solidement au verre au moyen de deux viroles; cet axe repose sur deux supports en bois fixés verticalement à l'extrémiié d’une table solide, et il est placé de telle façon, que le plateau de verre se trouve entre les deux supports et à égale distance de l’un et de l’autre. Une manivelle fixée à celle des deux extrémités del’axe qui se trouve située du câté extérieur de I. 3

18 '• NUTIUNS PRiLUdlK AIRES,

la table sert à imprimer au plateau un mouvement de rotation. Cette manivelle est le plus souvent en grande partie en verre, alin que lelectricité de la portion du plateau la plus rapprochée de l’axe ne puisse être conduite dans le sol par la main et le corps de celui qui fait marcher la machine, ce qui aurait lieu sans cette précaution. Deux paires de coussinets en crin recouverts de cuir sont placées, l’une dans la partie supérieure, l’autre dans la partie inférieure de chacun des deux supports verticaux. Ces coussins sont disposés de manière que chaque portion du plateau vienne, par l’effet du mouvement de rotation, passer successivement entre eux, d’abord en haut, ensuite en bas; il faut de plus que les coussins soient assez rapprochés et assez élastiques pour exercer un frottement qui électrise le verre. Les coussins ont de douze à quinze centimètres de largeur, et ils sont aus.si longs que possible, tout en laissant cependant un intervalle suffisant entre leurs extrémités et les rondelles métallhpies qui assujettissent l’axe du plateau.

L’expérience a appris que, pour rendre le dégagement de l’électricité plus considérable, il faut recouvrir la surface de cuir du coussin d’un amalgame de zinc ou d’une couebe d’or musif {deuto-xu/fure d'étain) ; sans l’addition de cette couche, qu’il faut renouveler souvent, l’électricité développé*e par le frottement immédiat du verre contre le cuir serait excessivement faible. Enfin l’électricité vitrée, que le plateau de verre acijuiertpar l’effet du frottement, est recueillie par des couducteure cylindriques, ordinairement en laiton, qui sont portés horizontalement sur des tiges de verre verticales fixtfs ellesmêmes sur la table, à l’une des extrémités de laquelle se trouvent placés les supports qui portent le plateau de verre et les coussins. Ordinairement il y a deux conducteurs parallèles, portés chacun par deux pieds en verre et réunis par une tige métallique qui va de l’un à l’autre; ces deux conducteurs sont situés derrière le plateau, parallèlement au prolongement de son axe et à la même hauteur que cet axe dont ils sont à égale distance. Quelquefois il n'y a qu’un conducteur, et il est situé aussi derrière le plateau sur le prolongement de l’axe, etse bifurque près du plateau en deux brandies qui sont également distantes de

DES INSTBDME.NTS ÉLECT&iQIIEti LES l’LL'S LSUELS. lO

son ceulrc. Cliucunc de ces brandies un chacun des deux conducteurs, (juand il y eu a deux, porte à son cxtréiuité la plus rapprochée du plateau un bras métallique (jui est replié de façon à envelopper, sans la toucher, la partie de la surface du plateau qui se trouve à la hauteur de l'axe. Ces appendices sont, dans la partie de leur surface tournée du côté du verre, garnis de pointes métalliques qui arrivent aussi prés que possible du plateau, sans cependant être en contact avec lui. Ces pointes servent à soutirer à toutes les parties du plateau, qui se présentent successivement devant elles, l'électricité qu'elles ont acquise par leur passage entre les coussins. Une enveloppe de lalfeUts dré sert à protéger contre la poussière et contre l'agitation de l'air la partie du plateau qui vient de s'électriser contre les coussins, jusqu'à son arrivée devant les pointes qui lui soutirent sou électricité. Celle-ci passe ensuite aux conducteurs isolés, où elle s'accumule en prujKtrliuu plus ou moins grande suivant la force de la machine et le temps plus ou moins long pendant lequel elle a marché. Il y a cependant une limite à ce temps; lorsque l'intensité de l'électricité est sur cha(|ue partie du conducteur égale à ce qu'dlc est sur la partie du plateau qui vient d'éprouver le frottement et qui n'est pas encore déchargée, il n'est pas possible d'augmenter la charge électrique de ce conducteur, lors même ({u'ou continue à faire marcher la machine.

l’our pouvoir conserver l'électricité sur les conducteurs, il faut ijue ceux-ci ne présentent point de parties anguleuses ou pointues, sauf celles par lesquelles pénètre l'électricité, et qu'ils soient dans toute leur étendue d'une forme aussi arrondie que possible. 11 faut de plus que les supports soient bien isolants, et c’est dans ce but que l'on recouvre les tiges de verre d'une couche de vernis à la gomme laque. Lorsque l'air est humide, il faut le dessécher autour des conducteurs au moyen de réchauds remplis de charbons ardents, et il faut frotter les supports isolants avec des hnges chauds. Comme il s'attache aussi de l'hu- ' midité au plateau de verre lui-méme et que celle humidité est très-contraire au développement de l’électricité, il faut, pour l'éviter, frotter celui-ci fréquemment, soit avec un linge chaud.

Oigitized by

soit, ce qui vaut encore mieux, avec un chiffon imprégné d’éther. La poussière qui voltige dans une chambre est souvent aussi nuisible que l’humidité à la conservation de l’électricité sur les conducteurs isolés ; il faut donc s’en préserver autant que possible et avoir soin, dans ce but, d’essuyer souvent avec des linges bien propres les conducteurs et les supports isolants.

Dans la machine électrique, telle que nous venons de la décrire, les coussins communiquent avec le sol au moyen des supports en bois et de la table également en bois sur laquelle ces supports sont placés; quelquefois on y ajoute une chaîne métallique pour faciliter cette communication ; aussi l'éleetricité négative qu’ils acquièrent par le frottement se perd à mesure qu’elle se dégage ; si on veut la recueillir, il faut isoler les coussins au moyen de supports en verre, ce qui exige une construction légèrement différente. En isolant ainsi tes coussins, on a bien l’électricité négative, mais la quantité d’électricité positive, recueillie sur les conducteurs isolés, est réduite à moitié; c’est une conséquence des lois du dégagement de l'électricité par le frottement, comme nous le verrons plus loin. Aussi vaut-il mieux, lorsque l’on ne veut avoir que l’électricité positive, faire communiquer les coussins avec le sol, au moyen d’une chaîne métallique. Si on ne veut avoir que de l'électricité négative, il faut, par la même raison, faire communiquer aveclesol, au moyen d’une chaîne métallique, les conducteurs sur lesquels se porte la positive. Si l’on a besoin d’avoir en même temps les deux électricités, il faut alors ne faire communiquer avec le sol ni les conducteurs ni les coussins.

Autrefois on employait de préférence, dans la construction des machines électriques, des manchons, soit cylindres de verre, au lieu de plateaux circulaires; et il y a encore des machines puissantes construites d’après ce mode; il en résulte quelques différences faciles à concevoir dans les détails de construction ; nous n’y insisterons pas. La machine (fig. 6), dont les coussins sont isolés, est une machine à manchon.

Une circonstance importante, c’est la qualité du verre dont est fait le plateau ou le cylindre. Il est impossible d’indiquer

DES INSTRl'MENTS ÉLECTRIQUES LES PLUS USUELS. 21

aucune règle à cel égard; l'expérience peut seule prononcer dans chaque cas particulier. En général, les verres les meilleurs

sont ceux dans la composition desquels il entre le moins d'alcali et les verres à base de potasse; aussi le verre un peu ancien, en particulier celui de Bohême, est-il préférable au verre moderne. On affirme que l'exposition au soleil pendant un certain temps, pendant toute une belle journée d'été, par exemple, donne à un plateau de verre une grande puissance électrique.

On a remis dernièrement en usage un système de frottoirs dont l'idée parait appartenir à Yan Marum, physicien qui vivait en 1788. Ces frottoirs, qui donnent aux plateaux de verre une tension électrique bien supérieure à celle qu'on obtient avec des coussins de crin, consistent en une plaque de bois bien plane, recouverte d'un cuir flexible sur lequel on étend une feuille d'étain, et sur celle-ci un morceau de taffetas qui dépasse le frottoir de quelques centimètres. C'est ce taffetas enduit d'or musif ou encore mieux d'un alliage d'étain, de zinc, de bismuth et de mercure, réduit en poussière très-fine, qui frotte contre le verre et l'électrise positivement en s'électrisant lui-même négativement. Il faut avoir soin que les plateaux de bois, ainsi recouverts, soient pressés contre le plateau de verre par deux vis de pression qu'on règle à volonté.

