TIA1T8 DE PHYSIQUE. T. U
38 1 II VU E KLtMfcNTAlRK DR PUISQUE.
manière continue ou par inierroitter.ee, suivant que les extrémité» de* conducteurs sont garnies de pointe» ou de boules: alors la partie opposée du conducteur se charge d'une quantité correspondante de fluide positif, dont la tension va continuellement en augmentant, jusqu'à ce que l'accroissement de tension soit égal à l'accroissement de perte par le contact de l'air, ou , si le développement est très-rapide , jusqu'à ce que la tension puisse vaincre la résistance de l'air.
912. Pour qu'une semblable machine fournisse le plus d'électricité possible dans les mêmes circonstances, il y a plusieurs conditions à remplir, qu'il est important de connaître. 1° Les coussins doivent être frottés dor mussif, ou d'un alliage formé avec deux parties d'étain , quatre de zinc et sept de mercure : car l'expérience a fait reconnaître que le frottement du cuir nu sur le verre développait beaucoup moins d'électricité que quand il avait été recouvert des substances dont nous venons de parler. 2° Les coussins doivent communiquer avec le sol : car c'est encore un fait d'expérience que deux corps isolés donnent beaucoup moins d'électricité par leur frottement que quand l'un d'eux communique avec le sol. La raison en est d'ailleurs facile à saisir. En effet, soient A et B deux corps isolés qui, par leur frottement, mettent en liberté des quantités de fluides positif et négatif, que je représenterai par -4- a et — a (j'emploie la même lettre avec des signes différents pour indiquer que ces quantités peuvent se neutraliser mutuellement) : ces électricités tendent à se combiner, et celle tendance augmentant à mesure que le frottement en développe une plus grande quantité, il en résulte que l'influence du frottement, pour décomposer une nouvelle quantité de fluide naturel, ira en décroissant, et deviendra nulle lorsque l'attraction des fluides libres -4- a et— a sera égale à la force que produit le frottement pour décomposer du fluide naturel ; mais Si l'un des deux fluides peut se dégager, l'autre, *en agissant par influence , concourra avec le frottement pour opérer de nouvelles décompositions du fluide naturel. 3° 11 doit y avoir autant de branches garnies de pointes qu'il y a de paires de coussins , afin que la portion du plateau qui se présente au frottoir soit toujours à l'état naturel. 4° Le conducteur, excepté l'extrémité des branches qui enveloppent le plateau , ne doit renfermer aucune pointe , ni aucun corps aigu : car la tension y deviendrait beaucoup plus grande que dans le reste du conducteur, et le fluide s'écoulerait continuellement dans l'air par leurs extrémités. 55° Le conducteur doit être supporté par des corps très-isolants, tels que des cylindres de verre enduits de gomme laque. 6° Pour éviter la déperdition d'électricité do plateau par l'air, dans le trajet des frottoirs aux pointes du conducteur, on fixe contre les montants qui en supportent Taxe des quarts de cercle en taffetas gommé ; ou bien, on incline les tiges du conducteur, de manière que les pointes soient voisines des frottoirs. Lorsque les conducteurs sont garnis de pointes, ils penvent se charger sous une plus petite tension; mais'ils ne restent chargés qu'autant que la machine est en mouvement. Dans les premières machines électriques , on employait des globes ou des cylindres de verre, que l'on faisait tourner sur leur axe. C'est Ramsden qui , le premier, leur a substitué des plateaux de glace.
913. Pour obtenir de fortes étincelles, qui s'élancent à de grandes distances sur les corps environnauts, on emploie souvent des conducteurs isolés que l'on met en communication avec ceux de la machine, et qu'on désigne sous le nom de conducteurs secondaires. Il faut évidemment donner à ces conducteurs des formes telles qu'ils se recouvrent d'une couche électrique la plus épaisse possible , comparativement à celle du conducteur de la machine. Les cylindres d'une grande longueur et d'un petit diamètre sont éminemment propres à remplir cette condition. Volta employait un système de 1 2 cylindres de 6 lignes de diamètre et de 8 pieds de longueur, communiquant ensemble t mais assez éloignés pour qu'ils ne se nuisent point par leur influence*
TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE Dli PHYSIQUE
mutuelle. Ce système, qui renferme 12 pieds carrés île surface, lance Je très-grandes étincelles , et produit sur les organes des sensations très-énergiques.
Coulomb a Iroinré qu'en mettant en communication des cylindres très-longs, et dont les diamètres étaient représentés par r et ? , les épaisseurs e et e' des couches électriques doul ils «e chargeaient étaient représentées par
la ligne étant prise pour unité de longueur.
914. La machine que nous Tenons de décrire ne donne que de l'électricité positive; si on voulait avoir de l'électricité négative, il faudrait former les montants mp et nq avec des glaces , et faire communiquer tes frottoirs avec un autre conducteur isolé. On obtiendrait à la fois les deux électricités sur les deux conducteurs; mais la tension serait beaucoup plus grande en faisant communiquer un des conducteurs avec le sol.
915. Van-Marum , de Harlem , a imaginé une construction de machine qui donne à volonté de l'électricité positive ou de l'électricité négative. Cette machine est représentée fig. 523 et 823 A. Pour obtenir de l'électricité positive sur le conducteur M (fig, 823 A), les deux branches A et B sont disposées verticalement, et les branches C et D touchent les frottoirs pour établir leur communication avec le sol. Lorsqu'on veut avoir de l'électricité négative (fig. 823), on place horizontalement les branches A et B, de manière qu'elles communiquent avec les frottoirs, et les branches CD verticalement, pour qu'elles déchargent le plateau.
916. On pourrait facilement faire des machines à électricité négative, en faisant frotter du taffetas ciré sur de la peau de chat. La figure 824 représente la disposition la plus simple de cet appareil.
917. Mais, parmi les différentes espèces de machines électriques, celle qui est la plus simple et la plus commode pour obteoir à volonté l'une ou l'autre espèce d'électricité est celle qui est due a Nairne. Elle est représentée fig. 828, 828«^f. Celte machine se compose d'un grand cylindre de verre rétréci à ses deux extrémités, et garni de deux prolongements métalliques places dans l'axe du cylindre qui tournent dans deux coussinets isolés ; un d'eux est garni d'une manivelle; de chaque côté du cylindre de verre sont placés deux cylindres de cuivre isolés, dont l'un est armé de pointes, l'autre d'un frottoir. On conçoit facilement que, par cette disposition, quand on mettra le premier conducteur en contact avec le sol, l'autre se chargera d'électricité négative, et que, quand le second sera lui-même en communication avec le sol, le premier prendra l'électricité positive. Quel que soit le système de machine qu'on emploie, la quantité d'électricité est proportionnelle à la vitesse, et indépendante de la pression des frottoirs.
918. On fait ordinairement avec les machines électriques quelques expériences, dont les effets s'expliquent facilement au moyen de la théorie que nous avons exposée.
919. Lorsque l'on place à l'extrémité du conducteur uu plateau métallique AB {fig. 826 ), communiquant avec lui, et au-dessous un autre, CD, en communication avec le sol ; si l'on met entre eux un corps léger mn lesté en n, la machine étant en mouvement, le corps mn sera attiré vers AB, et, aussitôt qu'il l'aura touché, il en sera repoussé comme possédant la même espèce d'électricité. £n retombant sur le plateau CD, il reviendra à l'état naturel, et sera de nouveau attiré et repoussé, tant que la
(il)
On fait aussi cette expérience d'une autre manière. ABCD (fig. 527 ) est un cylindre de verre, fermé inférieurement par un plateau métallique qui communique arec le sol, et supérieurement par un aulre disque métallique, communiquant avec le conducteur d'une machine électrique. On met dans le cylindre des boules de sureau; elles s'élèvent et retombent successivement.
AB ( fig. 528 ) est une tige métallique, communiquant avec le conducteur, et supportant trois timbres C f D,E t le premier et le troisième par des chaînes métalliques, et celui du milieu par uu cordon de soie ; ce dernier communique avec le sol par la chaîne g; entre les timbres extrêmes et celui du milieu sont suspendues, par des cordons de soie, deux petites boules de cuivre a et b : lorsqu'on fait tourner la machine, la boule a se meut entre les timbres C et D, et la boule b entre les timbres D et E, comme le corps mn de l'expérience précédente entre les plateaux AB et CD. Cet appareil porte le nom de Carillon électrique.
920. Lorsqu'on place un corps conducteur, terminé par une pointe aiguë, sur le conducteur d'une machine électrique, il se charge très-peu ; le même effet se manifeste quand on place dans le voisinage du conducteur un corps couducteur communiquant avec le sol, et terminé par une pointe aiguë. L'explication de ces effets se déduit facilement de ce que nous avons dit précédemment. On peut rendre manifeste l'écoulement de l'électricité, dans le dernier cas, au moyen de l'appareil à timbre fig. 529. Les tiges ombrées sont celles qui sont construites en matière conductrice.
921. Si on dispose sur le couducteur d'une machine électrique une tigea6 {fig. 530), sur laquelle repose une aiguille métallique terminée par deux pointes inclinées en sens contraire sur sa direction, par le mouvement du plateau de la machine l'aiguille tourne en sens contraire de la direction des pointes. Ce phénomène avait été assimilé, comme nous l'avons déjà dit, aux effets de réaction produits par l'écoulement des liquides et des gaz, en considérant la couche d'air qui environne un corps électrisé comme un vase qui retenait le fluide, mais dont les parois n'étaient susceptibles que d'une résistance limitée : alors, si, en un point quelconque de la surface, la tension électrique l'emportait sur cette résistance, le vase était percé, le fluide s'écoulait, et la pression sur le point opposé du vase lui donnait un mouvement en sens contraire de l'écoulement. Cette explication était cependant difficile à admettre, car, l'action étant égale à la réaction, il fallait supposer à l'électricité une masse finie ou une vitesse infiniment grande. Hais M. Aimé a fait voir que celle ej^lication était inexacte : une aiguille contournée en S, enduite de vernis dans toute son étendue, excepté à l'extrémité des pointes, et soutenue horizontalement dans une cloche par un fil métallique extrêmement fin et recouvert de vernis, ne tourne pas lorsque l'on a fait le vide dans la cloche, et que le fil de suspension communique avec une machine électrique en activité, quoique alors l'électricité s'écoule rapidement par les pointes; ce dont il est facile de s'assurer en faisant l'expérience dans l'obscurité. II est très-probable d'après cela que le mouvement dont il s'agit provient de la force répulsive exercée sur l'aiguille par l'air que le courant électrisé. Cette explication est encore appuyée par un autre fait, également observé par M. Aimé : le tourniquet électrique fonctionne lorsqu'il est plongé dans un liquide mauvais conducteur, tel que l'huile, et reste immobile quand il est plongé dans l'eau.
Lorsqu'un liquide s'échappe d'un vase par des orifices assez capillaires pour que l'écoulement ail lieu par intermittence et goutte à goutte, en électrisant le vase, l'écoulement devient continu; mais, d'après Carmoy, la dépense n'est pas augmentée. Ce dernier résultat parait assezsingulier, attendu que le premier s'explique naturellement par une diminution de pression de l'air à l'extrémité des tubes d'écoulement ; peut-être la différence de dépense était trop petite pour être appréciable par les
moyens qui ont été employés pour la mesurer. 11 parait aussi qu'un liquide électrisé s'évapore plus rapidement qu'un liquide qui ne l'est pas.
922. Électrophore. Cet appareil, imaginé par \Vilk,est composé ) d'un gâteau de résine à surface bien plane, renfermé dans une enveloppe métallique AB t et d'un disque métallique CD d'un diamètre un peu plus petit, armé d'un manche isolant EF. Pour se servir de cet appareil, on frotte le gâteau de résine avec une peau de chat, et on place dessus le disque CD : l'électricité négative, dont la résine a été chargée par le frottement, décompose le fluide naturel du plateau métallique ; l'électricité positive se répand sur la face inférieure et l'électricité négative sur la face supérieure ; le fluide positif du plateau ne se combine pas avec le fluide négatif du gâteau, à cause de la difficulté que ce fluide éprouve à se mouvoir dans la résine. Si alors on soulève le plateau, ses deux électricités, qui ont été séparées par l'influence de celle dont la résine est chargée, se combineront, et tout rentrera dans l'état initial ; mais si avant de soulever le plateau on touche sa surface supérieure avec le doigt, on augmentera la quantité d'électricité décomposée, en permettant à l'électricité négative de s'échapper, et après sa séparation du gâteau, le disque possédera toute l'électricité positive libre qui était répandue sur la surface inférieure; et comme le gâteau ne perd que très-lentement son électricité, l'expérience pourra être répétée un grand nombre de fois; à la fin cependant l'électricité du gâteau finira par disparaître.
923. L'électricité de la résine agit sur son enveloppe métallique de la même manière que sur le plateau métallique ; mais, comme celte enveloppe communique avec le sol, elle se charge seulement d'électricité positive; c'est ce que l'on peut mettre en évidence de la manière suivante : si on fait communiquer le plateau avec la petite boule a {fig. 552 ), et l'enveloppe du gâteau de résine avec la boule ô, un pendule isolé c oscillera continuellement entre les deux boules. La raison en est évidente : la boule a, étant en communication avec la partie supérieure du plateau, partagera son électricité négative, et la boule b, étant en communication avec l'enveloppe du gâteau, partagera son électricité positive. Alors la boule du pendule, se trouvant à l'état naturel, se rapprochera de la boule qui aura la plus grande tension, en la touchant elle partagera son électricité, elle sera alors repoussée ; les mêmes phénomènes se reproduiront sur l'autre boule, et ces alternatives dureront tant que le gâteau conservera de l'électricité.
On pourrafraussi charger la résine d'électricité positive, en mettant le gâteau en contact avec le conducteur d'une machine électrique : les mêmes phénomènes auraient lieu.
Des plateaux de 4 à 5 pouces de diamètre donnent, à l'approche du doigt ou d'un corps conducteur, des étincelles très-visibles en plein jour. Ces appareils conservent souventl'éleclricité pendant plusieurs mois, tant la résine laisse difficilement dégager l'électricité dont elle est chargée ; ils sont souvent employés dans les laboratoires de chimie pour les expériences eudiométriques.
