TP.A.TTÉ DE PHYSIQUE

leur propre substance , soit leurs oxydes, quand on les a frottés pendant quelque temps. Pour avoir des effets instantanés, on doit poser les lames de métal sur le plateau supérieur d'un électroscope à feuilles d'or. Toutes les fois que l'on passe légèrement le doigt ou l'une des substances ci-dessus énoncées sur une lame de métal , quand les surfaces sont parfaitement sèches, il y a toujours dégagement d'électricité, lequel est nul pour peu qu'il y ait une couche d'eau hygrométrique adhérente à ces corps.

Tous les métaux ne prennent pas la même espèce d'électricité. Le bismuth , par exemple, est positif, et l'antimoine négatif.

( Antimoine —

I Peau +

I Bismuth -+-

( Peau —

Le rhodium , le platine, le palladium , l'or, le tellure, le cobalt et le nickel, prennent souvent l'électricité négative; tandis que l'argent, le cuivre, le laiton et l'étain , qui sont aussi négatifs, donnent quelquefois l'électricité positive. L'antimoine est le plus négatif de tous; le zinc et le fer sont assez variables ; quant au plomb et au bismuth, ils sont constamment positifs. Tous ces effets s'expliquent très-bien à l'aide des principes précédemment indiqués.

On a vu plus haut que les métaux cédaient aux frottoirs , soit une portion de leur substance , soit de l'oxyde qui formait une couche sur le frottoir; de sorte que dans ce dernier cas, le frottement avait lieu entre le métal et son oxyde qui est toujours négatif par rapport a ce métal. Mais quand la couche d'oxyde a acquis une certaine épaisseur , et qu'elle ne peut plus être enlevée , le frottement a lieu entre deux couches d'oxyde , et il n'y a pas d'effets électriques. En ayant égard à ces diverses circonstances, on peut expliquer les anomalies qui se présentent dans les expériences. Si l'on fi-otte doucement les métaux avec des corps tels que le liège et le caoutchouc , on enlève facilement la couche d'oxyde, et l'on obtient alors l'électricité positive sur les métaux. Ces résultats montrent combien il faut prendre de précautions dans les recherches relatives au dégagement d'électricité par frottement.

On a imaginé des appareils à l'aide desquels on recueille le plus possible des électricités dégagées dans le frottement de deux corps. Ces appareils, appelés machines électriques , sont décrits dans tous les traités de physique, ainsi nous pouvons nous abstenir d'en

parler; nous dirous seulement quelques mots de l'appareil de M. Péclet, pour étudier l'influence qu'exercent le temps , la vitesse , la pression sur le dégagement d'électricité par frottement, attendu que nous ne partageons pas entièrement son opinion sur les conséquences qu'il a déduites ds ses expériences. Cet appareil est disposé de manière à rendre variables ou constantes à volonté ces trois conditions ; il se compose des parties suivantes :

1° D'un cylindre de verre traversé par un axe en fer; 2° d'un frottoir en bois ayant la courbure du cylindre , et sur lequel on peut établir différentes lames flexibles; 3° de deux tiges métalliques placées à la partie supérieure du frottoir, et destinées à recevoir des poids ; 4° d'un peigne métallique placé sur \m support isolant, et communiquant avec un électromètre à pailles terminé par deux boules de sureau dont l'écartement peut être déterminé au moyen d'un cadran placé convenablement.

En employant pour frottoir le papier nu ou couvert de cuivre, d'étain, d'argent ou d'or, l'étain en feuilles, la soie, le coton, avec les conditions précédemment énoncées, la tension va en augmentant pendant un certain temps qui est très -court, après quoi elle reste constante. La manivelle fait une révolution en huit, quatre, deux secondes, et la vitesse est la même pendant un certain temps.

Avec les frottoirs ci-dessus indiqués et des cylindres de verre, de résine et de taffetas ciré, la tension est indépendante de la vitesse, excepté avec des corps garnis de longs lilaments, et dont nous n'avons pas à nous occuper ici.

Si l'on décharge le cylindre avec une frange métallique placée du côté opposé au peigne , la tension diminue avec la vitesse, et d'autant plus que le frottoir est plus mauvais conducteur : la quantité d'électricité paraît donc proportionnelle à la vitesse quand ou emploie la frange.