La maclüne électrique est toujours accompagnée de quelques appareils qu 'il faut également connaître à cause de l'usage fréquent que l'on en fait. Ce sont, en particulier, l'éiectromètre à cadran, Vexcitaieur et le tabouret isolant.

MITIONS PRÉI.IMINAIUKS.

L'éleclromptre à cadran (fig. 7) consiste dans une tige métallique qu’on fixe verticalement sur un pied ou sur le conducteur d'tuie machine électrique; la tige porte dans sa partie supérieure une petite aiguille de bois ou d'ivoire, terminée par une halle de moelle de surcau et mobile dans un plan vertical. Elle prend naturellement une position verticale , par conséquent parrallèle à celle de la tige avec laquelle la balle de moelle de sureau est en contact. Mais l’électricité Fir- 7 qu’on fait arriver à riusirumcnl oblige la balle de s’écarter de la tige fixe et fait décrire, par conséquent, à l’aiguille qui la porte un angle plus ou moins grand que mesure une division circulaire.

L’excitateur (fig. 8) est un conducteur en métal, composé de deux tiges semblables, unies par une charnière qui permet de les écarter plus ou moins l’une de l’autre, et terminées chacune par une boule; un, ou plus souvent deux manches de verre permettent à l’expérimentateur de tenir avec les mains les tiges conductrices, Fig. 8. de façon à s’en servir pour faire passer

d’un corps à un autre l’électricité qui, sans cela, s écoulerait dans le sol.

Le tabouret isolant (fig. 9) est une table en bois plus ou ^ moins grande, supportée par des pieds

en verre ; tous les corps qu’on y place se

TT * trouvent ainsi isolés. Ordinairement les

1 1 pieds sont assez forts pour supporter le 9. poids d’un homme. Si celui-ci, placé

surletabourct isolant, touche avec sa main le conducteur d’une machine électrique en action , on peut soutirer de toutes les parties de son corps des étincelles semblables à celles qu’on tirerait du conducteur lui-même.

Parmi les nombreuses expériences qu’on peut faire avec la machine électrique, nous nous homerons pour le moment à citer les suivantes :

Fi un a[>prodiu la uuiin du conducteur de la machine, il se manifeste, entre les conducteurs et la main, une lueur vive et instantanée qui est accompagnée d’une sensation douloureuse plus ou moins forte. C’est l’étincelle électrique que nous avons déjà vu se produire dans la neutralisation des deux éleciricitcs, et qui se montre ici quand une seule des deux électricités, n’imT porte laquelle, s'échappe d’un conducteur sur lequel elle est accumulée pour passer, à travers l’air, dans un autre conducteur.

Un conducteur quelconque, substitué à la main, produit le même effet.

On peut obliger l’étincelle électrique à traverser des corps peu ou point conducteurs, tels que de l’éther et de l'alcool; elle les enflamme instantanément.

Elle enflamme également les gaz combustibles, tels que l’hydrogène; aussi, si l’on approche une chandelle qu’on vient d’éteindre du conducteur électrisé de la machine, de façon que l’étincelle aille du conducteur a la chandelle, à travers la fumée qui n’est autre chose que du gaz hydrogène carburé, on rallume la chandelle.

Pour enflammer l’hydrogène, on se sert souvent du pistolet de Yolta(fig. 10), quiestun petit vase eu tôle, dans rintérieur duquel se trouve l’extrémité arrondie d’une tige mé- JB tallique isolée au moyen d’un tube de verre et de la cire et dont l’autre extrémité aboutit hors du ^

verre. On met dans le vase un peu de l’hydrogène qui se trouve mélangé avec l’air; puis, au moyen figd’un bouchon de liège, on intercepte toute communication avec l’air extérieur. On fait passer l’étincelle électrique dans l’intérieur au moyen de la tige conductrice isolée. Il en résulte une forte détonation provenant de la combinaison de l'hydrogène avec l’oxygène de l’air, et le bouchon de liège est projeté au loin.

L’emploi de la machine électrique et du tabouret isolant permet de démontrer d’une manière élégante les différences de conductibilité des diverses substances. Une personne se jilace sur le tabouret; elle prend successivement, avec l’une de ses mains, des baguettes de verre, de bois, de métal, avec lesquelles elle touche le conducteur d’une machine dont on fait tourner le

24 nonoNs pntLiMiNAiBEs.

plateau; elle approche l'autre main d'un conducteur qui communique avec le sol. Selon la faculté isolante ou conductrice de la baguette, il y a ou il n'y a pas d'étincelle, et selon son degré de conductibilité il y a une étincelle plus ou moins longue. On peut même montrer la présence de l'étincelle en l'employant, quoiqu’elle sorte de la main, à mettre le feu à une substance inflammable, telle que ilel'étheroudu gazhydrogène. On démontre de la même manière, en les faisant communiquer par une de leurs extrémités avec le conducteur de la machine, et en les tenant d’une main par l’autre extrémité, la propriété isolante ou conductrice des fils de diverses substances, telles que le caoutchouc, la gutta-percha, la soie sèche ou humide, etc.

§ 8. ÉlectroMopM.

Les électroscopes ou électromètres sont des appareils destinés à accuser la présence de l’électricité, à indiquer sa nature et à mesurer, si c'est possible, son intensité. Nous avons déjà parlé des électroscopes simples et de l'éïectromètre à cadran. Les autres sont en général fondés sur le principe que deux corps très-légers, librement suspendus et très- rapprochés l'un de l'autre, se repoussent mutuellement quand ils sont chargés de la même électricité, et cela à une distance d'autant plus grande que cette électricité est plus forte. Le plus simple est formé d’une tige de verre fixée verticalement sur un pied, et surmontée d’une petite traverse métallique horizontale, terminée d’une part par un bouton, et de l’autre par un crochet auquel on suspend un fil de lin dont les deux bouts sont tendus verticalement par deux balles de moelle de sureau fixées à chacune des deux extrémités (fig. 11). On touche avec le corps électrisé la traverse métallique, et

A aussitôt l'électricité se communique, à travers

le fil de lin qui est conducteur, aux deux boupjg les qui s’éloignent l’une de l’autre. Pour con-

naître la nature de l’électricité, on louche la traverse métallique pendant que l’électroscope est chargé

avec un bâton de cire électrisé; on donne ainsi à l’instrument de l’électricité négative. Si les deux boules se rapprochent, on en conclut que l’électricité dont l’instrument était chargé était positive; si elles s’éloignent davantage, on en conclut qu’elle était négative.

Pour rendre l’instrument plus sensible et plus exact, on renferme les deux corps légers dans une cloche de verre d’où sort une tige métallique qui les porte et qu’on touche avec la substance électrisée. Les corps légers eux-mèmes sont alors, ou les deux boules de moelle de sureau (tig. 12) , ou deux brins de paille, comme dans l’électromètre de Yolta (iig. 13), ou deux

Fig. Fig. Fig. 14.

lames d’or battu très-mince, conune dans l’électromèlre de Bennet (iig. 14); dans ce dernier, deux petites tiges en métal, terminées chacune par un bouton, sont placées verticalement sur le pied de l’instrument, de chaque côté des feuilles d’or, de Ihçon que, lorsque celles-ci divergent trop fortement, elles viennent en contact avec les tiges qui communiquent avec le sol et les déchargent. On évite ainsi les déchirures résultant de l’adhésion aux parois de la cloche de verre qu’éprouveraient les feuilles d’or par l’elTet d’une électricité trop forte. Enfin, dans tous les électroscopes, une division circulaire permet de mesurer l'écartement angulaire des deux corps légers, des boules de sureau, des brins de paille ou des lames d'or. La lige métallique, dans l’électromètre à feuilles d’or, porte à son extrémité inférieure, qui pénètre dans le haut de la cloche, une pince au moyen de laquelle on fixe les deux lames d’or, et son extrémité supérieure, qui est hors de la cloche, se termine par un disque ou par un bouton. Pour que l’électricité qu’on donne au bouton

by

Dk.-

26 NOTIONS PntUMINAIRES.

uo se perJe pas el aille alTeclor les feuilles d’or, on a soin de placer la lige métallique elle-même dans un tube de verre qui la recouvre en entier, sauf à ses deux extrémités ; ce tube pétièlro dans la cloche, à travers une virole mélallitpie à laquelle il est cimenté au moyen d'une matière isolante, telle que la cire ou la gomme laque. La virole de même est fixée, au moyen de la cire, à la tubulure de la cloche (fi g. l.'j).

