CHAPITRE IL

Des ap|)areils destinés à étudier le dégagement de l'électricité.

Des électroscopes et des électromètres.

Les appareils employés pour constater la présence de Télectricité libre sur les corps, ont reçu le nom d' électroscopes, à'électroinètres; les premiers accusent seulement la présence de l'électricité 5 les seconds servent à mesurer son intensité.

Si le corps est assez fortement électrisé , il suffit de lui présenter des corps légers, ou mieux encore une petite balle de moelle de sureau suspendue à l'extrémité d'un fil de cocon. S'il 5^ a attraction, puis répulsion de la balle de sureau, on est certain que le corps est électrisé. Si la tension de l'eleetricité est plus ou moins faible, il faut avoir recours à différents appareils décrits dans tous les ouvrages de physique, et dont je vais en peu de mots rappeler la description. Le premier appareil (pi. YI, fig. Ij est formé de deux brins de paille trèsmenus, suspendus parallèlement l'un à l'autre à deux petits anneaux de fil de métal fixés à une tige métallique terminée par un bouton arrondi, laquelle tige passe dans la tubulure d'une petite cloche à laquelle elle est assujettie au moyen d'un bouchon ou de gomme laque. Cet appareil peut être transporté sans inconvénient dans les voyages. Le deuxième se compose de deux fils de métal très-lins, terminés par deux petites balles de sureau, et suspendus comme les deux brins de paille. Le troisième se compose de deux lames d'or battu, très-minces, suspendues parallèlement l'une à l'autre, coïncidant dans toutes leurs parties, et dont une des extrémités est fixée dans une pince fixée également dans la tige métallique. Lorsque I'cmi communique à cette tige une petite quantité d'électricité , celle-ci est transmise aux feuilles d'or, qui s'écartent aussitôt en vertu de la répulsion qui a lieu entre deux corps chargés d'électricité de même nature. Cette répulsion est d'autant plus forte pour la même quantité d'électricité, que les bras de levier sont plus légers. La cloche qui les renferme doit avoir un diamètre suffisant, pour que, dans leur plus grand écartement, leurs extrémités ne viennent pas tou-

ELECTKICITÉ. 377

cher les parois. Le quatrième électroscope (pi. \'l, fig. •2) a une plus grande sensibilité que les précédents. Il se compose d'un fil de cocon dédoublé dont Tun des bouts est fixé dans les branches d'une pince, et dont l'autre porte un petit fil horizontal en gomme laque, à l'une des extrémités duquel est attaché un petit disque de clinquant; pour maintenir l'horizontalité, on établit a l'autre extrea^té un contre-poids. La pince est fixée dans une pièce mobile, que l'on tourne quand on veut donner à l'aiguille une position déterminée. La tige mobile est fixée au centre d'un disque de verre qui recouvre la cloche ou se trouvent le fil de cocon et le disque de clinquant. On pratique dans le couvercle une écliancrure pour introduire le corps soumis à l'expérience. L'intérieur de la cloche est desséché avec du chlorure de calcium ou de la chaux vive. Lorsqu'on veut se servir de cet appareil, on électrise le disque de clinquant, en lui communiquant lune des deux électricités; puis on lui présente à distance le corps que l'on suppose électrise, et l'on juge de son état par l'attraction, la repulsion ou l'état de repus du disque. Ces quatre appareils peuvent être construits sans l'intervention des ingénieurs en instruments.

Le cinquième appareil 'pi. VI, fig. 3) est d'une sensibilité beaucoup plus yrande que le précédent. Voici sa construction : on prend deux pile sèches que l'on pose verticalement par leur pôle de nom contraire AA' sur un plateau métallique. Ces deux piles peuvent être éloignées ou approchées à volonté au moyen de deux vis de rappel vv', et sont recouvertes d'une cloche v munie d'une tubulure dans la- (^uelle passe une tige, à l'extrémité inférieure de laquelle est fixée une feuille d'or, comme celle du troisième appareil, et qui se trouve placée entre les deux pôles. Quand cette feuille est à l'état neutre, elle reste en équilibre ; mais vient-on à communiquer à la tige une des deux électricités, aussitôt la feuille est attirée par le pôle qui possède l'électricité contraire, et repoussée par l'autre. Cet appareil aune telle sensibilité, que lorsque les deux piles fonctionnent convenablement, un bâton de gomme laque, frotté avec du drap, agit sur la feuille, dans un temps sec, à une distance de deux à trois mètres. Le sixième appareil, fig. 4, a l'avantage de donner des résultats com- 'parables. Il est dû à M. Rousseau. M. Peltier y a fait des perfectionnements qui en rendent l'emploi facile. Cet appareil se compose d'un socle sur lequel est collé un cadran en carton divise. A cinq centimètres du centre se trouve l'extrémité d'une tige de cuivre légèrement arquée arrivant au zéro, et repliée ensuite presque à angle droit, puis pénétrant dans le socle dont elle est isolée au moyen de résine, comme