Relativement à l'influence de la pression, le mouvement de rotation étant uniforme , M. Péclet a mis le frottoir sous la pression de 1 à 2 kilogrammes , et a soumis successivement à l'expérience des cylindres en verie , en résine ou en bois , enveloppés de taffetas ciré ou de satin. Quant aux frottoirs , ils étaient les mêmes que précédemment; la déviation des deux pailles a été constante pour chaque corps, quelle que fût la pression, que le cylindre fût déchargé ou non. M. Péclet a expliqué ce dernier résultat de la manière suivante : le contact réel n'existe que sur une partie de l'étendue du contact apparent. Ce sont effectivement les points qui se touchent qui supportent la pression ,

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qui frottent et produisent de l'électricité. T.e nombre et l'étendue de CCS points doit augmenter avec la pression , mais dans un rapport avec la charge et qu'il est bien difficile d'apprécier : au delà donc d'une certaine pression , le nombre des points de contact n'augmente pas, et l'influence de la pression doit cesser.

Il résulte des faits observés par M. Péclet, que la pression et la vitesse sont sans influence sur les effets produits , et que la quantité d'électricité est proportiomielle à la vitesse , quelle que soit la pression. Dans l'explication que ce physicien a donnée des faits observés, il a fait abstraction de l'électricité qui se recombine à la source même où elle se dégage, quand on ne met aucun obstacle à cette recomposition. C'est faute d'avoir négligé cette recomposition que d'autres personnes ont été également induites en erreur dans les explications qu'elles ont données des phénomènes produits dans le dégagement de l'électricité par frottement ; en effet , on ne doit jamais perdre de vue les considérations suivantes : 1° lorsque la décomposition des deux électricités dans le frottement s'effectue plus rapidement que la recomposition, la tension électrique augmente; 2" si la recomposition se fait dans un temps appréciable, plus on tournera vite, plus la tension maximum augmentera. On conçoit parfaitement qu'il arrive un certain point, quand on tourne i-apidement, où la tension de l'électricité dégagée est telle, qu'une portion des deux électricités se recombine malgré la mauvaise conductibilité des corps frottés; il en sera de même au fur et à mesure que la tension augmentera. D'après cela, l'on doit arriver à une tension maximum que l'on ne saurait dépasser, attendu que les deux électricités se recombinent toujours au contact, le frottement n'étant pas tellement instantané, que la séparation des deux corps ne puisse s'effectuer dans un temps infiniment petit. Voilà comment il faut entendre que le dégagement de l'électricité est indépendant de la pression et de la vitesse du frottement.

Des effets de frottement dans les gaz et dans le vide.

Dans les expériences précédentes, il n'a été question que du dégagement de l'électricité par frottement dans l'air. Voyons ce qui arrive quand on opère dans le vide ou dans les gaz. Les anciens physiciens se sont beaucoup occupés du dégagement d'électricité dans le vide. Nous citerons particulièrement Hawksbée, Gray, Dufay, etc. ; mais nous rapporterons les expériences de ce dernier physicien , auquel l'électricité doit l'une de ses belles découvertes.

Dufay a fait usage d'un récipient ouvert par le bas et fermé dans le haut par une boîte à cuir. Une tige de métal traversait la boîte, et entrait dans le récipient. Cette tige, à l'extrémité inférieure, était terminée en vis, dans les pas de laquelle était fixée, au moyen de filasse, une boule forée de succiu , de verre ou de toute autre substance. L'extrémité supérieure de la tige était garnie d'une petite poulie que l'on mettait en mouvement au moyen d'un archet. Dans l'intérieur du récipient se trouvait une pince garnie d'étoffe ou de toute autre substance qui embrassait et serrait le corps soumis au frottement; des fils suspendus dans le récipient indiquaient, en se portant vers ces corps, s'ils avaient été électrisés ou non. Dufay trouva que dans le vide fait à trois lignes, tous les corps cités plus haut, ayant été frottés, attiraient comme dans l'air; Boy le confirma ce résultat.

On peut rendre compte des effets produits , en disant que les corps soumis à l'expérience , étant mauvais conducteurs, conservaient, pendant plus ou moins de temps , l'électricité acquise par le frottement, lors même que l'air n'exerçait plus de pression sur eux.

Dufay soumit à l'expérience une boule solide de cristal de roche, en prenant pour frottoir une feuille de papier. 11 trouva que les effets n'étaient pas aussi sensibles dans le vide que dans l'air, mais que la boule devenait électrique, lorsqu'on faisait rentrer l'air. Ce physicien crut devoir conclure de ce résultat et d'autres que nous ne rapportons pas, que les corps qui donnent l'électricité résineuse, tels que le succin, la gomme copale, etc., l'acquièrent dans toutes sortes de milieux , tandis que les corps vitreux ne prennent que peu d'électricité dans le vide, quoiqu'ils la conservent dans ce vide, lorsqu'ils l'ont acquise dans l'air. Cette différence tient très-probablement à ce que la vapeur d'eau, au fur et à mesure qu'on raréfie l'air, s'attache plus facilement aux substances vitreuses qu'aux substances résineuses.

