radiante

Ces énergies sont transformables les unes dans los autres. Pour quelques-unes on a fixé des unités arbitraires, on a, par exemple, dans la technique industrielle, pris comme unité Le Dlanc. — Kleclrociiiiuio. 1

2 NOTIONS FONDAMENTALES d'ÉLECTRICITÉ

d'énergie mécanique le travail nécessaire pour élever de un mètre un poids de 4 kilogramme. Dans la science on utiliseoutre lesvstème(/. cm, analogue au système industriel /r^ wi, le système centimètre-gramme-seconde, dit système G G S ; dans ce système Tunité de travail (Erg) est le travail que Ton obtient si ou déplace de l'unité de longueur [cm) Tunilé do force (Dyne).

Gomme unité de force (Dyne) on a choisi la force qui donne par seconde à la masse du gramme une accélération do 1 cm. Il convicntde bien distinguer entre eux le gramme-masso et le gramme-poids. La masse d'un corps est invariable, et son unité, le gramme-masse nous est représentée par la masse d'un centimètre cube d'eau à 4" (1). Par suite, si la massed'un corps quelconque, soumise aux mêmes forces, prend la môme accélération que le centimètre cube d'eau considéré précédemment, elle peut être désignée comme unité de masse. Le gramme-pt»ids est au contraire variable sur la surface de la terre et représente la force avec laquelle le gramme-masse est attiré par elle. Gomme sous la latitude 45**, du f<iit de Tallraction terrestre un corps prend une accélération de 980,6 cm. par seconde, le gramme-poids vaut 980,6 Dynes et l'unité technique de travail 1 kg. m = 10^ g. cm. = 10'». 980,0 Ergs.

D'après ces conventions on peut exprimer dans un cas dé* terminé une quantité d'énergie mécanique au moyen des unités choisies et on est ainsi à même de mesurer des quantités différentes de cette énergie et de les comparer entio elles.

Pour la chaleur nous choisirons comme unité celle nécessaire pour élever de 1° la température d'un gramme d'eau pris k 15» ["2) ; on lui a donné le nom de calorie (cal.).

(l) En fait, runilê de niasse ost représentée par la millièmo partie «l'une inîispe (le platine existant à Paiis et qui vaut à très peu près. jnilie fois l'unilé lliôoriqne indicpiée ei-dc>sus.

(•2) >'ernst, Throretische C hernie, 11»^ êililion, 1898, p. H.

KNERGIE 6

MaÎQtenant que les unités sont fixées pour deux sortes d'éncrg-îes, on peut, étant donné le principe de la conservation de Ténergie, facilement trouver combien une unité de l'une des énergies peut donner d'unités de l'autre.

Par expérience on a trouvé que 42.600 g. cm. =41.770. lO** Erg-s transformés en chaleur fournissent une calorie. On donne pour celle raison à ces nombres le nom d'équivalent mécanique de la chaleur.

On procéderait maintenant de la môme manière pour comparer entre elles les cinq autres sortes d'énergie ; cependant CCS unités n'étant provisoirement pas plus fixées que pour l'énergie électrique en dehors de l'équivalent mécanique de la chalear nous ne pouvons parler d'un équivalent mécanique de Téledricité ou d'un équivalent électrique de la chaleur. Nous apprendrons bientôt à connaître ces grandeurs.

Nous pouvons nous contenter ici du fait de la transformalion, en laissant de côté l'étude des circonstances dans lesquelles les différentes sortes d'énergie se transforment les unes dans les autres.

Nous étudierons au contraire de plus près le cas du contact de deux systèmes possédant des quantités différentes d'une même énergie, cas dans lequel le passage d'énergie de l'un des corps dans l'autre devient possible. Nous appliquerons cette considération à l'énergie du volume de deux gaz.