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on le voit en C D. L'extrémité D est destinée à recevoir des plateaux condensateurs ou tout autre appareil. A l'extrémité intérieure de la tige est soudée une petite placfiie d'acier polie et tant soit peu concave, et dans laquelle on place le pivot d'une aiguille aimantée OE, maintenue en équilibre au moyen d'un contre-poidsp en gomme laque. Pour donner une grande sensibilité à cet appareil, l'aiguille doit être formée d'un iil de cuivre très-fin, au centre de gravité duquel est soudé un pivot d'acier trennpé, terminé par une pointe excessivement fine. Pour lui donner une diiection fixe, on place au centre sur ce pivot un très-petit fil d'acier trempé très-faiblement aimanté. La quantité de magnétisme qu'on lui donne est précisément celle qui est nécessaire pour ramener l'aiguille en contact avec la tige horizontale. L'aiguille mobile ne doit pas être en acier, si l'on veut avoir le maximum de sensibilité. Le socle est placé lui-même sur un second socle muni à son centre d'une tige en cuivre servant de pivot. Ce second socle porte également un cadran divisé, dont l'index est fixé sous le zéro du premier cadran. A la tige formant pivot s'adapte à volonté, au-dessus du cadran, une lame en cuivre de la longueur de l'aiguille mobile, et placée à sa hauteur. A l'extrémité inférieure du pivot est vissé un levier horizontal au-dessous des socles, au moyen duquel on manœuvre la lame intérieure. En l'approchant aussi près que l'on veut de raiguille indicatrice, on augmente à volonté la sensibilité. Le tout est entouré d'un cylindre de verre recouvert avec un plateau de verre sur lequel se trouve un cercle divisé, afin que le rayon visuel passant par les deux mêmes degrés, ne puisse causer des effets de parallaxe. Pour observer de fortes tensions, il faut que l'aiguille aimantée ait des dimensions convenables pour recevoir un magnétisme nécessaire à une force directrice capable de résister plus ou moins à la force que l'on mesure; l'appareil est placé de telle manière que l'aiguille mobile, quand elle touche légèrement la tige, se trouve dans le méridien magnétique. Quand on veut opérer, on touche le bouton D avec le corps électrisé , et aussitôt l'aiguille s'écarte de la tige d'un certain nombre de degrés. Plus les armatures sont rapprochées, plus la déviation est grande. Cet appareil donne des résultats comparables et sert de balance de torsion en suspendant à un fil de métal l'aiguille mise en relation avec un liquide contenu dans la chappe.

Tous ces appareils n'accusent la présence de l'électricité qu'autant que sa tension est suffisante; mais comme la plupart du temps elle est très-faible, on emploie un condensateur, composé de deux plateaux dits condensateurs , en laiton , dressés au tour, afin que

leurs surfaces coïncident le mieux possible. Ils sont dorés, puis recouverts d'une couche mince de vernis à la gomme laque , appliquée à chaud. L^m d*s plateaux est vissé à la tige de métal (pi. VI, fig. 3), à la place du bouton. Le plateau supérieur porte à son centre un manche isolant qui sert à le manœuvrer. Le plateau inférieur est nommé collecteur, parce qu'il reçoit l'électricité de la source d'où elie émane On enlève le vernis sur une petite étendue de la surface extérieure de chaque plateau , afin de pouvoir faire communiquer directement le plateau inférieur avec la source d'électricité et le plateau supérieur avec le réservoir commun , au raoj'en du doigt. Au lieu de plateaux en cuivre doré, il vaut mieux employer des plateaux de verre doré, attendu, d'une part, que l'on dresse bien mieux le verre que le métal, et que, de l'autre, on est certain qu'en touchant l'une des surfaces avec un corps humecté par un acide , ce dernier ne peut réagir sur le laiton, à travers les parties qui n'auraient pas été dorées complètement. Le diamètre des plateaux varie d'un à deux décimètres.

