DÉCHARGE ELECTRIQUE OBSCURE S

du courant alors que dans l'arc ce rôle est joué principaleiDCQl par la vapeur provenant de Télectrode. Cette vapeur, à teosioD éj^ale, permet une au/^mentation considérable de Tintensité. Naturellement la quantité d'énergie électrique transformée en chaleur par unité de temps est beaucoup moindre pour la déchargée dans les gaz.

Si on fait croître la tension jusqu'à ce que la décharge dans le gaz devienne un arc, on observe soudain une augmentation considérable de Tintensité pendant que la tension s'abaisse.

Il n'est pas en général possible de ramener la tension à sa valeur primitive par Temploi d'une machine suffisamment puissante, car l'intensité croissant alors arrivera* ta volatiliser les électrodes les plus réfraclaires. Cependant dans certaines conditions on peut réaliser toutes les formes intermédiaires entre la décharge dans les gaz et l'arc, formes par exemple dans lesquelles au voisinage des électrodes, au point incandescent de passage, la vapeur de l'électrode assure le passage du courant alors que plus loin la décharge redevient purement gazeuse (1). On devrait d'ailleurs plus exactement donner ce nom aussi aux arcs à flamme calme qui servent dans la préparation décrite plus haut des composés oxygénés de Tazote ; avec les courants alternatifs, môme à haute fréquence, la décharge est bien entendu toujours discontinue; au reste il est vraisemblable que toute décharge est discontinue.

Cette discontinuité estsilrc pour les décharges par étincelles qui peuvent être envisagées comme des arcs de durée extrêmement petite ; l'intensité y atteintdes valeurs considérables. On doit conclure des observations spectroscopiqucs que la vapeur de l'électrode joue un rôle dans le passage du courant et la possibilité de préparer des solutions colloïdales de métaux précieux en faisant éclater dans l'eau des étincelles entre <les électrodes de ces métaux amène à la même conclusion.

(t) Voyez 0. Lehmann, Phénomènes électriques lumineux, et décharges, w. Knapp à Halle a. S., 4898-

24 NOTIONS FONDAMENTALES d' ÉLECTRICITÉ

Comme nous Tavons déjà indiqué la décharg-c tranquille (comme aussi rétincelle) est en état d'ag-ir chimiquement sur les gaz. L'hydrog-ène avec l'azote fou mit ainsi l'ammoniaque, avec le cyanogène l'acide cyanhydrique; l'oxyde de carbone et l'eau donnentde l'acide formique, et l'oxyg-ènc donne l'ozone. Cette dernière réaction, importante au point de vue industriel, est très remarquable sous certains rapports ; clans tous les modes d'utilisation du courant alternatif vus précédemment la quantité de chaleur ou la température produite importait seule; il semble ici que la forme du courant, la courbe qui relie ses maximas et minimas joue un rôle sur la quantité d'ozone produite pour les mômes appareils et la môme quantité d'énerg'ie électrique. Ces faits sont encore peu éclaircis dans leur détail.

Capacité. — Nous étudierons ici rapidement la capacité électrique (C), notion utilisée plutôt dans l'électricité statique; (cette « capacité électrique » n'a rien h voir avec le facteur de capacité de Ténerg'ie électrique, la quantité d'électricité.) On entend sous ce nom le pouvoir absorbant d'un corps pour l'électricité et on déBnit la ca|>acité par le quotient Quantité d'électricité q

Potentiel

Pour des corps ayant des capacités différentes une même quantité d'électricité fait naître des pressions électriques différentes et pour des pressions ég-ales des quantités différentes d'électricité sont nécessaires.

L'unité est le Farad qui désigne la capacité d'un corps qui pour la quantité d'électricité 1 coulomb est porté au potentiel 1 volt.

La capacité d'un corps est indépendante de sa constitution intérieure, mais dépend au contraire de sa g-randeur^ de sa forme et du milieu qui l'entoure.

