CHAPITRE V
§ I«». Phénomènes généraus.
1019. En 1789, Galvani , professeur d'anatomie à Bologfte,li| faisant des recherches sur l'irritabilité nerveuse des cadavres À grenouilles par l'électricité , reconnut que, quand onmettakli^ muscles et les nerfs en communication par un arc composé de dfiiii^l métaux , ces organes éprouvaient de violentes convulsions. Gd* 1 vani attribua cet effet à des électricités de nature contraire ^ mées dans les muscles et les nerfs; cette opinion ftat alors gén< lement admise. Mais bientôt Yolta , à qui là physique devait d< l'éleclrophore , le condensateur et l'eudiomètre, découvrit que! effets observés .par Gaivani étaient dûs an contact des métaux qil^ formaient l'arc de communication. Ce fait ^ que Yolta démontra ptf
■xpiHisircKB ss tolta; lA'Ji
s expériences mallipliées, le conduisit bientôt à la déconTerle ■■ la pile qui porte son nom. Cet appareil a amené daos la science le ère nouvelle par les nombreux phénomènes qu'elle a fait dérawir.
lOSO. Voici les expériences par lesquelles Tolta parvint à con- Mer le développement de l'éleclricité dans 1« contact des métaux. il'on prend deux disques métalliques AetB {fig. 67S ) de nature ifférente , bien polis , non vernis , et garnis de manches isolants , Qu'après les avoir appliqués l'un contre l'autre en les tenant par ■rnanches, on les sépare , ils se trouvent chargés d'électricités praires; mais comme leur tension électrique est extrêmement |Ûe, il faut accumuler les petites quantités d'électricité dévelltées par chaque contact dans l'électromètre condensateur (^fig:
jp parvient alors, après un certain nombre de contacts, àchar- I* Tiostrament non seulement de manière à reconnaître l'espèce Kectricité acquise par le disque , maïs encore à produire des incelles. Pour que ceité expérience réussisse, il faut que le plaïu collecteur soit formé avec le même métal que le disque avec t|Bel OD le louche , et qu'il ne soit point verui aux points de oonct. Lorsque le plateau collecteur et le disque sont de nature dlfirenie, il faut placer sur le plateau collecteur un morceau de 4pïeT homide : en le touchant dans cet endroit avec le disque , électridté passe de l'un à l'autre, et il n'y a point d'effet dft au intact du disque et du plateau. On pourrait aussi faire cette expëence en laissant le condensateur isolé , et touchant en même temps s deux plateaux avec les deux disques.
On pourrait supposer que dans ces expériences l'électridté est tveloppée par la pression ; mais en soudant bout it bout deux laes métalliques ( fig. 573 }, on les trouve encore dans deux états actriques opposés. £n opérant avec une lailie de cuivre etnne aie de zinc soudées bout à bout, tenant lalamede zinc ettoaant avec la lame de cuivre le plateau collecteur de l'électromè- B, que Dous supposons être également en cuivre, on trouve le U condensatenr acquiert son maximum de chai^ par nn iA contact , et par conséquent qu'il passe plus d'électridté ilis le condensatenr que si la lame de zinc était isolée. On en conrvra facilement la raison en observant 1° que , le zinc commnniaant avec le sol , il se développe mstantauémeat plus d'électridlé II. 10
ilfi tiBcniGiri 1>TKAlliQ1^lb^
dans le cuivre, parla même raison qne le phtean d^one machim électrique donne plus d'électricité quand les coussins communiquent avec le sol que quand ils sont isolés ; 2* que i le développe* ment de l'électricité étant instantané ^ à mesure que le cuivre aba»' donne au plateau collecteur celle qu'il a regue , il se recharge aox dépens du zinc , et ce dernier aux dépens du sol , et par coDséquaiC que l'électromètre doit prendre par un seul contact une tensias égale à celle de la lame de enivre , et , par suite , que dans un seul contact il acquiert toute la charge qu'il peut recevoir. Si on %mà la lame par l'eitrémité cuivre , en touchant le plateau colleclearà cuivre par l'extrémité zinc on ne pourrait jamais parvenir à chv^l^l ^er le ccmdensateur , parce que le zinc ayant déjà le mâiximumé tension qu'il peut acquérir par le contact du cuivre , celui-ci élfl à l'étal naturel , le zinc en touchant de nouveau du cuivre isoUiê tf en communication avec le sol y ne lui cédera point ïéleCtrUÂîé^ possède 'et ne pourra point non plus y développer une électridli contraire. Si on plaçait sur le plateau collecteur un moroeati dell* pier humide j que l'on toucherait avec la lame de zinc , les dôll métaux ne seraient plus en contact immédiat , et comme ik e» muniqueraient par un corps bon conducteur, l'instrument ae €hi^ gérait.
