Drap de laine. 6. Papier. 9. Verre dépoli

On Toit par ce tableau que deux morceaux du même verre, l'un poli, l'antre dépoli, frottés l'un contre l'autre, prennent, le premier l'électricité vitrée, le second l'élec^ tricité résineuse.

(') Dans le cas même où les deux corps frottés l'un contre l'antre sont de même nature, si l'électricité positive se manifeste sur l'un d'eux, l'électricité négative apparaît toujours sur l'autre ; le sens du phénomène dépend alors de circonstances particulières, dont l'influence est encore assez mal définie. *

Ces expériences ont été variées de bien des manières ; en voici seulement quelques exemples : Si deux échantillons d'un même corps sont frottés l'un contre l'autre, c'est ordinairement le plus chaud ou le plus rugueux qui se charge d'électricité négative. Si deux rubans de soie placés en croix glissent l'un sur l'autre, c'est le ruban frotté transversalement qui se charge d'électricité négaUve.

déterminée de fluide ; si cette condition est réalisée pour un certain nombre de corps en présence, il y a équilibre dans chacun d'eux et dans Fensemble. — Si deux corps, À et B, viennent à être frottés i*un contre i*autre, il y a passage d*uoe certaine quantité de fluide de F un à l'autre : l'un d'eux, A par exemple, ayant acquis un excès de fluide, est à Vétai positif; l'autre B, qui en contient moins qu'auparavant, est à l'étof négatif. Les nouveaux états de ces deux corps difîèrent donc des états initiaux, et ils en diffèrent en sens contraire. Il est d'ailleurs facile de concevoir que le même corps À, primitivement à l'état naturel, s'il était frotté avec un autre corps B', pourrait devenir négatif, le corps B' devenant alors positif. — Le sens dans lequel se produit 'le phénomène doit dépendre d'un rapport entre les constitutions relatives des deux corps, rapport dont on conçoit vaguement l'influence, sans pouvoir rien formuler de précis à cet égard.

Cette théorie rend compte de l'attraction qui se manifeste entre les corps électrisés et les corps à l'état naturel. En effet, si le corps A, à l'état positif, est mis en présence d'un corps à l'état naturel G, une partie de son fluide tend à passer sur G, et peut déterminer un rapprochement entre les deux corps, à cause de l'adhérence des fluides pour les molécules matérielles. DC' même, si Ton approche le corps négatif B du corps à l'état naturel G, le fluide fait effort pour passer de G sur B, et peut encore déterminer un rapprochement. A plus forte raison explique-t-on de la même manière l'attraction entre deux corps contenant des électricités différentes, etc.

419. Théorie de Sjiniiier t hjpoUftèse des de«x flntdes. — Dans l'hypothèse due au physicien anglais Symmer, on admet dans tous les corps l'existence simultanée de deux fluides différents, qu'on appelle fluide vitré ou positif, et fluide résineux ou négatif. — Les molécules de chacun d'eux, comme celles du fluide unique de Franklin, se repoussent entre elles, mais les molécules de fluide vitré attirent les molécules de fluide résineux, et réciproquement.

Lorsqu'un corps ne manifeste pas de trace d'élec Irisation, on admet que les deux fluides sont distribués dans ce corps en quantités égales; en d'autres termes, on admet que chaque point du corps contient des quantités de fluide vitré et de fluide résineux telles, que les actions contraires de l'un et de l'autre sur une molécule d'un fluide extérieur quelconque se neutralisent, et que tout se passe comme si ces fluides n'existaient pas. — On dit alors que le corps est à Vétat neutre.

Dans cette théorie, le frottement de deux corps A et B l'un contre l'autre accumule graduellement le fluide vitré sur Fun A, et le fluide résineux sur l'autre B, en sorte que, au moment où Fon sépare ces deux corps, chacun d'eux manifeste la prédominance de Fun ou de l'autre fluide.