L'énergie de volume est une sorte d'énergie mécanique, nous pouvons la mesurer avec les unités définies plus haut. Si nous avons une certaine quantité de gaz dans un récipient, nous disons que le gaz possède une certaine quantité d'énerçic de volume, puisque, par sa dilatation, il est susceptible de fournir du travail (i). Supposons un vase ayant la forme

(1) Pour éviter les erreurs, on fera observer ({\\o le travail fourni par la dilatation U'un gaz (idéal) n'est pas dû à sonOncrgio intérieure. Le g&z n'est que riotermédiaire qui transforme en travail la chaleur vxiérieure. Si nous enlevons à un f^az une certaine quantité d'énergie cela veut dire que le gaz nous fournit celte quanliié d'énergie sous

Fig.U

ci-jointe (Rg. 1), placé dans le vide et soit un piston A pesant iOOgr. Si par exemple, par réchauflFement du gcaz, le piston A est porté de la position a à la position b distante de la première de 50cm.,100|^r.,ontétéainsi,g'râceà Ténerg-ie de. volume du gaz, élevés de 50 cm., c'est-à dire que i00.50 = 5000 gr. cm., ont été fournis, Ténergic de volume du gaz s'est évidemment diminuée de cette quantité. Si dans le cas considéré la section du piston était de 100 cm*, Tunité de section pèse un gramme et on dit que le piston exerce une pression p de 1 gr. Le volume V au-dessus duquel se déplace le piston quand il passe de a en 6 est de 5000 cm^ et par suite le produit pv exprimé en gr. et cm^ donne également 5000, on voit que ce produitpy indique directement le nombre de gr. cm à obtenir.

Représentons-nous maintenant un vase à parois rigides ayant la forme ci-contre (fig. 2).

Le piston G est mobile; à sa gauche se trouve de l'hydro- Fig. i.

gène, à droite de Tazote. Si les

deux gaz exercent la môme pression sur le piston, il reste en repos et il n'y a aucun transport d'énergie de l'un des gaz à l'autre. Nous voyons donc que le passage d'énergie est tout à fait indépendant des quantités d'énergie qui sont en contact. Le gaz de droite possède évidemment une bien plus grande quantité d'énergie que celui de gauche, et nous pouvons lui supposer une valeur élevée quelconque en choisissant le volume plus grand. Mais changeons la densité de l'un des gaz.

foniKî (l'énergie mêcaniquo au il«'»pen.s de la chaleur du milieu environnant. Sous cette réserve nous pouvons;, pour plus de simplicité, nous représenter celte éner^çie de volume comme inhérente au gaz luimême.

el par suite la pression, le piston se déplace aussitôt, le volume du i^az le plus lourd s'augf mente, il perd de l'énergie de volume; pour l'autre dont le volume a diminué l'énergie de volume a augmenté, et l'équilibre aura lieu seulement quand la pression exercée sur le piston sera devenue la môme pour les deux gaz.

Comme nous pouvons nous imaginer chaque quantité d'énergie de volume représentée par le produit p t;, l'énergie que nous désignerons toujours par E se montre comme le produit de deux facteurs, E = p v. L'un d'eux p possède, comme nous l'avons vu, la propriété importante de régler l'équilibre et nous nommons cette grandeur le facteur d'Intensité.

, , . 1 ,1 Energie ., L autre y, est alors simplement égal au rapport ^^r-; ; u

détermine la quantité d'énergie qui appartient à un système pour une intensité dounée et s'appelle le facteur de capacité ; dans notre cas, pour le volume cette notion est particulièrement claire.

On a pu pour les différentes sortes d'énergie trouver une semblable décomposition en deux facteurs, décomposition qui s'est montrée très avantageuse en facilitant considérablement la compréhension des phénomènes.

L'énergie électrique peut aussi être envisagée comme 1® produit de deux facteurs connus que nous nommerons dès maintenant ; E = 7r. g, tc est la force électromotrice, la tension ou la différence de potentiel et q la quantité d'électricité déplacée. La première grandeur représente le facteur d'intensité, l'autre la capacité ainsi que les pages suivantes nous le montreront.