L'électroscope condensateur doit se placer dans une cage vitrée, desséchée avec du chlorure de calcium ou de la chaux vive , et dont l'étendue soit suffisante pour que l'on puisse expérimenter sans difficulté et y placer les objets nécessaires aux expériences. Pour se servir de cet appareil très-sensible, il suffit de mettre en communication le plateau inférieur avec la source qui fournit l'électricité, et de toucher le plateau supérieur avec le doigt mouillé; l'électricité qui arrive ne pouvant traverser la couche de vernis, décompose l'électricité naturelle du plateau supérieur, attire celle de nom contraire, et repousse l'autre. Ces actions continuent jusqu'à ce que la tension de l'électricité de la source soit égaie à celle de l'électricité libre non dissimulée sur le plateau supérieur, et qui est nécessaire pour compenser la distance qui sépare les deux faces métalliques. En enlevant le plateau supérieur, on rend libre, sur le plateau inférieur, l'électricité qui y était dissimulée, et sou action se manifeste aussitôt sur l'électroscope; si les doigts sont secs, il faut les mouiller, sans quoi la condensation ne pourrait s'opérer. Dans les effets produits, il faut tenir compte de la réaction de l'eau dont sont imprégnés les doigts sur les liquides qui suintent par les pores de la peau ; car cette réaction est une cause assez forte de dégagement d'électricité.

Du multiplicateur électrique ou galvanomètre.

Les appareils précédents servent à constater la présence de l'électricité libre sur un corps ; mais si l'électricité est en mouvement, il

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faut employer d'autres appareils appelés muUipUc((leur$ ou f/alvU' nomèlres , dont la construction repose sur la propriété que possède un courant électrique de réagir sur une aiguiile aimantée d'une manière révolutive. Supposons que l'aiguille étant placée au-dessus d'un fd de cuivre, on plie ce dernier de manière à le faire revenir audessus , elle éprouvera de chacune des circonvolutions une action qui tendra à la diriger dans le même sens; de sorte que l'impulsion reçue sera double de celle qui aurait été produite par lefd simple; les parlies latérales du fd exerceront la même action. En continuant à replier le fû sur lui-même , on multipliera l'action du courant sur l'aiguille aimantée. Le fd est entouré de soie pour empêcher la communication directe de l'électricité d'une circonvolution à l'autre, et enroulé autour d'un châssis en laiton; dans l'intérieur de ce châssis est suspendue une aiguille aimantée à un fd de cocon. La construction du multiplicateur varie suivant la scyrce qui fournit l'électricité : tantôt il est à fil court et d'un certain diamètre, tantôt le fil est très-long et d'un petit diamètre. Le multiplicateur à fd court sert pour reconnaître l'électricité dégagée par la chaleur; le second, à fd long, pour l'électricité ayant une origine chimique. Quand l'aiguille aimantée est dérangée de sa position d'équilibre naturelle par l'action d'un courant, elle tend à revenir dans le plan du méridien magnétique , en vertu de l'action de la terre; action que l'on neutralise en grande partie, en plaçant une seconde aiguille aimantée, aussi semblab'e que possible à la première , sous le rapport de la forme et de l'aimantation, dans une direction parallèle , les pôles inverses en regard, et fixées l'une et l'autre à une tige légère de métal : une des aiguilles est placée dans l'intérieur du châssis, l'autre à l'extérieur. Ce système est suspendu à un fil simple de cocon, et on ne lui laisse que la force directrice nécessaire pour que la durée d'une oscillation soit au moins d'une minute. La fig. 5, pi. V, représente un appareil complet. ABC est le châssis enveloppé par le fil de cuivre, dont les bouts aboutissent au tube métallique FF'. Ce châssis est fixé sur un plateau horizontal DE ({ui peut tourner dans son plan et autour de son centre au moyen d'une roue dentée à pignon placée en dessous, et mise en mouvement par le bouton G. HMN est le support du système asiatique des deux aiguilles aimantées suspendues à un fil de cocon VL; RS est le cylindre de verre qui enveloppe l'appareil et repose sur la base KL. La fig. 6 représente la coupe de cet appareil suivant un plan qui passe par le fil et l'un des tubes de communication. Le cadran placé sur le châssis est percé à la partie centrale d'une petite ouverture cir-