Le dégagement de l'électricité dans le vide a peu attiré l'attention des physiciens depuis le commencement de ce siècle , attendu que la théorie mathématique qui rend compte de l'équilibre de l'électricité sur la surface des corps, tendait à rejeter toute recherche de ce genre. En effet, d'après cette théorie, l'électricité n'étant retenue à la surface des corps que par la résistance de l'air, on ne devait pas supposer qu'ils pussent conserver de l'électricité dans le vide, quelque faible que lut sa tension.

Nous allons indiquer des faits qui ne paraissent pas compatibles

avec cette théorie. M. Harris a fait une expérience qui confirme les observations de Hawksbce et de Gray. Une boule de cuivre d'environ 2 po. angl. de diamètre fut placée au centre d'un grand récipient , et parfaitement isolée, puis mise en communication, après avoir été électrisée, avec un électroscope, au moyen d'une tige de cuivre passant dans une boîte à cuir ; elle fit dévier l'électroscope de 40°. Cette divergence s'est maintenue quand on a enlevé les§{j de l'air contenu dans le récipient. Une boule semblable, non électrisée, approchée de la première au moyen d'une baguette, exerçait une action telle à mesure que cette boule s'approchait, que l'électroscope commençait à baisser, et s'élevait de nouveau dès qu'on l'éloignait. L'expérience suivante vient à l'appui de ce fait :

Sur une platine portative, pouvant s'adapter à une machine pneumatique, pi. VI, fig. 9, on place un petit électroscope à feuilles d'or, dont la tige métallique porte à sa partie supérieure une lame de métal très-mince, sur laquelle est placée une lame de verre, le moins hygrométrique possible. Ce petit appareil est recouvert d'une cloche , ayant à sa partie supérieure une tubulure munie d'une virole portant une boîte à cuir , dans laquelle passe une tige verticale en laiton , à l'extrémité inférieure de laquelle est placé un petit tampon de peau recouvert d'or mussif ou d'autres enduits excitants. En abaissant la tige, on met en contact le tampon avec le verre, et l'on peut exercer le frottement en tournant la tige. La lame de verre forme alors un petit tableau magique. La lame métallique se trouve électrisée négativement, et les deux feuilles d'or divergenten vertu de cette électricité. En faisant le vide à un millimètre, on trouve constamment de l'électricité qui , loin de se dissiper, puisqu'il n'existe plus qu'une quantité d'air très-faible , reste pendant un temps assez considérable , lorsque les vapeurs aqueuses de l'intérieur de la cloche ont été préalablement enlevées par du chlorure de calcium. Nous avons trouvé, dans une expérience, qu'il y avait encore de l'électricité libre au bout de dix jours. Doit-on admettre que la très-petite quantité d'air contenue dans le vase fût capable, par sa pression, de retenir l'électricité sur la surface des feuilles d'or, ou bien que le vide pût servir à isoler parfaitement des quantités d'électricité qui ne dépassent pas une certaine limite? C'est ce que nous examinerons bientôt. Pour l'instant, nous nous bornei'ons à dire que des expériences récentes tendent à prouver que si un corps électrisé se trouvait dans un vide parfait, loin d'objets pouvant exercer sur lui aucune action électrique par influence, ce corps conserverait indéfiniment son électricité. Certes, ce principe,

s'il était bien établi , forcerait à modifier la théorie mathématique de l'électricité , qui admet que celle-ci n'est retenue uniquement à la surface des corps que par la résistance des milieux ambiants.

Passons au dégagement de l'électricité par frottement dans différents milieux. Plusieurs piiysiciens se sont occupés successivement de cette question; Woilastoû d'abord, puis M. Gay-Lussac et M. Péclet.

Wollaston a cherché à prouver, de la manière suivante , que le dégagement de l'électricité dans le frottement était dû à une oxydation. Il a établi un petit cylindre avec ses coussins enduits d'amalgame très-oxydable de zinc ou d'étaiu , et ses conducteurs dans un vase tellement disposé, qu'il pouvait enlever à volonté l'air qu'il renfermait et le remplacer par un gaz. Après avoir essayé le degré d'énergie de l'appareil dans l'air , il substitua de l'acide carbonique à l'air, et trouva que tout développement d'électricité était suspendu, et qu'il se manifestait aussitôt que l'on introduisait l'air atmosphérique dans le vase. Ayant enduit les coussins d'un amalgame d'argent, de platine, d'un métal non oxydable enfin, tout dégagement d'électricité cessait ; il en conclut que celui-ci était dû à une oxydation.