Quantités d'électricité positives et négatives. —

Nous avons jusqu'ici comparé le courant électrique à un cou-

QUANTITÉS d'Électricité positives et négatives 25

rant de liquide, et cette analogie est particulièrement utile au début et facilite la compréhension des phénomènes. En r^'alîi^^ comme nous l'avons déjà indiqué, les faits sont plus cornplîqués. Intercalons dans un circuit une solution de chlorure de cuivre comme nous Tavons déjà indiqué précédemment, nous remarquons sur Tune des lames de platine une précipitation de cuivre métallique, et àTautre lame un dégaê^^^ncnt de chlore. Si la séparation du cuivre éveille Tidéc " '^n déplacement par le courant électrique du cuivre dissous "*ns le liquide vers Tune des électrodes où il se dépose, le ^S'^g'ement de chlore à Tautre électrode donne à penser que ^Hlore présent dans le liquide a été déplacé dans la direc- '^ inverse. La constatation de ce mouvement de matière r ^ûxMe sous rinfluence du courant électrique nous amène *^€ltre que nous devons attribuer au courant électrique ^^ti "pas une seule direction comme pour le courant d'eau, -ït^a'is deux directions de sens contraires. Mais nous savons, d'après les premiers principes d'électricité statique, que nous avons à distinfjcuer deux sortes de quantités d'électricité, désignées par les noms de positive et de négative et de là résulte cette conclusion que le courant électrique consiste dans le mouvement simultané de quantités d'électricité positives dans un sens et de quantités d'électricité né^-atives dans le sens opposé ; c'est une conclusion qui sera justifiée par les recherches électro métriques que nous décrirons bientôt. Les particules de cuivre se meuvent toujours dans la direction de 1 électricité positive, et celles de chlore dans la direction do réleclricité négative.

L'énergie électrique montre donc ainsi des propriétés tout autres que Ténergie mécanique. Le produit volume X pression représente une quantité d'énergie, et pour le volume qui, dans ce produit, représente le facteur de capacité, nous ^^ connaissons qu'une espèce. Pour l'énergie électrique nous avons deux sortes de facteurs de capacité + 7 et — ^ "*^'s par celte relation que la réunion d'une quantité + </ et

26 NOTIONS FONDAMENTALES d'ÉLECTRICITE

d*unc quantité égale — q donne 0. Nous devons nous accoutumer à penser d'une manière abstraite; nous ne devons pas exiger qu'une quantité d'électricité se représente à nous comme une chose palpable ainsi que la matière. D'ailleurs si nous réfléchissons bien nous trouvons que si l'expression matière nous paraît compréhensible nous ne devons pas trouver incompréhensible l'expression quantité d'électricité. D'abord savons- nous bien clairement ce que nous entendons par matière? Nous parlons de matière quand nous remarquons en un point déterminé un ensemble déterminé de propriétés. L'une d'entre elles est par exemple d'occuper un certain espace, c'est-à-dire correspond à l'existence d'une certaine quantité d'énergie de volume. Si nous comprimons la matière nous tendons à réduire son volume, il y a absorption de travail et c'est cela qucnousconstatons. Nous parlons également de l'existence de quantités d'électricité quand nous remarquons en un endroit un ensemble de propriétés déterminées. Ces propriétés sont cependant d'autre sorte que les précédentes. La quantité d'électricité ne remplit pas l'espace, et ne possède pas d'énergie de volume par exemple, et c'est pourquoi nous ne pouvons la toucher avec les mains (1). On demande fréquemment ce que nous devons nous représenter sous le nom de quantité d'électricité ; ou de quelle nature est l'électricité ; et on ne demande jamais : Quelle est la nature de la matière ?*Ccs deux questions sont également oiseuses. Les mots « matière 9 et « quantité d'électricité » ne sont rien de plus que des expressions globales pour une série de propriétés déterminées.

Frottons un bâton de cire à cacheter avec une étoffe de laine nous transformons du travail mécanique en énergie électrique.

(1) On doit cependant faire ici remarquer que Helmholtz et d'autres savants attribuent une structure atomique à l'électrieité et supposent l'existence de particules positivement ou négativement chargées. D'après cela on doit admettre deux nouveaux éléments pour ainsi dire dénués de masso l'électron positif et l'électron négatif.