Comme nous n'avons pas de sens qui nous rendent manifestes les phénomènes électriques, les notions fondamentales de l'électricité ne nous sont pas aussi directement accessibles que celles de l'énergie mécanique. Pour pouvoir avec leur aide travailler avec certitude et nous les représenter d'une manière moins abstraite il est nécessaire d'étudier par Tex-

périence les effets de Ténergie électrique. De même on ne pourrait concevoir la notion d*unité de travail ou de mètre, si on n'avait éprouvé Teffct de l'unité de travail, et si on n'avait vu la lopg'ueur que l'on a désignée du nom de mètre. Concevons un vase divisé en deux par une plaque d'argile poreuse, constituant ce que l'on nomme un diaphragme; dans l'une des parties versons une solution de sulfate de cuivre, dans l'autre une solution de sulfate do zinc ; plaçons maintenant une lame de cuivre dans la solution de cuivre et une lame de zinc dans la solution de zinc, nous avons un système désigne sur le nom d'élément galvanique. Réunissons les lames de cuivre et de zinc, les deux pôles de l'élément, par un fil métallique, celui-ci s'échauffera. Approchons une aiguille aimantée du fil, elle sera écartée de sa position, enfin coupons le fil et assujettissons aux deux extrémités deux lames de platine qui, sans se toucher, plongent dans une solution de cuivre, nous remarquerons sur l'une des lames un dépôt de cuivre métallique. De ces observations nous devons conclure que quelque chose a lieu dans le fil de jonction puisque nous remarquons maintenant des phénomènes absents jusqu'à la réunion des lames de cuivre et de zinc par le fil. Nous exprimons l'ensemble de ces phénomènes, que nous pouvons toujours provoquer à nouveau de la même manière, en disant simplement: il passe un courant électrique à travers le fil.

De prime abord on pourrait imaginer un fil qui par exemple ferait dévier l'aiguille aimantée, mais ne s'échaufferait pas, qui ainsi ne posséderait pas toutes les propriétés du courant électrique décrit ci-dessus, et en fait celle supposition a été faite précédemment par plusieurs. En réalité ce n'est pas le cas. Une longue expérience nous apprend que si un fil possède l'une des trois propriétés précédentes, il possèdeaussi toujours les deux autres comme aussi toute une série de propriétés hors de question ici. Que maints phénomènes échappent à rohscrvatioa dans certaines conditions c'est un fait indépendant de ce qui précède.

Au moyen d'un dispositif convenable nous pouvons mainicnant étudier les propriétés du courant électrique. Tout en laissant le fil dans sa position, inversons les connexions des deux pôles avec les conducteurs, nous observons de nouveau les mêmes phénomènes mais avec celte différence que loiguille aimantée est déviée dans une direction opposée et que le cuivre se dépose sur l'autre lame de platine. Nous pouvons par suite parler d'une direction du courant électrique.

Il nous paraît immédiatement que nous devons rechercher si la déviation de l'aiguille, ou si la quantité de cuivre précipitée pour un temps déterminé reste toujours la môme, et aussi de quoi dépend le chang'cment. Pour cela nous alloni^eonsle fil intercalé et nous trouvons maintenantque pour un même temps la quantité de cuivre précipité a diminué ; elle devient au contraire plus grande si la longueur du fil diminue. Nous devons delà conclure que le courant électrique a une intensité dépendante des circonstances et nous acquérons ainsi la notion d^Intensité de courant. Pourquoi cette intensité a-t-elle diminué ? Parce que le fil est allongé. Pourquoi a-t-elle augmenté? parce que le fil a été diminué de longueur. Le fil s'oppose donc en quelque sorte au passage du courant^ ce que nous exprimons en disant qu'il possède une certaine Résistance, Nous avons trouvé que plus cette résistance est jurande, plus petite est l'intensité.