On conçoit alors que deux corps, frottés Fun contre l'autre et séparés ensuite, doivent exercer Fun sur l'autre une attraction, et que leur réu-

lois UES ACTIONS ËLECTRIQOES. 537

nion doit les ramener tous deux à l'élat neutre. — Ouint i l'attraclioti des corps non éleclrisés par les corps éleclrisés, elle sera expliquée plus loin.

C'est celle théorie qu'admettent la plupart des physiciens français, i CAuse de l3 Tacilité avec laquelle elle permet d'expliquer les résultats de l'expérience, ou d'en prévoir de nouveaui.

i'iO. IHeanre des ^ttractlona M répalslosa éleetrlqaes; hm- IsMee de Coalomb. — Les lois des attractions et des répulsiors élec- Iriques ont été découverles au moyen de la balance de Coulomb; cet instrument fournit, maintenant encore, la méthode de vérification la plus simple de ces lois.

La balance de Coulomb est représenlée par la figure 385 ; BC est une ' aiguille de gomme-laque, portant en B une balle de sureau dorée; en C. est un contre-poids formé ■. ^

par une petite masse de gomme-laque. Celle aiguille est soutenue, au centre de la cage de verre IIR', par un 111 métallique lîn, placé dans t'a\e de ta colonne creuse de verre, et maintenu dans une pince I' à la partie supérieure. On peut soulever celle pince indépendamment de toute la garniture métallique qui surmonte le tube de verre; elle est représenlée avec la garniture, a une échelle plus grande, sur la droite de la figure. La garniture

elle-même se compose de ^'*- ^'^' ~ '*"""^* ''' CouioiuU.

deux tambours : l'inférieur SS' est mastiqué sur le tube de verre, et sa circonléi'ence est divisée en degrés ; le supérieur MH' tourne à froilement sur le précédent, et porte uti trait de repère, servant à mesurer les rotations qu'on lui imprime. La cage de verre porte, sur ses faces verticales et dans te même plan horizontal que l'aiguille, une bande de papier portant des divisions qui correspondent aux degrés du cercle décrit par l'aiguille: le zéro o^t placé, dans la ligure ci-dessus, au milieu E de la face verticale de i^auche. Enfin, dans la face supérieure de la cage, est pratiquée une ouverture par laquelle on peut introduire une pelile sphère métallique A,

BMOX ET riBHEI. S2

338 ËLEantClTÉ ET NACnÈnSHE.

supportée par ime tige de verre, de façon que le centre de celte spb^v corresponde i la position occupée par le centre de la boule B quand l'aïgoille est an léro. >

Atant de Tnire une expérience, on desséche l'air de la cage, en ; laissant bngtemps séjourner des fragments de chaux vive. Puis, le trait de repère de HH' ajant été mis an zéro de la graduation de SS', on soulève la pince P, s'il est nécessaire, pour la tonmer de façon que l'aiguille se , place d'elte-mème au zéro E ; cela rail, on devra laisser la pince fiiée au tambour HH', et n'j plus toucher pendant toute la suite de l'eipérieDce. — L'inotrament est alors réglé.

491 . 11 suffit, pour cmnprendre l'emploi de l'instrument, d'admettre le principe suivant, qui a été démontré ï la fois par la théorie et par l'expérimce : rextrémilé supérieure P du 61 étant fixe, si l'on tord le fil en faisant décrire a l'aiguille EIC un certain angle, et si l'on veut maintenir l'aignille dans celte nouvelle position au mojen d'une force appliquée à son extrémité B, cette force de lortion doit Hre proportionnetU à l'angle de lortion. — En d'autres termes, si l'on convient de prendre pour unité la force que l'on doit appliquer en B pour conserver au fli une torsion de 1 d^ré, la force nécessaire pour conserver au fil une torsion de n degrés sera représentée par le nombre n lui-même.

