COURANTS ÉLECTRIQUES. - ACTIONS CALORIFIQUES

104. Courant électrique. — Considérons une pile constante de force électromotrice E. Si on met les pôles en communication avec les armatures d'un condensateur, une rupture d'équilibre a lieu qui transporte de l'électricité positive sur l'une des armatures, et de l'électricité négative sur l'autre, jusqu'à ce que la différence de potentiel des deux armatures soit égale à la force électromotrice de la pile.

Un effet analogue se produit quand on réunit les deux pôles par un fil conducteur; seulement l'équilibre ne peut s'établir et le transport d'électricité positive dans un sens, négative dans l'autre s'effectue d'une manière continue. En même temps le fil acquiert des propriétés nouvelles et on définit son état en disant qu'il est le siège d'un courant électrique. Ces propriétés n'étant pas les mêmes dans les deux sens, il est nécessaire de définir la situation du conducteur par rapport aux pôles de la pile. C'est ce qu'on fait en indiquant le sens du courant de félectricité positive, sens qu'on convient d'appeler simplement le sens da courant.

L'expérience montre que l'état particulier caractérisé par le mot courant est commun à tous les points du circuit formé par la pile et le conducteur interpolaire, et que les propriétés y sont partout les mêmes quant à l'intensité et quant au sens. On en conclut que le circuit tout entier est le siège d'une circulation continue telle que chaque section est traversée en même temps par la même quantité d'électricité. On appelle Intensité du courant la quantité d'électricité qui traverse par seconde une section quelconque du circuit. Avec les unités

pratiques, l'unité d'intensité est celle qui correspond à un coulomb par seconde. Cette unité porte le nom d'ampère. L'intensité d'un courant exprimée en ampères est donc le nombre de coulombs qui dans chaque seconde traversent une section quelconque du circuit.

Si le courant est constant, l'intensité est donnée par la formule

q étant la quantité d'électricité qui a traversé en t secondes une section quelconque du circuit; si le courant est variable l'intensité à un instant donné, sera donnée par la même formule, à la condition que t représente un temps infiniment court à partir de l'instant considéré et q la quantité d'électricité écoulée pendant le même temps.

105. Loi d'Ohm. — Abstraction faite de la polarisation, les différences de potentiel dont la somme constitue la force électromotrice d'une pile restent constantes pendant le passage du courant. Pour chaque coulomb qui parcourt<^e circuit, elles engendrent un travail égal à E watts, si la force électromotrice E est exprimée en volts (35) ; mais le nombre de coulombs que la pile peut mettre en mouvement par seconde et par suite sa puissance mécanique, dépend de la constitution du circuit au point de vue de cette qualité que nous avons appelée la r^s?"s/a?2ce (64). Les expériences d'Ohmet dePouillet ont montré que pour un même circuit, c'est-à-dire pour une résistance donnée, l'intensité varie proportionnellement à la force électromotrice; et, pour une même force électromotricc,en raison inverse de la résistance totale du circuit, pile et fil interpolaire.

Une vérification très simple et très élégante de ces lois s'obtient facilement en joignant par une corde ou un fil de coton bien homogène, l'armature intérieure d'une batterie au bouton d'un électromètre à décharges (83). Si la capacité de la batterie est grande, la petite quantité d'électricité qui corres-

pond à une décharge ne modifie pas le potentiel. Pour un même fil, le nombre de décharges par unité de temps est proportionnel à* la charge de la batterie ; et pour une même charge, il varie en raison inverse de la longueur du fil. Deux fils auront la même résistance, si pour une même charge de la batterie, ils donnent le même nombre de décharges.

On peut toujours choisir l'unité de résistance de manière à comprendre les lois précédentes sous la formule

R étant la résistance du circuit. Cette loi est connue sous le nom de loi d'Ohm. Elle est la définition même de la résistance. Avec les unités pratiques, l'unité de résistance est celle du circuit dans lequel une force électromotrice d'un volt produit un courant d'un ampère : c'est à cette unité qu'on a donné le nom d'ohm (64).

Avec ces unités, la loi d'Ohm aura pour énoncé :

L'intensité du courant exprimée en aynpères est égale au quotient de la force électromotrice exprimée en volts par la résistance du circuit exprimée en ohms.

