THÉORIE DE LA FORMATION D'UN ÉLÉMENT DE FILE
896. Un l'iémeni de pile est un appareil complexe. Ce sont des pbéi mènes d'électricité de contact qui ont conduit Volta à sa construction.
Voita démontra que le contact de deux eovps hétérogène» établit un» Sfi férenee de potentiel entre ces deux corps. Nous avons vu que dans pile d'clciuents associés en séné, la différence des potentiels aux doiii p<'t extrêmes os! la somme des dilTérenccs relatives a chacun des éloraenu |892)| de même, la différence des potentiels extrêmes aux deux pôles d'un t'I^mesl de pile est égale à la somme des difrércnces aux contacts intérieurs suo sifs ;il y a donc lieu d'étudier l'électricité développée au contact de deux corpi
Différence de potentiel au contact de deux métaux. — Deux cf» diCférenls, mis en contact, se chargent d'électricités contraires.
On le démontre pour deux métaux avec un électroscope dont la b<>ale( remplacée par un plateau de zinc verni à sa surface supérieure ; on posesuf J plateau un plateau de cuivre verni à sa surface inférieure. Si l'on vient 4 établir un instant une communication entre le* ( surfaces métalliques par un fil de cuivre (fig. 7il le zinc se charge positivement par suite do «on c» tact avec le fil de cuivre, et le cuivre se cbsr( négativement. Un équilibre s'est établi dan» Iwjit le cuivre a pris un potentiel négatif et le lino potentiel positif. On éloigne alors le fil de «iv et on soulève le plateau de zinc. On constate que l cuivre s'est chargé d'électricité négative, et le li»" d'électricité positive, pjg. 7',3. Cette différence de potentiel ne dépend que «l*^
nature des corps et de leur température; elle! indépendante de leur forme et de leur surface de contact. Un même w1 est susceptible de prendre des charges de signes différents suivant la iiaW des corps mis en contact avec lui. Ainsi le cuivre est négatif vis-A-vis duiiw> tandis qu'il est positif par rapport à l'argent.
Ua différence de potentiel qui s'établit au contact de deux corps ne d<P* pas de la valeur absolue du potentiel sur chacun d'eux. Quel que soit 1'*'*' électrique du cuivre, le zinc prend sur le cuivre le même excès de poteati
iiun I
liW.
Classement des métaux d'après leur signe. — Volta a rangé' métaux en une série telle que chaque métal était positif par rapport xu ' vant et négatif par rapport au précédent. De plus, en faisant usage d'un êlij troscope gradué, il avait mesuré les différences de potentiel pour métaux considérés deux à deux.
Heprésentation symbolique d'une différence de potentiel. — Nous rcprtscnterons par le symbole A|B la diCférence entre le potentiel du métal K d ^^
BLECmiCITÉ DYKAMIQCE
n métal A : cette différence est positive si le potentiel de B est UT au potentiel de A. D'après cela, la différence entre le potentiel celui de B sera représentée par D|A, elle est éçalo à la précédente
absolue, mais de signe contraire : on peut donc écrire B|A = — A|B.
Loi de Volta. — Soit une lame de zinc Z intercalée entre deux luivre C, et C. (lig. 7U). Quel que suit le potentiel V sur le lil Ci, le îl sur le zinc sera V + C|Z, et sur le cuivre Cj il sera V + C12 + ZlC
v.oz
v.ciz.ze
Kig. 744.
lisque C|Z = — ZjC. Les deux fils de même nature C, et C, sont même potentiel ijuc s'ils se touchaient et il ne se produira aucun lent d'électricité dans le circuit quand on viendra à les réunir. an cas particulier d'une loi expérimentale due à Volta. Sous sa forme 5, on peut l'énoncer :
l'état d'équilibre l'iectriqufl, la différence de potoitiel de deua^ métatix 'éunia par une chaîne de métaux quelconques est la niftnc que »i cei itaux A et £ étaient directcmeut en contact. nonce correspond à l'équation symbolique :
A|B -î- B|C + CD + D;E = A,K.
Vérification.
Argent-Ciiivro Cuivre-Ker Fer-Zinc Argent-/inc
A|C = t C|F = 2 F|Z = '.I AZ = 12
A;C + CiF4-F|Z=t +2 + 9 = 12 = A|Z.
ences de la loi de Volta. — 1" Deux métaux réunis par une sou- 'ent la même différence de potentiel que s'ils »e touchaient directe-
f AlS + S:B = AiB.
9 extrémités d'une chaîne de métaux ont le même potentiel si elles nées du même métal :
AjB + BC + C D + D A=: A A = 0.