Il est très-important que l'air soit très-sec, soit dans l’intérieur de la cloche, soit sur sa surface extérieure, afin que l’électricité ne se dissipe pas par le contact de l’air humide. Dans ce but, on place souvent l’électroscope lui-méme tout entier dans une cage de verre remplie de chlorure de calcium ou de chaux vive qui dessèche bien l'air, en ayant soin de ne laisser sortir de laçage que le boulon ou le disque métallique par lequel on fait parvenir l’électricité aux feuilles d’or.

Avec les clectroscopes sensibles, tels en particulier que celui à feuilles d’or, il n'est pas toujours nécessaire de loucher avec la substance électrisée la partie extérieure de la lige métallique qui porte les corps légers, pour faire passer dans ceux-ci l’électricité qu’on veut percevoir. Il suffit d’approcher la substance de la tige cl, par un effet que nous étudierons hicnlêt, les feuilles d’or se trouvent posséder, pendant (ju'elles sont sous celte influence, une électricité semblable à celle que possède la substance elle-même. De même, si l’éleclroscope est électrisé, il suffit d’approcher de lui, sans que le contact soit nécessaire, un corps dont l’électricité est connue pour juger, d’après la divergence plus grande ou plus faible des deux corps légers, (pielle est la nature de l’électricité dont ils sont cjiargés.

Quoique le dégré do divergence des feuilles d’or el en général de tous les autres corps légers, soit en rapport avec l’intensité de l’électricité qui les anime, cette intensité est loin d'èlre exactement proportionnelle au nombre des degrés d’écartement. Aussi, à vrai dire, les instruments que nous venons de décrire méritent-ils plus le nom A' élecfroscopes que ceXmA electromèlres qu’il faut réserver aux appareils qui, tels que la balance éle«>-

DES INSTIllMESTS ÉLECTIUQUES I.F.S PUS I SIEI.S. 27

trique de Coulomb, dont nous parlerons dans la parlie suivante, donnent des indirations proportionnelles à l’intoi^ité de l’élec- - >< *

tricité dont on les charge.

$ 3. Pllr Toltnïqne.

La pile voltaïque est, comme la machine électrique, un appareil dont on a constamment besoin dans l’étude de l’électrieité; mais elle est fondée sur un autre mode de dégagement des fluides électriques. Le frottement n’est pas en effet la seule manière d’opérer ce dégagement ; il en existe d’autres, en particulier l’élévation de la température et l’action chimique d’un corps sur un autre. Le simple contact de deux substances hétérogènes , tel que celui de deux métaux différents , est aussi , suivant quelques physiciens, une source d’électricité. Ce n’est pas le lieu d’étudier ici les divers modes de production de l’électricité ; ce sujet sera traité dans la cinquième partie. Nous devons nous borner ici à dire que la pile voltaïque est un appareil dans lequel l’électricité est développée, suivant les uns, par le contact de deux métaux de nature difl'érente, et, suivant les autres, par l'action chimique des liquides dont on la charge sur l’un des deux métaux qui entrent dans sa formation. Elle présente, en efl’et, ces deux circonstances réunies; nous verrons plus tard quelle part il faut faire à chacune; cela nous importe peu maintenant, puisqu’il ne s’agit que de la description de l’appareil. Ajoutons encore que la pile imaginée par Volta a pris naissance dans l'interprétation que le célèbre physicien donna d’une expérience remarquable faite par nalvani, savoir : qu’une grenouille éprouve une vive commotion quand on touche l'un de ses nerfs mis à nu avec un métal, et ses muscles avec un autre métal , les deux métaux étant en contact immédiat eux-mêmes en un ou plusieiirs points de leur surface (fig. 16). Cet effet, dfl à un dégagement d’électricité, a fait nommer galvanique l’électricité ainsi engendrée.

28 NOTIONS PBÉLUilNÀIBES.

et galvanisme la partie de la physique qui s’en occupe; mais le nom (le voltaïque doit rester à la pile, car Voila en est le véritable créateur.

La première forme qui fut donnée à la pile par Volta est celle d’une colonne verticale formée de disques de zinc et de cuivre de quatre à six centimètres de diamètre, disposés comme suit (iig. 17). La base de la colonne est un disque de cuivre sur lequel est placé un disque de zinc ; la réunion de ces deux disques superposés forme un couple; sur ce premier couple on en place un second semblable, en ayant soin que le cuivre soit toujours au-dessous du zinc ; on sépare le second couple du premier par une rondelle Kig, kl. de drap ou de carton bien humecté avec de l’eau, ou, cequi vaut mieux, avec del'eau salée ou acide. Sur le second couple on en place un troisième disposé de même et séparé également par une rondelle humide de celui qui le précède. On superpose de celte manière un plus ou moins grand nombre de couples les uns au-dessus des autres, en ayant soin de les retenir au moyen de liges de verres verticales ; on trouve, si l’on a pris la précaution d’isolcr la pile, en faisant reposer sa base sur une plaque de verre, qu elle est chargée d’électricité négative à ^ son extrémité inférieure terminée par le disque de cuivre, et / d’électricité positive à son extrémité supérieure terminée par un ‘ dis<iue de zinc. Ces extrémités s’appellent pôles; la première, pèle négatif, et la seconde , pôle positif de la pile. Si on avait placé les deux métaux dans un autre ordre , c’est-à-dire qu’on eiit commencé par le zinc et placé sur lui le disque de cuivre, puis la rondelle humide, puis de nouveau zinc, cuivre et rondelle humide, et ainsi de suite, le pôle positif aurait été en bas, ' et le négatif en haut. Deux fils de métal partant, l’un du cuivre extrême, l’autre du zinc extrême, communiquent chacun l’électricité du pôle auquel ils aboutissent, et, quand on les rapproche, il part entre eux une étincelle résultant de la neutralisation des deux électricités contraires. Si l’on tient ces lils chacun dans une main, on éprouve, quand le nombre des couples de la pile est suflisammeut considérable, une série de

DES mSTRDMEKTS ÉLECTRIQUES LES PLUS USUELS. 29

commotions dont la sensation est quelquefois très-pénible. Quand, au lieu du corps humain, on emploie, pour réunir les deux conducteurs, un fil de fer, de platine ou de tout autre métal, très-fin, et d'une longueur de quelques centimètres, la neutralisation des deux électricités s’opère à travers ce fil qui s’échauffe et devient incandescent. La longueur et le diamètre du fil qui peut être chauffé sont d’autant plus considérables que la pile est plus forte. Ce qu’il y a de remarquable, c’est que l’état incandescent du fil est permanent, parce que la neutralisation des deux électricités est continue, la pile les dégageant à chacun de ses pôles à mesure et aussi vite qu’ elles se neutralisent.

On peut encore plonger les deux fils qui partent des pôles dans de l’eau qu’on a soin de saler ou d’acidiiler légèrement pour la rendre meilleure conductrice. Dans ce cas, il faut que la partie immergée des deux fils soit en ot ou en platine. Aussitôt on voit , par l’effet de la neutralisation continue des deux électricités qui s’opère à travers l’eau, celle-ci se décomposer et ses deux gaz constituants se dégager, l’un, l’oxygène, autour du fil qui communique avec le pôle positif, l’autre , l’hydrogène , autour du fil qui communique avec le pôle négatif ; les deux gaz sont constamment dans les mêmes proportions qui constituent l'eau, c’est-à-dire un volume d’oxygène pour deux d’hydrogène. On a soin , pour les recueillir, de placer au-dessus de chacun des fils qui pénètrent intérieurement dans le vase qui renferme l’eau et auquel ils sont bien scellés, un tube fermé par en haut rempli du même liquide qui est dans le vase et qui est chasse par le gaz à mesure que celuLci s’élève (fig. 18).

Les phénomènes que nous venons de décrire ne sont que des exemples des effets variés et nombreux que la pile peut produire, ou plutôt auxquels donne naissance la réunion continue des deux électricités, car la pile n’est ici qu’un moyen commode et puissant d’obtenir cette réunion continue , mais ce n'est pas le seul. Ces exemples nous suffisent pour le moment , car ils peuvent déjà nous permettre de trouver, dans les effets de la pile, les moyens d’en mesurer la puissance et de construire

Fig. 48.

30 NUTIU.NS l>lUi.LUU.NAltl£S.

les appareils qu'un a appelés galmnomèlre* , ou mieux encore follamètres.

$ 4. iBStraneiita aevtlaés à nenrer Im pbIhmcc de le pile ToUal^ee, soit «oltamètrcs.