Il est évident , d'après ce qui précède , que, si on touchail k ^ teau collecteur directement avec une lame de zinc que Fon tiendrait à la main , on chargerait le condensateur de la même piBÎère. En opérant ainsi avec différents métaux, on trouve que kjriomb, l'étain , le fer, le bismuth et l'antimoine donnent comnie leancde l'électricilé négative au condensateur, tandis que l'or, l'argent » le platine et le palladium lui donnent de l'électricité positii^
iOSl. D'après les expériences de Yolta , la plus petite différevee entre les métaux suffit , lorsqu'ils sont en contact , pour les fittrt passer dans deux étais électriques opposés : deux plaques de me métal , dodt une a été frottée avec une tnrisième , diflërent pour devenir électriques lorsqu'elles se touchent. On a fiak beat* eoup d'expériences pour déterminer l'état électrique qn'acqaièreMi les métaux par leur contact , mais elles n'ont pas été encore aaiei multipliées pour permettre d'en former un tableau complet. Non donnons, d'après M. Berzélius, le tableau ci-après, dans teqad chaque métal devient positif lorsqu'on le met en contact avec fseis qui précèdent , et négatif avec ceux qui suivent t
nVOTBftSBS I» TOLTA. ^47
Or.
Argenl.
Plomb.
Iridînm.
Coivre.
Fer.
nhodinoi.
Nickel.
Cadmium.
Platine.
Coball.
Zinc
Falladiiim.
Biamnlh.
Maueaiièsé.
Mercure.
EHin.
osa. Les métaux ne sont pas les seuls corps qui devieuneut triques par leur conUict. M. Becquerel a reconnu 1* que les ïliix prennent avec les acides l'électricité positive , et l'éleclrH négative lorsqu'ils sont en contact avec les alcalis ; 2" que l'eaa emporte avec les uiclaux facilement oxydables comme les aci- ^ 3" que les mélaux deviennent aussi électriques par le contact îla flamme du papier et de l'alcool. La propriété de développer rélectricité par le contact parait appartenir b tous les corps; I pour la plupart les tensions sont si faibles qu'il faut des iameots d'une sensibilité exti'éme pour les reconnaître. IMIS. Les physiciens ne sont ccpendaut point d'accord sur les Sriences par lesquelles Volta a démontré le développement de ctricité par le cxiniacl. M. Delarive peuse qne le développement 'électricité provient d'une action chimique produite par l'air hule oa\a main sur le mêlai le plus oxydable , et que , quand on se t à Fabii de toute action chimique , il n'y a point de dégagement feclricilé; mais M. FfatTeiM. Peltier ont reproduit les expériende Tolia dans des circonstances qui ne permettent pas le uioia-
doute sur le fait avancé par Volta. Nous reviendrons plus tard cette question , et provisoirement dous exposerous la théorie de La telle qu'il l'a donnée.