924. Pour mettre en évidence l'espèce d'adhérence qui existe entre la résine et les deux fluides électriques, on fait une expérience curieuse, que nous allons rapporter. Sur la surface d'un plateau de résine on trace, avec un corps conducteur chargé d'électricité, des caractères quelconques ; l'électricité reste sur ces lignes : car, si ou jette sur le plateau une poudre d'un corps non conducteur, et qu'on l'incline, la poudre reste fixée au plateau sur les lignes parcourues par le corps électrisé. On rend cette expérience encore plus piquante en traçant des caractères avec les deux espèces d'électricité, et injectant sur la surface, au moyen d'un petit soufflet, un mélange de soufre et de minium ; le soufre se fixe sur les traits chargés d'électricité positive, et le minium sur les traits chargés d'électricité négative; par conséquent, les premiers
TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE DK PHYMQIE
caractères ton t jaunes et les derniers sont rouges. Celle séparation provient de ce que,
dans la trituration du soufre et du minium, le premier prend l'électricité négalàe, el le second l'électricité positive.
025. On peut disposer l'éleclrophore de manière à obtenir des étincelles sans être obligé de toucher le plateau ; il suffit pour cela de coller contre le gâteau fig. 533 une petite bande d'étain laminé qui communique avec le sol, ou seulement avec l'enveloppe du gâteau ; il est évident que, par cette disposition, on obtiendra le même effet que si on louchait la face inférieure du plateau : l'électricité qu'on obtient alors, après avoir soulevé le plateau, est encore |K>silivc.
026. On a employé des éleclrophores dans les briquets à gaz hydrogène, pour enflammer le gaz. La fig. 534 en représente la disposition la plus simple ; le gaz hydrogène est fourni par un appareil semblable a celui de M. Gay-Ltissac (367); mm en même temps qu'en tournant le robinet on produit un écoulement de gaz hydrogène, le même mouvement produit, entre deux pointes placées de chaque côté de l'orifice, une étincelle qui, en traversant le gaz, produit son inflammation. L'électricité est fournie par un électrophore renfermé dans la boite MAT. Le levier crf, fixe au robinet, soulève le plateau de l'éleclrophore, l'étincelle est reçue par une petite boule placée à l'extrémité de la tige métallique isolée ef t el elle passe de la pointe m à la pointe n , qui communique avec le sol. Ces briquets sont beaucoup plus compliqués et d'un service bien moins assuré que ceux à mousse de platine que nous avons décrits (367) ; aussi ils ne sont en usage que dans les cabinets de physique.
027. Condensateurs. Soient A et B (fig. 535) deux plateaux métalliques communiquant, le premier avec le conducteur d'une machine électrique, le second avec le sol , et séparés l'un de l'autre par un disque de verre d'un plus grand diamètre ; supposons que la machine produise de l'électricité positive : le plateau A prendra d'abord une certaine quantité d'électricité positive; celte électricité du plateau A agira à distance et à travers le disque de verre sur le plateau B f décomposera son électricité naturelle , attirera contre le disque l'électricité négative, et refoulera dans le sol l'électricité positive. Représentons par V la quantité d'électricité du premier plateau, el par R celle du second : V sera nécessairement plus grand que R t car celte dernière, étant neutralisée par la première à la distance de l'épaisseur du verre, sera plus petite que celle qui le serait au contact; réciproquement, R f en agissant sur F, en neutralise une partie, mais qui sera plus petite que celle qu'il naturaliserait au contact, et par conséquent plus petite que R. Ainsi , la quantité totale d'électricité renfermée dans le plateau inférieur sera dissimulée, el une partie de celle du premier plateau sera dissimulée par l'électricité du plateau inférieur. Par conséquent, le premier plateau pourra prendre une nouvelle charge d'électricité, dont une partie sera dissimulée par la réaction de celle qu'elle développera dans B. Alors, en supposant que la machine fournisse toujours de l'électricité , la charge du plateau A deviendra stationnaire lorsque la portion d'électricité libre deviendra égale à celle qu'il acquerrait s'il communiquait avec le conducteur sans faire partie de l'appareil. Si le plateau inférieur ne communiquait pas avec le sol, l'appareil se chargerait peu, parce que le fluide positif du plateau inférieur ne pourrait pas se dégager el exercerait une action répulsive sur la charge du plateau supérieur.
Toutes ces conséquences théoriques sont parfaitement confirmées par l'expérience. Ko effet, si, après avoir chargé un condensateur au moyen d'une machine , on isole les deux plateaux en enlevant le conducteur ab el la chaîne cd, et qu'on les sépare, on les trouvera chargés d électricités différentes; el si on met en communication les deux plateaux au moyen de l'appareil fig. 530, que l'on nomme excitateur (c'est un couducteur dont les extrémités peuvent être rapprochées au moyeu d'une charnière ,
TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE DE PimiQUK.
et que l'on tient par des manche» isolants) , en appliquant un des boutons contre un des plateaux, et approchant l'autre bouton de l'autre plateau , il se fait â une petite distance une violente explosion , et si on met les plateaux en contact par les mains ou toute autre partie du corps , on éprouve une vive commotion qui se fait principalement sentir dans les articulations. Cette commotion se fait même sentir à travers une chaîne composée d'un nombre quelconque de personnes, pourvu que ses extrémités soient en contact avec les deux plateaux.
928. Lorsqu'un condensateur a été ainsi déchargé , par de nouveaux contacts successifs, au moyen de l'excitateur, on obtient encore des étincelles, parce qu'une partie des électricités accumulées contre les faces opposées de la lame de verre pénètre dans cette lame, et ne s'en dégage que difficilement; c'est ce que l'on peut facilement constater par l'expérience suivante. Après avoir chargé un condensateur à
de verre , on le place sur un isoloir; un enlève le plateau supérieur, il donne étincelle, mais très-petite; ensuite ou enlève la lame de verre et on louche le plateau inférieur, il ne donne également qu'une faible étincelle ; on r^met alors la lame de verre ainsi que le plateau supérieur, et le condensateur se trouve chargé presque aussi fortement qu'il l'était d'abord. Ainsi les charges des deux plateaux étaient restées presque en totalité sur les faces opposées de la lame de verre.
929. Lorsqu'un condensateur chargé d'électricité est isolé , on peut le <iécharg< r en touchant alternativement les deux plateaux. En effet, le plateau A, renfermant de l'électricité libre , la cédera entièrement si on le touche avec un corps communiquant avec le réservoir commun ; mais alors toute l'électricité de B ne sera plus dissimulée : par conséquent B donnera aussi à son tour une portion d'électricité par le contact; par la même raison, A, par la diminution d'électricité de B, acquerra une portion nouvelle d'électricité libre, et ainsi de suite. Ainsi, par le contact alternatif de chaque plateau, on développe de l'électricité libre dans l'autre, et on parvient a décharger complètement l'appareil, ce qui est parfaitement d'accord avec l'expérience.
Représentons par V y,, y», etc., V n , les quantités d'électricité qui se trouvent successivement sur le plateau supérieur; par R,, R t ..., R n , les quantités d'électricité qui se trouvent sur le plateau inférieur, et par m la fraction qui représente la porUon d'électricité neutralisée dans un plateau par celle qui se trouve dans l'autre : nous aurons la suite d'équations
V , = t* R, I On déduit I y, = /»• F, R» = R,
R, = * V . [ de ces J y% = iA F, R % = m* R,
f,=z t* R, > équations \ V 4 = a* 6 y, R\ = S y.
y n — f* Rn-t J ^ K« Rn- /.•(«->>*.
Si dans la valeur de Rn, on remplace R, par sa valeur p. y,, il vient Rn — m"* — iy 1 ainsi les quantités d'électricité qui restent dans les plateaux supérieur et inférieur forment les progressions décroissantes
F, f ju*K„ /*<r„ v?V lt Sf„ etc.
*v„ ^y n a* s f„ ^y t , m» etc.
Les perles que les plateaux éprouveut successivement forment également des progressions géométriques : en effet, les pertes du plateau supérieur sont
y, - y, = y t (i - i\ - r, = ( 1 — m" ) r, - y s = y, ( t — t**) s, etc.
Celles du plateau inférieur sont
•B, - B, = r, (\ - f**) M > B,-R s = r, (1 - fé 9 ) a.», B t - 2? 4 = y . ( 1 - m') a* 1 , elc.
On peut facilement vérifier l'exactitude de ces formules : car la somme totale* des perte* du premier plateau, en supposant le nombre des contacts Infini, doit être égale à V tt et celle des pertes du plateau inférieur doit être égale à B, :
La première somme est V , (1 - ( 1 + M » + S + S + etc.), la seconde est V t ( 1 -/*')(/« + + S + + etc. ) ;
Mais 1 + /*• + /»« etc. = — i : ainsi la somme des pertes du premier plateau est
et celle du second est
^<l-/.') 7 ^ = ^* = tf..
930. On petit rendre évidente la présence de l'électricité mise successivement en liberté sur les deux plateaux, au moyen de l'appareil ftg. 837; chaque plateau est garni d'une tige métallique, armée d'un petit pendule, dont le mouvement décèle la présence de l'électricité libre dans le plateau avec lequel il communique.
931. La quantité d'électricité qui peut s'accumuler dans un condensateur est, toutes choses égales d'ailleurs, proportionnelle à la surface des plateaux, et en raison inverse de l'épaisseur de la lame isolante. 11 semblerait , d'après cela , qu'on pourrait augmenter indéfiniment la faculté condensante d'un appareil, en diminuant convenablement l'épaisseur de la plaque isolante ; mais il n'en est pas ainsi : car, si son épaisseur est très-petite relativement à la tension des électricités qui la pressent, les actions électriques la brisent.
932. On peut se servir, pour corps isolant , de verre , de résine , de taffetas gommé, et même d'une couche de vernis, dont on enduit les faces de contact des deux plateaux. Les condensateurs de taffetas gommé ont le grand inconvénient de n'être pas comparables, parce que, par la pression , le taffetas gommé développe de l'électricité. Les condensateurs à vernis ne peuvent être employés que pour accumuler de petites doses d'électricité, qui, par leur réunion, ne produisent que de faibles tensions. On pourrait aussi employer une couche d'air, en séparant les deux plateaux par un petit intervalle : la limite de la saturation aurait évidemment lieu lorsque l'attraction des deux électricités pourrait vaincre la résistance de l'air; la charge de l'appareil sciait beaucoup plus petite que dans les autres cas. Quelle que soit d'ailleurs la nature du corps isolant employé, il faut, pour éviter la décharge latérale, que le disque isolant ait un plus grand diamètre que les plateaux.
933. La force condensante d'un condensateur est représentée par le rapport entre la quantité totale d'électricité que possède le plateau supérieur et celle qui s'y trouve libre, et on peut facilement trouver ce rapport par l'expérience.
En désignant par A la quantité d'électricité introduite dans le plateau supérieur, elle neutralisera à distance, dans le plateau inférieur, une quantité — B d'électricité de nom contraire, et cette dernière, réagissant sur la charge du plateau supérieur, dissimulera dans ce dernier une quantité A* d'électricité : ainsi, en désignant par E la quantité d'électricité libre du plateau supérieur, on aura
mais remarquons que le rapport de A à B doit être le même que celui de B à A 1 : par conséquent, en le désignant par m, noue aurons
B= — m A et A* = — tnB, d'où A' = m'A tlE = {\ — m* )A
ainsi
Ce dernier rapport est la mesure de la force condensante de l'appareil.
On pourrait déterminer la valeur de m en chargeant le condensateur d'une quantité quelconque d'électricité, l'isolant, séparant les plateaux et les touchant successivement par. un même plan d'épreuve, que Ton appliquerait sur des points semblahlemenl situés sur chacun d'eux . les racines carrées des réactions du plan d'épreuve, que Ton déterminerait au moyen de la balance de Coulomb, seraient proportionnelles aux quantités totales d'électricité qui se trouvaient dans chacun des plateaux lorsqu'ils étaient appliqués sur la lame isolante, car, quand on les sépare, la majeure partie de l'électricité reste adhérente au verre ; mais celle qui se trouve sur chacun d'eux doit être proportionnelle à la quantité totale.
Mais on peut déterminer la quantité m sans démonter le condensateur ; pour cela il faut l'isoler, mettre le disque inférieur en contact avec le sol, loucher le disque supérieur avec le plan d'épreuve, mettre le disque supérieur en contact avec le sol, et déterminer la tension du disque inférieur en le touchant avec le même plan d'épreuve : le rapport des racines carrées des deux tensions est égal à la quantité m. Eu effet, nous avons trouvé
quand la tension existe sur le plateau supérieur; on trouverait de même
quand on a mis le plateau supérieur en contact avec le sol. Ainsi % = a '' m ™ B=: - mA: donc § = »»♦
934. Il est infiniment probable que l'électricité qui est retenue si fortement dans les corps non conducteurs l'est, en partie du moins, par une action analogue à celle qui a lieu dans les condensateurs : l'électricilé libre doit décomposer le fluide naturel intérieur, et la difficulté que le fluide éprouve à se mouvoir doit les maintenir comme dans un condensateur.
935. L'appareil que l'on désigne sous le nom de bouteille de Leyde {fig. 538) est composé d'un flacon rempli d'or en feuille, d'élain laminé, ou de toute autre matière conductrice, fermé par un bouchon recouvert de vernis à la gomme laque ou de cire d'Espagne, à travers lequel passe une tige terminée inférieurcment par une pointe, et supérieurement par un bouton ; la surface extérieure jusqu'à la hauteur mn est recouverte d'une feuille d'élain. Le métal enveloppant porte le nom d'armure extérieure, et celui qui est dans le flacon ainsi que la tige mn sont désignés sous le nom d'armure intérieure. 11 est évident que cet appareil est de même nature que les condensateurs, car il est formé de deux corps conducteurs séparés par une lame isolante. Par conséquent, tout ce que nous avons dit des condensateurs est applicable aux bouteilles de Leyde. Ainsi , pour les charger il faut qu'une des deux armures soit en contact avec le sol ; on peut les décharger en mettant les
deux armures en contact, ou en les touchant alternativement , etc. Ces appareils.
qui furent découverts en 1746, par Musschenbroeck et Cunéus , «ont principalement . employés pour produire de violentes commotions ou des combustions ; nous les examinerons plus tard sous ce rapport. Ils sont aussi très-commodes pour se procurer à volonté les deux électricités : pour cela on isole une bouteille de Leyde chargée , et en louchant alternativement les deux armures, on obtient successivement les deux espèces de fluides électriques.