Le premier vollamètrc , fondé sur les eflels caloriques de la ' pile, fut imaginé par M Gaspard de la llive ; il consiste en un fil fin de platine, tendu verticalement, et dont les deux extrémités aboutissent à des pièces métalliques séparées l'uue de l'autre par un corps suffisamment isolant, tel que de l'ivoire ou de l'ébène (lig. 19). Le ül tient, par son bout inférieur, à une aiguille mobile dans un plan vertical autour de l'une de ses extrémités, tandis que l'autre extrémité parcourt les divisions d'un Kig. <9. cercle gradué. Le point d’attache du ül à l'aiguille est très- rapproché de sou centre de rotation. Il en résulte que de très-petites variations dans la longueur du fil de platine font parcourir à l’aiguille des arcs passablement grands sur la division. Les conducteurs partant des pèles de la pile sont mis eu communication au moyeu de pinces métalliques, l’un avec la partie inférieure, l’autre avec la partie supérieure du lil. Celui-ci s'é-cbauUe plus ou moins, selon la puissance de la pile, et sa dilatation est appréciée par le nombre des degrés parcourus par l’aiguille de la division. On peut ajuster à l’instrument des fils de platine de diiïérentes grosseurs, pour le rendre plus ou moins sensible ; le choix de ces fils dépend de la force des appai'cils, ilont la puissance doit être appréciée de cette manière. 11 est facile de déterminer la dilatation que le lil a éprouvée, et, par consé'qucut ,, la température approximative à laquelle il a été exposé, au moyen des sinus des arcs parcourus , et en connaissant la longueur absolue du ül.

Un voltamètre plus sensible encore, et fondé sur le même principe, est celui dans lequel le fil de platine, deslmé à servir

DES INSTitl'M£MT8 ÉLBCTMQUE8 LB8 DLIS USUELS. 31 de lieu de passage à la réunion continue des deux électricités , traverse la boule d’un thermoscope à air, de fa- q çon que ses deux extrémités en sortent et qu'elles puissent être mises ainsi eu communication chacune avec l’un des pôles de la pile (lig. 20). Le fil doit être scellé hermétiquement au verre dans les deux points où il traverse la houle. Dés qu’il s’échauffe, il dilate l’air renfermé dans la boule, effet qui est immédiatement ao cusé par la marche du liquide thermoscopiijue.

On a sonvent dans la meme boule deux fils différents et indépendants, l’un plus (in que l’autre, alin de pouvoir, suivant la force de l’électricité, se servir d’un appareil plus ou moins sensible. ï‘'s- 20.

Un autre qui ne l’est pas moins, et dont les iodicatious sont plus comparables, est un voltamètre que j’ai décrit avant même qu’on eût imaginé le précédent, li consiste à se servir de l’hélice d’un thermomètre métallique de llréguet, au lieu d’un fil de platine, pour apprécier, par l’ellet calorique, l’énergie de l’électricité dynamique (üg. 21). L’hélice de Bréguet est composée de trois lames métalliques superposées, si étroites Fig. it.

et si minces, que le plus léger changement de température la fait tordre et détordre, par l’inégale dilatabilité des trois métaux , platnie, or et aryen! , dont elle est formée. L'hélice est fixée, par son extrémité supérieure , à un support métallique qu’on met en communication avec l’un des pôles de la pile. On soude à son extrémité inférieure, i[iii est libre , un petit lil de platine vertical qui plonge légèrement dans une capsule remplie de mercure, à laquelle aboutit l’autre pôle, au moyen d’un fil métallique. Cette même extrémité libre porte l’aiguille horizontale, qui , par le nombre des degrés qu’elle parcourt sur une division circulaire, indique l’élévation de température qu’a éprouvée l’hélice.

Telles sont les trois formes principales qu'on a données aux galvanomètres, soit voltamètres calorifiquet, qui sont, comme leur nom l'indique, fondés sur les effets de chaleur auxquels l'électricité qu'engendre la pile peut donner naissance.

Les voltamètres qui sont fondés sur les effets chimiques ont pour base la mesure exacte de la quantité de gaz dégagée pendant un temps donné, toujours le même (une minute, par exemple), dans la décomposition de l'eau, ou mieux encore l’appréciation du temps nécessaire pour le dégagement d'une même quantité de gaz. 11 faut donc recueillir ces gaz avec soin, n'en point laisser perdre et apprécier exactement leur volume en tenant compte de la pression atmosphérique et de la température. Ce n'est pas tout. La quantité de gaz dégagée pendant le même temps dans la décomposition de l'eau , ne dépend pas seulement de la force de la pile qu’on emploie, mais aussi du degré d'acidité de l’eau soumise à l’expérience, et de la nature et de la grandeur des fils métalliques qu’on y plonge pour la mettre en communication avec les pôles de l'appareil , et enfin de la distance qui sépare ces fils ou lames. Aussi, pour que des expériences soient comparables, il est nécessaire de se servir, pendant toute leur durée , du même appareil , ou d’appareils parfaitement semblables. Quant à l’eau, on prend de l'eau distillée, à laquelle on mélange une certaine proportion d'acide sulfurique très-pur, pour la rendre suffisamment conductrice ; on en met environ un dixième en volume, soit un vingtième en poids. Au moyen d’un aréomètre, il est facile de retrouver de l’eau toujours acidulée au même degré. Le métal dont on se sert est toujours du platine, soit en fils, soit en lames; ces fils sont placés verticalement dans un verre , l’un près de l’autre ; leur extrémité, inférieure sort du fond du vase, pour qu’on puisse établir une communication entre eux et les pôles de la pile. On recueille les gaz, ou dans deux tubes (fig. 18), ou dans un seul placé au-dessus des deux fils également (fig. 22). Les tubes doivent être gradués avec soin. On recueille aussi les gaz quand le dégagement gazeux est très-abondant, dans les éprouvettes graduées placées sur la cuve pneumatique, et au-dessous

DES INSTRl'MK!«T8 ÉLECTRIQIES LES Ptl’S USUELS. ;13

ilu voltamètre (fig. 23). Quand, au contraire, le dégagement gazeux est très-faible, on mesure les gaz par le déplacement qu’ils produisent sur le liquide. Dans ce but, il part de la partie inférieure du flacon où s’opère la décomposition, un tube latéral dans le-

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-iuaiïoiq simr, alh Il Jiallcl ii'iip ..iiiul 1 'VuIqtJI'J i

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Fig. a.

Fig. 23.

quel s'élève le liquide chassé par le gaz, qui se loge lui-même

dans la partie supérieure qui est hermélique-

I zna..) llUà al il >.Ui

ment fermée (fig. 24). Il faut, avec cet appareil, apprécier l'influence que peut ayohçfur le volume du gaz la pression excrcéç par la colonne lùiuidc soulevée dans le tube latéral.

Tous ces voltamètres, aussi bien les chimiques que les calorifiques, sont loin d'être des instruments parfaits, car rien ne prouve que leurs indications soient exactement proportionnelles à l'intensité de la cause qu'ils sont destinés à mesurer. Et d’ailleurs ces indications elles-mêmes sont souvent variables par l’efl'et de circonstances de diverses natures que nous serons appelé à étudier et apprécier plus lard. ,Vi 1/.,

Ajoutons qu'il est un galvanomètre, le plus parfait de tous, que nous n’avptw, pas mentionné, parce que nous devons nous en occuper d’une manière toute spéciale dans la troisième partie de cet ouvrage; c’est celui qui est fondé sur la propriété ,qiie possède. Ujiil cpnduclpur, traversé par un courant électrique,

Fig. 2i.

34 ‘ NOUONS phAliminaiiies.

de dévier une aiguille aimantée de sa direction naturelle du sud au nord, quand on le place parallèlement à cette aiguille , au-dessus et au-dessous d’elle; cet instrument a reçu, par l'usage , le nom de galvanomètre magnitiqtie ou muiliplicateur.

j$ 5. Vormea dlTcnes donnSe* à la plie Toltaïqnr.

La forme de colonne (jue Volta avait donnée à son appareil , fut bientôt abandonnée; elle avait plusieurs inconvénients, / sans compter le temps très-long qu’il fallait mettre à monter I l’appareil cliaijue fois qu’on voulait l’employer. Le principal de ces inconvénients était la dessiccation rapide des rondelles de drap ou de carton mouillées, d’où résultait une grande diminution dans la puissance de la pile.