106. Variation du potentiel le long du circuit. — Une première propriété caractéristique du courant est que sur chacun des conducteurs qui constituent le circuit, le potentiel au lieu d'être constant comme dans l'état d'équihbre, varie d'un point à un autre, en allant toujours en décroissant dans le sens du courant.

Supposons le fil interpolaire formé de fils cylindriques homogènes AB, BG, CD..., de diverses natures {flg. 91). Prenons un électromètre à cadran dont l'aiguille sera maintenue à un potentiel fixe, et mettons l'un des cadrans en communication avec le point A qui sera, par exemple, le pôle positif de la pile et l'autre avec un point variable M du fil interpolaire. La chute du potentiel de A à M varie avec la position du point M. Tant qu'on reste sur le fil AB, elle croît proportion-

ncllement à la distance AM, et sa valeur exprimée en volts est égale au produit de l'intensité par la résistance comprise entre A et M; de telle sorte que si on désigne par;\ la résistance du fil AB et par e^ la chute de A en B, on a

Fig- 9>

Au point B le potentiel éprouve en réalité une variation brusque due à la force électromotrice de contact, mais que l'électromètre ne peut mettre en évidence*; après quoi, le potentiel décroit encore d'une manière continue et régulière entre B et G, mais avec une rapidité différente. On aura encore pour la chute de B en G

et ainsi de suite. La différence du potentiel E' entre les deux pôles, toujours plus petite que la différence E en circuit ouvert, sera la somme de toutes les chutes successives, et on aura

E'=:e, + e, + e,,... = I(r, + r, + r,...) = Ir,

en appelant r la résistance du conducteur interpolaire.

Si on opère de même le long de la pile, on observera en passant d'un élément à un autre une élévation de potentiel e' plus petite que la force électromotrice e de l'élément en circuit ouvert, et égale à l'excès de cette force électromotrice sur la chute due à la résistance p de l'élément

e' = e — Ip.

1. Supposons, en effet, que le fil AB soit un fil de cuivre, BC un fil de zinc et les deux fils de communication avec l'électromètre des fils de cuivre. Immédiatement avant le point B^, l'électromètre accuse une différence de potentiel e^, immédiatement après le point B, une différence ei + Cu|Zn 4- Zn|Cu = e^, puisqu'on a CujZn -j- Zu|Cu = o.

Du pôle négatif au pôle positif, le potentiel aura remonté d'une quantité E" telle que

E" = 7îe — til^ = E — lr\

r' étant la résistance de la pile. En écrivant^ comme il est évident, que les quantités E' et E" sont égales, on obtient

E = I(r + r') = IR,

c'est-à-dire la loi d'Ohm.

Ces résultats sont représentés dans le diagramme de la figure 92 obtenu en portant en abscisses les résistances des

diverses parties du circuit à partir du pôle négatif de la pile, et en ordonnées les potentiels des différents points, celui du pôle négatif étant pris égal à zéro. De N à P, la figure représente les variations de potentiel le long de la pile ; de P à N,, les variations le long du fil interpolaire.

107. Résistance des conducteurs. — Les chutes de potentiel pour un même courant étant proportionnelles aux résistances permettent évidemment de comparer ces résistances. Deux résistances qui donnent lieu à la même chute sont égales entre elles. Pour obtenir la valeur absolue de la résistance d'un conducteur, il suffira de connaître, en valeur absolue, la chute du potentiel et l'intensité du courant.

La résistance d'un conducteur varie avec la température et augmente généralement avec elle. Si on désigne par Ro la résistance à zéro, la résistance à la température t est donnée par la formule

Pour les métaux purs, le coefficient a est sensiblement égal au coefficient de dilatation des gaz et compris entre o,oo3G et (),oo38. Il est notablement plus faible pour les alliages.

i08. Énergie d'une pile. — Soit E la force électromotrice de la pile et I l'intensité du courant; dans chaque seconde, les forces électromotrices soulèvent, pour ainsi dire, une quantité I d'électricité à la hauteur E et développent une énergie égale à El. Cette énergie constitue la puissance mécanique P de la pile, et elle est la source de toutes les actions produites par le courant. En tenant compte de la loi d'Ohm, on a