XIV. Instruments pour mesurer la résistance des liquides

Nous ne possédons maintenant aucune mesure exacte des conductibilités des liquides, et l’on n’a même encore dressé aucune table qui les représentât dans l’ordre réel de leurs pouvoirs conducteurs. Dans les expériences faites jusqu'à ce jour, et ayant cet objet en vue , on n’a nullement fait entrer.cn considération la force électro-motrice contraire qui s’établit généralement toutes les fois que le courant traverse un liquide susceptible d’éprouver une décomposition (§ XI , 4) , d’où il suit que les résultats obtenus s’écartent grandement de la vérité. Par l’instrument fort simple représenté lig. 4, je me suis trouvé en état de faire disparaitre

complètement cette source d’erreur et d’obtenir des résultats parfaitement constants. A est un tube de verre d’environ 2 pouces anglais de long, et d’un demi-pouce de diamètre intérieur ; une portion du tube a été enlevée sur 1 pouce un quart de sa longueur, de manière à laisser un segmeut de 270° ; à l’une des extrémités de cette ouverture est fixé uu bouchon de métal terminé par une plaque de platine, et , à l’autre bout, se trouve

un piston mobile terminé aussi par une plaque de platiné , et pouvant avancer jusqu’à un quart de pouce de la plaque fixe; l’étendue de sa course est ainsi limitée à 1 pouce, et l’on y adapte un appareil micrométrique, afin de mesurer exactement une portion quelconque de cet intervalle. Pour obtenir la mesure de la résistance d'un liquide, je procède de la maniéré suivante : j'interpose dans le circuit une petite batterie constante , composée d’environ trois éléments, avec le rhéostat, les bobines de résistance, le galvanomètre et le tube servant à mesurer ce que je viens de décrire. Le bout du piston se trouvant à un quart de pouce de la plaque fixe, je remplis l'espace entre les deux plaques du liquide dont je veux mesurer la résistance. J’ajuste ensuite le rhéostat de manière à amener l'aiguille du galvanomètre sur uu point déterminé ; ayant noté ce point, je recule le piston, de manière qu’il laisse libre tout l'espace restant de 1 pouce , et je remplis le vide ainsi formé du même liquide. L'aiguille reculera vers zéro : je diminue alors la résistance du circuit au moyen du rhéostat et des bobines de résistance, jusqu’à ce que l’aiguille s’arrête au point où elle se trouvait, lorsqu'il n'y avait d’interposé qu’un quart de pouce de la colonne liquide. La longueur réduite du fil métallique , ainsi retirée du circuit, sera la mesure de la résistance de 1 pouce de liquide. La force électro-motrice contraire à laquelle donne naissance la décomposition du liquide existe dans le circuit pendant tout le temps de l’expérience, et par conséquent n’affecte pas le résultat.

La mesure de la résistance d’un liquide doit être prise aussitôt qu’il est placé dans le circuit , parce que si on laisse le courant agir sur lui pendant un temps quelconque, la nature de la solution change. Dans le cas de l’acide sulfurique , par exemple, la solution est rendue plus forte par la décomposition et la diminution par conséquent de l'eau , tandis que dans le cas d’un sel métallique , non seulement l’eau est décomposée, mais le métal est réduit, et 1 acide libre dégagé. Néanmoins, dans les conditions de mes expériences, l’action chimique est si lente et le temps de l’opération si court qu’il n’y a lieu à aucun changement sensible de ce genre.

La résistancedes liquides à la transmission de l’électricité est sans aucun doute une de leurs propriétés physiques les plus importantes. La recherche de toutes les circonstances qui apportent des modifi-

rations a cette propriété, surtout si elle est accompagnée de déterminations numériques exactes , devra nécessairement conduire à la découverte de relations importantes et jusqu’à présent inaperçues. I.a recherche seule des changements dus aux différents degrés de concentration et de température sera un travail qui exigera une très grande patience. J’ai constaté à l’aide du procédé précédent plusieurs mesures de résistances spécifiques de différents liquides conducteurs ; mais comme elles n’ont point été assez nombreuses pour qu’on puisse en tirer aucune conclusion générale, et que je suis en ce moment engagé dans une série plus étendue d’expériences dans lesquelles sera apportée la plus stricte attention à toutes les circonstances influentes connues , j’en remettrai l’exposé à une autre occasion.