Pour y remédier, on imagina de remplacer ces rondelles par une couche llcjuide, ce qui exigeait nécessairement (jue la pile, de verticale ({u’elle était, fut rendue horizontale, et que les couples, formés alors chacun, non jdus de deux dis(jues, mais de deux plaques rectangulaires en contact, fussent cimenté'S les uns à la suite des autres dans les rainures d'une auge en hois, de manière à laisser entre eux un espacevide,soit descellules, qu’onremplissait de liquide (lig. 2ü). 11 fallait avoir .«oin que les plaques fussent sou- >‘g- 23- dées avec assez de soin contre les pa-

rois de l’auge, pour qu’il n’y eût aucune coininunicalion entre le liipiide d’une cellule et celui de la suivante. Ce mode de construction, indiqué d’abord par Cruikshanks, fut adopté pour l’établissement de la grande pile voltalique que l’empereur Napoléon donna à l’École polytechnique, et avec laquelle MM. (îay- Lussac et Thénard lirent leurs expériences en 1808.

Cette forme avait toutefois plusieurs des inconvénients de la forme primitive, notamment celui de demander beaucoup de temps pour monter l’appareil, et celui de laisser s'établir, quand les plaques n’étaient pas bien scellées, une communication entre les liijuidcs des cellules, ce qui diminuait notablement les efléts électriques. On revint alors à une forme que

DES mSTRUMENTR ÉLICTBIQrEB LES PLIS USDELS. 3S Voila avait déjà indiquée en construisant sa pile dite à couronne de taxses, pile dans laquelle on place les liquides dans des vases indépendants des plaques métalliques, et dont les parois en verre, en porcelaine ou en terre de pipe, permettent de les mettre les uns à la suite dos autres, et même en contact, sans qu’il en résulte aucune communication entre les couches liquides qu’ils renferment. On se sert, dans ce but, ou d’une suite de verres cylindriques ordinaires, comme dans la pile à cou-t ronne de tasses , ou d’une auge en porcelaine, partagée par des cloisons fabriquées avec l’auge en un certain nombre (dix ordinairement) de cellules ou de compartiments égaux et successifs, de forme rectangulaire, dans chacun desquels on verse le liquide, en ayant soin de ne pas les remplir complètement. Les liquides sont ainsi totalement isolés les uns des autres. Quant aux plaques métalliques, comme on s’était bien vite aperçu qu’il n’était pas nécessaire que le zinc et le cuivre de c^que couple fussent en contact sur toute leur surface, mais qu’il suffisait qu’ils le fussent en quelques points seulement, cela fit qu’on put plonger dans le liquide de chaque compartiment une plaijue de zinc et une plaque de cuivre, et faire communiquer, au moyen d’une petite lame de cuivre en forme d’arc, le zinc d’un compartiment avec le cuivre du suivant^! ainsi de suite. C’est ce qui a lieu dans la pile à couronne de Iwaes (lig. 26). Ue

celte façon, la couche liquide se trouvait bien, comme dans la pile primitive, entre le zinc d’un couple et le cuivre du suivant, et le zinc et le cuivre, plongé» dans le même liquide , ne se trouvent jamais en contact métallique, ainsi que cela doit être. Mais, pour faciliter les opérations, on a soin, dans les pües

MmONK PRÉLUUKAlHEli.

à auges ^fig. 27), de fixer les couples, qui sont à nombre égal .

de celui des compartiments de l’auge (dix par exemple), à une baguette de verre ou de bois verni ; on les y fait tenir au moyen de l'arc en cuivre qui fait communiquer ensemble les deux métaux du couple. Les plaques métalliquesdoivent être disposées à la suite les unes des Fig 87. autres dans4’ordre convenable et

à des distances telles que l’on puisse, en tenant par les mains les deux extrémités de la baguette à laquelle ils sont fixés, les plonger toutes à la fois dans leurs auges respectives et de manière que chacune occupe la place qui lui convient ; c’est-àdire qu’il ne se trouve jamais dans le même liquide que le zinc du couple précédent et le cuivre du suivant ou réciproquement. I

• Dans la pile que nous venons de décrire, chaque auge renferme dix compartiments, et par conséquent dix couples; mais on peut mettre plusieurs de ces auges les unes à la suite des autres, en ayant soin que le zinc du couple, dont le cuivre plonge dans le dernier compartiment d’une auge, soit luimême placé dans le premier compartiment de l'auge suivante et ainsi de suite. L’Institution royale de Londres, dont le laboratoire a successivement servi aux beaux travaux de Davy et de Faraday, possédait une pile construite suivant le mode que nous venons de décrire et composée de deux mille couples. C’est avec cette pile que Davy fit scs belles expériences et notamment celle de l’arc lumineux qui s’échappe entre deux pointes de charbons très-rapprochées et communiquant chacune avec l’un des pôles de la pile.

Wollaston trouva que l’effet de la pile était augmenté si l’on donnait au cuivre une surface plus grànde qu’au zinc; modification facile à introduire sans rien changer à la forme de l'appareil ni à la grandeur des cellules, en enveloppant la plaque de kinc de chaque couple de la plaque de cuivre du couple précédent, mais en prenant en même temps bien soin d'éviter tout

UES 1I«STRUUE!4T8 ÉLBCTIUQUES LES PLUS USUELS. 37

contact métallique entre ces deux lames (tig. 28j. De cette ma-

Fig. 28.

nière, la plaqué de cuivre avait une surface double de celle de la plaque 4e zinc. Berzelius avait imaginé de se servir 4u cuivre même qui enveloppe le zjnc sans le toucher, comme d’une cellule ou d’un vase destiné à renfermer le liquide (lig. 29). Celte disposition avait bien l’avantage d’augmenter

KJg. 29.

la puissance de la pile, mais elle présentait pour la manipulation quelques ineonvénients qui ont empêché qu’on ne l’adoplât généralement.

Deux formes qui ont été longtemps usitées pour la pile sont celles d’hélice (fig. 30) et de cylindres concentriques (fig. 31). La première, employée par le docteur Hare ; la seconde, par M. Pouillet, pour la construction d’une grande pile, de la Faculté des sciences de Paris. Le zinc et le cuivre tournés en hélice ou disposés en cylindres concentriques plongent dans un bocal de verre et ne doivent avoir aucun contact métallique l’un atec l’autre; mais l’hélice ou les cylindres de zinc de l’un des vases communiquent métalliquement avec l’hélice ou les

NOTIONS MiUMINAIRES.

Fig. 30. Fig. 31.

cylindres de cuivre du suivant, et ainsi de suite. Par cette disposition, on peut donner une grande surface aux deux métaux de chaque couple .sans qu’il en résulte la nécessité d’avoir de très-grandes auges ; l'emploi des bocaux cylindriques est aussi un avantage à cause do la facilite qu’on a de s’en procurer.

Quant au conducteur liquide, l’expérience avait montré que le meilleur à employer pour charger les dillérentes piles que nous venons de décrire, était un mélange d’eau avec un quarantième en volume d'acide sulfurique et un soixantième d’acide nitrique.

S 6. Plies à force eoactoBée.

Les piles que nous venons de décrire et dont on s’est longtemps exclusivement servi, ont toutes un inconvénient, c’est qu’elles perdent au bout de peu d’instants leur puissance, et qu’en général leur force est très-variable pendant la durée d’une même expérience, loi's même que cette durée ne dépasse pas dix ou quinze minutes. Cette diminution graduelle et souvent rapide tient à plusieurs causes, dont la principale est que le liquide placé entre les couples se décompose quand les pèles de la pile sont réunis pur un conducteur, de la même manière ()ue se décompose le liquidequ’on interpose entre les pôles euxmémes; il en résulte que le cuivre de chaque couple se couvre d’hydrogène et même d’oxyde de zinc provenant de la décomposition de l’eau et de celle du sulfate de zinc qui est constamment formé par l’action de l'acide sulfurique sur le zinc. Ce

Digiiizid by iîiioglt

dépAl, en altérant la surface du cuivre et en la rendant presque semblable à celle du zinc qui, ellc-mémo, de sou côté, est bien vite oxydée, détruit en grande partie l'une des conditions essentielles de la construction d’une pile, l’héiérogénéité des deux métaux, et en affaiblit par conséquent notablement la puissance, .\ussi était-on obligé de nettoyer les plaipies d’une pile chaiiue fois qu’on s’en était servi avant de la remettre en activité.