Dans la bouteille de Leyde, comme dans le condensateur ordinaire, l'électricité accumulée sur les deux armures adhère au verre, de sorte que, si on pouvait enlever simultanément les deux armures, chacune d'elles ne serait chargée que d'une trèspetite quantité d'électricité. On peut facilement faire celle expérience au moyen de l'appareil fîg. 559. Cette bouteille de Leyde se compose de trois vases cylindriques, qui entrent les uns dans les autres ; les deux extrêmes sont en métal et forment les deux armures, celui qui est intermédiaire est en verre : si après avoir chargé la bouteille on la place sur un isoloir, et si on enlève les deux vases intérieurs avec un corps isolant, on trouve que les deux armures n'ont qu'une très-faible tension, et que la bouteille reprend sa charge primitive quand on remet les vases en place.
036. La charge d'une bouteille de Leyde est proportionnelle à l'étendue de la surface des deux armures et à la tension de l'armure qui a été mise en communication avec la source d'électricité : la charge d'un même appareil est alors proportionnelle à sa tension. On apprécie celte tension par la distance à laquelle se fait l'explosion , car celte distance diminue à mesure que la tension est plus petite. On se sert pour cela de l'appareil fîg. B40. JB est une tige mobile dans l'anneau C, et qui communique avec l'armure extérieure : on approche lentement le bouton A du bouton M , et après l'explosion on mesure la distance des deux boules.
937. L'appareil 541 est un carillon à bouteille de Leyde; ou en concevra facilement l'effet d'après ce que nous avons dit précédemment. Dans l'appareil 542, qui produit le même effet, la bouteille de Leyde se charge par sa pointe, en la plaçant dans le voisinage du conducteur d'une machine électrique.
938. Lorsqu'une bouteille de Leyde chargée est abandonnée à I'aclion de l'air, l'armure extérieure communiquant avec le sol, la tension de l'autre va continuellrment en diminuant, et la bouteille finit par se décharger complètement; mais si on isole la bouteille, l'armure par laquelle elle a été chargée, étant la seule qui possède de l'électricité libre, perd d'abord seule de l'électricité; mais aussitôt que la tension de cette armure a commencé à diminuer, l'électricité de l'autre ne se trouve plus dissimulée en totalité : il s'y développe donc de l'électricité libre, et elle commence à son tour à perdre par le contact de l'air. Il est facile de voir que l'armure dont l'électricité était totalement dissimulée doit acquérir une tension croissante, jusqu'à ce qu'elle ait atteint celle de l'autre armure, et qu'alors ces deux tensions doivent décroître ensemble, jusqu'à ce que la totalité de l'électricité se soit dissipée. Ce fait est parfaitement confirmé par l'expérience, comme on peut le reconnaître à l'aide de l'appareil suivant.
MX {fîg. 543) est une lame de verre verticale, garnie sur chaque face d'une lame d'étain et d'un petit pendule. Si, après avoir chargé cet appareil en mettant une de ses faces en contact avec le sol, et l'autre avec le conducteur d'une machine électrique, on abandonne l'appareil à lui-même, la communication avec le sol restant établie, le petit pendule qui se trouve placé sur l'armure possédant de l'électricité libre «♦abaisse graduellement, et l'autre reste immobile. Mais, si la communication avec le sol a ete supprimée, le petit pendule de l'armure qui ne renfermait nue de l'électricité dissimulée s'élève graduellement à mesure que l'autre s'abaisse ; ils arrivent
bientôt à un écart à peu près égal, et qui est environ la moitié de l'écart initial du premier : alors tous deux descendent, mais très-lentement.
939. Piles électriques. Lorsque l'on forme une chaîne avec plusieurs bouteilles de Leyde (fig. 844) dont l'armure extérieure de chacune communique avec l'armure intérieure de la suivante, et si on fait communiquer l'armure intérieure de la première avec le conducteur d'une machine électrique donnant de l'électricité positive, et l'armure extérieure de la dernière avec le sol, toutes se chargeront positivement en dedans, et négativement en dehors. En effet, la charge positive intérieure de la première refoulera dans la seconde le fluide positif, tandis qu'elle attirera contre la surface du verre l'électricité négative, la seconde bouteille agira de même sur la troisième, et ainsi de suite. 11 est évident que les charges irout en diminuant à partir de la première.
En désignant par f„ V %} V*, etc., f«, les, quantités d'électricité répandues sur les armures extérieures; par R, % R„ R h etc., Rn, les quantités d'électricité renfermées sur les armures intérieures, on aura les équations
/?, + f 4 = 0 Rt+hF, = 0
R K = t*R> Vk = t*r»
Rn — f*Rn- 1 y ri = M^n-l
En multipliant ces équations, il vient
H„ =z pn-l B, et r n = a*"- 1 ^.
Au lieu de bouteilles de Leyde, on pourrait employer des lames de verre revêtues de lames d'étain sur les deux surfaces, et disposées comme l'indique la fig. 84». Si l'on superpose une suite de condensateurs {fig. 546), il est évident que l'on obtiendra un appareil absolument semblable. Ces derniers appareils portent le nom de piles électriques.
Si on décharge l'appareil, en mettant en communication l'armure supérieure de la première plaque avec l'armure inférieure de la dernière, on ne recevra que la commotion résultant de la charge des deux armures extrêmes, parce que toutes les autres électricités libres se neutraliseront entre elles.
Si, après avoir chargé un de ces appareils en le mettant en contact avec une machine donnant de l'électricité positive, on l'isole, et si on détermine à l'aide d'un petit plan d'épreuve la nature et l'intensité de l'électricité libre sur les armures, on trouve, comme cela devait être, que l'appareil ne renferme que de l'électricité positive libre, dont la tension va en décroissant de la première armure à l'avant-dernière. Mais si on touche la première armure, l'appareil se charge dans toute son étendue d'électricité négative : car l'appareil se trouve dans le même état que si la dernière avait été en communication avec une source d'électricité négative, et si la
première avait été mise en contact arec le sol ; mais si l'appareil reste longtemps exposé à l'air, la déperdition de l'électricité par le contact de l'air finit par établir des tensions sur toutes les armures, qui, au bout d'un certain temps, se trouvent disposées comme il suit : les tensions sont de nature différente dans les deux moitiés de l'appareil; elles sont égales sur deux armures également éloignées des extrémités, et croissent du centre vers les extrémités, de sorte que la première et la dernière ont des tensions égales, mais de nature contraire. Si ou divise la série en plusieurs parties, l'électricité dans chacune d'elles finira par se répartir de la même manière que dans la série totale. Ces faits , qui sont le résultat du calcul , sont parfaitement confirmés par l'expérience.
Nous verrons bientôt des phénomènes qui paraissent avoir beaucoup d'analogie arec ceux des piles électriques.
040. Éleclroscopes. Os instruments ont pour objet de découvrir dans les corps de très-petites quantités d'électricité ; tous sont fondés sur les attractions et les répulsions qui se manifestent dans les corps légers par les fluides électriques qu'ils reih ferment. Les appareils fig. 806, 808, 810 et 811, sont les éleclroscopes les plus simples; mais pour soustraire les mouvements à l'influence de l'air, on dispose ordinairement l'appareil dans un petit flacon {fig. 847 et 848). Les corps qui doivent s'écarter par l'influence électrique sont ou des brins de paille, ou de minces fils métalliques, dont les extrémités sont garnies de boules de moelle de sureau, ou de lames d'or très-minces.
11 est indispensable que, dans les éleclroscopes, les pailles, les boules ou les lames d'or, dans leur plus grand écart , ne viennent point loucher le verre : car elles pourraient y rester adhérentes, et elles communiqueraient au rerre une électricité qui se dissiperait difficilement , et troublerait longtemps les résultats. Pour éviter cet inconvénient , on emploie les dispositions représentées par les fig. 849 et 880. a et b {fig. 849) sont des boules métalliques communiquant avec le sol par les liges qui les supportent, et contre lesquelles les petits pendules, dans le maximum de leur écart, viennent frapper en se déchargeant; ab et cd (fig. 880) sont deux petites lames d'étain collées contre la surface intérieure du verre, et qui remplissent le même objet. On peut augmenter la sensibilité de l'instrument en plaçant les boules atib(fîg. 849) à une pelite distance des feuilles d'or : elles sont alors électrisées par influence, et font diverger les feuilles d'or sous des tensions électriques beaucoup plus faibles que quand elles sont très-éloignées. On peut graduer ces instruments en en construisant deux aussi semblables que possible , et partageant successivement entre eux la charge électrique d'un seul : on obtient ainsi les déviations correspondantes à des charges 1, 1/2, 1/4,1/8, etc.; on obtient ensuite les déviations relatives à des charges intermédiaires par une construction graphique , et on les vérifie par d'autres expériences directes (Saussure).
On adapte ordinairement aux machines électriques 1 elcclroscope fig. 881 , connu sous le nom de Henley. Il est formé d'une lige d ebène terminée par un demi-cercle en ivoire, au centre duquel est suspendue une paille garnie à son extrémité d'une petite boule de moelle de sureau. L'électromètre de Laue (fig. 840) a pour objet de décharger une bouteille de Leyde , lorsque l'électricité a acquis une tension limitée. Il est formé d'une bouteille de Leyde posée sur un plateau métallique, surmoulé d'une tige métallique verticale, traversée à la partie supérieure et à la hauteur du boulon de la bouteille d'une tige horizontale, mobile dans une douille, el dont une des extrémités peut être amenée à une dislance quelconque du boulon de la bouteille.
941. Hais, de tous les éleclroscopes, le seul qui soit ordinairement construit de
TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE DE PliYSIQUE.
manière â donner des indications comparables, et d'où l'on puisse déduire la mesure des tensions électriques , est celui de Coulomb (fig. 5)52). <>t appareil est une véritable balance électrique , dans laquelle on a supprimé le tube EF (fig. 815), et dont le cylindre conducteur passe à travers l'épaisseur du verre.
942. Au moyen des électroscopes fig. 506 et 808, on reconnaît la présence de l'électricité dans un corps par le mouvement des boules vers le corps lorsqu'on l'approche à une petite distance. Au moyen des électroscopes fig. 847, 518, 849, 850 et 851, l'électricité renfermée dans un corps que l'on approche de la boule a est manifestée par l'écartement des pailles ou des boules; ces effets proviennent , comme nous l'avons déjà expliqué, de la décomposition h distance du fluide électrique naturel de la partie mobile de Félectroscope. Dans l'appareil de Coulomb, l'effet provient encore de la même cause ; mais il y a une double décomposition : car, en approchant le corps cd{fig. 852) dont on veut reconnaître l'état électrique du conducteur ab f l'électricité, mise en liberté au point b par influence, agit à son tour de la même manière sur le disque de clinquant.
943. L'usage de la balance de Coulomb , telle que nous venons de la décrire et telle qu'il l'a employée, présente un grand inconvénient. A l'instant où elle est chargée, le levier mobile est repoussé vivement , et fait de nombreuses oscillations avant de se fixer. La durée totale de ces oscillations est variable avec la charge ; et , la perte d'électricité par l'air et les supports diminuant la charge des boules «l'une quantité variable, il en résulte que les expériences sont souvent bien incertaines quand l'air n'est pas très-sec.
Lorsqu'on a pour objet l'estimation ou la mesure de l'intensité d'une source continue, on peut faire disparaître les inconvénients que nous venons de signaler , en établissant une communication des boules fixes et mobiles avec la source: on obtient alors des déviations permanentes, et il n'y a plus d'autres causes d'erreurs que la variation de conductibilité de l'air. On peut pour cela disposer l'appareil de différentes manières. Supposons d'abord qu'il ne s'agisse que de constater la tension électrique d'une source très-faible, et le sens des variations qu'elle éprouve, on emploiera la disposition fig. 883. Un tube de verre recourbé à angle droit s'élève de quelques centimètres au-dessus du centre d'un plateau de boisPÇ>; ce tube est traversé par un fil de cuivre soudé à une lige de cuivre AB , placée horizontalement et recourbée. Au centre de cette tige se trouve une pointe fine verticale, supportant un fil métallique très-fin, recourbé dans un plan vertical, de manièreque ses deux branches se trouveul à la hauteur de la tige AB, mais l'une d'uu côté, et l'autre de l'autre; au sommet de ce fil se trouve une très-petite aiguille aimantée, destinée à lui donner une faible force directrice. Aux extrémités C et D se trouvent deux fils verticaux de gomme laque qui parcourent un cadran divisé. En tournant tout l'appareil de manière que l'aiguille aimantée soit dans la position qu'elle tendrait à prendre si elle était libre, et en mettant l'extrémité S du fil en contact avec une source d'électricité, l'aiguille CD sera déviée d'une manière permanente, et d'autant plus (pie la source sera plus énergique. Si on voulait rendre l'appareil encore plus sensible, il faudrait suspendre le levier mobile au moyen d'un fil de cocon dédoublé et de 20 à 30 centimètres de longueur; mais, pour que l'électricité parvienne à ce levier comme à la tige fixe, il faudrait y fixer au-dessus de la pointe un petit godet renversé, dans lequel elle pénétrerait sans le soutenir: par le contact, qui s'établirait naturellement , 1 électricité se communiquerait au levier mobile. Pour obteuir des mesures avec ces appareils , ou pourrait s'y prendre de deux manières. 1° On pourrait faire tourner le levier AB dans le sens de la déviation , de manière à obtenir des déviations constantes : alors la force électrique ferait équilibre dans chaque opération a celle de l'aiguille pour revenir à sa
TRAITÉ ELEMENTAIRE DE l'HYSIQl E.
position primitive , force qui, comme nous l'avons vu , est proportion ne! U» au sinus de la déviation sur la direction primitive. 2» On pourrait suspendre le levier mobile par un fil métallique , et employer la torsion comme dans la balance de Coulomb; mais il faudrait séparer le fil de suspension du levier mobile par un fil de gomme laque.