Vérification. — Plomb-Zinc P'Z ^ S
Zinr-Fi-r Z'K = — 11
Fer-ÉUin K E «= 3
Étftin-Ploml) E!P>= t
. vient & fermer cette cliainc, il ne se produit aucun mouvement le puisque les extrémités mises en contact ont le même potentiel. "sque les extrémités sont formées de deux métaux différents A et D
AiB + Bic + c;o =a;d.
COUHS DE PHYSIQUE
si l'on vient à réunir Ifs cxirémités D et A, rintrodiiclion du contact do 1 et A fait ajouter D|A à la somme précédente; comme A]D -(- D1A=A|A, se trouve dans les mCmes conditions que si les deux extrémités étaient fol màcB du même métal. Il ne se produit donc aucun courant quand ferme une chairif de niélatix qu-elconqxie».
898. Formation d'an élément de pile par l'Interposition d'DB liquide. — Dans l'élément de Vol ta, cuivre, liquide, zinc, cuivre, les ilem extrémités polaires sont formées du même métal, elles offrent toutefois une difr<>rence de potentiel; cela lient à l'iiilerposition d'un liquide entre dou éléments de la chaîne métallique, le zinc et le cuivre.
.cft.a.uc
v.ta
l-^jr^^
Klg. 745.
Fig. 7*6.
Soit V le potentiel du pôle négatif, c'e.st-à-dirc du fîl de cuivre qui i relié au zinc et qui forme le ]iôle négatif (fig. 745j, le potentiel du linc c touche ce pôle sera V + C|Z; la séparation d'électricités contrain n'ayant pas lieu seulement au contact de deux solides, mais aussi au conl« d'un solide el d'un liquide : le potentiel du liquide sera V + C|Z +Z|L le potentiel du cuivre extrême V + C|Z + Z|L + L|C = V.
Comme on n'a pas ZjL + L|C = Z|C, V est différent de V.
L'expérieni-e montre que V — V est ici positif. C'est la somme des Iroi! diflérenccs C|Z + Z|L + LjC, que nous avons désignée précédemnio par Ë (892).
899. Intet^rëtation des expériences fondamentales de Volta. -
Les résultats précédents vont nous permettre d'interpréter les expénenOB classiques qui ont été présentées par Volta pour expliquer la construction W
(1) La nature ilu métal dos extri'finités polaires d'un lïlâuient est iudifTéreale; conuw à l'ordinaire, nous avons pria du cuivre, mais ce peut ôtrc un métal quelconque ms ^ la ditrérenco de potentiel aux deux pAles change. Soit on effet V le potentiel du { négatif M (lig. 74G), le potentiel du zinc on contact avec co p61c sera V-|- MjZ, lo potentiel du liquide V + M|Z + Z|L, le potentiel ilu cuivre V + M,Z + Z|L + L|C, le potentiel du pile positif V + MIZ + Z|L + LlC 4- C1M = V or M|Z + CIM=— Z;M — M|(;=— Z!C = C1Z donc V' = V + C!Z + Z|L + L|C 00 qui montre bien que le métal M ne joue aucun rAlc dan» la valeur du la dUfénjac* de potentiel aux deux pAles.
ÉLECTBICITÉ. DÏNAMIQUK
1 élâmenl de pile. Il s'est servi d'un électroscopc condensateur à plateaux ë cuivre, et d'une double lame (fig. 747) formée d'une bande de zinc encastée dans une bande de cuivre.
TÊh-emière expérience (fig. 7i8). — Tenant le zinc à la main, il appliquait le uivre contre le plateau inférieur de l'électroacope condensateur et en même ^ps il touchait le plateau supérieur.
Kje potentiel du zinc est nul ainsi ijue le potentiel du plateau supérieur; ijC «st le potentiel du cuivre et du plateau inférieur, il est négatif. Si on étire la double lame et si on soulève le plateau supérieur, le plateau infé- • montre une charge négative.
Fig. "'i8.
Kig. 749.
■Deuxième ejrpérience (fig, 749). — Tenant le cuivre k la mniu, il appliquait
t zinc contre le plateau inférieur et en même temps il touchait le plateau
ttérieur.
|lic potentiel du cuivre tenu à la main est nul; CjZ est le potentiel du zino,
lest positif; le potentiel du cuivre du plateau inférieur est nul, puisque
K deux cuivres qui comprennent le zinc doivent avoir le même potentiel,
omme si le zinc n'existait pas (897). L'électroscope ne se charge pas.
W^roisième expérience — Tenant le cuivre & la main, il appliquait le zinc rotre le plateau inférieur, mais en interposant une rondelle de drap mouillé. t il touchait encore le plateau supérieur.
Le potentiel du cuivre tenu à la main est nul.X'jZ est le potentiel du zinc, :|Z + Z|L le potentiel du liquide, C|Z + Z|L + L|C le potentiel du plateau iférieur du condensateur, potentiel positif comme celui du pôle positif de
lément de Volta. Le plateau se charge positivement.
