Répulsions électrodynamiques produites par

Fig. Î31.

les courants alternatifs. — Lorsqu'un courant périodique alternatif traverse un électro-aimant et produit un (lux de force périodique, si l'on vient à placer perpendiculairement à la direction des lignes de force du cliamp un disque de cuivre (fig. 237] un anneau ou un tube (fig. 238), ce disque ou cet anneau n'échauffe rapidement et est repoussé par le p4le de l'électro-aimant.

Ce phénomène, découvert en 188i par M. le professeur Elifin Thomson, est diï » l'at;tîon éleclrodyTMmi'jiK- >- ' .<

du champ péri'«li'{>i'^ i-.i>

produit par Vî-WXrnaimanl sur l(; cbmrnit vitUnuiiyv \if-uiii\u\ii' courants il'indij<:(i'y» d'irM I" <li»<|ii" 'hi Va

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Ces répulsions ne sont pas autre chose qu'un cas particulier des lois générales des actions électrodynamiques. Le courant induit dans le circuit secondaire se trouve, par le fait de sa self-induction, retardé d'une certaine quantité par rapport an circuit primaire (fig. 239). Dans ces conditions, la somme des répulsions élémentaires est plus grande que celle des attractions. G*cst en vertu de la même action que la bobine C (fig. 240j traversée par un courant périodique alternatif repousse Tanneau

Fi^. -S^O.

Fig. 241

B dans le sens indiqué parles flèches, lorsque les axes longitudinaux de la bobine et de Tanneau ne coïncident pas. De même Tanneau B (fig 241) mobile autour d'un axe horizontal X prend la position indiquée en pointillé, dès que Ton envoie un courani périodique dans C.

On peut toujours prévoir le sens de Faction en observant que le courant induit gênant la production du courant indu^ leur, l'action sera de sens tel que le coefficient d'induction mutuelle devient minimum, puisque c'est dans cette position que le flux inducteur pourra être maximum.

498. Électrolyse par les courants alternatifs. — Les phénomènes qui accompagnent le passage des courants périodiques alternatifs à travers une cuve électrolytique ont fait l'objet d'une étude expérimentable récente de MM. G. Manenvrier et /. Chappuis (*), étude qui les a conduits aux conclusions suivantes :

Pour des courants d'intensité déterminée, il existe une électrode en platine de surface telle que les gaz ne s'y dégagent pas, et que Télectrolyse soit, ou paraisse, complètement en-

•{}j Acat/émie des scievces, séance du 18 juin, 2 ot î) juillet t88U.

i-ayée. Si Ton diminue alors graduollemoni la surface de cette électrode, en réduisant soit la longueur, soit le diamètre, le dégagement gazeux apparaît, et il est d'autant plus abondant que les électrodes ont une surface plus réduite.

Inversement, pour des électrodes en platine de dimensions déterminées, il existe une intensité de courant au-dessous de laquelle il n'y a pas de dégagement gazeux ; la décomposition se produit, au contraire, pour une intensité supérieure à cette limite et elle augmente en même temps que l'intensité.

Les gaz recueillis, à Tune et à Taulro électrode, ont la même composition. Ce sont les gaz de Teau, formant un mélange détonant, mais avec une proportion d'oxygène inférieure au tiers du volume total. De plus, le volume de ce gaz tonnant est toujours plus ou moins inférieur à la quantité théorique qui serait dégagée dans les mêmes conditions par un courant continu.

Il se produit de Tozone à chaque électrode, malgré la présence de rhydrogène. Les proportions sont variables, à une même température, suivant la densité du courant (facteur principal du phénomène) et suivant la nature des électrodes et de Télectrolyte.

Etant donnée la production simultanée, sur une même électrode, d'oxygène fortement ozonisé et d'hydrogène naissant, il suffit de la moindre action extérieure pour provoquer la reconstitution de l'eau sur cette électrode et, par suite, la disparition ou. en quelque sorte, la résorption des gaz. Dans le cas des électrodes en platine, la cause déterminante extérieure est précisément le pouvoir condensant de ce métal, lequel s'accroît avec la surface métallique en contact avec les gaz.

Des électrodes en cuivre ne décompos(?nt plus l'eau acidulée dans les mêmes conditions d(> densité du courant où des électrodes en platine la décomposerai(Mit encore. Toutefois, on les voit se recouvrir d'une couclie de cuivre rouge réduit, et si on leur substitue alors des fils de cuivre beaucoup plus fins, le dégagement gazeux se produit abondamment; mais il ne dun* guère, parce que ces élcctrod(»H im» tanh*nt pas à se fondre (»n quelque sorte dans le liquidi*, (*n fusées di» cuivre rou^^e réduit pulvérulent. L<* cuivn^ a donc lUé oxydé d'abord par l'oxygène ozonisé, puis réduit par rhydrogène, avec recomposition de

oiO ÉNERGIE ÉLECTRIQUE.

Teau. Si la surface disponible pour cette réaction est suffisante, il ne peut plus se dégager la moindre bulle de gaz. Il y a donc, ici encore, résorption des gaz de Teau, et la cause déterminante extérieure est une double réaction chimique.

Avec des électrodes en mercure, à large surface, il se dégrage des gaz en faible quantité, et il se produit en même temps un nuage de matière blanche qui envahit peu à peu le voltamètre. Ily a encore ici reconstitution de Teau aux dépens des gaz qui auraient pu se dégager, et la cause déterminante de leur recomhinaison se trouve à la fois dans le pouvoir absorbant du mercure pour les gaz et dans la double réaction subie par le métal et le sulfate de protoxyde.