944. Au moyen de l'uo quelconque de ces appareils, on peut facilement reconnaître l'espèce d'électricité libre que possède un corps. En effet, pour lesélectroscopes fig. 506 et 508, on commencera par le» isoler en les plaçant sur une plaque de verre ou de résine, après quoi il faudra leur donner une petite quantité d'électricité positive ou négative; et pour cela on approchera de la boule de l'électroscope un corps possédant une électricité connue, par exemple un bâton de cire d'Espagne frotté : l'électricité négative passera dans la partie de l'appareil la plus éloignée, et l'électricité positive occupera la partie opposée. Si alors, avant de retirer le bâton de cire d'Espagne, ou touche le support, l'appareil se trouvera éleclrisé positivement, et, suivant que le corps dont on veut reconnaître l'espèce d'électricité exercera une attraction ou une répulsion , on en conclura la nature de son électricité. En approchant de même un corps possédant une électricité connue des électroscopes fig. 547 et 549 et en touchant le bouton avant de retirer le corps, on donnera à l'appareil une électricité contraire qui fera écarter les fils ; et, suivant que cet écart sera augmenté ou diminue par la présence d'un nouveau corps, il possédera une électricité de même nature ou de nature différente de celle du corps qui a servi d'abord. Il est évident qu'il faudrait opérer de la même manière pour l'électroscope de Coulomb.
Nous venons de dire que , lorsqu'un électroscope était chargé d'électricité, on pouvait reconnaître l'espèce d'électricité d'un autre corps en l'approchant du corps conducteur qui supporte les pendules; que, si la divergence était augmentée , le corps possédait la même espèce d'électricité que l'appareil , et que , si la divergence diminuait, le corps était chargé d'une électricité contraire. La première partie de celte proposition est exacte ; mats la seconde ne Test pas toujours , parce qu'un corps é l'état naturel peut produire le même effet, étant électrisé par l'influence de l'électricité de l'appareil. Alors , pour que la diminution de divergence soit une preuve décisive, il faut qu'elle soit très-grande, et qu'en approchant toujours davantage le corps, la divergence devienne nulle , et qu'ensuite il se manifeste de nouveau une répulsioo.
945. Lorsque dans certains phénomènes il ne se développe que de très-petites quantités d'électricité, les instruments que nous venons de décrire ne sont souvent pas assez sensibles pour qu'on puisse les reconnaître. Volta a imaginé d'accumuler ces petites quantités dans un appareil capable de les retenir, afin d'obtenir des tensions appréciables et dont on puisse reconnaître la nature. L'appareil que nous allons décrire est connu sons le nom électroscope condensateur. Il est composé (fig. 554 d'un électroscope à paille ou à lames d'or , au-dessus duquel se trouve un condensateur dont la surface du plateau inférieur est couverte d'une couche de vernis ; il est en communication directe avec les pailles, et armé inférieurement d'une tige mn , terminée par une boule. On fait communiquer le plateau supérieur avec le sol et oo touche la boule o avec le corps faiblement électrisé: les charges s'accumulent , et lorsqu'on sépare le plateau supérieur, les pailles divergent plus ou moins par l'électricité accumulée , dont on peut facilement reconnaître la nature par les moyens indiqués plus haut. Le plateau inférieur a reçu le nom de collecteur.
Quand l'air est humide, l'électricité se perd promptement, et il serait impossible de faire des expériences comparables si l'on n'avait soin de dessécher l'air intérieur et extérieur de l'électroscope avec des matières très-hygrométriques , telles que la chaux vive , le chlorure de calcium , etc. La meilleure disposition est celle représentée fig. 555. La cloche de l'électroscope est environnée d'une cage carrée , reposant sur
le même plateau ; on met une substance hygrométrique dans un tiroir placé dans le support Mît qui communique avec la cloche iulérieure et avec l'espace qui la sépare de la cloche extérieure.
946. Effet* produits par la neutralisation des électricités accumulées. La plupart des effets que nous allons décrire peuvent s'obtenir avec une simple bouteille de Leyde , dont on fait commuoiquer les armures par le corps à travers lequel la décharge doit passer. Mais pour produire de très-grands effets on réunit plusieurs bouteilles de Leyde sur un plateau métallique, de manière à faire communiquer leurs armures extérieures et on réunit par des tringles leurs armures intérieures (fig. 886). Celte disposition porte le nom de batterie électrique. On peut aussi former des batteries électriques d'une manière plus simple, en prenant des lames de verre à vitre que Ton recouvre des deux côtés de lames d'étain jusqu'à 2 ou 3 pouces des bords, les plaçant les unes sur les autres, et faisant communiquer entre elles, par des fils métalliques placés de deux côtés opposés, les armures de rangs pairs et celles de rangs impairs.
947. L'électricité suit toujours de préférence les bons conducteurs. Ainsi on peut impunément décharger une bouteille de Leyde et même une batterie , au moyen d'un fil de cuivre que l'on met en communication avec les deux armures et que l'on tient a la main, ou qui entoure le corps; pourvu toutefois que le conducteur ait des dimensions suffisantes : car, dans le cas contraire, une partie de la décharge se ferait a travers les organes. L'eau salée conduit mieux l'électricité que nos organes , et ces derniers mieux que l'eau pure : aussi lorsque l'on met les deux armures d'une batterie en communication à la fois par de l'eau et avec les mains, on reçoit une forte commotion si l'eau est pure , et on n'en éprouve aucune si Tenu est salée. Prislcy, d'après des expériences que nous rapporterons bientôt, range les métaux dans l'ordre suivant, sous le rapport de leur conductibilité: or, argent, cuivre, laiton , fer. Ce même physicien a constaté que la chaleur augmentait la conductibilité des corps mauvais conducteurs et diminuait celle des bons conducteurs. <Juarid on établit la communication entre les deux armures par plusieurs corps dont les facultés conductrices diffèrent peu , ou quand , la différence étant très-grande , celui qui conduit le mieux ne pourrait pas décharger instantanément la batterie, l'électricité se distribue entre les conducteurs suivant des lois encore inconnues, mais toujours de manière que la plui grande quantité d'électricité passe par les corps qui conduisent le mieux ; dans ce «nis, la conductibilité des corps dépend non-seulement de celle de la matière qui les constitue, mais encore de leurs dimensions. 11 est probable que pour les corps cylindriques, propageant l'électricité dans le sens de leur longueur, la faculté conductrice est proportionnelle à celle de la matière, à la surface de la section perpendiculaire à l'axe et en raison inverse de la longueur.
948. Choc latéral. Lorsqu'un conducteur de dimensions suffisantes établit la cominunjcalion entre les deux armures d'une batterie, le courant qui le traverse agit pendant la courte durée de son trajet sur les corps environnants, les électrise par influence, et la recomposition rapide du fluide neutre produit souvent de légères commotions. Ce phénomène, qui est désigné sous le nom de choc latéral, peut être constaté en plaçant dans le voisinage d'une batterie un conducteur en communication avec le sol et garni d'un petit éleclroscope à pendule : par la décharge de la batterie , le petit pendule est vivement agité.
949. Effets physiologiques. Les effets produits sur nos organes par la décharge d'une bouteille de Leyde sont d'autant plus énergiques que les armures ont une plus grande surface, et que la charge est plus forte. Cet effet se transmet à travers une chaîne composée d'un nombre quelconque de personnes qui se tiennent par les mains : chacune d'elles éprouve la même commotion. Avec de puissantes batteries on
pâment à tuer de* animaux même d'une grande taille, et par conséquent il aérait trèsdangereux d'en recevoir la décharge.
950. Effets physiques produits par la décharge d'une batterie dans les corps pi aurais conducteurs , ou par leur nature, ou par leurs dimensions. Lorsqu'on fait passer la décharge d'une batterie à travers un corps mauvais conducteur par l'une des deux circonstances énoncées, le corps peut être percé, déchiré ou disséminé; et quand il résiste à celte action mécanique, il s'échauffe plus ou moins , souvent de manière à roiigir, à se liquéfier, ou à brûler, suivant les circonstances. Avant de citer des faits particuliers, nous décrirons l'appareil dont on se sert pour faire passer la décharge d'une batterie à travers un corps quelconque.
Cet appareil , connu sous le nom d'excitateur universel, se compose (fig. 357) de deux branches ab et ab', montées à charnière sur des colonnes isolantes cd et c'<f ; elles entrent à frottement libre dans les douilles ce, e'c', afin que leurs extrémités puissent être amenées à une distance quelconque. Le support mn, que l'on peut placer à différentes hauteurs, est destiné à recevoir le corps à travers lequel on veut faire passer la décharge; on met ses extrémités en contact avec celles des liges ab et a'b'. Une d'elles est en communication permanente avec une des deux armures de la batterie , et , à l'aide de l'excitateur fig. 336 , on établit la communication de l'autre armure avec l'autre lige.
951. Lorsqu'on place une carte entre deux conducteurs terminés par une pointe {fig. 538) , et qu'on fait passer entre les pointes la décharge d'une bouteille de Leyde,Ia carte se trouve percée d'un trou très-fin , mais qui n'est point au milieu de l'espace qui sépare les deux pointes; il est beaucoup plus rapproché de la pointe communiquant
- avec l'armure chargée d'électricité négative. M. Trémery , à qui on doit cette observation, a remarqué qu'à mesure que l'on diminuait la pression de l'air, le trou de la carte se rapprochait du milieu de l'intervalle des deux pointes. Ce phénomène eslsans explication.
952. On peut aussi, à l'aide de la décharge d'une bouteille de Leydc, percer une lame de verre. On se sert pour cet objet de l'appareil fig. 539. ab et cd sont deux supports réunis par la traverse horizontale ef, à travers laquelle passe le conducteur à pointe mn; ghik est un cylindre de verre qui enveloppe l'autre conducteur à pointe m'n\ et supporte la lame de verre xy. On met une goulle d'huile sur la lame de verre, en face des pointes , et on met les deux conducteurs en communication avec les armures d'une forte bouteille de Leyde.
Lorsqu'on remplace la lame de verre par une lame de pierre, l'étincelle la brise dans plusieurs directions. Il en est de même d'une lame de bois perpendiculaire à la direction des fibres. Si on fait passer la décharge à travers un tube de verre capillaire plein de mercure , le tube se brise, si la décharge est assez forte.
953. Lorsque l'étincelle passe à travers l'air ou un gaz quelconque , les molécules de ces corps sont fortement ébranlées ; pour constater ce fait, on peut employer l'appareil fig. 559.Y, qui e&t dû à Kinnersley. 11 est composé d'un cylindre de verre ferme à chaque extrémité par une virole en cuivre traversée par une lige terminée par un bouton; le cylindre est garni, à sa partie inférieure, d'un tube ab, qui s'élève parallèlement au cylindre, et qui esl ouvert ; l'appareil est plein d'air ou du gaz sur lequel on veut opérer, et il renferme une certaine quantité d'un liquide coloré: lorsqu'on fait passer une étincelle électrique entre les deux boules, le liquide s'élève dans le lobe ab à une hauteur d'autant plus grande que l'étincelle est plus forte. On pourrait disposer l'appareil d'une manière plus simple, ab (fig. 500) est un tube de verre capillaire, ouvert par sa partie supérieure a, renfermant un index de mercure m, et communiquant, par sa partie inférieure, avec un tube d'un plus grand diamètre, percé latéralement de deux ouvertures , dans lesquelles sont mastiquées deux tiges
métalliques terminées par des boules : lorsqu'une étincelle traverse l'intervalle des deux boules extérieures, l'index m éprouve une vire agitation.
954. Lorsqu'on place une feuille d'or très-mince entre deux plaques de verre, et qu'on fait passer la décharge à travers la lame d'or, on obtient une poudre violette, qui n'est autre chose que de l'or très-divisé, et non de l'oxyde : car à la température que l'or a dû acquérir l'oxyde aurait été réduit, s'il s'était formé. On fait ordinairement cette expérience de la manière suivante : sur un carton découpé on place une feuille d'or, au-dessous un ruban de soie Manche; on serre le tout entre deux planches, on fait passer une forte décharge à travers l'or, et on trouve sur le ruban de soie une empreinte violette de la découpure.
955. Fusinieri a fait l'observation très-curieuse qu'un courant électrique peut transporter des matières solides à travers d'autres corps solides. Par exemple , si on place un disque d'argent poli à égale distance d'une boule d'or qui communique avec l'armure intérieure d'une petite batterie , et d'une boule d'argent qui communique avec l'armure extérieure, on observe, après la décharge , deux taches d'or parfaitement égales en diamètre sur les deux faces du disque d'argent. D'autres métaux sont également transportés par l'étincelle et viennent se déposer sur les surfaces des corps qu'elle rencontre, tantôt à l'état métallique, tantôt à l'état d'oxyde.
956. Lorsque les corps à travers lesquels on fait passer la décharge sont bons conducteurs, et ont des dimensions très-grandes, perpendiculairement à la direction du courant , par exemple quand ce sont des (ils métalliques d'une grande section , ils n'éprouvent aucunes modifications; mais, siondiminue progressivement leur section, ou si on augmente leur longueur, on s'aperçoit que , pour les mêmes décharges, ces fils s'échauffent d'autant plus qu'ils ont un plus petit diamètre ou une plus grande longueur; et quand leur ténuité est très-grande, ils peuvent s'échauffer jusqu'au rouge, et brûler s'ils sont combustibles. Les (ils métalliques de même longueur, et de même diamètre s'échauffent inégalement par des décharges électriques égales. L'ordre des métaux rangés suivant leur faculté d'être échauffes est inverse de celui où ils sont rangés suivant leurs facultés conductrices.