Danicll, le premier, imagina en 1836, pour éviter l’inconvénient (pie nous venons de signaler , de plonger le cuivre de chaque couple dans un lùiuide différent de celui dans Icijuel le zinc était plongé; il plaça le premier de ces métaux dans une dissolution de sulfate de cuivre, et le second dans une solution étendue d'eau et d’acide sulfurique, ou dans une solution de sel marin. La difficulté était de séparer ces deux liquides par une substance qui, tout en empêchant leur mélange, n’altérât pas la conductibilité du conducteur liquide hétérogène interposé entre les plaques des couples. Ou ne pouvait songer à un diaphragme métallique, car ou aurait violé une des conditions fondamentales de la construction de la pile, qui exige i{n'il y ait un conducteur totalement humide entre les couples. Ilaniell eut recours à une substance organique suivant la méthode qu’avait indiquée le premier M. Becquerel ; et il lit des diaphragmes avec des vessies, du fort papier, du bois très-mince, ou de la toile très-serrée, etc. L’usage a fait donner la préférence aux diaphragmes en bois minces, eu tilleul, par exemple, ainsi qu’à ceux en ve.ssie; seulement il faut avoir soin de les préserver de gerçures et de toute solution de continuité en général; dans ce but, il est nécessaire de tenir constamment les diaphragmes en bois dans de l’eau, (juand on ne s’en sert pas, et de mettre ceux en vessie à l’abri de l’attaque des insectes et du contact de tout corps étranger. La difficulté qu’on éprouve à prendre ces précautions a fait adopter à plusieurs physiciens, comme l’avait fait Daniell lui-même , les diaphragmes en terre poreuse non vernie; mais la pUe perd beaucoup de sa puissance, surtout pour les effets calorifiques et chimiques. Daniell a donné aux couples de la pile la forme cylindrique, à cause de la f^i-

«OTIONS PHËI.I.UINAinKS.

iU

litc plus gi’aruie qu’on a à se profui-or des diaphragmes de celte forme. Dans sa pile (fig. 32), un cylindre creux en cuivre

Kig. 3J.

plonge dans un bocal en verre, plein d’une dissolution de sulfate de cuivre ; dans l’intérieur du cylindre, on place, ou un sac en vessie, ou un tube en bois, ou tm cylindre creux en terre poreuse, qu’on remplit d’eau acidulée ou salée; enün dans cette eau plonge un cylindre de zinc qui communique mélalliquement avec le cuivre du couple suivant, au moyen d’un godet rempli de mercure, dans lequel aboutissent deux appendices en cuivre fixés l’un au zinc, l’autre au cuivre. Le cylindre de zinc peut être plein ou creux ; dans ce dernier cas, c’est une simple feuille de zinc laminée tournée en cylindre. Ce dernier mode est préférable, parce que le zinc se trouve avoir plus de points de contact avec le liquide, mais il se consomme plus vite, en fournissant, il est vrai, une proportion d’autant plus grande d’électricité.

Une autre grande amélioration introduite dans la pile de Daniell, comme aussi dans celles dont nous parlerons plus tard, consiste à amalgamer le zinc, c’est-à-dire à le recouvrir d’une couche de mercure, ce qui est facile à faire, en versant sur le zinc à la fois le mercure et de l’acide sulfurique étendu de vingt fois environ son volume d’eau, afin que la surface du zinc soit bien désoxydée et suffisamment nette, pour que le mercure

DES lîiSTRDMENTK ÉIKCTBlyCtS LES PUS ISIELS. H

y adhère. L’avantage do relte oporalion inmginée par un physicien anglais, M. Kenip, c’esl que, sans rien changer à l'effet du zinc, dans la production de réleclricité parJ la pile,! on. évite qu'il soit attaqué et que par conséquent il se dissolve en’pure perte dans de l'eau acidulée, quand la pile n'est pas eu activité, c’est-à-dire quand ses pôles ne sont pas réunis par un' conducteur. Mais dès que cette réunion a lieu, le zinc est attaqué malgré le mercure dont il est recouvert ; seulement l’oxyde qui se forme ne reste point adhérent à la surface qui demeure toujours brillante et métallique ; circonstance encore éminemment avantageuse, car la couche d’oxyde, qui recouvre les plaques de zinc quand elles ne sont pas amalgamées, contribue notablement à l’affaiblissement de la pile. Quant au cuivre, comme il plonge dans du sulfate de cuivre, c’est de cuivre métalli({ue qu’il se recouvre par la décomposition de ce sulfate, pendant «juc la pile est en activité ; sa surface n’est donc point altérée.

On conçoit donc que la puissance de la pile de üaniell soit constante, du moins pendant un temps assez long; il arrive cependant, au bout d’une heure ou deux, que les dissolutions s’épuisent et qu’il faut les renouveler; elles finissent aussi par 8© mélanger plus ou moins vite, suivant la’ nature du diaphragme, l’une avec l’autre; alors il faut, non-seulement les changer totalement, mais laver avec soin les diaphragmes et nettoyer les surfaces des métaux. 11 est préférable de ne pas attendre, pour démonter la pile et renouveler les liquides, que ce mélange ait eu lieu. Toutefois nous verrons, quand nous nous occuperons de la télégraphie électrique, qu’on est parvenu, par quelques modifications dans son mode de construction, à donner à la pile de Daniell une constance d’une durée remarquable. '

Une seconde pile à effet constant, et dans laquelle on emploie également deux liquides différents, est celle de Grove. Dans cette pile, le zinc est amalgamé comme dans la précédente, et plonge dans de l’acide sulfurique étendu de dix à vingt fois son volume d’eau. L’autre métal est do platine et non du cuivre, et il plonge dans de l’acide nitrique,' soit' pur à 40”, soit étendu de la moitié de son volume d’eau ou mélangé avec

42 NOTIONS PBÉLIMINAIRES.

un quart (l’acide «uifuri(|ue conccnlré. Le diaphragme qui sépare’ les deux liquides ji est pus dans ce cas de nature organique, car il serait immédiatement détruit par l’action de l’acide nitrique ; il est de porcelaine ou de terre de pipe non vernie; dans cet état, ces substances ont l’avantage d’étre suffisamment poreuses pour permettre la communication des liquides entre eux, tout en prévenant leur mélange.

Dans la pile de Grove, les couples (fig. 33, ne sont pas généralement de forme cylindrique, quoique cependant on en ait aussi construit de cette forme ; ce sont des lames de zinc et de platine qui plongent dans des cellules de porceldiue vernie ou de verre. Chaque cellule contient l’acide sulfurique étendu dans lequel le zinc est immergé, et une petite auge en terre poreuse remplie intérieurement d’acide nitrique. C’est dans cet acide (ju’est placée la lame de platine, qui est en contact métallique avec le zinc F‘g- 3F de la cellule précédente ou suivante. Ce

contact s’établit entre les deux bords des lames de zinc et de platine qu’on a soin de bien nettoyer, au moyen de pinces de métal ou simplement de bois. L’expérience a montré qu’on augmentait beaucoup la puissance de ces piles , en donnant aux lames de zinc une très-grande surface par rapport aux lames de platine. Dans ce but, on les courbe de façon à ce qu’elles forment, dans chaque cellule, deux surfaces parallèles verticales , réunies par une horizontale inférieure beaucoup plus petite ; c’est dans l’intervalle que laissent entre elles les deux surfaces parallèles, qu’on place l’auge en terre poreuse qui contient l’acide nitrique et la lame de platine.

Quand la pile de Grove est en activité, c’est-à-dire que ses pédes sont réunis, l’hydrogène provenant de la décomposition de l’eau acidulée dans laquelle plongent les métaux des couples ne .se porte point sur le platine, mais change l’acide nitrique en acide nitreux; l’oxyde de zinc reste également dans le liquide où est le zinc lui-mème et ne pénètre point à travers la paroi

poreuse jusqu’au plaliiie. Celui-ei garde duiir une surface par- {aiteineiit nette; et c'est cette circunstunce qui cuutribue essentiellement à maintenir à cette pile, pendant un temps plus ou moins long, suivant l’usage qu’on en fait, cette puissance a la fois si constante et si énergique, qui la rend d’un emploi si pi-écieux. Seulement l’acide nitrique, en se changeant en acide nitreux par l’action de l’hydrogène, passe au rouge hrun, puis au vert, et finit par prendre une température si élevée, qu’il entre en ébullition; il faut dans ce cas, arrêter immédiatement l'action de la pile.

La pile de Uunzeu ne dill'ère de celle de (jrove qu’en ce <jue le platine y est remplacé par du charbon. Cette substitution a pris naissance essentiellement à eause du prix élevé du platine, qu’on emploie par cette raison en feuilles si minces, que souvent elles se déchirent. La pile de Bunzen a la forme cylindrique de celle de Danicll ; en effet, si l’on remplace dans cette dernière le cylindre creux de cuivre par un cylindre creux en charbon, la dissolution de sulfate de cuivre par de l’acide nitrique pur ou étendu, le cylindre poreux de matière organique, dans lequel se trouve l’acide sulfurique étendu et le cylindre de zinc amalgamé, par un cylindre en terre poreuse, on a la pile de Bunzen (fig. 34). Chaque cylindre de charbon porte à sa partie

>iOTln^^> PHÉLIMIK\IRES.