culaire et d'une fonte transversale , afin de pouvoir placer et retirer l'aiguille à volonté; les trois vis ?;,v',v" servent à centrer l'aiguille. il sont deux cônes creux en cuivre où viennent aboutir les deux extrémités du fil du multiplicateur, et dans lesquels ou place les deux conducteurs qui transmettent l'électricité. Quand on veut transporter le multiplicateur, il faut commencer par abaisser les aiguilles jusqu'à ce que celle de dessus vienne se poser sur le cadran; puis on dévisse l'écrou q , on retire la cloche, et après avoir mis sur une des moitiés de l'aiguille servant d'index un large ruban de soie, de manière que les deux bouts en ressortent par les bords du cercle métallique tjz, on remet en place la cloche et l'écrou ; alors le fil de cocon ne soutenant plus aucun poids, et les aiguilles étant presque immobiles , en raison de la pression du ruban , on peut faire parcourir à l'appareil de grandes distances, sans crainte qu'il ne soit dérangé (*). L'appareil ne peut servir qu'autant que l'on a formé la table des intensités qui donne le rapport entre la déviation de l'aiguille aimantée et l'intensité du courant qui l'a produite. Voir à cet effet les méthodes employées pour former cette table, tome II de l'ouvrage cité ci-dessus, page 20 et suivantes.

Il existe encoi-e un autre galvanomètre qui ne diffère du précédent qu'en ce qu'il est formé de deux fils de même diamètre, de même longueur, enroulés de soie de la même manière autour de la caisse de l'appareil. Lorsque ces deux fils sont parcourus par deux courants égaux dirigés en sens contraire, l'aiguille aimantée reste dans sa position d'équilibre ordinaire; mais pour peu qu'il y ait une différence entre les intensités, la déviation indique quelle eu est la mesure. On conçoit très-bien qu'avec ce multiplicateur, connu sous le nom de multiplicateur à deux fils , on puisse facilement former la table des intensités. En effet, supposons qu'on fasse passer dans un des fils un courant d'une certaine intensité, l'aiguille aimantée sera déviée. On tiendra note de la déviation; on fera passer ensuite simultanément un courant de même intensité dans le second fil, et on aura une aulre déviation correspondante à une intensité double. En variant l'intensité du courant, on obtiendra un nombre plus ou moins considérable de résultats qui, d'un côté, donneront les déviations de l'aiguille, de l'autre, les intensités correspondantes. Ensuite, par la méthode des interpolations, on établira la table des

(*) Pour i)his ample do.sciiplioii, yuya/. Traiu-' i/c l'c/cclricl/d, t. III, j). 425 fl siiiv.

intensités qui , bien entendu , doit être faite pour chaque appareil , attendu que les rapports entre les déviations et les intensités du courant dépendent de l'intensité de celui-ci, de la construction de l'appareils , de l'aimantation des aiguilles. Quand on veut observer des courants produits pardesdéciunges instantanées, comme celles obtenues avec la bouteille de Leyde ou les poissons électriques , il faut que le fil de cuivre recouvert de soie soit enduit de vernis à la gomme laque sur toute sa longueur, afin que les circonvolutions soient aussi bien isolées que possible; sans cela, la décharge pourrait passer d'une ciiHîonvolution à une autre. Il arrive fréquemmment que lorsqu'on cherche à rendre suflisamment asiatique le système des deux aiguilles , on n'y parvient qu'avec peine. On peut employer la méthode suivante pour remédier à cet inconvénient :

Mi Melloui ayant opéré avec un galvanomètre dont le système asiatique avait une telle sensibilité qu'il se mettait dans une direction perpendiculaire au fil par l'action du plus faible courant, pour remédiera cet inconvénient, il plaça un barreau aimanté horizontal dans le plan des deux aigu;lles, et précisément dans la direction de la ligne intermédiaire; il se trouvait donc également éloigné des deux pôles conjugués; le système asiatique conserva son état d'équilibre. Mais si le barreau aimanté, toujours dans le plan des aiguilles , était porté au-dessus ou au-dessous de la ligne intermédiaire, les oscillations devenaient plus rapides; or, comme ou pouvait changer la position du barreau avec une lenteur extrême, on parvenait à donner au système la sensibilité voulue. Ce principe sert aussi à obtenir la compensation d'une couple d'aiguilles à force magnétique très-inégale. M. Melloni a reconnu, en effet, qu'il est possible de modérer l'action trop vive et pour ainsi dire indéfinie ; car en prenant un barreau suffisamment énergique et en le plaçant très-près des aiguilles, on pousse l'opération aussi loin que possible; mais le perfectionnement a une limite dépendant du degré de compensation stable que possèdent les systèmes. La méthode que l'on vient d'exposer ne peut être appliquée au galvanomètre à une seule aiguille. La compensation obtenue au moyen du barreau arrivant à un certain degré, l'index ne tient plus. le zéro , et l'aiguille prend alors diverses positions d'équilibre où elle reste , bien que l'on fasse tourner le châssis d'un certain nombre de degrés; dans ce cas, les centres d'attraction latente qui existent dans le fil de métal deviennent sensibles. Il est commode de donner au barreau compensateur 2 détimètres environ de longueur et .5 ou 6 millimètres de diamètre. M. Melloni fait usage de ce procédé dans des