Tous les phénomènes physiques que nous venons de décrire paraissent dus au flux d'électricité qui se trouve arrêté par le défaut de conductibilité du corps , soit en raison de sa nature, soit en raison de ses dimensions. D'après cela, la conductibilité n'a rien d'absolu ; elle dépend à la fois de la nature du corps, de ses dimensions, et de la quantité d'électricité qui doit passer : un même corps conduit d'autant mieux que ses dimensions sont plus petites dans la direction de la transmission et plus grandes dans la direction perpendiculaire ; et pour un même corps, quelles que soient sa nature et ses dimensions, on conçoit qu'il doit exister une charge pour laquelle il cesserait, en partie du moins , d'être conducteur. Ces dernières observations sont parfaitement d'accord avec les résultats des expériences de Coulomb sur les corps isolants , et auraient pu s'en déduire.
957. Effets chimiques. Lorsqu'on place sur une lame de verre un petit morceau de papier de tournesol humide, qu'on fait communiquer une des extrémités avec le conducteur positif de la machine, et l'autre par un til avec le sol ou avec les coussins, ou qu'on le met en contact avec un fit isolé terminé par une pointe, le papier de tournesol est rougi au point où il reçoit l'électricité positive. Si, au lieu du papier de tournesol , on emploie du papier coloré par du sirop de violette, il rougit à une extrémité et verdit à l'autre. Lorsqu'on place sur une lame de verre, à la suite les uns des autres, de petits losanges de papier coloré avec du sirop de violette humide, et qu'on fait communiquer l'extrémité du premier losange avec le conducteur positif, et l'extrémité du dernier avec le sol , ou avec le frottoir, ou avec une pointe isolée
TRA1TC DE FHTSIQIJE. T. II. û
74 TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE DE PUYSIQl E.
toutes les extrémités tics los.ingcs qui sont tournées ver* le conducteur positif sont rougies, et toutes les autres sont verdies. En remplaçant chaque losange par deux triangles, l'un de papier de tournesol , l'autre de papier de curcuma humide , et réunis par leur base, tous les triangles de papier de tournesol étant d'un même côté , le dernier communiquant avec le conducteur positif, tous les triangles sont rougis à leur sommet. Or il résulte des propriétés bien connues des diverses matières colorantes employées que les changements de couleur observés aux pointes dirigées vers le conducteur positif sont dus à la présence d'un acide, et que les changements aux points opposés sont dus à la présence d'un alcali : par conséquent , on doit nécessairement admettre que l'électricité, en parcourant les bandes de papier humide et coloré, a décomposé les sels qu'elles renferment; que les acides résultant de cette décomposition ont été portés vers le conducteur positif, et les alcalis vers l'extrémité opposée, et qu£ là, par leur réaction sur la matière colorante, ils ont produit les changements observés.
On peut d'ailleurs reconnaître par des expériences directes qu'un courant électrique jouit de la propriété de décomposer les sels : en effet , si on prend deux fils d'argent terminés par des pointes aiguës , et qu'après avoir entouré les fils avec de la cire, jusqu'aux extrémités, on les mette en communication avec les deux conducteurs d'une machine de Nairne, et qu'on plonge les pointes dans une dissolution d'un sel de cuivre, en très-peu de temps on reconnaît que la pointe d'argent qui communique avec le conducteur^négatif se couvre de cuivre.
958. Lorsqu'on fait passer une forte décharge électrique à travers un fil de laiton très-fin, on trouve de l'oxyde de zinc et de cuivre isolés : par conséquent , ces métaux ont été séparés avant leur oxydation. Lorsqu'on place dans un tube de verre des oxydes d'or, d'argent, d'étain, Ou de sulfure de mercure, et qu'on fait passer dans le tube une forte décharge , les oxydes sont réduits et le sulfure est décomposé.
On peut aussi décomposer les huiles et l'élber par une série d'étincelles électriques : pour cela , on remplit d'huile ou d'éther une petite cloche reposant sur du mercure, et dont la partie supérieure est traversée par un fil de platine qui descend jusqu'à une petite distance de la surface du mercure. Eu mettant le fil en communication avec le conducteur d'une machine , et le mercure en contact avec le sol , les étincelles qui passent de l'extrémité du fil au mercure décomposent le liquide ; les huiles donnent de l'hydrogène carboné, de l'hydrogène et de l'oxygène en diverses proportions.
959. En faisant passer ainsi des étincelles électriques à travers certains gaz , oo parvient à les décomposer. L hydrogène carboné, Yhydrogène sulfuré, {'ammoniaque, Y hydrogène phosphoré, Y acide hydrochtorique et le protoxyde d'azote, le sont en totalité et dans leurs éléments simples. Vacidc carbonique est décomposé, en partie seulement , en oxygène et oxyde de carbone ; le deuioxyde d'azote en acide nitreux et azote; Ugaz nitreux en acide nitrique et azote.
900. Lorsqu'on fait passer une seule étincelle à travers un mélange de différents gaz qui peuvent se combiner, la combinaison a toujours lieu quand les gaz mêlés sont dans des proportions qui diffèrent peu de celles dans lesquelles ils se combinent; la présence d'un gaz étranger n'a point d'influence quand il est en petite proportion.
Lorsqu'une longue série d'étincelles électriques traverse l'air atmosphérique , le volume diminue, et il se forme une petite quantité d'acide nitrique.
4)61. En faisant passer de violentes décharges électriques à travers l'eau, les explosions sont accompagnées d'étincelles , et une certaine quantité d'eau est décomposée. Wollaston est parvenu à produire la décomposition de l'eau en conduisant de
TS
faih\"$ courants électriques dans ce liquide par des fils très-fins terminés par des pointes aiguës , et isolées de manière à ne pouvoir perdre leur électricité que par les extrémités de ces pointes. On conçoit qu'une quantité d'électricité même très-faible, qui se porte au sommet de la pointe , et dont l'énergie s'exerce tout entière contre la seule molécule d'eau qui la touche, doit produire un effet beaucoup plus grand que quand l'électricité se dégage par une grande surface d'un corps conducteur.
Pour cela , on prend un fil d'or très-fin , et , après lui avoir donné une pointe aussi aiguë qu'on peut le faire , on I'in6ère dans un tube capillaire de verre , on chauffe ce tubeassex pour l'attacher à la pointe et la recouvrir bien complètement; on use ensuite par le frottement cette extrémité jusqu'à ce que, avec une loupe, on puisse découvrir la pointe d'or qui commence à se faire jour. Alors, en plongeant cette extrémité dans de l'eau qui est en communication avec le sol , et faisant passer sur l'autre extrémité dé*s étincelles partant du conducteur d'une machine électrique, à chaque explosion on voit des bulles de gaz se dégager de la pointe ; la force de l'étincelle nécessaire pour produire ce phénomène dépend de la finesse de la surface libre de la
pointe. Wollasteu a trouvé qu'une étincelle qui se manifeste à une distance de 1/8 de
pouce suffisait quand le diamètre de l'extrémité de la pointe ne surpassait pas ^ de pouce, et qu'une étincelle faisant explosion à une distance de L de pouce suffisait pour décomposer Peau quand le diamètre de la pointe était a peu près de de
Pour essayer jusqu'à quel degré la force de l'étincelle électrique pourrait être réduite par une diminution proportionnée dans l'extrémité du fil, Wollaston introduisit dans un tube capillaire une solution d'or dans l'eau régale, et, en chauffant le tube, il fit évaporer l'acide. Il resta une couche d'or très-mince qui garnissait l'intérieur du tube; alors en chauffant le tube jusqu'au point de le ramollir, H se forma un fil d'or très- mince au milieu de la substance du tube. En plongeant une des extrémités du tube dans de l'eau , et en mettant l'autre extrémité en contact avec le conducteur d'une machine électrique , l'eau fut décomposée par le couraul électrique, quoiqu'il ne se produisit point d'étincelle visible dans tout le trajet.
962. Lumière électrique. La combinaison des deux électricités dans un milieu non conducteur et l'écoulement de l'un d'eux dans l'air sont toujours accompagnés de lumière. C'est Otto de Guericke qui observa le premier Pétincélle électrique. La lumière parait différer dans les deux fluides : car lorsqu'un conducteur armé d'une pointe est chargé d'électricité positive , on aperçoit h l'extrémité de la pointe une belle aigrette, tandis que, s'il est chargé d'électricité négative, on n'aperçoit qu'un point lumineux.
983. Vitesse de l'électricité. Lorsqu'un corps est bon conducteur, l'électricité le parcourt avec une rapidité extrême. En 1743 et 1750, on fit en Angleterre des expériences pour apprécier la vitesse avec laquelle l'électricité se transmet à travers les métaux , et on reconnut que des fils métalliques isolés , de plus d'une lieue de longueur, transmettaient instantanément l'électricité.
964. Lorsque l'électricité traverse l'intervalle qui sépare deux conducteurs, on aperçoit une ligne droite continue , en raison de la durée de la sensation. M. Wheatstone a essayé de mesurer la vitesse avec laquelle l'étincelle traverse l'espace, par le moyen que nous allons rapporter. Une boule métallique fixe était mise en communication avec le conducteur d'une machine électrique; une autre boule, communiquant avec le sol , passait rapidement sous la première , à une distance de 4 pouces.
TU Al TE ÉLÉMENTAIRE DE PHYSIQUE.
Irest évitlent que, si la vitesse de la tlernièrc boule était comparable à la vitesse de - l'électricité, la traînée lumineuse aurait dû paraître oblique, tantôt dans un sens, tantôt dans l'autre, suivant le sens du mouvement de la boule mobile; mais l'expérience a démontré que , quelle que soit la vitesse , l'étincelle passait de la même manière que quand les deux conducteurs sont en repos. Pour mesurer la vitesse de l'électricité dans les corps conducteurs, M. Wbeatstooe s'est servi d'un miroir plan, vertical, mobile autour d'un axe vertical parallèle à l'étincelle. Il esl facile devoir que dans un semblable; miroir un point lumineux fixe produit une image circulaire, dont le rayon est égal à la distance du point lumineux à l'axe de rotation, et que, la vitesse angulaire de l'image étant double de celle du miroir, la circonférence entière sera décrite pendant une demi-révolulion du miroir; et si le revers du miroir est aussi une surface réfléchissante , l'image parcourra deux circonférences entières pendant chaque révolution complète du miroir. Il résulte évidemment de là que, si l'étincelle a une durée appréciable relativement à la vitesse de rotation du miroir, on verra un arc lumineux dans le sens du mouvement , et l'étendue de cet arc dépendra de la durée de l'étincelle. Supposons maintenant qu'on place devant le miroir Je conducteur représenté fig. 562 interrompu aux points a, b tic; si on met les extrémités pet 7 en communication avec les armures d'une bouteille de Lcyde, l'étincelle se manifestera au point b après que l'électricité aura parcouru le chemin amb; et par conséquent, si l'électricité parcourt ce chemin dans un temps appréciable, les (rois arcs lumineux qu'on verra dans le miroir ne devront pas partir de la même ligne verticale : le premier et le dernier devront être un peu plus avancés dans le sens du mouvement du miroir. Dans une des expériences , l'intervalle angulaire des origines des deux arcs extrêmes et de celui du milieu correspondait à un millionième de seconde; et comme le conducteur avait 0,288 milles de longueur, il en résultait une vitesse de 288000 milles par seconde, vitesse qui surpasse celle de la lumière dans le vide.
965. Lorsqu'on prend un tube de verre terminé par deux appendices conducteurs, qu'après y avoir fait le vide on le met en contact , par une de ses extrémités, avec une machine électrique , et qu'on fait communiquer l'autre avec le sol, toute sa capacité intérieure se trouve éclairée uniformément; mais si on approche un corps conducteur, l'électricité se porte vers lui , et la lumière acquiert plus d'éclat dans les parties du tube voisines du corps conducteur. Cet effet s'explique facilement , en observant que le courant électrique décompose par influence l'électricité uaturelle du conducteur, et que celk qui s'accumule dans la partie du conducteur la plus voisine du tube réagit sur le courant électrique qui le traverse.
966. Pour observer les variations que présente la lumière électrique suivant la force élastique de l'air dans lequel elle se manifeste, on emploie l'appareil fig. 561, qui est composé d'un ballon de verre à robinet, garni de deux tiges à boules que Ton peut rapprocher plus ou moins , une d'elles pouvant glisser dans une boite à cuir. En dilatant plus ou moins l'air du ballon à l'aide d'une machine pneumatique, on observe qu'à mesure que la densité de l'air diminue , la lumière électrique occupe un espace terminé aux deux boules , et d'autant plus dilaté vers le milieu que la densité de l'air est plus petite; et que dans le vide la lumière occupe toute la capacité du ballon. Quand l'espace lumineux augmente , l'intensité de la lumière s'affaiblit. On n'a fait aucune expérience pour déterminer le rapport entre le volume occupé par la lumière et son intensité; il serait possible que la diminution de lumière provint uniquement de l'accroissement de volume. On pourrait vérifier celle conjecture en se plaçant à des dislances du ballon telles que l'espace lumineux fût aperçu sous le même diamètre apparent : l'éclat devrait rester coustant si notre conjecture est vraie.
967. On a expliqué la lumière électrique par la compression subite que l'air éproute , compression qui produit un dégagement de chaleur et de lumière d'autant plus grand que l'air est plus dense. Le choc de l'air n'est point cependant une explication suffisante de la lumière électrique, puisque cette lumière se manifeste encore dans le vide barométrique , et à une température inférieure â celle où il parait que les vapeurs mercurielles cessent d'exister (579). Elle n'est même point suffisante pour expliquer les variations d'intensités de lumière suivant les pressions : car, si la lumière est d'autant plus rive que l'air est plus dense, comme en même temps la résistance de l'air est plus grande , le dégagement de l'électricité n'a lieu que sous une plus grande tension : par conséquent, la lumière croissant à mesure que l'explosion a lieu à une plus forte tension , on pourrait regarder la lumière en question comme inhérente à l'électricité, et se développant proportionnellement à la densité de la couche qui fait explosion.
La teinte de la lumière de l'étincelle électrique varie avec la nature du gaz dans lequel l'explosion a lieu , avec sa force élastique et avec la nature des corps entre lesquels l'explosion s'effectue. L'étincelle est blanche dans l'acide carbonique, rougeâtre dans l'hydrogène, blanche dans l'air comprimé, rougeâtre dans l'air raréfié, d'un vert brillant dans la vapeur de mercure, et, en y ajoutant une quantité croissante d'air, la teinte passe successivement au vert de mer, au bleu et au pourpre. Les étincelles tirées avec des boules de bois et d'ivoire ont une teinte cramoisie; avec du cuivre argenté, elles ont une teinte verte; avec du charbon , la teinte est jaune; Fusinieri pense que ces variations de couleur de l'étincelle électrique proviennent de l'incandescence des molécules pondérables entraînées par l'électricité.