4S3. Loi dea <!■#■■« «.■■ — Pour étudier la loi suivant laquelle varient les Torces répulsives de deux corps chargés d'une même électricité, quaud on fait varier la distance qui les sépare, on enlève la boule fixe A {fig. S85) pour l'éleclriser, et on la replace ensuite dans la cage de verre ; la boule mobile B vient d'abord la toucher, puis elle est repoussée par elle, el s'arrête, après quelques oscillations, aune certaine dislance de A, en B'C {fig. 380) ; supposons que l'angle de déviation de l'aiguille, mesuré au mojen des divisions tracées sur la cage, soit, comme dans l'expérience citée par Coulomb, de 36*.

Dans ce moment, la dislance des deux boules est sensiblement égale à la loiv~ Fi(. sse. . gueur de l'arc BB' décrit par la boule mo-

bile; représentons-la donc par 36: quant i la force répulsive qui s'exerce entre les boules, elle Tait équilibre à une force de torsion qui a la même mesure que l'angle de torsion lui-même (U1); elle peut donc être représentée aussi par 36. — Tournons maintenant le tambour SM' en sens contraire de la dévi.-iijon de rniguille, c'est -îidiredans le sens de la ttévhe fifig- 987), et amenons ainsi l'angle d*écart i être moitié moindre, c'est-à-dire de 18*; si l'on mesure l'angle dont il a fallu tourner HH', au mojen de la graduation tracée sur SS', on tnmTe qu'il est de 1S6'. Or la dbtance des deux bcules, sensiblemetii

LOIS DES ACnOHS ELECTRIQUES. S39

éffit k l'arc BB", peut se représenter par 18 quant i la force répuis te elle est mesurée par un angle de tors on qu on obi enl en fa sant la somme 136*-f-lK*, puisqu'on peut considérer le RI comme ayant été amené à sa position actuelle par une torsion de son eitrémilé supérieure égale à 126", et par une (orsion de son eïtrémité inférieure en sens contraire, égale à 18- : la force répulsive des deui boules a donc pour mesure 126 +18, ou U4.— De même pour amener la déviation de l'aiguille A n'être plus que de 9°, l'eipérience montre qu'on doit tourner MM' d'un angle total de F g îSt

Ù61°; c'est-à-dire que, à une dislance représentée par 9 U force repuis ve est représentée par 567 + 9 ou 576, et ns de su e — Prenons ma menant les rapports des distances 36. 18, 9, c est-a-dire divisons chacune d'elles par la première : nous aurons pour quotients les nombres l>â<ï! enfailanl le même calcul pour les forces de torsios, nous aurons pour quotients ^= 1 • 5j-=*i sfi ^ ^^ ' *" '''"lires termes, les dislances variant comme 1. s ï* '^ forces répui sites ont varié comme 1, 4, 16; d'où l'on déduit celte loi :

Le* forces réputàves de deux eorpt dutrgit de la mime éleclricilé tont eu raiton inverte dei carré» de leun dittancei.

Les forces atlractives de deux corps chargés d'électricités contraires niiTent la même loi.

493. Loi Atm «Buiihé* d'«lee(riel«. — On pourrait regarder comme évident a priori que les actions électriques sont proportionnelles aux quantités d'électricité ; cela revient, en effet, k supposer que si, à une cerlaine quantité d'éteciricilé agissant entre deux corps, on en ajoute une nouvelle; l'action totale, qui s'exerce loujours dans la même direction et i la même distance, est égale à la somme des aciions partielles : c'est ce qu'on admet dans tous les phénomènes naturels.

I) est bon cependant de vériller celle loi par l'expérience, et c'est ce qu'a fait Coulomb, en employant encore la balance de torsion. — On charge les boules A et B de la même électricité, en éleclrisant A et laissant B arriver au contact ; soit Q et t)* les quantités d'électricité dont elles restent respectivement chargées. On observe la force de torsion qui se développe par leur répulsion mutuelle, à une distance de 30 degrés par exemple. — On touche alors la boule fixe A avec une autre boule exactement égale : celle^i lui enlève la moitié de son éleclricilé, en sorte

340 ËLECTRICITË ET MAGNÉTISHE.

que la boule A conserve seulement la charge ^; on ramène les boules à la

même distance itO degrés, en tournant le tambour supérieur, et on mesure la force de torsion, qu*on trouve égale à la moitié de la précédente.