îiupiTieun; un tolliiT i!o ciiiviT muni d’iin appendice qu'on met en contact, an moyen d'une pince, avec un appendice s^emblabie que porte chaque cylindre de zinc; il faut seulement avoir soin que le cylindre de charbon soit assez haut pour que la partie qui porte l’anneau de cuivre sorte du bocal de verre, et ne se trouve par conséquent nullement en contact avec l’acide nitrique. Cependant, 1e charbon étant très-poreux, la capillatîté fait que l'acide finit par atteindre le haut du cylindre et par altérer intérieurement l’anneau de cuivre. 11 faut donc, chaque fois qu’on a fait usage de cette pile, enlever ces anneaux, les laver et les essuyer avee soin. ’

Une disposition plus commode, parce qu’elle est à l’abri du genre d’inconvénient que nous venons de signaler, est eelle qui a été imaginée par M. Bonijol (fig. 35). Cet artiste habile

emploie, au lieu de cylindres creux, des cylindres pleins de charbons dans le sommet desquels est implantée une forte tige en cuivre recourbée pour être mise en communication, au moyen d’un godet plein de mercure, avec une tige semblable qui est soudée au cylindre de zinc. Le haut du cylindre de charbon est recouvert, tout autour de la place dans laquelle se trouve insérée la tige de cuivre, d’une couche faite avec une cire préparée, de façon à pouvoir pénétrer assez profondément dans les pores de la partie du charbon qu’elle recouvre et à laquelle elle adhère fortement. 11 en résulte que l’acide ne peut point arriver jusqu’à la tige de cuivre. 11 est évident que, dans cette pile, le zinc amalgamé est extérieur au charbon; c’est un cylindre creux qui plonge dans le bocal de verre rempli d’acide sulfurique étendu ; le tube poreux est placé dans l’intérieur du

DIS mSTHUlOMTS iLKCTRIQUES LES PLUS LSI BLS. 45

cylindre de zinc, et reçoit lui-même le, charbon et l'acide nitrique dans lequel celui-ci dcût plonger.

La préparation ,des «liarbons est difficile quand il s’agit de cylindres creux, comme dans la pile de Bunzen. 11 faut pour cela des moules en fer, puis du coke en poudre fine qu'on pousse par une ou deux opérations à une haute température, après l’avoir mélangé, avec du sucre ou de la mélasse pour établir un liant qui donne de la consistance au tout. Dans la pile de Bonijol, on peut préparer les cylindres de charbon de la même manière, ce qui est plus facile, parce qu’ils sont pleins ; mais il est encore plus simple de prendre des morceaux de ooke bien recuits, d’une bonne qualité et de dimensions suffisantes. On les taille aussi bien qn’on le peut en forme de cylindre, sans pouvoir, il est vrai, jamais leur donner exactement cette forme , qui du reste est de peu d’importance. ' i i i.

M. Delceil construit actuellement à Paris des piles de ce genre dans lesquelles le charbon est parfaitement cylindrique et a été préparé suivant le procédé indiqué. Une disposition trës>simple permet d’établir d’avance le contact entre le charbon et le zinc de chaque couple, et de fixer les couples euxmêmes sur des cadres fixes, de telle façon ijue, pour mettre la pile en activité, il n’y a qu’à soulever une table en bois qui porte les vases remplis de leur liquide, dans lesquels viennent plonger le charbon et le zinc, chacun dans celui qui lui convient.

Telles sont les différentes esjièces de piles dont on se sert le plus ordinurement, et qui tontes se trouvent plus ou moins dans les cabinets de physique et dans les laboratoires de chimie. Il y en a cependant encore quelques autres dont on se sert uniquement dans certaines applications pratiques, et dont nous renvoyons à parler quand nous nous occuperons de ces applications.

Nous ne nous occuperons pas davantage actuellement de quelques combinaisons voltaïques qui ont un intérêt purement théorique et dont la description trouvera sa place quand nous traiterons la théorie de la pile. Toutefois nous mentionnerons encore, comme étant d’un emploi assez général, la pile Smec,

46 tlOTtONS PRÉLIlltlHAinSS.

dont les couples faits de zinc amalgamé et de lames d'argent platiné, c'est-à-dire d'argent recouvert d'une couche de poudre noire de platine, plongent dans un seul et même liquide, l'acide sulfurique étendu, et conservent cependant une constance remarquable.

S 7. Énamériitlon des dlITércntcs piles TOltaïe>es et consld^ ration pénérale RnI lenr est eomssnae à tontes.

En résumé, les piles voltaïques que nous venons de décrire sont :

1* La pile à colonne de Voila, célèbre parce qu'elle fut la première et quelle représente la forme sous laquelle son illustre inventeur réalisa son idée.

2° La pile à auges en bois et à couples métalliques fixes, forme sous laquelle fut construite la grande pile, donnée, en 1806, à l'Kcole polytechnique par l'empereur Napoléon.

3° La pile à auges indépendantes en verre ou en porcelaine avec couples métalliques mobiles , forme sous laquelle fut construite la piles de deux -cents couples de l'Iustilution royale de Londres, au moyen de laijuelle Davy lit les grandes découvertes qui ont immortalisé son nom.

4“ La pile à auges de cuivre de Iterzelius qui servit essentiellement aux premières expériences de réleeiro-magnétisme.

5“ La pile à force constante de Danicll avec diaphragmes orgnni({ues poreux et deux liquides, sulfate de cuivre pour le cuivre, et eau acidulée ou salée pour le zinc, forme éminemnaeut utile pour les expériences de longue durée, et en particulier pour celles qui concernent l'étude des efi'ets cliimiqucs du courant.

6° La pile à force constante de Grove dans laquelle, comme dans celle de Daniell, on fait usage de deux liquides et d’un diaphragme, avec cette différence que le cuivre y est renqjlacé par le platine, le sulfate de cuivre par l'acide nitriqtie, et que le diaphragme poreux y est de terre dégourdie non vernie ; pile de toutes la plus propre à la production des effets du courant électri(jue à cause de son énorme puissance, réunie à une cou-

DES INsmiMENTS ÉLECTfilOttS LES PLUS USUELS. 47 Stance qui, quoique moindre que dans la pile de Daniell, est suffisante pour la plupart des cas, et notamment dans l’enseignement public.

7" La pile à force constante de Bunzen, qui n’est qu’une modification de celle de Grove, par la substitution du charbon au platine; elle est plus longtemps constante, mais moins énergicpie dans ses effets que celle de Grope. Elle est également très-usitée, surtout en Allemagne, et elle se trouve, avec celle de Daniell, aussi bien dans l'atelier de l'industriel que dans le cabinet du savant et du professeur. La pile de Bonijol et celle de Delœil ne différent de celle de Bunzen que par la forme et la place donnée au charbon.

C’est ici le moment de présenter une remarque générale commune à toutes les piles et dont l’importance n’échappera pas à ceux qui se servent de ces appareils. 11 s’agit de savoir exactement ce qui détermine dans chacune la place du pAle positif et celle du pAle négatif. L’emploi de cerlaines dénomin.ations fautives, joint à la préoccupation provenant de cerlaines théories, a jeté sur ce point, si simple et si essentiel, une obscurité qui ne devrait pas exister et qu’il est indispensable de fmrc disparattre.

Il entre dans la construction de toutes les piles dont nous avons parié ( qu’elles renferment un ou deux conducteurs liquides), deux solides de nature différente, l’un pi us oxydable que l’autre, presque toujours le zinc, l'autre moins oxydable, le cuivre, le platine ou le charbon. Ces corps solides, que nous supposerons, pour plus de facilité dans l’explication, être le zinc et le cuivre, sont en communication métallique deux à deux, de manière à former des couples qui se suivent et qui sont séparés les uns des autres par /<? ou par ht deux liquides. On a toujours soin de pincer les deux corps solides du couple dans le même sens, de fafon, par exemple, ipie, dans chaque couple, chaque zinc soit au-dess4is de chaque cuivre si la pile est en colonne, ou à droite de chaque cuivre si la pile est horizontale.

L'inverse peut également avoir lieu, mais il faut que le rang, quel qu’il soit, que les deux métaux occupent l’un par rapport à l’autre, demeure le même dans tous les couples. Il résulte de

4t( NOTIOMS PB&LIMIM4IHKH.

là que dans les piles horizontales, les seules usitées maintenant, chaque cellule contient, outre le liquide, les deui corps solides de nature diirércnte et jamais les deux de mèmQ espèce. Quant aux deux cellules extrêmes, elles renferment, l'une, outre le cuivre du couple dont le zinc plonge dans la cellule précédente, un zincaitquel est soudé un conducteur ; l’autre, outre le zinc du coa|de dont le cuivre plonge dans la cellule qui la suit, un cuivre auquel est également soudé un conducteur. Ce sont ces deux conducteurs qui apportent les deux électricités produites par l'appareil et accumulées à ses deux extrémités ou pèles, qu'on appelle les électrodes de la pile; l’un est l’électrode positif et l'autre le négatif.