Les corps possédant des différences si grandes dans leurs résistances spéciliques, et les moyens de déterminer cette propriété étant si faciles , on ne peut douter que dans la suite ce procédé ne soit très généralement employé pour découvrir la pureté des substances et les distinguer les unes des autres.

On peut encore mesurer la résistance d'un liquide conducteur par la méthode suivante : disposez un circuit dont la force électro-motrice et la résistance soient connues :

interposez le liquide qui doit être le sujet de l’expérience dans une capsule munie de deux électrodes parallèles de platine; l’expression correspondante à ce circuit sera alors :

e étant la force électro-motrice contraire, etx la résistance du liquide qui doit être déterminé. Ayant constaté la valeur de e par le procédé décrit § X , retranchez du circuit, au moyen du rhéostat et des bobines, une résistance suffisante pour ramener de nouveau la force du courant à être égale à F, l’expression deviendra alors :

d’où :

T ÉLÉGBAPniE

Ainsi donc , la résistance x du liquide égale ia réduction X retranchée du circuit par le rhéostat, moins la résistance du premier circuit, multiplé par le rapport e divisé par E.

XV. Usage du galvanomètre pour mesurer des forces électro-motrices quelconques.

Lorsqu’on fait usage d'un galvanomètre pour mesurer la force d’un courant, son fil métallique fait ordinairement partie du circuit; mais il est impossible , de cette manière , d'employer le même galvanomètre pour mesurer la force du cornant dans des circuits de différentes espèces. Un galvanomètre , avec de nombreuses circonvolutions d’un fil mince , ajoute une résistance très considérable à un circuit dans lequel la force électro-motrice est considérable et la résistance faible, tandis que d’un autre côté un galvanomètre, avec un fil métallique court et gros, ne donnera guère aucune indication dans un circuit où la résistance est grande , quoique la force électro-motrice soit considérable. Kn outre, un galvanomètre très sensible est incapable d’indiquer des forces énergiques.

Mais par le moyen simple que je vais décrire, on peut faire ce même galvanomètre sensible, pour mesurer les forces d’un degré quelconque d’énergie et dans toute espèce de circuit, sans y introduire aucune résistance incommode.

Si l'on fait passer le courant simultanément par deux routes, dont l’une est le fil même du galvanomètre, et l’autre un autre fil métallique réunissant ces deux extrémités, le courant se partagera dans le rapport inverse des résistances des deux routes qui lui sont offertes. On peut doue réduire autant qu'on le Voudra l’action sur l'aiguille du galvanomètre en employant différents fils métalliques pour dériver une portion du courant. Si le» forces proportionnelles sont connues pour le galvanomètre non accompagné du fil de dérivation , elles demeureront également proportionnelles , quelle que soit la résistance du dernier; mais des mesures prises avec le même instrument , en se servant de fils de dérivation différents , ne seront

rtLBCTMQOE. 179

pas comparables, à moins que J'on ne tienne compte du changement advenu dans la résistance du galvanomètre. Mais on obtiendra des mesures strictement comparables si l'on a la précaution d’ajouter à la portion principale du circuit une résistance qui compense la diminution de résistance occasionnée par l'adjonction du fil de dérivation. Soient g la longueur réduite du fil du galvanomètre, et ng celle du fil de dérivation. La force du courant dans la portion principale du circuit sera, à celle qu'il possède dans le fil du galvanon