La question maintenant se pose de savoir s'il y a quelque inoyetk de changer l'intensité en laissant la résistance constante. L'expérience répond affirmativement. Employons au lieu d'un seul deux éléments, en réunissant le zinc de l'un au cuivre de l'autre (l'introduction du second élément n'élève pour ainsi dire pas la résistance du circuit), et nous obtenons maintenant une intensité beaucoup plus élevée On a l'impression d'une augmentation de la pression avec laquelle le courant électrique est refoulé à travers le fil et c'est ainsi que Ton arrive à parler d'une forcn clectromotricc du courant.

8 NOTIONS FONDAMENTALES d'ÉLECTRICITÉ

On peut bien admetlrc que, grâce à ces détails, les mots, intensité, résistance, force clectromolricc ne sont plus de vaincs notions, mais ont une sig-uiHcation claire.

Nous devons maintenant passer à rétablissement d'unités pour ces g^randeurs. Nous prendrons pour cela une voie beaucoup plus simple que celle qui fut en réalité suivie. L'élément précédemment décrit^ nommé l'élément Daniell, du nom de son inventeur, a pour une concentration é^ale des solutions de sulfate de zinc et de cuivre, une force électromotrice égale en chiffres ronds à 1,10 unités et nous donnons à l'unité le nom de V^^; pour l'unité de résistance, VOhm, nous prenons la résistance que possède une colonne de mercure de 106,3 cms. de long-, ayant une section de 1 mm» et prise à 0** ; pour l'unité d'intensité de courant, nous prenons celle qui précipite en une seconde 0,3293 mg". de cuivre ; son nom est V Ampère (1). Il est inutile de justifier ici le choix de ces grandeurs comme unités; c'est là un chapitre spécial de l'histoire de l'électricité théorique.

Nous savons déjà que l'intensité de courant dépend d'un côté de la force électromotrice, et de l'autre de la résistance. Ohm a admis, et jusqu'à présent il ne s'est montré aucune exception, que l'intensité est directement proportionnelle à la force électromotrice et inversement proportionnelle à la résistance. Nous pouvons écrire : '

. , Force él cet ro motrice ,

Intensité = =— — : k,

Résistance

A', étant un facteur de proportionnalité indépendant des unités choisies. Celles-ci sont d'ailleurs prises telles que, si

(1) Los <lt'*signalions d'ohm, do volt, d'ampère, de coulomb, do farad cl rie K (voyez plus loin) dérivent des noQis des savants, Voila, Ohm, Ampère, Coulomb. Faraday, auxquels réleclricilè doit une grande parlie de son développement.

dans un circuit il existe une force électromotrice del volt, et. si la résistance s'élève à 1 ohm, l'intensité est de i ampère. Par suite :

Ampère:

Ohm

le facteur de proportionnalité étant dans ce cas égal à Tiinité; si nous avions pris pour unité une intensité dix fois plus grande, ce facteur serait naturellement ég'al à 0,1.

Nous sommes dès maintenant en état de voir comment on détermine des forces électromotrices inconnues ou des résistances. On voit immédiatement comment on mesure Tintensité I : on pèse la quantité de cuivre déposée dans l'unité de temps et celle-ci divisée par 0,3293 donne l'intensité en ampères. Veut-on mesurer la résistance d'un circuit ? on prend par exemple un élément Daniell qui a i, 10 volt et on mesure rintcnsité. Si celle-ci s'élève par exemple à 0,001 ampère, nous avons d'après la loi de Ohm pour la résistance :

1,10 volt .,^^ ,

1 1100 ohms.

0,001 ampère

Introduisons maintenant dans le même circuit, sans chang'er la résistance, au lieu du Daniell une force électromotrice inconnue r, nous pourrons facilement évaluer tu en volt par une simple nouvelle mesure de l'intensité. Soit par exemple pour celle-ci 0,1 ampère, ir aura pour valeur

0,01 ampère. 1100 ohms = 11,0 volts.