Dans la pile à colonne, le zinc extrême est encore en contact avec un cuivre qui lui>même n'est en communication avec aucun conducteur liquide, et le cuivre extrême avec un zinc qui est dans le même cas; mais, dans la pile horizontale, on supprime ce cuivre et ce zinc que l’expérience a montré n’étre d'aucune utilité. Cette suppression ne change point la nature des pôles, de sorte que, tandis que dans la pile à colonne c'est à une placjue de cuivre qu’est le pôle négatif, et à une plaque de zinc le pôle positif, dans les piles horizontales c’est au dernier zinc que se trouve le pôle négatif, et au dernier cuivre le pôle positif. 11 est résulté souvent de cette circonstance quelque confusion, surtout quand, au lieu d'employer les mots de positif et de négatif, on a voulu désigner les pôles par les noms des métaux, tels que pôle zinc et pôle cuivre. 11 ne faut donc pas lier à la nature de la substance qui termine la pile à chacune de ses extrémités, la nature de l'électricité qui s’y trouve accumulée, car, comme on vient de le voir, on pourrait faire de graves erreurs. Il faut la lier à l'ordre suivant lequel sont placées les ' substances solides, et se rappeler que le pôle positif est toujours à celle des extrémités de la pile vers laquelle les zincs de chaque couple sont tournés, et le pôle négatif à celle vers laquelle tous les cuivres sont tournés ; et cela, quelle que soit la matière dont la pile se termine, que ce soit par une plaque de zinc ou par une plaque de cuivre. Si les zincs de chaque couple sont tournés à gauche d’une personne qui regarde la pile et les cuivres.

par conséquent à la droite de la pile> le pôle positif sera à celles des extrémités de l’appareil qui est à la gauche de l'observateur, et le négatif à celle qui est à sa droite. Si la pile au lieu d’èlre rangée sur une même ligne droite revient sur elle-même et est disposée dans une direction quelconque, ou n’a qu’à regarder de quel côté sont tournés tous les zincs, et se rappeler (jue le pôle positif est de ce côté comme aussi que le pôle négatif est du côté où sont tournés les cuivres. De cette manière, on est sûr de ne jamais faire d’erreur.

Kniin, il est bon de savoir que pour les effets dynamiques, on peut faire usage quelquefois d’une pile compos'ée d'un seul couple; ainsi la première pile à hélice de M. llare (lig. 30) ne se composait que d’un couple à grandes surfaces; et comme ce couple était éminemment propre à produire les effets d’incandescence des fils métalliques, l’auteur l’avait nommé déjlagrurleur. Dans le cas d’un seul couple, on a une auge unique dans laquelle plongent séparément les deux coqis solides qui ne sont point en contact immédiat. De chacun d’eux part un conducteur métallique, et la substance conductrice placée entre ces deux conducteurs est traversée par un courant électrique. Si cette substance est un iil fin de métal, il s’échauffe et peut rougir pourvu que le coüple soit fort; si c’est de l’eau acidulée, elle est décomposée; mais ce dernier phénomène ne peut avoir lieu qu’autaiit que le couple unique est un couple de Grove ou de Ituuzcn. Dans le cas de la décomposition de l’eau par un seul couple, on voit l’hydrogène s'accumuler autour du fil de platine qui part du zinc du couple et l’oxygène autour de celui ([ui part du platine ou du charbon. Ainsi l’électricité négative part du zinc et la positive du platine ou du charbon. C’est au reste ce qui a lieu également, ainsi que nous venons de le voir dans une pile de plusieurs couples, si l'on a soin de supprimer le cuivre en contact avec le dernier zinc et le zinc en contact avec le dernier cuivre que Volta avait cru nécessaires et qui se trouvaient dans sa pile à colonnes, mais que nous avons dit être parfaitement inutiles, et qui n’existent jamais dons les piles à auge.

Il est important de ne pas oublier que, lorsqu’il s’agit d’une I. 4

50 KOTIONS PRtLIHINAItlEf).

pile composée de plusieurs couples, ce qu’on nomme le couple n'est pas l’cnsemble des deux métaux qui plongent dans la même cellule, mais qu'il est formé des deux métaux en contact métallique, immergés chacun dans des cellules différentes, de manière (jue la même cellule renferme deux métaux appartenant à deux couples diiférents; tandis que, Uirs({ue la pile est composée d'un seul couple, nécessairement les deux métaux de ce couple unique plongent dans la même cellule, et le contact est établi entre eux par le conducteur que traversent les deux électricités pour se réunir l’une avec l'autre.

Nous n’avohs point, dans ce qui précède, apprécié d'une manière exacte le mérite comparatif de chaque espèce de pile; cette appréciation, qui trouvera sa place plus tard, exigerait en effet, pour être bien faite, qu’on tint compte à la fois et de l'intensité des effets et de la dépense de l’appareil, dépense qu'on estime par la consommation plus ou moins rapide du zinc et des acides. Il existe, d’ailleurs, un élément important qui doit entrer en ligne de compte, c’est le temps. La même quantité d’électricité dont le développement correspond à une même dépense de l’appareil, peut produire des effets très-différents selon qu’elle est dégagée dans un temps plus long ou plus court. Cette différence dépend de la nature des effets. Aussi le point auquel nous venons de loucher ne peut être traité maintenant ; il pourra être développé avec plus de connaissance de cause quand, après avoir étudié en détail les différents phénomènes que produit l’électricité dynamique, nous nous occuperons d’une manière plus approfondie que nous n’avons pu le faire dans celte première partie des sources mêmes de l’électricité, et par conséquent de la théorie des appareils qui la produisent.

S 8. mes à teailaa, pile (fehe, et éleetroecope à pile sèelie>

Les effets dynamiques de l’éleclricilé n’exigent pas, pour être produits, l’emploi d’un grand nombre de couples; plusieurs d’entre eux se manifestent d’une manière très-énergique, môme avec un seul couple. Mais il u’en est pas de même des effets statiques; pour qu’il puisse y avoir une accumulation un peu

DES LN8TRÜMENTS ÉlECTRIOUES 1.E8 PLUS ISDEIS. 51.

forle d’électricité positive et d’électricité négative à chacun des pâles d’une pile, il faut que la pile soit composée d'un nombre de couples considérable et que ses différentes parties soient aussi isolées que possible. Cet isolement est souvent difficile à obtenir à cause de la présence du liquide dont la pile doit être nécessairement chargée ; en effet, le liquide, si l’on n’a pas soin de prendre beaucoup de précautions, risque d’établir entre les cellules qui le renferment une communication autre que celle qui résulte du contact des plaques métallicjues de chaque couple, la seule qui doive exister. M. fiassiot a réussi en se servant de cellules de verre supportées elles-mêmes sur des tiges de verre, alin de rendre l’isolement plus complet, à obtenir avec une pile de Grove de 100 couples des effets de tensions asseï considérables, il a également construit une pile de 3,520 couples zinc et cuivre chargée uniquement avec de l’eau pure, et dont les cellules sont des verres ordinaires recouverts d’une couche de vernis à la gomme laque, afin de rendre l’isolement plus parfait.

Cette pile, depuis plusieurs années qu’elle est montée, donne constamment des étincelles électriques à chacun de ses pôles qui sont isolés. La seule précaution à prendre, c’est de remettre de temps en temps de l’eau dans les auges pour remplacer celle qui se perd par évaporation. Nous verrons plus tard que l'air dissous dans l’eau joue un rôle important dans ces piles o(i il remplace, jusqu’à un certain point les acides, en oxydant les plaques de zinc.

La pile à eau, c’est ainsi que M. Gassiot l’a nommée, ne donne que des effets dynamiques très-faibles comparés aux effets statiques ou de tension. 11 en est de même de la pile sèche qui ne manifeste l’électricité qu’à l’état slati(|ue. Dans cette pile, dont la première idée appartient à Delas, mais qui, sous sa forme actuelle, est due à Zamboni, le conducteur liquide est remplacé par du papier ; circonstance qui l’a fait nommer pile sèche ; cependant ce nom lui a été improprement donné, car elle ne fonctionne que parce que le papier, substance hygrométrique, est toujours plus ou moins humide; elle ne marcherait pas s'il était absdument sec. Le zinc est remplacé duis