— Il est évident, d'après cela, que si Ton touchait maintenant la boule B

avec une autre boule égale, de manière qu'elle conservât seulement la

0' charge ô-, la force répulsive exercée à la même dislance deviendrait la

moitié de la précédente, ou le quart de la force répulsive initiale : or le

Q Q' produit des quantités d'électricité des deux boules est alors IXir- ou

^=—T — ; la force répulsive diminuerait donc, dans ce cas, proportionnel-

lement au produit des deux charges. — Il est clair qu*il en serait de même, quel que fût le nombre des contacts. En général :

Les forcée attraciive$ ou répulsives qui s'exercent entre deux corps élecirisés^ à une dislance constante^ sont proportionnelles aux produits des deux quantités d'électricité (*).

* 424. IVoUons générmïtM sor la déperdltioD de réiectrieité.

— Pour que les expériences sur la mesure des forces électriques donnent des résultats exacts, il faut tenir compte de la déperdition d'électricité qu'éprouvent toujours les corps mis en présence. Cette déperdition peut tenir à diverses causes. — On sait, en effet, que le verre, la gommelaque, la résine, dont on se sert comme isolants, ne sont pas absolument dépourvus de conductibilité. D'autre part, les couches d'air qui environnent un corps électrisé s'électrisent elles-mêmes, puis sont repoussées, et cèdent leur place à d'autres couches qui emportent à leur tour une nouvelle quantité d'électricité. Enfin, l'air possède toujours un certain degré de conductibilité, variable avec son état hygrométrique.

Toutes ces causes de déperdition ont été, de la part de Coulomb, Tobjet d'une étude complète. La méthode consistait à charger de la même élec* tricité les deux sphères A et B de sa balance, à les maintenir toujours à la même distance en diminuant la torsion du fil, et à mesurer les forces répulsives à divers instants, au moyen de la torsion elle-même. — Voici les principaux résultats de ces recherches.

(•) L'étude des lois précédentes a été reprise par divers ex périmenlaleurs. notaoïnienl par M. Barris en Angleterre, et par M. Marié-Davy en France. Il résulte de ces nouvelles recherches : !• que la loi relative aux quantités d'électricité est rigoureusement exacte ; 2* que la loi de la raison inverse du carré des distances peut également être considérée comme exacte, dés que la distance des centres surpasse neuf ou dix fois le rayon de chaque sphère. — Si donc deux sphères de dimensions infiniment petita, ou deux ilêmenU matériels, chargés d'électricité, sont placés à une distance finie Tun de l'autre , leurs attractions ou leurs répulsions mutuelles suivent les deux lois énoncées : c'est ce qu'on a coutume d'exprimer en disant que ces lois définissent les actions des élémenU électriques les uns sur les autres.

DISTRIBUTION DE L*ÉLECTRIGITÉ. 541

La perte par les supports esl négligeable, lorsque la charge est assez faible et le support suHisamment long (*).

Les pertes dues au contact de Vair seul varient, pendant des intervalles de temps égaux entre eux et trés-courls, proportionnellement aux charges électriques moyennes pendant ces intervalles. — Cette loi, tout à fait semblable à celle qui sera énoncée plus loin pour les pertes de chaleur d^un corps qui se refroidit par rayonnement, ne représente rigoureusement les phénomènes que dans les cas où la charge électrique est peu considérable ; elle montre d^ailleurs que la perte absolue en une seconde va sans cesse en décroissant, puisque la charge électrique diminue elle-même à mesure que Texpérience se prolonge.

m. — DISTRIBUTION DE L'éLECTRIGITÉ SDR LES CORPS