968. Nous terminerons ce qui est relatif à la lumière électrique par la description de quelques expériences fort curieuses, et qui sont fondées sur la rapidité du mouvement de l'électricité. Lorsqu'on place une série de conducteurs à la suite les uns des autres, si l'intervalle qui les sépare est très-petit, en mettant les deux extrêmes en contact avec les deux armures d'une bouteille de Leyde, l'étincelle électrique se manifeste au même instant dans tous les intervalles ; c'est sur ce principe que sont fondés les appareils électriques qu'on désigne sous le nom de tubes étincelants, carreaux étincelants, etc.
Les tubes étincelants (fîg. 865) sont des tubes recouverts à leur surface de petites lames d'étain ayant la forme d'un losange, et disposées suivant une hélice; leurs sommets sont en regard, et très-voisins. En mettant les deux extrémités du tube, qui sont garnies d'appendices conducteurs , en contact avec les deux armures d'une bouteille de Leyde, ou seulement en approchant une des extrémités du conducteur d'une machine électrique, l'autre communiquant avec le sol, l'étincelle passe simultanément dans les lames et dessine une hélice. On dispose aussi les petites lames d'étain sur des plaques des verre, de manière à former, par les intervalles qui les séparent, des dessins quelconques, qui se trouvent alors illuminés par le passage d'une étincelle électrique (fîg. 864).
969. Le carreau magique est une lame de verre dont une des faces est recouverte d'une lame d'étain, et dont l'autre est recouverte d'un vernis mêlé avec une poudre métallique. Cet appareil se charge comme un condensateur ; en le déchargeant, l'étincelle serpente dans tous les sens, et imite l'effet delà foudre.
$ III. Développement de l'électricité par la pression.
970. La première expérience qui conduisit à reconnaître dans la pression une cause de développement d'électricité est due à M. Libes. Ce physicien découvrit
qu'en pressant un disque métallique isolé contre du taffetas gommé, celui-ci prend
l'électricité positive , et le disque métallique l'électricité négatif e ; par la pression arec frottement, le taffetas prend au contraire l'électricité négative. IliiUy constata ensuite que le «patb d'Islande et quelques autres substances minérales jouissaient de la propriété d'être éleclrisées par la pression entre les doigts. M. Becquerel , qui depuis s'est occupé d'une manière spéciale de ces phénomènes, est parvenû à des faits généraux que nous allons rapporter.
971. Quand deux corps de nature quelconque dout l'un est élastique , étant isolé», sont pressés l'un contre l'autre, ils se constituent dans deux étals électriques différents; mais ils ne sortent de la compression avec de l'électricité libre qu'autant que l'un des deux n'est pas un bon conducteur. Il parait que l'intensité de l'état électrique après la séparation dépend de la conductibilité des deux corps et de la vitesse de séparation : car, pendant la durée de la pression , les deux couches électriques séparées étant en équilibre, comme M. Becquerel s'en est assuré, l'équilibre ne subsiste que par le seul fait de la pression; si on la diminue lentement, les électricités qui out été séparées se combineront de nouveau avec d'autant plus de facilité que la séparation sera plus lente et que les fluides se mouvront plus aisément dans les corps : aussi on obtient toujours une tension électrique d'autant plus grande que la séparation a été plus rapide.
L'eau hygrométrique qui recouvre la surface des corps empêche souvent l'électricité de rester après la séparation , probablement parce qu'elle les rend bons conducteurs; au»si il faut avoir soin de sécher et d'essuyer les corps avant de les soumettre à l'expérience. M. Becquerel, au moyen d'un appareil très-ingénieux , a découvert que l'électricité développée par la pression, dans le cas où la vitesse de séparation donnait le maximum d'électricité, était proportionnelle à la pression jusqu'à une certaine limite. Les corps élastiques dont M. Becquerel s'est servi sont des plaques de liège, de caoutchouc, d'amadou , d'écorce d'orange, de moelle de sureau , isolées par des manches de gomme laque.
072. La chaleur a une grande influence sur le développement de l'électricité par la pression. Le spath d'Islande, qui par la pression prend l'électricité positive, acquiert de l'électricité négative lorsque sa température a été suffisamment élevée. Deux corps de même nature, tels que deux morceaux de liège, de spath d'Islande, pressés, s'électrisent rarement ; mais lorsque l'un d'eux est échauffé, ils se trouvent tous deux , après la séparation , dans deux états électriques opposés ; si la pression dure jusqu'à ce que l'équilibre de température ait lieu , les corps séparés ne sont plus électrisés.
973. Plusieurs phénomènes paraissent avoir beaucoup d'analogie avec ceux que nous venons de décrire. Lorsqu'on sépare dans l'obscurité deux lames de mica, il y a dégagement de lumière , et si , avant la séparation , on fixe les lames à deux manchrs isolants, on trouve les lames éhclrisées en sens contraire. La chaux sulfatée présente le même phénomène ; mais, pour l'observer, il faut la priver de son eau hygrométrique, et élever la température ; une carte dédoublée donne des résultats analogues. Cependant, le développement de l'électricité par exfolialion ne parait convenir, à quelques exceptions près, qu'aux substances régulièrement cristallisées: car les fragments d'uu bâton de verre ou de résine ne possèdent aucune électricité.
Le choc, produisant une compression subite, doit nécessairement développer de l'électricité ; il serait possible que la lumière qui l'accompagne quelquefois provint de la combinaison rapide des électricités , qui auraient été séparées par la pression.
S IV. Examen des circonstances gui accompagnent le développement de l'électricité par le frottement ou la pression.
074. Tout les corps , comme nous Tarons déjà dit, paraissent dégager de l'électricité par le frottement ; le plus grand dégagement a lieu lorsqu'un des corps frottés est mauvais conducteur et l'autre très-bon conducteur de l'électricité; il est trèsfaible, au contraire, quand les deux corps sont à la fois bons conducteurs; il est même difficile de reconnaître l'électricité dégagée par le frottement des métaux en masses, au moyen d'un éleclromètre ; mais on peut constater ce dégagement, en mettant les deux métaux en communication avec un rhéomètre multiplicateur très-seusible ( instrument formé d'un fil de cuivre recouvert de soie, enroulé autour d'un cadre dont le centre est occupé par une aiguille aimantée). 11 se développe, par le frottement, des courants électriques dans le fil de l'instrument, dont le sens et l'intensité se reconnaissent à la nature et l'amplitude des déviations de l'aiguille, et qui permettent de déterminer l'espèce d'électricité que prend chaque métal.
075. M. Becquerel, à qui on doit la découverte du fait dont il est question, fixe les extrémités des lames des métaux qui doivent être frottés aux extrémités du fil du rhéomètre, et recouvre de mastic les points de jonction, afin d'éviter les courants électriques qui pourraient résulter des changements de température de ces points : en posant les lames les unes sur les autres , il ne se produit rien ; mais en les frottant légèrement , il se produit un courant. D'après ces expériences, M. Becquerel a formé le tableau suivant , dans lequel chaque métal est négatif par rapport a ceux qui suivent , et positif par rapport à ceux qui précèdent.
Bismuth. Plomb. Zinc.
Nickel. Étaiu. Fer.
Cobalt. Or. Cadmium.
Palladium. Argent. Autimoine.
Platine. Cuivre.
Cet ordre est le même que celui relatif à l'électricité développée par la chaleur, comme nous le verrons plus tard. Il ne change pas par le poli ou les aspérités des surfaces frottantes; il en est encore de même quand un des corps est très-petit par rapport à l'autre, et que ce sont toujours les mêmes points qui frottent : d'où il suit que la chaleur développée est sans influence, car le corps le plus petit devrait s'échauffer plus que l'autre, cl l'effet devrait changer suivant que l'un ou l'autre des corps frottés serait le plus petit, ce qui n'a pas lieu. Si on prend une lame et un boulon de même nature, en froltant le boulon contre la lame, le bismuth, l'antimoine, le fer et le platine produisent un courant dans lequel le boulon est positif, ce qui est contraire à l'effet qui serait produit si les courants provenaient de la chaleur dégagée, attendu que le bouton s'échauffe plus que la lame; le cuivre et plusieurs autres métaux agissent en sens contraire.
076. Lorsqu'on fait frotter deux métaux dont l'un est en limailles fines , la conductibilité dans ce dernier est assez affaiblie pour que l'on puisse reconnaître directement par I'électrosrope l'électricité dont il s'est chargé. Voici la disposition employée par M. Becquerel. On tient à la main une lame métallique inclinée, sur laquelle on verse la limaille , qui tombe ensuite dans une capsule fixée au plateau d'un électroscope à feuilles d'or Irès-scnsiblc. !\l. lii-cquei <•! a n-connu ainsi que, quand une limaille métallique passe sur une lame de même métal, elle prend l'électricité néga-
tire. L'effet est d'autant plus marqué que la limaille est plus fine et le choc plut rapide. La propriété de* limailles d'être négatives par rapport aux plaques du même métal est d'autant plus marquée que les métaux sont plu» facilement oxydables; l'antimoine fait exception, sa limaille est positive par rapport aux plaques de même substance. Lorsque la limaille et la plaque sont de natures différentes, les limailles tendent a prendre l'électricité négative; lorsqu'on élève la température de la limaille, ou de la limaille et de la plaque, la limaille devient plus négative si elle l'était â la température ordinaire, et devient négative, ou moins positive, si elle était primitivement
positive. t . .
En donnant un mouvement rapide de rotation à une lame autour d un axe vertical, établissant la communication de la lame avec l'éleclroscope , et laissant tomber des limailles plus ou moins fines sur la lame, M. Becquerel a reconnu qur le peroxyde de manganèse, l'argent très-divisé et le sulfure de fer, projetés sur une lame de zinc, d'étain ou d'or, prennent l'électricité négative. La poudre de peroxyde de manganèse produit plus d'effet que les antres substances. La limaille de zinc ne produit aucun effet quand elle tombe sur une plaque de zinc dont le mouvement est rapide , tandis qu'elle reçoit un excès d'électricité négative quand la lame est en repos. On n'obtient point d'électricité quand les limailles ont plusieurs millimètres d'épaisseur.
Dans le frottement des limailles contre les plaques métalliques il ne se produit point de courants, probablement à cause de la faible conductibilité des limailles.
977. Lorsque les corps sont mauvais conducteurs, l'étal de leur surface et l'inégalité de leur température primitive , ou celle qui résulte de la chaleur dégagée par le frotlcment, ont une si grande influence, qu'avec les mêmes substances on obtient souvent des résultats opposés. Une légère différence dans l'état de la surface de deux corps de même nature frottés l'un contre l'autre, ou une différence dans leur température , ou une différence dans l'étendue des surfaces qui sont frottées , suffit pour développer dans les deux corps des électricités différentes. Toujours le corps dont la surface est la moins polie, ou dont la température était primitivement la plus élevée, ou qui est ébranlée par le frottement dans une plus petite étendue , tend à prendre l'électricité négative. Ainsi , deux plaques de verre dont l'une est polie et l'autre dépolie prennent, par le frottement, la première l'électricité positive , la dernière l'électricité négative : ainsi, deux rubans identiques étant frottés en croix, celui qui n'est frotté que sur une petite étendue prend l'électricité négative. On conçoit , d'après cela , qu'on ne peut pas ranger les corps mauvais conducteurs dans un ordre tel que chaque corps soit toujours , par exemple, positif par rapport à ceux qui suivent, et négatif par rapport à ceux qui précèdent. On peut cependant établir 1° que le poil de chat vivant prend l'électricité positive avec toutes les substances connues; 2° que le verre poli prend toujours l'électricité positive , excepté avec le poil de chat et le mercure; 3° que le verre dépoli est positif avec les corps résineux, et négatif avec le drap, le papier, la main, le poil de chat; 4° que la cire d'Espagne est négative avec les métaux ; 8° que les corps résineux sont toujours négatifs avec les corps nonrésineux.
078. H. Delarîve a fait des expériences sur le frottement des métaux, en employant les doigts secs, l'ivoire, la corne, le liége et différentes espèces de bois : il a trouvé que le rhodium, le platine, le palladium, l'or, le tellure, le cobalt, le nickel et l'antimoine prenaient toujours l'électricité négative : que l'argent, le cuivre, le laiton et l'élain, étaient presque toujours négatifs ; que le plomb et le l*ismuth étaient toujours positifs, et que le fer et le zinc étaient tantôt positifs et tantôt négatifs. M. Delarive suppose que les métaux sont toujours négatifs, et que les variations qu'on observe proviennent de l'oxyde enlevé parle frottoir, parcequ'alors le frotlemenla lieu entre
SI
l'oxyde et le métal. Il a aussi reconnu que la vitesse et la pression étaient sans influence.
979. En 1817, Wollaston avait annoncé qu'en plaçant une machine électrique sous une cloche dans laquelle on pouvait remplacer l'air par l'acide carbonique, dans ce dernier gaz il ne se dégageait pas d'électricité. En rapprochant ce fait de cette circonstance que les coussins des machines électriques doivent être enduits de matières facilement oxydables, pour produire de grands effets, on avait été conduit à regarder comme très- probable que l'électricité provenait d'une action chimique. Une découverte plus récente de M. Becquerel venait à l'appui de cette conjecture : ce savant a reconnu qu'en broyant certaines substances solides, on pouvait en séparer les éléments, et produire des actious chimiques. Ainsi, si on porphyrise dans un mortier d'agatbe un cristal de mésotype ( silicate double de soude et d'alumine ), la poudre est alcaline, et elle cesse de l'être quand elle a été lavée avec de l'eau distillée. Toutes les laves sont dans le même cas : en broyant ensemble un cristal de sulfate de potasse et du carbonate de chaux, ou du sulfate de potasse et du carbonate de baryte, ces sels sont en partie décomposés.
