CHAPITRE XLV

[)E LA PILE ET DU COURANT

505. Électricité dynamique. — A la fin du dernier siècle, au inoinent où, après la découverte successive des divei's phénomènes électriques. Coulomb venait d’en établir les lois par la méthode expérimentale et de fonder, à vrai dire, la théorie phjsique de réleciricilé, un instrument nouveau, dû au g:énie de \olta, vint changer complètement la face de c^’tte science. Au lieu d’un agent d’un maniement difficile et capricieux comme l’électricité ordinaire, se dissipant dans l’air avec une désespérante facilité, qu’on ne peut d’ailleurs produire que péniblement en quantité un peu grande, les physiciens trouvèrent dans la pile une source continue d’électricité facile à produire, facile à préserver de la déperdition, donnant lieu d’ailleurs à l’observation d’une série de phénomènes entièrement nouveaux. L’importance et la variété de ces phénomènes, le caractère des applications qui ne lardèrent pas à en être faites eurent pour résultat de rejeter, pour ainsi dire, au second plan, et comme d’un intérêt médiocre, les recherches sur l’électricité ordinaire. Les efforts des savants se portèrent tous sur cette nouvelle branche de la physique, qui a acquis en peu d’années un développement des plus considérahles.

Elle porte le nom d'électricité dynamique, par opposition à celui d’électricité statique, qui s’applique aux faits qui ont été étudiés dans les chapitres précédents. Il est facile de justifier ces expressions par les considérations suivantes. En effet, dans les divers appareils de l’électricité statique, on commence toujours par accumuler une

PHYS. DRSCIIAMiL. 41

DE LA PILE ET DU COURANT

quantité plus ou moins considérable de fluide positif et de fluide négatif sur des conducteurs déterminés, et c'est après cette accumulation qu’on provoque leur réunion de manière à produire une décharge. Cette combinaison des fluides est un véritable phénomène de mouvement, soit qu’il se produise dans la totalité des chaînes conductrices dent courants inverses, .soit, ce qui est plus problable, que la transmission résulte de la décomposition de molécule il molécule. Dans la bouteille de Leyde ce phénomène spécial ne dure qu’un instant. Dans les conducleui’s opposés de la machine de lloitz, il y a une série de décharges qiii se succèdent avec une très-grande rapidité et qui entretiennent les conducteurs dans cet état particulier dont nous parlons. Toutefois, si rapprochées que soient ces décharges, elles sont distinctes et résultent toujours de la production auiérieure d’une certaine quantité d'électricité. Si l’on imagine que cette jiroduction antérieure n’e.xiste pas, que rigoureu-sement et d’une manière continue les électricités contraires se réunissent dans l'intérieur du fll conducteur, ce fll se trouve dans un état particulier. Il n’est pas électrisé à la manière ordinaire, il n’attire pas les corps légei's, il no donne pas lieu à la production d’une étincelle; toutefois il n’est pas à l’état naturel, car si on l’approche d’une aiguille aimantée, il produit sur elle une déviation. Le phénomène spécial dont le lil est le siège se nomme coimmf, il est caractérisé par le mouvement continu des fluides, c’est-à-dire par l’état dynamique de l’électricité, et on voit que l’une de ses propriétés caractéristiques est de dévier l’aiguille aimantée.

506. Élément rhéomoteur ou producteur d’un courant. — Pour réaliser les conditions qui viennent d’ètre indiquées, on a recoure à l’électricité qui se produit dans les actions chimiques. On sait, et nous reviendrons plus loin sur ce sujet, que toute action chimique s’accompagne d’un développement de chaleur et d’électricité; en d’autres termes, le travail mécanique consommé dans les chocs des particules se transforme soit en chaleur, soit en électricité. En particulier, quand dans un milieu conducteur on fait agir l’un sur l’autre un acide et une base, l’acide s’électrise positivement et la base négativement. De même, quand un métal est

ÉLÉMENT RHÉOMOTELR.