024. Volta désigne sous le nom de force éleetro-motriee une « qui se développe dans le contact de deux corps el par le eon-
méme. Celle force produit un développement instantané d'érîcilé , à la suite duquel uu des corps prend réleclricilé posïti-
l'autre l'éleclricilé négative , si tous deui sont Isolés. La (ensioa nise par les deux corps a pour limite la puissance éleciro-moe elle-même, qui s'oppose à la combinaison des deux électricités nspeod la conductibilité ; maïs si les deux corps recevaient cha- 1 une addition égale d'électricités contraires, les deux chaînes ' iilionnelles se combineraient. Si un des corps étaitmis en contact c le sol , sa tension deviendrait nulle. Volta admet que celle de Itré éerait doublée, de sorte que la différence algébrique des deux
1/|8 £lbgteigit£ dthahiqits;
tensions est constante. Volta admet encore que si les deux plaques en contact étaient mises en communication avec un même corps conducteur, ayant une force électro-motricenuUe ou insensible, les deux électricités se recomposeraient continuellement à travers le troisième corps , tandis que la force électro-motrice développerait constamment de nouvelle électricité entre les deux premiers.
1028. Pile de Folta. La pile de Yolta se compose toujours de trois corps , dont deux sont métalliques , ou du moins, bons conducteurs, et un liquide. Ces corps sont ordinairement du cuiYre rouge , du zinc et de Feau acidulée. Ces trois corps sont disposés les uns à la suite des autres successivement dans le même ordre: chaque période porte le nom dl élément.
La disposition la plus simple consiste à donner aux plaques mitalliques la forme de disques , et à les superposer dans le même o^ dre, en interposant entre chaque couple une rondelle de papier oi de drap, mouillée avec de Feau acidulée. La pile peut être montée sur un corps isolant ou conducteur. Les effets que nous allons décrire sont les mêmes.
Lorsqu'on touche les deux extrémités de la pile avec les deux mains préalablement mouillées, on éprouve des commotions analogues à celles qui résultent de la décharge d'une bouteille de Leyde, mais qui sont continues. Quand on met les extrémités de la pile en contact avec les muscles et les nerfs d'un cadavre récent, les muscles éprouvent de violentes contractions ; et quand là communication est établie par un fil métallique on un liquidé, il se produit de la chaleur, des effets magnétiques et chimiques que nous exposerons plus loin avec tous les détails nécessaires. Yoid Fexplication que Yolta a donnée de cette puissante machine électrique*
Mettons en contact avec le sol un disque de cuivre (^fig* 57&^ et plaçons au dessus un disque de zinc : d'après la théorie de Yidia» le zinc acquerra une certaine quantité d'électricité que nous représenterons par a , et le cuivre sera à l'état naturel. Au dessus di disque de zinc plaçons un drap humide h; ce corps étant bon éos- [I ducteur partagera Félectricité de s* , et celui-ci reprendra au cnhfve et ce dernier au sol une quantité d'électricité nécessaire pour ré-* tablir dans A et ^r la tension primitive de z/ sur le drap h meCto» une seconde couple z^d de zinc et de cuivre disposé comme le pre* mier ; e' prendra de Félectricité à h comme corps conducteur, et *" la tension primitive de z s'établira sur A , c' et s^'aux dépens du sol; ^ mais en admettant que dans la couple z^e\ z^ doit avoir sur ^b f'
»ILB yOLTAÏQUB. IM
même différence de tension que r sur o , t^ prendra la tension Sa ; en continuant ainsi on voit que A' et o" prendront la tension Sa^ f" la tension Sa, et ainsi de suite , de sorte que
z , z\ 2?\ z*". . . 2<"> y auront les tensions a , 2a , Sa. . . (n^-l) a , efC\c'\&'^..<.c^^^j auront les tensions o , a y 2a... na, hj h\ h"j h"K.. /l>^'>, auront les tensions a^ 2aj Sa,., na.
1086. Si la pile était montée en sens contraire , c*est-à-dire si le âne communiquait avec le sol , la distribution de l'électricité se- Mt la même, seulement l'électricité serait négative.