Pour parvenir à une conception encore plus claire du courant électrique nous utiliserons son analogie avec un courant de liquide. La force électro motrice correspond à la pression, la résistance électrique aux résistances de frottement de l'eau, l'intensité du courant au débit du courant deau. Lorsque Von dit qu'une conduite possède un certain débit, cela veut dire que par unité de temps une certaine quantité d'eau tra-

iO NOTIONS FONDAMEIiTALES d'ÉLECTRICITÊ

verso la sectioa. L'unité de débit pour i*eau n*est pas fixée scientifiquement, oo pourrait nommer unité, par exemple, le débit pour lequel un cm' d'eau traverserait la section par unité de temps. Oe même que pour un courant d'eau nous parlons do quantité d'eau, nous parlons avantagpeuscnient de quantité d'électricité pour le courant électrique sans avoir besoin d'ailleurs de nous représenter sous ce nom quelque chose de matériel et nous disons : pour une intensité de un ampère, il passe à travers la section par unité de tomps une quantité d'électricité ég'ale à un Coulomb, Nous aurons par suito la quantité totale passée pendant un certain temps h travers la section d'un conducteur, on multipliant l'intensité par le temps.

Eu g^éncral on fait une distinction dans l'enseiji^nement de l'électricité entre la force élcctromolrice, le potentiel ou la tension d'une part, et la différence de potentiel ou la différence de tension de l'autre. La force électromolrice signifie la chute de potentiel présente dans l'élément, par 'suite p3ur un élément constant, une g-randour invariable qui doit être éjçaléc à la pression initiale constante avec laquelle de l'eau est poussée dans un tube. Le potentiel ou la tension

nous représentent en chaque point la t pression électrique » variable le long d'un conducteur.

Dans tous les cours de physique on fait l'expérience suivante :

sous une pression déterminée on refoule, de l'eau à travers un tube suffisamment étroit et portant en différents points des tubes (le niveau (v. fii»*. 3) ; la hauteur de Teau indique pour un point déterminé la pression sous laquelle l'eau

Fig. 3.

ÉNERGIE il

est poussée dans le tube. Considérons la partie du tube qui va de a à 5, la pression tombe de H à /i pression sous laquelle le liquide sort du tube. La quantité de travail qu'on peut obtenir quand une quantité m d*cau se meut dans un tube sous la pression p (par cm^) est m p. Pendant que la quantité m d*eau s*est déplacée de a en 6 son énergie disponible est tombée de m H à m /i. La quantité m (H — h) d'énergie a été utilisée à vaincre le frottement, c'est-à-dire quelle s'est transformée en chaleur, dissipée dans l'espace environnant et perdue pour nous. Nous ne pouvons plus disposer que de la quantité de travail m h, utilisable à notre volonté d'une manière quelconque, par exemple dans une turbine, etc. On voit clairement combien tout ceci dépend de la grosseur de la conduite. Plus nous prendrons celle-ci grosse, plus nous diminuerons le frottement et par suite plus il nous restera de travail utilisable.

Nous rencontrons des propriétés semblables pour le courant électrique. Le Hl A B (fig. 4) représente un circuit rectiligne. De môme que nous déterminons pour l'eau la pression au moyen de tubes de niveau ou de manomètres nous pouvons ici mesurer la

tension par un électromètre (voir plus loin). Nous trouvons pour A la tension (ici force électromolricc) tz et pour B par contre, 0, si B est mis en contact avec le sol. Puis, comme précédemment, si nous faisons passer une quantité d'électricité e à travers le circuit, nous dispost)ns de Ténergie électrique izq en A, etO en B. L'énergie totale r.q a été transformée en chemin en chaleur et est ainsi perdue pour nous. Cependant si en un point quelconque du circuit nous faisons efiFcctuer un certain travail, par exemple en décomposant une solution, nous pouvons transformer presque complè-

là

tement l energ'ie électrique en travail utilisable, et pour cela il est tout à fait indifférent de faire produire ce travail en un point ou en un autre ; seulement une certaine partie est toujours perdue pour nous à l'état de chaleur et cette fraction dépend de la matière choisie, de sa section, etc., etc.