Fig. 433, — f-^éinent rli«‘onioteur.

attaqué par un acide, celui-ci s’électrisci positivement, tandis que le métal s’électrise négativement.

Cela posé, supposons que dans un vase (flg. 433) contenant de l’eau acidulée à l’aide de l’acide sulfurique, par exemple, on place à côté l’une de l’autre deux lames, l’une de zinc Z, c’est-à-dire d’un métal attaquable par l’eau acidulée, l’autre de cuivre G ou de tout autre métal non attaquable. Supposons, en outre, qu’un fli conducteur M réunisse les deux lames au deliore du liquide. Au contact du zinc et de l’eau acidulée, il se produit une action chimicpie dont le résultat est la production de l’hydrogène et du sulfate de zinc.

Le zinc s’électrise négativement et le fluide négatif peut être considéré comme se répandant dans le fil extérieur. Quant à l’électricité positive, elle se répand du cuivre dans le même lil en suivant une marche invei'sc. 11 y a donc dans le fil extérieur niunion des deux fluides contraires. Cette réunion s’effectue d’une manière continue, sans qu’il y ait possibilité d’accumulation préalable : c’est le caractère décisif de ce que nous appelons un courant. Le fil jouit en effet de la propriété de dévier l’aiguille aimantée.

L’appareil que nous employons pour la production du courant se nomme un élément rhéomolcur ou Un élément de pile.

507. Sens du courant. — Le phénomène complexe du courant électriq<ic résulte de deux mouvements contraires de l’électricité. Toutefois il a par lui-méme un sens déterminé, car l’aiguilla aimantée, comme nous le verrons plus loin, est déviée, non pas d’une manière quelconque, mais d’une façon qui dépend de la disposition mutuelle des lames de l'élément rhéomoteur. Nous ne sommes pas néanmoins en mcsur<! d’assigner l’analogie qui peut exister entre le phénomène du courant électrique et un courant ordinaire. L’expression employée n’a en réalité d’autre but que d’accuser un sens. Pour la précision du langage on est convenu d’ap-

DE LA PILE Et DD COURANT.

peler sens du courant le sens du mouvement de t’electricité positive ; ce sens est marqué dans la figure par des flèches.

508. Pile. — Supposons maintenant (fig. ti31i) qu’on place à la suite les uns des autres un certain nombre d’éléments en faisant communiquer le cuivre du premier avec le zinc du deuxième, le cuivre du deuxième avec le zinc du troisième, etc., et qu’enfin on réunisse par un fil le cuivre du dernier élément avec le zinc du pre-

Fig. 43i. — Pile.

■nier; chacun des éléments agira individuellement de la façon indiquée tout à l’heure et il se produira un courant dans le système conducteur dont les autres éléments font partie. Par conséquent, dans le fil extérieur le courant sera plus intense, c’est-à-dire qu’il sera susceptible de dévier l’aiguille aimantée avec plus d’énergie ou, en général, de manifester d’une façon plus mai’quée les propriétés qui caractérisent sa nature physique; une pareille réunion d’éléments rhéonioleurs porte le nom de pile. L’extrémité par laquelle sort l’électricité positive est le pôle positif, à l’extrémité opposée se trouve le pôle négatif. Les deux fils fixés aux pôles sont souvent désignés sous le nom de rhéophores ; leurs extrémités, dont la réunion détermine le mouvement continu qui caractérise le courant, s’appellent électrodes. On emploie aussi quelquefois les mots anode et cathode pour désigner les électrodes positives et négatives.

509. Historique de la pile. — Ce n’e.st pas dans l’ordre d’idées (jui vient d’étre indiqué que s’est placé l’inventeur do la pile. Cette merxeilleuse découverte a été en réalité le résultat d’expériences mal interprétées et d’une théorie qui ne saurait aujourd’hui soutenir l'examen.