1027. Si la pile , au lieu de communiquer avec le sol , était isolée, elle se chargerait aux dépens d'elle-même des deux électriciléft; une moitié renfermerait l'électricité positive et Tautre l'élec- Iridié négative ; les tensions des disques , également éloignés du ■niiet , seraient égales , et elles iraient en croissant du milieu , où efies seraient nulles, jusqu'aux extrémités , où elles seraient à leur maximum : car, si on monte deux piles égales en sens contraire , communiquant par leurs bases inférieures avec le sol, les disques inférieurs de nature différente étant à l'état naturel , rien ne sera diangé si on suppose les piles réunies par leurs parties inférieures^ ^ WD corps bon conducteur, non électro- moteur, par exemple par une rondelle de drap mouillée. Alors on aura une pile isolée , dans chaqie moitié de laquelle l'électricité sera répartie comme dans mie pile en contact avec le sol. Mais la tension des pôles sera évidemment deux fois plus petite que dans une pile d'un même lombre d'éléments communiquant par une extrémité avec le sol.
1058. Cette explication repose sur deux hypothèses : la preaière , que la différence de tension dans les éléments est une quanitë constante , ce qui n'est point démontré ; la seconde , que le li- [oide n'agit que comme conducteur, ce qui n'est point exact, car & remplaçant l'eau acidulée par une dissolution alcaline les pôles le la pile sont intervertis. D'ailleurs on a bien reconnu par expéience que la tension d'une même pile augmente avec le nombre les éléments; mais dans les piles isolées les tensions sont inappréciables , et cependant , d'après la théorie de Yolta , elles seaient seulement la moitié de celle qu'on obtiendrait en mettant ne des extrémités en contact avec le sol. Ainsi la théorie de Yolta le peut être admise, du moins telle qu'il l'a donnée.
1059. Différentes formes de piles. La pile voltaïque telle que Kms venons de la décrire présente plusieurs inconvénients que
i^9 ÛLBcrmicrti bthamiqur;
Ton a dierché à faire disparaître par uDe autre disposition. Le premier consiste en ce que^ les disques s'oxydant facilement , tontes ki fois qu'on remontait la pile il fallait nettoyer les faces des disquel qui devaient être en contact ^ sans quoi on n'obtenait qu'une trèi petite partie de l'électricité qu'elle pouvait développer. Le secmid consiste en ce que , chaque rondelle de carton supportant le poidi des disques supérieurs , le liquide s'en écoulait , ils devenaient alors moins bons conducteurs , et le liquide , en ruisselant le long de la pile , la déchargeait en partie. On a fait disparattre ces àm inconvénients en soudant les disques et en plaçant la pile dans \9f^ position horizontale.
1050. La figure 574 /^représente une pile composée d'unetsâqi de plaques de cuivre et de zinc soudées bout à bout et plong^nti par leurs extrémités dans des verres remplis de liquides condn&r teurs. Il est évident que cet appareil satisfait à toutes les condir; lions nécessaires au développement de l'électricité : Yolta le dési» gne sous le nom ^appareil de tasiei à couronne.
1031. L'appareil fig. 67S désigné sous le nom de pile à auf^ est formé de couples rectangulaires soudées et mastiquées avec nif matière isolante dans une caisse horizontale; on remplit les intet yalles ^des plaques avec un liquide conducteur : il est évident qiis l'efTet produit doit être le même que dans la pile verticale*
1052. L'appareil /î^. 576 est une nouvelle forme de pile i due à
WoUaston. Les plaques de cuivre et de zinc sont sou(léeS:|iar un
prolongement étroit et disposées comme l'indiquent les figuras 577,
578 ; la lettre e indique le cuivre y et la lettre z le zinc. Lorsqn'on
veut mettre la pile en activité , on descend la barre horizontale AB
de manière à faire plonger les plaques dans les vases ilf, Jf'.M
remplis de liquide conducteur. Nobili a proposé de percer lès éU*
ments de Wollaston de manière que les éléments zinc et cnins
«oient comme des peignes et que les parties pleines soient m t^
gard. On obtient le même effet avec beaucoup moins de déplais
en zinc et en acide ; il donne 1 pouce de jour et i/2 pouce de pleia»
Dans ces sortes de piles le pôle positif se trouve du côté du dernier
élément cuivre , car^ ne communiquant pas avec le zinc ^ il ne sert
que de conducteur.