Intercalons la solution en C, i'électromèlre nous indique la chute ci-dessus {Rg. 3) si on emploie pour décomposer la

Fig. 5.

solution à peu près la quantité d'énergie 7r(/. La figure 6 nous montre la chute de tension si le travail est moitié moindre. D'une manière analogue nous pourrions transformer presque complètement en travail utile la quantité d énergie in (H — h) perdue dans le courant d'eau considéré précédemment. Fermons par exemple le tube en 6, la pression s'élève aussitôt de /i à H et en ce point nous disposon.s maintenant de la quantité d'énergie mH, transformable u volonté. Le courant d'eau se dislingue du courant électrique en ce qu'il peut quitter la conduite avec une certaine énergie cinétique, propriété qui fait défaut au courant électrique.

Si nous avons un circuit galvanique quelconque, nous pourrons toujours nous placer dans le cas précédemment indiqué : la tension a sa valeur maxima en un point et, dans le cas où on ne produit aucun travail, elle tombe régulièrement jusqu'à si la résistance du circuitcst partoutla même. S'il y a un travail quelconque à produire, exigeant une certaine quantité d'énergie électrique et par suite une tension

ÉNERGIE iâ

déterminée, la tension diminue de cette quantité au point ou le travail est demandé. Soit p cette chute, le reste tu — p de tension, nonemplové ù produire du travail subit une décroissance répartie régulièrement sur tout le circuit.

Si le circuit n'a pas en toutes ses parties la même résistance, la chute de Texcès de tension se répartit proportionnellement à la résistance. Si )a partie AB (fig. 7) a par exemple une résistance (4a) double de celle de HC (2a) et quadruple de celle de CE (a), si -k est la tension du circuit composé de ces trois parties, la décroissance aura lieu d'après la manière indiquée. C'est une conséquence nécessaire de la

loi d'Ohm citée précédemment 1 = —. La loi d'Ohm s'applique aussi bien à tout le circuit qu'à une partie quelconque. Pour une partie donnée la valeur de t: à considérer est la différence de tension entre les deux extrémités de cette partie, et W en est alors la résistance.

Par suite dans la fig. 7 comme dans tout circuit l'intensité en tous les points est égale et indépendante de la résistance, etc., ce qui est, on lésait, aussi le cas pour un courant d'eau, on a :

Fig.7.

TC TT TTi TC TT^ TT^

la 4a 2a a'

Par suite les diff/*rences de potentiel entre les points particuliers sont dans le môme rapport que les résistances correspondantes.

Il est indifférent que la résistance soit formée par un mé-

14 NOTIONS FONDAMCNTALKS d'ÉLECTKICITE

tal OU une solution. Pour un élément g'alvanîquc, par exemple, dont les deux pôles sont réunis par un fil la résistance totale du circuit se compose de la résistance extérieure, de celle du fil, et de la résistance intérieure, ordinairement cclie du liquide présent dans Télémeut (la solution de sulfate de zinc et celle de sulfate de cuivre dans l'élément Daniell précédemment décrit). Si la résistance extérieure est environ iOOOohms, la résistance intérieure 100 ohms ; si la force électromotrice de Télément est 1^,10, la chute de tension ég'alera pour la première résistance 1 volt, et pour la seconde 0,1 volt. On peut distinguer maintenant la force électromotrice d'un élément et la différence de potentiel ou tension aux bornes; sous ce dernier nom on entend la différence de tension qui existe entre les deux pôles, dans la résistance extérieure. Dans Télément Daniell considéré plus haut la tension aux bornes est de 1 volt. Si on désigne par E la force électromotrice, par £ la tension aux bornes, par W^ la résistance intérieure, la résistance extérieure par W^nous avons la relation :

Si on fait croître la résistance extérieure indéfiniment, cette tension aux bornes s'approchera de plus eu plus de la force électroiTiotrice de Télément, et pour une valeur infinie de la résistance, c'est-à-dire en circuit ouvert, ces deux valeurs deviendront identiques. En circuit ouvert il n*Y a plus de chute de tension, celle-ci ne pouvant avoir lieu que s'il y a courant, transformation en chaleur, en un mot travail fourni. A Texception de ce dernier cas, la tension aux bornes est donc toujours plus petite que la force électromotrice et dépend du rapport entre les résistances extérieure et intérieure.