HISTORIQUE DE LA PILE. 64r>

Vei's raiinée 1780, Galvani, professeur d’anatomie à Bologne, s’occupait de quelques recherches sur l’irrilabililé nerveuse des grenouilles ; l’animal était dans ce but préparé de la manière suivante : Les bras et la tête ayant été enlevés d’un coup de ciseau et les membres inférieui's rapidement dépouillés, on laisse tenir ces dernière à la partie supérieure du corps uniquement par les nerCs cruraux, qui peuvent sei'vlr ainsi à suspendre l’animal. Dans ces circonstances, Galvani reconnut que chaque fois qu’on tire une étincelle de la machine électrique la grenouille éprouve une sorte de commotion. Ce phénomène n’était autre chose qu’un choc en retour, ainsi que cela a été dit plus haut (477). Galvani en varia les conditions ; il se servit d’animaux d’espèces différentes, d’électricité empruntée àdiverees sources, et c’est dans le coure de ces études, qui durèrent plusieurs années, qu’il fut conduit au fait fondamental de l’électricité voltaïque. Il reconnut (l’expérience primitive est de 1786)

(ju’en mettant en communication les nerfs cruraux de la grenouille avec les muscles, ii l’aide d’un arc formé de deux inéLiux différents (flg. 435), cuivre et zinc par exemple, au moment où le contact a lieu l’animal éprouve une commotion.

Galvani eut l’occasion de remarquer plusieurs fois que le phénomène, qui se produit toujours, quelle que soit la nature de l’arc conducteur, est toutefois beaucoup plus marqué avec un arc hétérogène.

Cette circonstance, dont Volta sut tirer un si grand profit, ne parut à Galvani que d’une importance secondaire. H attribua les phénomènes observés à un courant propre de l’animal, et ne fit jouer ù l’arc métallique que le rôle de conducteur. Le courani

rig. Lli. — (ijiuitiotion de la grenouilk-.

DE I.A IMLE ET DU COUKANT.

propre de la grenouille est aujourd’hui coiislalé d’une manière formelle; toutefois l’effet observé est beaucoup plus marqué que celui qu'il est exclusivement capable de produire. Cet accroissement d’effet est dd <i l’action chimique de l’air ou des liquides animaux sur les métaux altérahles. Mais cette action était à peine soupçonnée au temps de Galvani. et, pour se rendre compte de l’effet incontestahle des métaux, Alexandre Voila, professeur à Pavie, eut recours à une doctrine qui peut paraître singulière, et qui le conduisit toutefois è la découverte de la pile.

510. Théorie de Volta. — Volta admet que l’animal, dans l’expérience de Galvani, joue un rôle purement passif, que cest un simple électroscope. La source d’électricité se trouve, suivant lui, au contact des detix métaux différents; il y a dans ce cas une sorte de force électromotriee en vertu de laquelle le fluide neutre se décompose, et les deux métaux prennent des électricités contraires. Dans le cas particulier du zinc et du cuivre, le zinc prend l’électricité positive et le cuivre l’électricité négative. Volta démontra ce fait en se servant de l’électroscope condensateur, et d’une lame formée de zinc et de cuivre soudés. A cet effet, il prit le zinc à la main et mit en commTinication le cuivre avec le plateau inférieur de l’électroscope, pendant que le plateau supérieur communique lui-mème avec le sol; les communic.ations ayant été rompues, et le plateau supérieur ayant été enlevé, il reconnut que les feuilles d’or étaient chargées d’électricité négative. C’était l’électricité du cuivre, tandis <[uc le zinc avait pris l’éleclricité positive.

Cette expérience de Volta, qu’il est très-facile de répéter, est due en réalité à l’action chimique de l’air ou des doigts toujours plus ou moins humides sur le zinc; c’est l’électricité négative du métal qui se transmet au plateau par l’intermédiaire du cuivre. Si, comme le faisait aussi Volta, on touchait le plateau avec le zinc, en ayant .soin toutefois d’interposer entre les deux un morceau de drap imbibé d’eau acidulée (sans cette précaution on n’observe rien), le plateau se chargerait d’électricité positive ; c’est l’électricité positive de l’eau acidulée.

511. Pile. — Quoi qu’il en soit, Volta admettait comme conséquence de ces expériences, qu’au contact de deux métaux diffé-