Cette disposition est surtout avantageuse pour une circolatios rapide de Télectricité ; on en concevra facilement la raison , en observant que réiectricité qui s'accumule dans chaque plaque de zLqc peut sortir par tous les points de sa surface , qu'dle n'a qu'1190
mi voltaIqdb. 1M'
lible coucbe de liqaide à traverser poor se porter sur le cuhnre oi renvironne, et que cette couche de liquidCi qui s'altère prompsment se renouvelle en se mêlant au liquide du vase. La difTérence b TefTet de celte pile et de celui des piles à auges ne provient Éis seulement des surfaces de cuivre en regard du zinc ; la surfoœ ^érieore du cuivre a aussi une influence i mais elle est plus pe- Ite qae celle des surfaces intérieures et d'autant plus que les lames ant plus rapprochées.
fl053. Lorsque l'étendue de la surface d'une des lames d*un élé^ feent reste constanteet qu'on augmente progressivement celle de l'aure, rintensité du courantcrott beaucoup plus rapidement quand on mgmente retendue de la surface du cuivre que celle du zinc. Toute les couples que Ton forme en combinant entre eux le zinc , le fer, le plomb, rétain, le cuivre, le laiton, l'argent, l'or, le platine, donnent ce résultat général , qu'en augmentant la surface baignée du métal négatif on augmente beaucoup plus les effets de l'appafeil qne par le diangement contraire. L'effet d'une couple de cuivre «t zinc à plaques é^es ne change pas lorsqu'on réduit la surface de zinc à i/7 de son étendue , si l'on augmente celle du cuivre de i/S ou de 1/7 au plus. On peut ainsi épargner beaucoup de zinc dans la coùstruclion des piles ^ Marianini }. Mais quand les lames sont placées à une petite distance et qu*on fait varier les grandeurs relatives des plaques de manière que leur somme reste oonstanfe , le maximum d'effet a lieu quand les surfaces des Iliaques sont égales (Bigeon. )• L'effet produit par les mêmes élé*» fuents et le même liquide augmente à mesure que les plaques sont plus rapprochées , mais suivant une loi incomparablement moins rapide que la raison inverse de la distance^ ' 1054. On emploie quelquefois la réunion de plusieurs piles. On , l^t réimir les piles de deux manières , 1* en mettant en contact les |i61es négatifs entre eux , et les pôles positife entre eux ; 2* en réu* âdnant le pôle négatif de la première avec le pôle positif de la se- Mnde. Dans le dernier cas, on produit le même effet qu'avec une Ipile dont le nombre des couples serait égal à la somme des couples les deux piles. Dans le premier on augmente l'étendue des élénents. On emploie la première disposition pour produire des effets |iii dépendent de l'étendue des couples ; la seconde pour produire len qui dépendent de la tension,
'' 1038. On feit souvent usage d'appareils voltalques formés d'une Mlle couple 4e grandes dimensions : la disposition la plus commode
15S iUGTEICITi DTJfAMIQUB.
k donner à cet appareil est représentée fig. 679 ; la couple est formée de deux plaques de cuivre et de zinc, séparées par des baades de carton ou de drap , et roulées en spirale sans se toudier ; m introduit cet appareil dans un vase plein de liqueur conductrice, H on fait communiquer les deux plaques par le corps à travers leqaei on veut faire passer le courant. On emploie aussi quelquefois da vases de cuivre remplis d'eau acidulée, dans lesquels on suspaMt des plaques de zinc , et on établit la communication entre le cniire et le zinc par le corps que le courant doit traverser. . Comme le développement de l'électricité dans la pile est trèsnpide , elle peut être isolée par tous les corps qui ne sont pas de trii bons conducteurs ; il n'est point alors nécessaire d'employer totfv les précautions qui sont indispensables pour isoler les corps chah gés d'électricité développée par le frottement.