M. Gay-Lussac répéta ces expériences, et trouva qu'il se dégageait également de l'électricité avec des amalgames très-oxydables dans une atmosphère d'acide carbonique, pourvu que ce gaz fût privé de la plus grande partie de son eau hygrométrique. Cette expérience ayant infirmé les résultats annoncés par Wollaston, de nouvelles recherches devenaient nécessaires pour fixer définitivement les idées à cet égard; c'est ce que fit M. Péclet, qui commença d'abord par déterminer le pouvoir conducteur de l'air et des gaz employés, dans la supposition où ce pouvoir agirait sur les effets observés. A cet effet, il fit construire deux balances de Coulomb, parfaitement semblables, chacune d'elles étant percée d'un orifice dans lequel était mastiqué un petit tube de verre renfermant une tige de cuivre terminée par des boules métalliques égales, destinées à transmettre de l'électricité aux disques de clinquant. L'intérieur du vase communiquait au dehors par deux tubes, dont l'un s'élevait jusqu'à son sommet, et l'autre seulement à une petite distance du fond. Ces tubes étaient destinés à changer le gaz renfermé dans les vases. Le tube servant à l'introduction des gaz communiquait avec un large tube extérieur rempli de chlorure de calcium. Un de ces appareils communiquait avec une souffierie; l'autre, avec un appareil destiné à produire de l'acide carbonique. Après avoir donné aux deux boules

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métalliques la même charge électrique, afin que les deux balances fussent chargées au môme degré, il fit passer dans une d'elles un courant d'air sec, et dans l'autre un courant d'acide carbonique également desséché. M. Péclet trouva que les déviations dans la balance remplie d'acide carbonique, après le même temps , comptées à partir de l'origine de la répulsion, étaient absolument les m.êmes, et il en conclut que les facultés conductrices de l'air et de l'acide carbonique, pour les effets qu'il avait en vue, bien entendu , étaient les mêmes. Il admit alors que s'il existait une différence dans la quantité d'électricité développée par frottement dans ces deux gaz , cette différence ne pouvait provenir que d'une action directe du gaz dans la production de l'électricité.

Pour faire ces expériences de frottement dans différents gaz, il s'est servi d'une cloche traversée par une tige en fer, passant dans une boîte à cuir, et portant un cylindre de verre. La tige était mise en mouvement au moyen d'un système de deux roues mues par une manivelle. Un coussinet fixe, enduit d'or mussif, se trouvait sous la cloche, et, du côté opposé, un peigne métallique communiquait à un fil de cuivre qui en sortait, et se prolongeait jusqu'à un électroscope placé dans une, cloche dont l'air intérieur était desséché par du chlorure de calcium. La première cloche était munie de deux tubes de verre , l'un destiné à amener le gaz desséché, l'autre à le faire sortir. En opérant avec l'air ou l'acide carbonique parfaitement desséché, que l'on faisait passer dans le vase pendant un temps assez long pour que la cloche ne renfermât plus que /g d'air, et en tournant la manivelle avec une vitesse sensiblement la même, M. Péclet obtint les mêmes résultats dans les deux cas.

Avec de l'hydrogène parfaitement sec, il eut le même effet; et il en conclut alors, contradictoirement à ce qu'avait annoncé Wollaston et conformément à ce qu'avait observé M. Gay-Lussac, que, dans la production de l'électricité dans le frottement , l'action de l'air sur les enduits plus ou moins oxydables des frottoirs n'était pas aussi directe que le pensait le physicien anglais.

Cette conclusion est rigoureuse, et pourrait être tirée immédiatement des expériences de Gray, puisque le dégagement d'électricité a lieu dans le vide comme dans l'air.

Les expériences précédentes prouvent bien que la présence de l'oxygène n'est pas nécessaire pour la production de l'électricité par frottement, mais nullement que celle-ci ne provient pas d'une action chimique, car il pourrait bien se faire qu'il s'opérât des réactions chi-

miques entre les parties constituantes des amalgames par suite du frottement auxquelles on pourrait rapporter le dégagement d'électricité. C'est une question que nous aurons bientôt Toccasion d'examiner.