980. De tous les faits que nous venons de rapporter on ne pouvait rien déduire de général, non-seulement sur la cause probable du développement de l'électricité par la pression et le frottement, mais même sur les principales circonstances nécessaires au développement de l'électricité : car .il fallait pour cela conQaltre l'influence de la pression, de la vitesse et des autres circonstances, dans la production de l'électricité par le frottement; il fallait chercher à rapprocher les circonstances qui accompagnent le développement de l'électricité par la pression et le frottement, pour déterminer en quoi diffèrent les effets produits par ces deux causes ; enfin, il fallait vérifier avec soin les expériences de Wollaston. J'ai essayé de résoudre ces questions, et je rapporterai sommairement les moyens que j'ai employés et les résultats auxquels je suis parvenu.
981. L'appareil que j'ai employé consistait {fig. 56») en un gros cylindre de verre A % qui avait été arrondi et poli au tour; il était traversé par un axe en fer, mobile dans des coussinets fixes CC, montés sur des supports isolants. Un frottoir D en bois, ayant infërieurement la courbure du cylindre, et que l'on pouvait recouvrir de différentes lames flexibles, était garni de deux appendices EE logés dans les coulisses FF; à sa partie supérieure se trouvaient deux tiges métalliques GG, destinées àj'ecevoir des poids HH. Sur une des faces du cylindre et à une petite distance était placé un peigne métallique À', fixé à un support isolé / ; le peigne communiquait, par un fil recouvert de soie, avec une lige de cuivre ab, logée dans un tube de verre, et terminée en b par une boule sur laquelle était vissé un petit cylindre d'acier bien poli, terminé lui-même par une boule c, et autour duquel se trouvaient deux petites hélices en fils de cuivre, Tune fixe et l'autre mobile, auxquelles étaient fixées deux pailles terminées par deux boules de moelle de sureau. Sur le cylindre de verre se trouvait une douille en cuivre, fixée à une plaque de même métal of, portant un cadran divisé; enfin un écran mn, placé à plusieurs mètres, était percé d'un petit orifice dont le centre correspondait à l'axe de la tige ab; c'est par cet orifice qu'on observait la déviation du pendule mobile. Il était indispensable d'avoir un cylindre de verre parfaitement rond, afin que sa distance au peigne fut toujours la même pendant le mouvement, car sans cela le pendule aurait fait des oscillations continuelles. La nécessité de toutes les autres dispositions se comprendra facilement.
Je m'assurai d'abord que les indications de l'instrument étaient toujours les mêmes dans les mêmes circonstances; j'examinai ensuite successivement l'influence des différentes circonstances qui se présentent dans le frottement, et j'obtins les résultats suivants.
08*2 Influence du tentas, la vitesse et la pression étant constantes. En eniployant pour frottoirs le papier nu ou couvert de cuivre, d'etain, d'argent, d'or, létain en feuille», la soie, le coton, le taffetas ciré, etc., à partir de l'origine du mouvement, la tension va en croissant pendant uu certain temps, eu général Irès-couil, après lequel elle reste coustaute.
983. Influence de ta vitesse. Pour observer l'influence de la vitesse, on tournai; la manivelle de manière à lui faire faire nue révolution dans huit, quatre, deux ou uo battement d'une montre, et chaque vitesse était continuée pendant un certain teuqa. 11 résulte des expériences faites avec tous les corps frottants sur des cylindres ue verre, de résine et de taffetas cire, que la te nsion électrique est indépendante de la te U sse, excepté pour certains corps, tels que la ptuche de soie, le molleton, et en général les corps garnis de longs filaments, qui neutralisent au delà du contact uue partie de l'électricité du cylindre d'autant plus grande que la vitesse est plus petite. Mais la permanence de tension, quelle que soit la vitesse, ne subsiste qu'à la condition que le cylindre n'est pas constamme nt de. h u\ é, quaud le frottoir n'est pas tresbon conducteur : car lorsqu'on décharge le cylindre p.ir une frange métallique placée du côté opposé au peigne, la tension diminue avec la vitesse, et d'autant plus que le frottoir est plus mauvais conducteur. Ce phénomène s'explique facilement en considérant que, le cylindre étant constamment déchargé, l'électricité qui le recouvre provient uniquement de la dernière friction, et doit être égale à celle de signe contraire qui s'écoule dans le sol à travers le frottoir. (Juand le frottoir est forme d'un corps bon conducteur, il laisse écouler dans le sol à chaque instant toute l'électricité qui peut se développer ; mais quand il est mauvais conducteur il n'en est plus ainsi, et il est facile de voir que la tension du cylindre, dans ce dernier cas, doit être plus pcitte que dans le premier, et diminuer avec la vitesse. Relativement à la quantité d électricité développée, quand on fait varier la vitesse, il est évident que, la tension restant la même quand on décharge continuellement le cylindre par une frange métallique, la quantité d'électricité produite est proportionnelle à la vitesse ; mais je me suis assure de l'exactitude de celte loi d'une autre manière. L'armure intérieure d'une bouteille de Leyde fut mise en communication avec le peigne, et une boule métallique communiquant avec le sol fut placée à une distance fixe de la boule de l'armure intérieure. Lorsqu'on fait tourner le cjlindre avec une vitesse uniforme, la bouteille se décharge toujours après le même nombre de tours, quelle que soit la vitesse, quand le frottoir est bon conducteur ; mais quand il est mauvais conducteur, les décharge» ont lieu après des nombres de tours qui augmentent avec la vitesse. Cette dernière anomalie s'explique facilement d'après ce que nous avons dit relativement à l'influence de la vitesse sur la tension, quand les corps sont mauvais conducteurs et qu'on décharge le cylindre.
Cette permanence de tension ne provient pas de ce que, la déviation du pendule mobile étant très-grande, elle n'éprouve que de faibles variations relativement aux changements de tension du cylindre : car, en augmentant le poids de la boule qui termine le pendule mobile, on peut rendre la déviation aussi petite qu'on veut, et toujours la déviation est indépendante de la vitesse. Elle ne provient pas d'un maximum île tension que prendrait le conducteur , et qu'il conserverait sensiblement maigre les variations de tension du cylindre, à cause de la perte par l'air : car, en éloignant les pointes du cylindre de verre, on diminue la tension autant qu'on veut, et toujours la permanence subsiste avec h s variations de vitesse. Elle ne provient 'pas non plus d'un maximum de tension qui s'établirait sur le cylindre pour les petites vitesses, et subsisterait pour les grandi s à cause de la rordi-rtiUlité <K- l'air et des support*' d'abord parce que lu ternion est Ues-dilkrenle pour Us différents corps, èt «uuiù
parce que , si on supposait un accroissement de tension dû à la vitesse, la perte par
les supports, qui est très- faible, à cause de la grande étendue de verre couvert de gomme laque qui se trouve de chaque côlé de la zone qui passe sous le frottoir, devrait toujours laisser subsister un accroissement de tension.
984. Influence de la pression. Dans les expériences relatives à la pression, ou a donné an cylindre mobile un mouvement île rotation uniforme longtemps prolongé, et on a fait varier progressivement la charge du frottoir de 1 k., 2 à 10 k., 2, en laissant entre les charges l'intervalle nécessaire pour que le pendule devienne bien stationnaire. Je m'étais assuré d'avance qu'on obtenait les mêmes résultats en arrêtant le mouvement à chaque nouvelle charge; mais, la première méthode exigeant beaucoup moins de temps, je l'ai préférée. Les frottoirs employés avaient 40 et 144 centimètres carrés. J'ai opéré avec des cylindres mobiles en verre, en résine nue ou enveloppée de taffetas ciré ou de satin, et avec «les frottoirs garnis de papier couvert de différents métaux, avec des feuilles d'élain, de plomb, avec diverses étoffes de soie, de colon et de lin, et avec différents cuirs. Il résulte de toutes ces expériences :
1° Que, pour tous les corps que je viens de citer, la déviation, quoique très-différente pour chaque corps, reste sensiblement permanente pour chacun d'eux, quelle que soit la pression, que le cylindre soit ou non constamment déchargé par une frange métallique. Seulement, pour quelques uns, la permanence ne commence à s'établir qu'à partir des charges 2k. ,2 ou 4 k.,2. Ainsi, pour la même vitesse, la quantité d'électricité développée est indépendante de 4a pression. Par les mêmes raisons que nous avons exposées en parlant de l'influence de la vitesse, la permanence de tension ne provient ni de la grande déviation des pendules, ni d'un maximum de tension qui s'établirait dans le conducteur ou sur le cylindre.
2° Que tous ces corps présentent quelquefois des variations de déviations correspondantes aux variations de pression. Ces variations sont en général très-petites ; mais elles correspondent quelquefois, pour un accroissement de pression de 4. k a 10 k., à une variation d'électricité de 1/10. Ces anomalies, quand elles existent, sont toujours de signes contraires pour les corps bons conducteurs et les corps mauvais conducteurs; pour les premiers, frottant sur le verre, il y a décaissement.
D'après ces résultats, j'ai dû regarder comme probable que la pression, du moins à partir d'une certaine limite, ébitsans influence sur l'électricité développée, et que les petites anomalies qu'on rencontre quelquefois provenaient de quelques circonstances particulières produites par l'accroissement de pression. Mais, pour acquérir une certitude complète, il fallait faire varier la pression dans de plus grandes limites, et découvrir la cause des anomalies.
On ne pouvait pas, sans compromettre la solidité de l'appareil, augmenter de beaucoup les charges; mais on pouvait produire un accroissement de pression, en diminuant l'étendue de la surface inférieure du frottoir : c'est ce que j'ai fait, et j'ai reconuu qu'un accroissement de pression de 1 à 50 était encore sans influence.
Quant aux anomalies dont il a été question, je soupçonnais qu'elles pouvaient être le résultat de la chaleur dégagée. Pour vérifier celte conjecture, j'ai pris une tige de verre que j'ai frottée avec différents corps, d'abord sans développer de chaleur sensible, ensuite de manière à rendre le tube brûlant, et j'ai déterminé dans quel sens variait l'électricité développée suf le verre, en approchant la tige d'un électromètre à lames d'or, chargé d'électricité de signe contraire, jusqu'à ce que les lames fussent revenues au parallélisme. La distance h laquelle la tige de verre devait être amenée pour produire cet effet permettait d'apprécier facilement s'il y avait eu augmentation ou diminution. J'ai Irouvé ainsi que, par l'accroissement simultané de la vitesse, de la pression et de la chaleur, le verre manifestait un accroissement d'électricité avec
tous les corps mauvais conducteurs, et un accroissement avec les corps bons conducteurs , qui, pour quelques uns, allait jusqu'au changement de signe. Le changement de signe s'obtient très-facilement quand on frotte sur le verre du plomb laminé.
Ainsi, ces variations sont dans le même sens que les anomalies qui nous occupent; or on ne peut pas admettre que les variations de l'état électrique de la tige de verre proviennent des accroissements de vitesse et de pression, car on ne pourrait pas ex* pliquer comment les corps bons et mauvais conducteurs agissent en sens contraire; d'ailleurs, des expériences nombreuse démontrent que la vitesse et la pression sont sans influence : ainsi, on ne peut attribuer ces variations et les anomalies en question qu'à la chaleur développée par le frottement. Il est d'ailleurs facile de se rendre compte de sa manière d'agir. En effet, la chaleur dégagée par le frottement ne doit pas se répartir également entre les deux corps; celui qui est le meilleur conducteur doit nécessairement prendre une température inférieure à celle de l'autre. Ainsi , le verre doit prendre une tendance négative avec les corps bons conducteurs et une tendance positive avec ceux qui sont plus mauvais conducteurs que lui.
Le frottement dégageant toujours de la chaleur, et en quantité croissante avec la vitesse et la pression, il semble que l'influence de la chaleur devrait toujours se manifester par les variations de vitesse et de pression. Mais il faut remarquer 1° que dans l'appareil dont je me suis servi , et pour les limites de vitesse et de pression qui ont été employées, l'accroissement de température du verre , à quelques exceptions près, n'a jamais été que d'un petit nombre de degrés , ce dont je me suis assuré par des expériences directes ; 2° que ce n'est pas la température commune des deux cor| S qui agit pour faire varier la tension électrique sur l'un d'eux , mais seulement la différence de leur température. Ainsi cette influence a du être, en général , très-petite; mais il m'a été impossible de découvrir les circonstances physiques qui , dans certains cas, l'ont rendue sensible.
Certains corps mauvais conducteurs , principalement les étoffes plucheuses de coton, de laine et de soie, présentent encore une anomalie facile a expliquer : lorsqu'on décharge constamment le cylindre, la déviation augmente avec la pression , et d'une quantité assez notable. Cet effet provient très-probablement de ce que la pression augmente le nombre des points de contact , et rapproche les fibres de ces substances, circonstances qui, en augmentant la faculté conductrice, permettent un plus grand développement d'électricité.
Jusqu'ici je n'ai parlé que de la pression totale exercée sur la surface en contact avec le cylindre; mais jamais le contact réel n'existe que sur une partie de l'étendue du contact apparent, et ce sont les points qui se touchent qui supportent la pression , qui frottent, et qui produisent l'électricité. Or, le nombre et l'étendue de ces points doit nécessairement augmenter avec la pression, et il est facile de voir que, si la somme de leurs surfaces augmentait proportionnellement à sa charge, la pression éprouvée par une même étendue en contact réel resterait constante , quelle que fut la charge des frottoirs; et , par conséquent , la loi que nous avons déduite de l'expé- , rience n'aurait rien de réel. Mais il n'en est pas ainsi. D'abord , on ne comprend pas la possibilité de l'existence , pour tous les corps, de la loi que je viens de supposer. En outre, dans toutes mes expériences, les frottoirs étaient disposés de manière que l'étendue du contact apparent n'augmentait pas sensiblement avec la charge : ainsi l'accroissement des points de contact ne pouvait provenir que de l'affaissement des aspérités. Or il est facile de reconnaître, à l'aide d'un prisme (1), que , pour tous les
(I) Lorsque, l'u-il élanl placé en O {fig. 565 A), on regarde à trarcr» un prisme ABC, on rapprochant l'œil tic la ba*c AU du prisme, il cvWtc une position au delà de laquelle les rayon» de lumièrt
corps, et entre les limites de pression dos expériences, le nombre et l'étendue des points de contact augmentent bien avec la pression, mais, en général , d'une quantité très-petite. Ainsi , l'augmentation du nombre des points de contact par l'accroissement de la charge rend seulement moins rapide l'accroissement de pression de chacun d'eux ; mais cet accroissement ne subsiste pas moins.