Equivalent électrique de la chaleur. — Nous avons jusqu'à présent admis par simple analog-ie que Texpression

ÉQUIVALENT ÉLECTRIQUE DE LÀ CHALELU ib ^

Ttq représente l'éncrj^çie électrique ; celle-ci ne pourrait-elle pas cependant avoir une autre expression, par exemple ire ? Nous pouvons facilement démontrer le bien fondé de cette hypothèse ; eamême temps nous calculerons Téqui valent électrique de la chaleur. Soit un eîrcttii où existe une force électromotrice -K exprimée en volts, ou en d*au ires termes dans lequel la tension tombe d'une valeur maxima z à la valeur 0. En passant nous disons ici que le commençantincline facilement à se laisser entraîner par l'expression employée tout d'abord, à admettre faussement que la valeur tt pour la tension reste la même dans tout le circuit. Ce n'est pourtant, comme nous l'avons vu, le casenaucune manière. Soit g la quantité d'électricité, exprimée en coulombs, s'écoulant à travers la section dans Tunité de temps ou, comme nous pouvons aussi le dire, puisque les expressions quantité d'électricité par unité de temps et intensité sont équivalentes, soit q l'intensité de courant dans le circuit exprimée en ampères. Imag-inons tout le circuit placé dans un calorimètre, comme la totalité de l'énerg-ic électrique (si nous ne faisons produire aucun travail) se transforme en chaleur, il doit se déiçagcr par unité de temps une quantité de chaleur qui équivaut au produit izq, en supposant que celui-ci nous représente l'éncrg-ic électrique. Prenons maintenant un autre circuit dans lequel nous avons la force

électroraotrice -- et l'intensité 2 q, la quantité de chaleur dé-

g-agéc par unité de temps devra être égale à la précédente,

pui.sque ^ 'X,2q = 'j:q. De même pour tout chansi'emcnt de t.

et de g qui n'altérera pas la valeur du produit la quantité de chaleur déj^agée par unité de temps doit rester la nu>me. C'est ce qui a lieu en effet. De plus q restant le mOine donnera à la force électromotrice la valeur 2:1, nous aurons une quantité double de chaleur, etc. Il est ainsi démontré que le produit Tzq représente l'énerg-ic éleclrique. Le calcul de l'équivalent électrique de la chaleur est maintenant exlréincnicnt

Simple. Nous exprimons naturellement runito d*énergîc électrique par le produit 1 voltX ^ coulomb. Il nous suffit maintenant de mesurer la quantité de chaleur dég-agée quand un coulomb traverse un circuit avec la force électro motrice ivolt, ou aulrement dit quand un coulomb subit une chute de 1 volt, indépendante de la résistance, puisque celle-ci détermine seulement le temps dans lequel cette chute s'effectue, et que la notion de travail est indépendante du temps. Soit

pour cette quantité de chaleur K calories, — représente ainsi

l'équivalent électrique de la chaleur; il indique combien d'unités électriques sont équivalentes à une unité calorifique. On a trouvé que :

1 Volt X^^ouloînb = 0, 2394 Cal. ou que 4,177 Volt X Coulomb = 1 cal.

Comme 1 cal =42600 g. cm. l'équivalent électro-mécanique e.st :

1 VoltX Coulomb = 10200 g. cm.

'zq nous représente l'énerg-ie électrique dont nous pouvons disposer dans un conducteur entre les extrémités duquel existe une différence de potentiel tt, et dont la section est traversée par la quantité d'électricité e. Laissons cette énergie so transformer complètement en chaleur on a :