1036. Piles secondaires de Ritter. Les piles de Ritter soi formées de disques de cuivre et de carton humide entremêlés ; elta ne développent point d'électricité par elles-mêmes , mais quand dles ont été mises en communication avec une pile ordinaire; ellei produisent, lorsqu'on touche leurs pôles, des décharges et des décompositions chimiques comme la pile ordinaire , mais qui vont en s'affaiblissant. Les pôles des piles de Ritter sont contraires i ceux de la pile avec lesquels le contact a eu lieu. Ritter a observé quejplus il y avait d'intermittences dans les disques, leur nombre restant le même, plus la conductibilité était petite, et pluslaobai^ que la pile pouvait recevoir était grande. Nous verrons plis tard que l'eiïet des piles de Ritter dépend des substances acides et atealines que le courantjde la pile voltaîque a déposées sur les Caces des disques métalliques, pendant que la circulation était établie.
1037. Piles sèches. On a fait beaucoup d'essais pour construis des piles sans l'intervention des conducteurs liquides; on a obteii des appareils qui ont une tension sinon permanente , du moins ib longue durée , mais dont la faculté conductrice est si faible, et ptf. conséquent la charge si lente , qu'ils ne produisent ni commotion ai aucun des autres effets des piles ordinaires.
Les premiers essais sur les piles sèches ont été faits en 180S pV MM. Hachette et Désormes. Ils employaient des lames de cuivre 61 de zinc séparées par de la colle d'amidon ; ensuite M. Biot ima^bM d'employer pour corps conducteur du nitrate de potasse fondu, fil 1809, Deluc présenta à la société royale de Londres un appareil de six cents paires , formées avec du zinc laminé et du papier cuivré ;
MLBS SiCHES. 15S
d, en 1812, Zamboni fit connattre la pile dont nous atlon» parler.
On prend une feuille de papier ordinaire un peu fort ; sur une de» faces on colle une lame de zinc ou d*élain| etsurFiautre du per« oxyde de manganèse; on superpose plusieurs feuilles ainsi pré**» parées , et , à l'aide d'un emporte-pièce , on enlève des disques cir-*" eulaires que l'on superpose ensuite dans le même ordre. On en réunit ainsi de 500 à 2000 : alors on les maintient serrés sous une presse, et on les environne d'une couche épaisse de gomme laque f à l'extrémité zinc de la pile , on place un disque de zinc épais sur lequel on peut visser un bouton y et à l'autre une plaque épaisse dm cuivre. Cette méthode est la meilleure que l'on connaisse.
On emploie quelquefois du papier imbibé d'une substance con-^ ductrice , telle qu'une dissolution d'un sel déliquescent , du miel^ de la mélasse : ces piles sont plus fortes dans le commencement;; mais elles s'affaiblissent plus rapidement que les antres.
Au lieu de zinc ou d'étain et de peroxyde de manganèse , o» pourrait employer deux autres métaux quelconques qui n'auraient pas la même faculté électromotrice : le platine , l'or et l'argent nepourraient pas être employés avec succès , parce qu'ils tendent par le contact à s'emparer avec la même énergie de l'électricité né-^ gative.
1038. Comidératiofu générales iur Us effets des piles. Le» effets des piles sont produits ou par la tension qui se développe dans les pôles, ou par le mouvement de l'électricité dans le corps qui établit la communication entre les deux pôles : les premiers augmentent avec le nombre des éléments > et sont indépendants de leur étendue et de la nature du liquide conducteur. Les effets pro-> duits par les courants sont ou magnétiques , ou calorifiques y on chimiques : dans tous les cas , ces effets augmentent avec la faculté conductrice du liquide de la pile; mais l'influence de la grandeur des éléments et de leur nombre est très variable. Cependant on peut poser en principe 1** que , si le circuit est court et formé d'un métairie nombre des éléments est sensiblement sans influence : il faut alors employer des piles à un seul élément et à grande surface; 2« que, si le circuit , toujours métallique y est formé d'un fil long et d'un petit diamètre , l'effet augmente avec le nombre des éléments de. la pile; 3« que, si le circuit est formé d'un liquide , il tant nécessairement employer des piles ayant un grand nombre d'éléments.
ISA ÉLECTEIGITi DTSTÂXIQUB.