MESURES ÉLECTROMÉTIirQUES 27

Mais toujours les deux corps, oussî bîen le frotteur que le frotté,se montrent électrisés r un néj^alivement, l'autre positivement. C'est une loi de la nature que toujours, quand de l'énergie électrique prend naissance, elle apparaît en deux points séparés de Tespace, points qui au resle peuvent être extraordinairement près Tun de l'autre ;cela dépend des deux facteurs de capacité présents. On parle ordinairement et nous l'avons aussi fait d'une quantité d'électricité q qui traverse un circuit et on désigne comme sens du courant la direction .dans laquelle les particules de cuivre se meuvent dans la solution. En fait à une quantité d'électricité positive qui se déplace dans un sens correspond toujours une certaine quantité d'électricité négative qui se déplace dans le sens contraire de telle manière qu'en tous les points du circuit la somme de ces deux quantités est constante. Le mouvement d'électricité positive dans une des directions est cependant équivalent au mouvement d'électricité négative dans la direction opposée, et nous sommes formellement autorisés et nous le faisons pour plus de simplicité, à ne parler que du transport de la quantité q d'électricité dans une direction, qui est celle du mouvement des particules de cuivre. Nous ne devons cependant jamais oublier que cette manière de s'exprimer ne correspond pas à la réalité des faits. Sans cela nous ne pourrions pas du tout comprendre par exemple les mesures électrométriques appliquées à un circuit que nous allons étudier maintenant.

Mesures électrométriques. — Nous connaissons pour la température facteur d'intensité de l'énergie thermique, une limite inférieure absolue — 273°. Il existe aussi pour la pression un semblable point à partir duquel nous commençons à compter; dans un espace vide règne la pression zéro. Par contre nous ne pouvons pas parler de vitesses absolues, mais seulement mesurer des vitesses relatives. Pour les mesures ordinaires nous égalons à zéro la vitesse de la terre.

28 NOTIONS FONDAMENTALES d'ÉLECTRICITÉ

Quand nous disons par suite que un corps a la vitesse v cela veut dire que la différence entre sa vitesse absolue et celle de la terre en valeur absolue est égale à v. Il en est tout à fait de môme pour le facteur d'intensité de Ténerg'ie électrique. Celui-ci prend toujours la forme d'une différence puisque nous ne connaissons pas de point zéro à partir duquel nous puissions compter. On pose arbitrairement égale à zéro la tension existant à la surface de la terre. Si nous voulons amener au potentiel zéro un point d*un circuit, il nous suffit de réunir ce point par un bon conducteur avec la surface de la terre, et ainsi nous transformons pour ainsi dire ce point en une partie de cette surface même.

Les tensions électriques sont mesurées au moyen de Télectromètre. (Nous ne parlerons pas ici des méthodes galvanométriques). Il y en a une grande quantité de modèles qui sont sans intérêt pour nous; leur principe est toujours le même. Nous prenons, pour étudier le mode d'action de cet instrument, rélectromètrc bien connu à feuilles d'or. Nous le réunissons d'abord à la terre pour le mettre au potentiel zéro, les feuilles tombent ensemble. Mettons-le maintenant en relation avec un point dont la tension doit être mesurée ; il pénétrera dans réleclromètre de l'électricité soit positive, soit négative venant de ce point. Plus il en passe et plus la quantité d'énergie amenée sur les feuilles est grande, l'effet produit augmente et les feuilles s'écartent de plus en plus. La quantité d'énergie qui passe ainsi dépendant de la pression, l'écart des feuilles nousdonne une mesure de la tension. On peut maintenant graduer l'élcctromètre et y lire directement la pression électrique en volts.

Imaginons maintenant un circuit (de résistance suffisamment grande et égale en toutes les parties), possédant aux points A et B (fig. 10) une source d'énergie électrique de tension 2 volts, et mettons l'élcctromètre en rapport avec différents points du circuit pendantque nous réunissons tour à tour les •autres au sol. Réunissons d'abord au sol le milieu C par