11 faut encore remarquer que les points qui sont en contact réel supportent nonseulement la charge des frottoirs, mais encore la pression de l'air ; et il faut examiner si les poids additionnels ne sont pas toujours très-petits par rapport à la pression de l'air : car, s'il en était ainsi , en admettant même que la pression eût une influence dans la production de l'électricité , les variations dues aux charges seraient insensibles. Lorsqu'on emploie de très-grands frottoirs, on peut croire qu'il en est ainsi; mais, pour des frottoirs à très-petite surface, en admettant que le contact réel soit établi sur toute la surface du contact apparent, ce qui est le cas le plus défavorable, il est facile de reconnaître que la pression de l'air est, au contraire, très-petite par rapport à celle qui résulte de la charge.
Ainsi cette loi, déduite de l'expérience, que la pression est sans influence sur le développement de l'électricité, subsiste encore quand on considère la pression supportée par les points en contact réel , et qu'on lient compte de l'intervention de la pression de l'air.
985. Influence de la largeur du frottoir . Dans les expériences qui ont eu pour objet l'influence et la largeur des surfaces en contact, j'ai employé des frottoirs dont les surfaces inférieures avaient même longueur, et dont les largeurs étaient à peu près dans le rapport de 1 à 4; tous les corps, avec ces deux frottoirs, ont donné sensiblement la même déviation.
Pour vérifier les résultats de ces expériences , je me suis servi d'un même frottoir, en laissant dépasser la feuille de manière à l'appliquer sur le verre au delà du frottoir sur une étendue plus ou moins considérable, et en relevant l'extrémité de la lame contre le frottoir [fig. 563 B). Lorsque le système des pointes communiquant avec le conducteur était placé au-dessous du cylindre, le contact pouvait être prolongé à une grande distance, sans que la déviation fût changée; et pour cela il n'était pas nécessaire que le contact fût continu : on pouvait relever la lame par un pli , et mettre un intervalle de plusieurs centimètres entre le frottoir et la partie du prolongement de la lame en contact avec le verre , sans que la déviation fût changée (fig. 865 C). Cette expérience est importante, car elle démontre mieux que toutes celles que nous avons rapportées que la pression et l'étendue des surfaces en contact sont sans influence. En effet , j'ai démontré que la charge électrique du cylindre au delà de la lame provient entièrement du dernier contact; or, cette surface en contact peut être très-petite et la seule force directe qui la presse provient de l'élasticité de la feuille.
Mais quand la feuille qui passe sous le frottoir n'est pas repliée sur elle-même, qu'elle est entièrement libre, et que son extrémité touche le verre, la déviation décroît avec l'étendue du contact, excepté pour le taffetas ciré. Ces phénomènes s'expliquent facilement.
986. Influence, de la courbure. Lorsque la lame qui passe sous le frottoir est formée d'une substance qui conduit bien l'électricité , la courbure de la lame au delà
entre* par Ah ne peuvent pas sortir par AC : alors l'œil ne reçoit que les rayons qui pénètrent dans le prisme par la face SC, et qui après s'être réfléchis sur AB, sortent par AC. L'angle MO'Jfoù commença laréflciion totale wrAB, di'pcnd du corps qui louche la surface AL ; il est plus grand quand le corpa est solide que quand c'est l'air ; alors quand on place un corps sur AD t les points de contact se voient comme des laehes dans un miroir : par conséquent, si on exerce sur le corps des pressions croissantes, il sera facile de suivre l'accroissement du nombre et de l'étendue des points de contact.
du contact a une influence sensible sur la tension électrique dit cylindre. Lorsque les pointes du conducteur sont placées sous le cylindre, j'ai reconnu que, pour le papier cuivré et des rayons de courbures de 27 , 14 , 7 et 3, 5 millimètres , les déviation* étaient de M, 20, 18 et 17.
Il n'est pas douteux que cette influence de la courbure de la lame au delà du contact provient de ce que cette partie courbe s'électrise par l'influence du cylindre , et que sa tension augmente la quantité d'électricité neutre qui se reforme sur la ligne de séparation des deux surfaces. On voit alors pourquoi l'influence dont ii s'agit ne se reproduit point avec les corps mauvais conducteurs , et pourquoi , quand elle existe, elle augmente à mesure que le rayon de courbure diminue.
987. Influence de /'épaisseur. Les expériences relatives è l'influence de l'épaisseur ont été faites sur l'étain , le plomb , le salin , la peau , le taffetas ciré , le papier. Pour l'étain, l'épaisseur a varié de 1 à 40, pour les autres corps, de 1 è 9 ; pour le premier corps seulement la plus petite épaisseur était extrêmement faible. Il résulte de toutes mis expériences que l'épaisseur du corps est sans influence; mais quand on décharge constamment le cylindre, et qu'on emploie des corps mauvais conducteurs, la déviation décroît à mesure que la vitesse augmente , et d'autant plus que l'épaisseur du corps est plus grande: la raison en est évidente d'après ce que nous avons dit précédemment.'
988. Influence de la nature du frottement. On distingue deux espèces de frottement, celui de glissement et celui de roulement. Jusqu'ici nous n'avons parlé que du premier ; il était important d'examiner les effets produits par le dernier.
Dans les expériences faites à ce sujet je me suis servi d'un cylindre de cuivre creux, garni à sa surface de plusieurs cuirs destinés à lui permettre de s'appliquer sur k cylindre de la machine dans une certaine étendue. Dans la direction de son axe se trouvaient deux liges qui s'engageaient entre les guides des frottoirs, et qui étaient destinées i recevoir des poids qu'on fixait avec des écrous. En rendant le cylindre immobile, on produisait le frottement de glissement; en le laissant libre, on obtenait le frottement de roulement.
Ces expériences ont présenté une difficulté. Le cylindre roulant, à cause des inégalités de sa surface, qu'il est presque impossible d'éviter , tend à se séparer du cylindre de verre, et d'autant plus que la vitesse est plus grande. J'essayai d'employer des ressorts ; mais la rotation s'arrêtait par intermittence: alors je me suis servi des mains pour maintenir le cylindre appliqué sur le verre. C'est ainsi qu'ont été faites toutes les expériences dont je vais rapporter seulement les résultats.
Dans le frottement de roulement, les variations de vitesse produisent les mêmes effets qu'avec le frottement ordinaire: la déviation reste constante pour tous les corps a surface lisse, et augmente avec la vitesse pour les corps a surface plucheuse. De très-grandes variations de pression, au delà de celle qui est nécessaire pour établir le contact, ne produisent également aucune variation sensible dans la déviation : ainsi, dans le frottement de roulement comme dans le frottement «le glissement , la vitesse et la pression sont sans influence sur la tension de l'électricité développée.
Relativement à la comparaison des effets produits sur les mêmes corps par les deux espèces de frottement, voici les résultats que j'ai obtenus.
Les métaux en lames minces, le papier et les peaux lisses produisent exactement la même quantité d'électricité par les deux espèces de frottement.
Le satin du côté non glacé, donne les mêmes résultats que les corps précédents; mars, du coté de la face satinée, le roulement produit plus que la friction. J'ai fait voir dans mon mémoire q Ue cet effet tenait â la faible conductibilité delà face lisse
Le molleton produit sur le verre par le roulement une plus grande déviation que par la friction. Otle différence provient très-probablement de l'action des filaments qui se trouvent au delà du contact , action qui est beaucoup plus grande dans le frottement de glissement que dans le frottement He roulement.
Relativement au taffetas ciré, il y a deux cas à considérer, celui où le taffetas est très-sec et n'adhère pas aux corps, et celui où il est glntineux. Dans le premier cas, il produit le même effet que la peau et tes métaux en lame mince, la déviation est la même par les deux frottements ; dans le second cas , avec le verre poli , l'électricité du cylindre change de signe avec le changement de frottement, ce qui devait être: car l'électricité produite par le frottement de roulement rentre évidemment dans le cas de l'électricité développée par la pressiou, seulement d y a continuité } avec le verre dépoli et la résine, il y a seulement diminution de déviation. Mais, comme l'adhésion ne se manifeste que par le roulement, il est très-probable que ce n'est pas le mode de frottement qui produit la diminution de tension et le changement de signe, mais seulement la différence de l'action moléculaire qui se produit dans les deux cas , et que»l'adhésion agit toujours en donnant une tendance positive au corps glutineux.
.989. Il résulte de tout ce que nous venons de dire que , dans le développement de l'électricité par le frottement de glissement ou de roulement, la pression et la vitesse sont sans influence sur la tension ; que la quantité d'électricité est proportionnelle à la vitesse , quelle que soit la pression ; et que toutes les anomalies qui peuvent se présenter s'expliquent facilement, ou par les aspérités des surfaces, ou par l'imparfaite conductibilité des frottoirs, ou par les variations de forme que la pression fait éprouver aux corps , ou enfin par la chaleur développée , ou par l'adhérence.
990. Remarquons maintenant que le frottement de roulement n'est autre chose qu'une pression et une séparation continues des surfaces mises en contact : ainsi on aurait dû obtenir par ce moyen les mêmes résultats que M. Becquerel a obtenus par la pression. Comment se fait-il qu'ils soient si différents en apparence? L'explication c*t facile. M. Becquerel n'a opéré que sur des çorps très-élastiques et très-compressibles, tels que du liège, de la moelle de sureau , et il n'a pas opéré sous de trèsgrandes pressions : alors les accroissements de pression ont toujours été accompagnés d'un accroissement dans le nombre et l'étendue des points de contact; c'est à cette circonstance qu'est dû l'accroissement d'électricité qu'il a observé. Dans mes expériences, au contraire, j'ai opéré sur des corps peu compressibles, tels que du papier nu ou couvert de différents métaux, et je n'ai reconmi'la permanence de tension qu'au delà d'une certaine limite de charge, celle à laquelle l'accroissement du nombre des points de contact restait sensiblement constant. Cette explication n'est point une hypothèse: je me suis assuré par des expériences directes qu'il en est réellement ainsi.
En pressant du liège, de la moelle de sureau et du papier contre un prisme de verre (note, page 121 ) , j'ai reconnu que, pour les premiers corps, le nombre des points de contact augmentait rapidement avec la pression jusqu'à une limite trèscloignée, et que, pour le dernier corps, dans les limites de pression où la tension reste constante, l'accroissement du nombre des points de contact était insensible. Ainsi je suis convaincu que l'accroissement d'électricité que M. Becquerel a obtenu par l'accroissement de pression provient uniquement de l'accroissement du nombre des points de contact, et que, si cet habile physicien avait opéré sous de plus grandes pressions , l'accroissement d'électricité qu'il a observé aurait fini par disparaître. Au surplus, comme il est impossible de ne pas admettre que , dans les corps sur lesquels M. Becquerel a opéré, le nombre des points de contact a augmenté avec la pression,
TRAITÉ ÉLÉMENTAIRE DE PHISH/UK.
il est évident que la pression réelle supportée par ces points diminuait avec leur nombre, et que, pour établir une loi quelconque entre la pression et l'électricité développée, il aurait fallu réduire les pressions à la même étendue de surface réellement en contact.
991. Influence de la nature du gaz environnant. Avant de répéter l'expérience de Wollaston, j'ai dù commencer par m'assurer si, dans les mêmes circonstances, l'éleclricilé se dissipait de la même manière dans l'air et dans l'acide carbonique: car, s'il n'en était pas ainsi , il est évident que les expériences sur la tension et la quantité d'électricité développée dans les mêmes circonstances , dans l'air et dans l'acide carbonique, ne pourraient conduire à rien de positif. Pour cela , j'ai fait construire deux balances de Coulomb aussi égales que possible. J'ai pris les fils de suspension dans un seul fil, que j'ai coupé en deux parties égales. Les corps de suspension et les leviers mobiles avaient aussi les mêmes poids et les mêmes dimension!, ainsi que les boules intérieures et extérieures du conducteur. Pour vérifier leur identité, je chargeai les boules extérieures en les mettant en contact avec deux boules égales isolées avec de la gomme laque, dont une seule avait été électrisée, et qui avaient été mises en contact entre elles : les déviations ont été trouvées égales au premier instant et à des époques quelconques. Alors j'ai fait passer un courant d'air sec dans un des vases , et un courant d'acide carbonique également desséché dans l'autre, j'ai chargé les boules extérieures de la même quantité d'électricité, et j'ai reconnu que les déviations étaient à chaque instant sensiblement les mêmes, et que, par conséquent, la déperdition de l'électricité libre était sensiblement la même dans l'air et dans l'acîde carbonique. Cette vérification faite, j'ai logé une petite machine électrique sous une cloche, le système des pointes communiquant avec un électromètre trèssensible à déviation constante (943) , et j'ai rempli successivement la cloche d'air et d'acide carbonique desséchés à travers un tube plein de chlorure de calcium. J'ai obtenu exactement la même déviation , que le verre fût ou non déchargé par une frange métallique avant de passer sous le frottoir , le frottoir étant recouvert d'une feuille de papier cuivré. Ainsi, le fait annoncé par Wollaston est inexact; il est probable que, dans son expérience, ce célèbre physicien n'aura pas pris les précautions convenables pour dessécher complètement l'acide carbonique.
992. Nous pouvons maintenant, a l'aide de ce qui précède, résumer en peu de mots les circonstances qui produisent le dégagement de l'électricité par le frottement, et celles qui modifient ce dégagement.
1° Tous les corps sont électriques par le frottement.
2° Dans le dégagement de l'électricité par le frottement ou la pression, il n'y a que deux conditions importantes à remplir, contact et séparation : car In vitesse, la pression et le mode de frottement étant sans influence , la nature , la direction cl l'intensité de l'ébranlement des molécules sont sans influence.
D'après cela, on doit regarder comme très-probable que l'électricité se développe par le fait seul du contact, et que la séparation des deux corps ne fait que mettre les électricités en liberté.