A étant la quantité totale de chaleur dég^agéc et k un facteur (le proportionnalité. Nommons i l'intensité de courant correspondante, nous avons t. z=i = k.a. on a représenté par a la quantité de chaleur transformée par unité de temps. D'après la loi de Ohm on a maintenant :

ÉQUIVALENT ELECTRigUE DE LA CHALEUR il

7r = fc'.i.W, substituons, nous obtenons

La quantité de chaleur dégagée dans un circuit (ou une partie de circuit) par unité de temps est proportiomielle à la résistance et au carré de Vintensitc. Cette loi est nommée loi <le Joule du nom de celui qui Ta découverte et sa vérification expérimentale constitue réciproquement une preuve de Texactitudc de la loi de Ohm.

Si nous choisissons comme unités pour a, Wet i, la calorie, l'ohm et Tampère, le nombre de calories dégagées par unité de lemps

= 0,2394 Ampère^. Ohm (1)

Les indications suivantes présentent encore de l'intérêt. Un volt-coulomb s'appelle aussi un joule et vaut 10' Erg-s. Un certain nombre de joules représente par suite une certaine quantité d'énergie, indépendante du temps. Si on divise par le temps exprimé en secondes le travail fourni par une machine pendant ce temps, on obtient l'énergie produite par unité de temps et ceci représente la puissance de la machine. L'unité de puissance, le volt-ampère s'appelle le Watt; c'est le travail d'un moteur qui fournit un Joule par seconde.

On a entre ces grandeurs les relations :

. -,. Joule Volt-coulomb . ,, ,

1 Watt = =; p = — = i \oltampère.

ÎSeconde Seconde

La puissance multipliée par le temps donne inversement l'énergie fournie : un Watt-seconde =: un Joule ; un Wattheure =3600 Joules. En pratique industrielle au lieu du Joule ou du Kilojoule on compte en Watt-heure ou Kilowattsheures. De môme d'ailleurs les quantités d'électricité s'expriment non en Coulombs mais en ampères-heure en remar- Le Blanc. — Kleclrochimie. 2

18 NOTIONS fondamentales' d'électhicité

quant que 1 ampère-heure = 3600 coulombs. On trouvera à la fin de ce volume une table où sont réunies toutes les unités usuelles d'énergie.

Four électrique. — Une connaissance plus précise des rapports indiqués entre Ténergic électrique et la chaleur est d'une g'rande importance scientifique et technique. S'a§|^it-il de Toblenlion de très hautes températures, 3.000" et audessus, nécessaires par exemple pour préparer le carbure de calcium au moyen de la chaux et du charbon d'après la réaction :

GaO-f3G=-CaG2-+-CO,

le chauffage électrique nous ofîre souvent l'unique moyen pour atteindre la température nécessaire, au moins dans des conditions économiques avantageuses. Le dispositif dans lequel on met en œuvre de semblables procédés se nomme un four électrique.

Un moyen de chauffage, que nous voulons étudier de plus près, consiste à isoler les deux extrémités d'un circuit par les parois opposées d'un four et de les réunir par une baguette d'une matière résistante,du charbon par exemple, qui possède vis à-vis du circuit extérieur une haute résistance électrique. Plus le rapport entre la résistance intérieure et la résistance extérieure est élevé, meilleure est l'utilisation de l'énergie. Au moyen de cette disposition on peut presque complètement transformer en chaleur l'énergie électrique fournie par une source de courant, et la transmettre au mélange destiné à la réaction et disposé en couche autour de la baguette. La seule limite à l'élévation de température est le manque de résistance des matériaux conducteurs; l'utilisation de la chaleur est excellente puisque l'échaufiFement a lieu du dedans vers le dehors. Nous donnerons ici un exemple numérique pour faire ressortir clairement l'action thermique du courant électrique.

Soit une force élcctro motrice de 100 volts, et supposons