mètre , comme 1 ; , .La résistance qui est nécessaire à la por-

tlon principale du circuit pour maintenir le courant dans le même

état que lorsqu'on n’ajoute pas de fil de dérivation, est

Lorsqu'on se propose de déterminer les mesures de courants énergiques au moyen d’un galvanomètre très sensible , il suffit d’attacher ses deux extrémités à deux points du fil conducteur ( l). La distance entre ces deux points doit rester la même dans toutes les expériences dont on veut comparer les résultats ; mais les déviations absolues de l'aiguille seront d’autant plus grandes que ces points seront plus écartés l’un dè l’autre. Dans le cas d'un circuit d’une machine électro-magnétique puissante, ou d’un appareil galvano* plastique, la diminution de résistance occasionnée , en mettant en communication le fil du galvanomètre de la manière que je viens d’indiquer, èst si peu de chose, qu'il serait inutile d’en tenir compte , et la compensation dont j’ai parlé plus haut cesse par conséquent d’être nécessaire.

(I) Le professeur Pétrin» de Llnz a proposé (Poggendorfs Annale » , vol. LXII; 1842, numéro 9) un moyen semblable de mesurer et comparer des courants électriques d'un degré de force quelconque. Il interpose dans le circuit uo canal rempli de mercure dont la section a quatre lignes carrées, et y plonge à différentes dislances l'une de l'autre les extrémités du fll d’un galvanomètre très sensible. Il montre que si la résistance dans le fil du galvanomètre est très considérable, et que celte du mercure du canal soit faible ea comparaison, la force qui agit sur l’aiguille du galvanomètre sera sensiblement proportionnelle à la distance entre les deux extrémités du 61, et il a fondé sur ce principe une méthode approximative facile de graduer le galvanomètre.

XVl. Appareil différentiel pour la mesure delà résistance.

La méthode décrite § IX , de déterminer au moyen du rhéostat la résistance des fils de métal et des autres conducteurs de l'électricité, est inapplicable lorsqu'il s’agit d’observer de petites différences. Si, par exemple, on veut soumettre à l’examen une petite longueur de (il , sa résistance est si faible, comparée aux autres résistances du circuit, y compris celle de la batterie, que, soit qu'on l’interpose eu non, il est impossible d’apercevoir aucun changement dans la déviation de l’aiguille, et lors même qu’on opérerait sur des longueurs plus considérables de la substance conductrice, des fluctuations dans la puissance de la batterie rendent souvent l’observation incertaine.

Le galvanomètre différentiel proposé par M. Becquerel , si cet instrument eût été aussi parfait dans la pratique que dans la théorie, nous eût mis à même de constater de très faibles différences de résistance avec une grande facilité. Mais il est presque impossible de disposer les deux fils enroulés de manière que des courants d’égale énergie produisent, en les parcourant, des déviations égales de l’aiguille dans des directions opposées, d'où il suit que le repos de l'aiguille à zéro n’est nullement une indication d'égalité dans les courants. Ce défaut et quelques autres ont empêché que le galvanomètre différentiel ne fût adopté.

Cependant tous les avantages qu’on se promettait de cet instrument peuvent être obtenus sans aucun des défauts qui raccompagnent, au moyen de l'appareil simple que je vais décrire, et qui, de plus , a l'avantage de pouvoir s’adapter sur-le-champ à toute espèce de galvanomètre, au lieu d’exiger , comme dans le premier cas, une construction particulière de cet instrument.

La fig. 5 représente une planche sur laquelle sont placés quatre fils de cuivre Z b, Z a , C a, C b , dont les extrémités sont fixées à des vis de jonction. Les vis Z, C sont destinées à recevoir des fils métalliques purtant des deux pôles d’un rhéomoteur, et celles marquées a, b à saisir les extrémités du fil d’un galvanomètre. Par cette disposition , de chaque pôle du rhéomoteur partent deux fllS qui se rendent, l’un à une extrémité du fil du galvanomètre, l’autre à l’autre extrémité, et si les quatre fils sont de longueurs et d’épais-