Par un choix convenable de Télectrolyte et des électrodes on peut réaliser, directement ou indirectement, des réactions don! les produits soient rigoureusement proportionnels à la quantité totale d'électricité qui a traversé Télectrolyte. On aura ainsi une méthode voltamétrique pour mesurer fiât (abstraction faite du signe); et l'appareil élcctrolyseur ainsi réalisé constituera un compteur d'électricité pour courants alternatifs.

Si Ton substitue, dans le voltamètre à fils de platine, une solution concentrée de sulfate de cuivre pur à l'eau acidulée, des courants d'une intensité moyenne de a, 5 ampères, qui produisaient précédemment un abondant dégagement de gaz tonnant, ne donnent plus rien dans le sulfate, sauf un échauffement considérable ; mais si l'on réduit alors les dimensions des électrodes à o,i mm de diamètre et 20 mm de longueur (6 mm* environ de surface), on y fait apparaître à la fois un dégagrement gazeux et un dépôt de cuivre. L'électrolyse réussit également bien avec des électrodes en cuivre de mêmes dimensions.

Dans l'électrolyse par les courants alternatifs, il est toujours possible de réaliser une sorte d'équilibre entre la vitesse de cfrcomposion de l'électrolyte et la vitesse de combinaison de ses éléments. Une fois cet équilibre atteint, il nV a plus, ou il n'apparaît plus, d'électrolyse proprement dite. Mais alors toutes les circonstances qui feront prédominer la première vitesse sur la seconde feront réapparaître les produits de Télec- Irolyso ; toutes celles, au contraire, qui feront prédominer la vitesse de recombinaison, les feront disparaître de nouveau.

La densité du coiiraiit vient au premier rang des circonstances accélératrices de Télectrolyse. Si Ton accroît d'une part la quantité d'électricité qui traverse l'éiectrolyte, et qu'on diminue d'autre part la surface des électrodes, on fera prédominer la vitesse de décomposition sur la vitesse de recombinaison, et on favorisera l'apparition et le dégagement des produits de Télectrolyse.

On conçoit également que les électrodes et l'électrolyte puissent influer, par l'intervention de leurs affinités chimiques ou de leurs propriétés physiques, sur la vitesse de recombinaison. La facilité de l'électrolyse doit donc dépendre aussi de la nature des électrodes et de rélectrolvte.

La fréquence plus ou moins grande du courant joue, toutes choses égales d'ailleurs, un rùle important dans l'apparition ou la disparition des phénomènes électrolytiques. Car, si Ton supposait que la succession des deux courants induits devînt assez lente pour que les produits de l'électrolyse du premier courant eussent disparu de l'électrode, soit par dégagement direct, soit par diffusion, avant que les produits du courant inverse y eussent apparu, il n'y aurait plus de recombinaison possible : chacun des courants alternatifs se comporterait successivement, dans le voltamètre, comme un courant continu de courte durée.

Les variations de. la fréquence et les variations de la densité des courants influent sur l'électrolvse en sens contraire; on pourra manifester l'électrolyse avec des courants de densité médiocre, pourvu qu'on réduise suffisamment la fréquence. C'est ainsi qu'on s'explique que de la Rive ait pu, dès 1837, décomposer l'eau acidulée par les courants alternatifs des machines maf/nétO'électnques récemment inventées (*).

Détonations spontanées dans l'électrolyse par les courants alternatifs, — Lorsque dans l'électrolyse de l'eau par les courants alternatifs on cherche k recueillir les gaz à l'aide du dispositif ordinaire, c'est-à-dire en coifl'ant directement les électrodes en platine avec les cloches à gaz, l'expérience se termine invariablement par une explosion. Le gaz tonnant, qui

(*/ De la Rive, Rechercfœs sur les propriétés des courants maQnéto-Heetrique$, Comptes rendus, 1837, p. 8.15.

s'est dégagé à chaque électrode, détone spontanément au moment où, par suite du remplissage de la cloche, le fil de platine émerge du liquide presque totalement. Ce n*est pas un fait accidentel, mais un fait normal et inévitahle, dans les conditions ordinaires de cette électrolyse, ohservé et étudié par de la Rive en 1837, et Berlin en 1857.

Le mécanisme de ces explosions paraît très simple : le gaz des éprouvettes doit détoner, comme tous les mélanges détonants, des qu'il est mis en contact par un ou plusieurs points avec un corps incandescent. Or Télectrode peut évidemment devenir incandescente par suite de son émersiou progressive du liquide, car elle est soumise, de ce chef, à trois causes d*échauffement progressif : accroissement de densité da courant, accroissement de résistance au passage, suppression du refroidissement au contact du liquide.

Toutes les circonstances qui faciliteront réchauffement des électrodes dans le liquide devront accélérer Tincandescence et par suite l'explosion des gaz : telles sont l'accroissement d'intensité du courant et la diminution de la surface des électrodes.

Inversement, toutes les circonstances qui atténueront réchauffement retarderont l'explosion, et elles la supprimeront tout à fait si elles empêchent l'incandescence : tel est, enparlicuHor, le refroidissement des électrodes obtenu par leur contact permanent avec le liquide électrolysé. C'est un dispositif expérimental réalisant cette condition qui a permis de prévenir toute incandescence, et par suite toute explosion des gaz recueillis. 11 consiste simplement à coiffer les électrodes, non plus avec les cloches elles-mêmes, mais avec un entonnoir conique ou cylindrique, surmonté d'un petit tube droit abducteur sur lequel ou pose les cloches à gaz. Celles-ci peuvent alors se remplir sans que les électrodes cessent jamais d'èlro immergées complètement.

Nous avons traité, à titre d'exemple, quelques-uns des principaux problèmes que Ton rencontre dans l'étude des courants périodiques alternatifs. Nous en retrouverons quelques autres dans le chapitre suivant, consacré aux compléments de mesure et dans Tétude des applications industrielles.