I^ous allons maintenant étudier avec détails les difïërentes cla»lei de phénomènes produits par la pile.
§ II. Effetê produite far la tension deê pôleê.
. l059. Nous tvons déjà dit que la tension des pâles d'une p3ê peut souvent se reconnaître directement , ou en approchant Fub ds Taotre deux fils métalliques très fins , communiquant avec en: quand ils sont assez voisins, il se dégage une petite étincelle. Dam tous les cas , on peut charger un condensateur , une bouteille de Leydcy etc. : on obtient alors des phénomènes absolument semblt* blés à ceux qui résultent de l'accumulation de l'électricité prodoili par le frottement. La charge que peut acquérir le condensâtes i lieu par un seul contact instantané pour les piles ordinaires et mê- Ipe pour les piles sèches , à moins que le corps solide interpoii ^ntre les plaques ne soit très mauvais conducteur s alors la charge 4iiigerait un temps appréciable \ c'est ce que M. Biot a reconnu es ^employant des plaques de nitre fondu. Il faut observer que , pov 4)harger le condensateur , la communication doit être établie de fat tnanière la plus intime entre la pile et le plateau collecteur. La disposition la plus avantageuse, d'après AL Biot, est cdle de la figure 680 c au dessus de la pile on met un petit godet en fer plein d« mercure , dans lequel plonge un fil qui communique avec le oon« densateur.
1040. La tension d'une pile dépend de la nature des métaux qui la composent, du nombre des éléments, et nullement de leur éten* due et de la faculté conductrice du liquide interposé : aussi une pile à auge montée avec de l'eau pure charge le condensateur de la même manière que quand elle est montée avec une dissolutioB acide ou salée; mais elle ne donne aucune commotion ^ et ne pro* duit aucune action chimique.
, D'après M. Biot , la tension augmente proportionnellement aa nombre des éléments ; mais, d'apré^ des expériences plus récentes de M. Peltier, la tension croîtrait suivant ime loi beaucoup plus rapide.
1041. Lorsqu'on fait communiquer les deux pôles d'une pile par un fil métallique, les tensions des pôles disparaissent. Lorsqu'après aypir établi la communication entre les deux pôles d'une pile on interrompt le circuit, la tension au premier instant est d'autant plus petite que le circuit est resté fernié plus long-temps^ du moins jus*
KFnrs pKoovr» vu t& tuhoh dis fAlu. 16>
p'â tine certaioe limite de (empSt iS à 30 mioaiet. La dîmîantioa le tension due à l'établissemeot du circuit dans dd temps donné lUd'autant plus considérable que le nombre des éléments est plus pand,etqiiele liquide est moins conduciear : le plus ou moins d» nadactibiKté de l'arc qui établit la communication est sans in- |beoce. Le temps que les piles emploient à recouvrer leur tension irimitiTe est d'aoïant plus graad que le circuit eU resté fermé plus wmg tamps ; quand on ne ferme paslejcirenit, Il tension parafe ■esta- constante.