expériences relatives à la chaleur rayonnante, et il pense que dans cette circonstance, le thermo-multiplicateur doit être préféré à toute autre espèce d'instruments thermoscopiques, en raison de la sensibilité, de la promptitude et de la netteté des indications; mais il ne conseille pas d'employer constamment le thermo - multiplicateur porté à' son plus haut degré de délicatesse. Bien au contraire, l'excès de sensibilité est nuisible, attendu que le temps nécessaire aux aiguilles pour retourner au zéro, lorsqu'on supprime l'action de la chaleur sur la pile thermo-électrique , augmente avec la sensibilité asiatique du système. Dans ce cas, si l'on a un galvanomètre trop sensible, il devient avantageux de se débarrasser du surplus de la sensibilité qui retarderait en pure perte la marche des démonstrations expérimentales, et qui les rendrait souvent moins concluantes.

M. Rumkorff a adopté une autre disposition. Il prend deux petits barreaux aimantés de 8 centimètres environ de longueur , mobiles autour d'un axe situé au centre d'un arc de cercle divisé, les pôles de nom contraire en regard; de sorte que lorsque les deux barreaux sont verticaux , leur action est nulle à quelque distance pour les points situés au-dessous. On place ce petit appareil au-dessus du multiplicateur, sur le plateau de verre qui le termine, de telle façon que les barreaux étant verticaux, leur ligne de jonction coïncide avec l'axe de suspension et que leur plan coïncide immédiatement aveccelui des aiguilles. On s'arrange pour que les pôles des petits barreaux aimantés soient en regard des pôles de nom contraire, ou, suivant les cas, de même nom, de laiguille supérieure. En donnant plus ou moins d'écartement aux barreaux, on augmente plus ou moins la sensibilité de l'appareil.

Le multiplicateur qui sert à reconnaître les courants électro-chimiques est à fd long, c'est-à-dire que le nombre des circonvolutions du lil est de plusieurs mille. Ce nombre ne doit être que de vingt à quarante pour les multiplicateurs thermo-électriques; dans ce cas, le lil a un plus gros diamètre que l'autre. Il est indispensable d'avoir à sa disposition des appareils propres à comparer des courants d'une certaine intensité. A cet el'fet, on emploie deux espèces de boussoles ; l'une, dite boussole des tangentes; l'autre, boussole des sinus, qui, pour la première fois, a été décrite par M. de la Rive. La première est employée, par M. Pouillet, à mesurer des courants très-énergiques; la seconde, des courants moins intenses.

La boussole des tangentes (lig. 7, pi. VI) se compose d'un grand cercle de 4 à 5 décimètres de diamètre , formé par uu ruban de

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cuivre de 5 millimètres do largeur et de 2 millimètres d'épaisseur; ce ruban est revêtu de soie, et ses extrémités, repliées convenablement, viennent plonger chacune dans un godet contenant du mercure. Le cercle du courant est disposé verticalement sur un autre cercle divisé horizontal que parcourt une aiguille de boussole suspendue à un assemblage de fds de soie sans torsion dans l'intérieur d'une cloche. Le centre de l'aiguille est le même que celui du cercle du courant, quand la longueur de l'aiguille est petite par rapport au rayon du cercle; l'intensité du courant est mesurée par la tangente de la déviation.

La boussole des sinus, fig. 8, se compose d'un rectangle formé par un ruban de cuivre rouge dans l'intérieur, vers le milieu duquel se trouve une aiguille aimantée à chappe d'agate qui se meut sur un pivot d'acier très-fin. Ce rectangle est placé sur une alidade qui se meut sur un cercle divisé, de telle sorte que le pivot de l'aiguille se trouve toujours dans l'axe de rotation. Les deux extrémités du ruban sont disposées de manière à être mises en communication avec la source d'électricité. Le rectangle doit être placé dans le méridien magnétique; quand l'aiguille aimantée est déviée d'un certain nombre de degrés, on fait mouvoir le rectangle de manière à le ramener dans le plan vertical de l'aiguille. Dans ce cas, l'intensité du courant est proportionnelle au sinus de la déviation. Nous avons maintenant tous les moyens dont la physique peut disposer pour étudier complètement le dégagement de l'électricité dans toutes les circonstances où il peut s'opérer.