ÈLBCTMQUE. 181

seurs égales et de la même substance, il s'établit un é«|uiiibre partait • de sorte qu’un rhéomoteur, quelque puissant qu’il soit, ne produit «

pas la moindre déviation sur l'aiguille du galvanomètre, qui demeure stationnaire à zéro. Les circuits ZbaCZ et ZbaCL sont dans ce cas exactement égaux ; mais comme les deux courants tendent à traverser le galvanomètre qui fait partie du circuit dans des directions opposées, il n’y a aucun effet produit sur l’aiguille. Cependant en Z6CZ et ZaCZ se trouvent établis des courants qui suivraient la route qui leur est ainsi tracée si l’on retirait entièrement le galvanomètre. Mais si l'on interpose une résistance dans l’un ou l’autre des quatre fils, l’équilibre du galvanomètre sera troublée ; si elle est insérée en Z b ou Ca, le courant ZabCZ sera prépondérant ; si on l’insère en Za ou Cô , le courant ZéaCZ se trouvera le plus énergique. Si la résistance interposée dans le fil est infinie , ou , ce qui est la même chose, si ce fil (que nous supposerons être Cb) est. supprimé, l’énergie du courant traversant le galvanomètre sera celle d’un courant partiel Z ba traversant l’un des fils de l’appareil du galvanomètre, la route suivie par la portion dérivée du courant étant Za. D’après cette disposition, la force du courant primitif:

et celle du courant partiel agissant sur le galvanomètre :

Er

R étant la résistance du rhéomoteur, r celle de l’un des quatre fils , et g celle du galvanomètre.

182 TÉLÉGIUPHIE

h équilibre ayant été troublé par r introduction d'une résistance dans 1 un des fils, on peut le rétablir en plaçant une résistance égale daus 1 un ou 1 autre des fils adjacents. Pour que l’on puisse introduire la résistance qu’on se propose de mesurer et celle qui doit en donner la mesure, les fils U et C b sont interrompus , et des vis de jonction cd et ef sont fixées pour recevoir les extrémités des fils. L équilibre , lorsqu il est une fois établi, ne saurait être aucunement affecté par des fluctuations dans l’énergie d’un rhéomoteur.

La fig. 6 représente un arrangement des fils pour produire le même effet différent, et, sous quelques rapports, plus commode; on y a conservé les mêmes lettres de renvoi, et les observations précé-

Fig. 0.

dentes s’appliquent également. De légères différences daus les longueurs et même dans les tensions des fils suffisent pour troubler l’équilibre; il est donc nécessaire d’avoir un moyen d’ajustement par lequel, lorsque deux fils exactement égaux sont placés en C« et Za, l’équilibre puisse être parfaitement établi. Pour atteindre ce but, dans l'instrument, fig. 6, une pièce de métal n, liée à la vis de jonction b , est incrustée dans la table, et une autre pièce de métal wise meut autour d’un centre fixé sur n, taudis que son extrémité libre repose toujours sur le fil. A mesure que la pièce mobile de métal fait un angle de plus en plus grand avec la pièce fixe , la résistance du trajet U est diminuée; si cependant l'équilibre était troublé par une trop grande résistance dans C b , il faudrait placer la pièce mobile de métal du côté opposé de la pièce fixe.

On ne peut assigner de dimensions fixes à ces instruments. I.es tablettes de ceux que j'emploie ont 14 pouces anglais de long et •4 de large; le fil de cuivre est de 1 /20 de pouce de diamètre. Un

BLBCTRIQUB. 1 83

seul élément voltaïque d'une grande surface produira un effet plus considérable qu’une batterie de petits éléments (1). On peut substituer à l’élément ou à la batterie voltaïque un appareil thermo-électrique ou une machine électro-magnétique , et un voltamètre ou toute autre espèce de rhéomètre peut, dans quelques cas , tenir lieu de galvanomètre. Il est à peine nécessaire de dire que ces instruments ne sont point propres à mesurer les résistances des substances susceptibles d’éprouver des modifications chimiques sous l’aetion d'un courant électrique, en raison des forces électro-motrices contraires qui se manifestent dans de telles circonstances.