MESURES ÉLECTROMETRIQUES 29

un conducteur,rélectromètre étant relié à A point de formation des quantités d'électricité positive, nous trouvons que l'éleclromètre se charge positivement' et montre une tension de 1 volt. Relié à B où prennent naissance des quantités d électricité négative, nous avons de nouveau Télectromètre chargé à un volt, mais négativement. Au point G Télectromètre ne montre aucune charge. Entre A et C et C et B nous pouvons avoir toutes les tensions entre et 1 volt, la chute est toujours proportionnelle à la résistance, seulemeat

dans le premier cas Télectromètre est toujours chargé positivement et dans le second toujours négativement. On obtient le môme résultatsi aucun pointn'cstréuni au sol, c'est-à-dire si le circuit est isolé. Si au contraire B est réuni à la terre, 1 elec- Iromètre se montre toujours chargé positivement. La tension s'élève en A à 2 volts, en G à 1 volt, en B elle est nulle, et entre ces points elle passe par tous les degrés intermédiaires. En réunissant A à la terre Télectromètre ne nous indique plus que de l'électricité négative et en B 2 volts, en G 1 volt et en A 0.

On voit que ces propriétés sont très claires, nous pouvons

nous en rendre compte encore mieux par une représentation graphique.

Représentons-nous le circuit précédemment décrit développé entre les points A et B et servant comme axe des abscisses d'un système de coordonnées. En chaque point particulier les ordonnées représentent les tensions correspondantes ; la ligne AB cllc-

Fig.ll.

30 NOTÏOWS FONDAMENTALES D'ÉLECTRICITÉ

môme représente le lien de la tension 0; les tensions correspondant à dès quantités d'électricité positive sont portées

vers le haut, celles correspondant aux quantités d'électricité négative vers le bas. D'après cette convention, les trois cas

Fig. 13.

précédents sont représentes g^raphiquement par les fig*. il, 12, 13.

Il est facile de voir que Ton obtiendra la distribution des tensions en menant simplement une parallèle à Taxe des abscisses par le point réuni à la terre.

A partir de la figure 12 nous obtenons par exemple aussitôt la fig-ure 11 en menant par C une parallèle à AB, et la fig-ure 13 en menant cette parallèle par A'. Nous avons en effet pour ces deux cas réuni d'abord G à la terre, ce qui l'amène par suite à la tension correspondante C' = 0, puis le point A ce qui fait tomber à la tension correspondante A*.

Il n'y a rien de changé en général s'il y a du travail fourni par le courant et par suite une chute brusque de potentiel en un point.

Il nous reste maintenant à indiquer une propriété caractéristique de l'énergie électrique. Soient deux sources égales

MESURES ÉLECTROMETRIQUES 31

d^énergie électrique réunissons le point orig-ine des quantités d'électricité négative (le pôle négatif) de Tune avec le pôle positif de Tautre. Nous obtenons maintenant un système ajantune force électromotrice double. Deux éléments Daniell par exemple réuni^ de cette manière, donnent une force électi*omotrice de 2,20 volts. Nous avons ici des propriétés toutes différentes de la température. Deux barres ayant une de leurs extrémités à 0, l'autre à 100° ne peuvent en aucune manière être réunies pour nous donner une différence de température de 200°. Au contraire, Ténergie électrique jouit de cetle propriété que quand une différence de potentiel existe entre deux points d*un conducteur elle ne change pas, si Ton amène l'un des poinbs à un potentiel quelconque, et par suite on peut atteindre des forces électromotrices aussi élevées qu'on le veut par la réunion de sources d'électricité. Si le pôle nég-atif d'un Daniell est réuni à la terre, le pôle positif a la tension -f-^^>10, réunissons le pôle négatif d'un second Daniell celui-ci se met à la môme tension et le pôle positif du second Daniell indique la tension 2^,2, etc.

Par la réunion en quantité de [«lusieurs éléments, c'est-àdire par la réunion entre eux des pôles de môme nature, on ne produit aucune élévation de la force électro motrice, mais bien une diminution de la résistance intérieure.

Maintenant que nous avons acquis les notions principales nécessaires pour comprendre ce qu'est le courant électrique nous pouvons aborder Télectrochimie elle-même. Nous donnerons maintenant un courtrésumé historique de l'électricité qui nous amènera bientôt à rélectrochimie, c'est-à-dire à notre sujet proprement dit. Nous renverrons le lecteur désireux de plus de détails à l'ouvrage de Ostwald, « Elektrochemic, ihre Geschichte und Lehre y> et aussi au « Handhuch der Elektrochemie (1) » qui paraît en ce moment.

(i) Uandbuch dev Elektrochemie , pai- Feli.v B. Alirens, Stuttgart,