. , I4MS. An moyen de la pile , M. Ermann a fait des observations fUm curieuses sur la faculté conductrice des corps pour l'électricité (NB une faible tension. Si l'on fait communiquer les pôles d'une fjlB isolée avec deux électroscopes à feuille d'or, tous deui sont fHHfifxnés ; si alors on prend un cylindre de saron sec , à l'une det plcémilés duquel on insère un lil métallique , en mettant ce der- ■iar en communication avec le sol et le savon en contact avec une las extrémités de la pile, l'électroscope correspondant revient k ■état naturel , et l'autre indique une plus forte tension : le savoa ■MpUt donc alors l'ofBce de bon conducteur pour l'une et l'autre Meciricité. Mais si on fait communiquer les deux pôles de la pile fW «B fil métallique isolé , interrompu par le savon, les éleclro- Mo|ies coattnueot à indiquer la même tension , et par conséquent le wvoB agit comme mauvais couducleor; enfin si on touche le savon arec u corps bon conducteur, le pôle négatif seul est neutralisée le aavoB ne conduit donc alors que le fluide négatif. La flamme d'aleooJ a présenté les mêmes phénomènes; mais sa fitcnlté condueiRoe est en faveur du fluide positif : la flamme du phosphore , U gélatine , l'ivoire , ontdonné les mêmes résultats. On explique, wus ÏDeompIèlemeot, ces phénomènes en admettant dans chacun de ces corps une différence de conductibilité pour lesdenx fluides, qui ne devient sensible que pour les petites tensions. r MMS. Ou a employé les piles sèches pour produire une espèce de monvemrait perpétuel. Si on place deux piles sèches paral- Wemcitf sur un support conducteur, les pÂles contraires «n regard ( fig. £81 } , entre les piles un support portant une aiguille de verre terminée par des balles de snrean m et n, l'aU fuille sera successivement attirée et reponssée par les deux pôles, et prendra un mouvement oscillatoire qui durera tant que la pile conservera une tension sensible ; on pourrait aussi donner Jl l'aiguille mobile un mouvement de rotation horizontale ceutiiWf M
156 iUGT&lCITi DTKAHIQUB.
t construit de ces appareils qai oot marché pendant plusieiin années. Ces mouvements sont cependant très irréguliers. On es concerra facilement la raison en observant que , les piles sèdiei ayant une conductibilité très faible , elles exigent un temps plus oi moins long pour acquérir le maximum de tension , et que cette tasion doit nécessairement dépendre de Tétat hygrométrique de l'air; aussi les piles sèches ont moins d'action en été qu*en hiver. Ceiippareils finissent d'ailleurs toujours par s'arrêter après un œriai temps.
1044. M. Bohnenberger a fait une heureuse application de k tension des piles sèches à la construction d'un électroscope condci' sateur , d'une sensibilité extrême. Cet appareil y perfectionné fr M. Becquerel, est formé d'une pile sèche renfermée dans un çyb dre de verre , et posée horizontalement sur un support en bois ; iei pôles sont garnis de deux plaques de laiton qui s*élèvent eau rapprochant , et restent parallèles dans une longueur de trois poi* œs. Une cage de verre qui enveloppe cet appareil est percée de manière à laisser passer un fil de laiton , qui suspend une lame d'or de deux à trois pouces de longueur au milieu de Fintervalle des lames de cuivre , et parallèlement à leur dûrection ; le fil de cuivre au delà de la cage est renfermé dans un tube de terre , et se termine par un bouton sur lequel on visse un condensatenr de neuf pouces de diamètre. La plus faible quantité d'électricité développée dans le plateau collecteur produisant dans la feuille d'or de l'^eetrieité libre et opposée par la séparation des plateaux, elle cesse alors d'être également attirée par les deux plaques de laiton , et se m^ proche de celle dont l'électricité est contraire à celle qu'elle a reçue. La sensibilité de cet appareil est telle que, d'après M. Becquerel y dans un temps sec , un tube de verre frotté avec du drap agit sur cet instrument à une distance de dix pieds ; mais les viriations d'intensité qu'éprouvent les tensions des piles sèches et le décroissement de cette intensité avec le temps rendent la sensibilili de cet appareil très variable.
1045. M. Rousseau a appliqué les piles sèches à la détermination de la faculté conductrice des différents corps. L'appareil {fig. 682) est formé d'un gâteau de résine AlB^ sur lequel est fixé un conducteur en cuivre C^é terminé au centre du plateau par une tige conductrice CN , qui s'effile en une pointe aiguë sur laquelle repose une aiguille faiblement aimantée Z^O, dont l'extrémité est garnie d'un disque de cuivre O. Le conducteur C/i porte une tige
BfFITS MiOAiriQUBS BBS GOUEÀHT8. 157
de cuivre verticale mobile autour de la charnière i , et garnie , à la iiaateur de l'aiguille d'une boule O/ Textrémité da conduetear Cji reçoit une petite capsule métallique , destinée à contenir le liquide oa le corps dont on vent éprouver la faculté conductrice; enfin , à une certaine distance du plateau, se trouve une pile sèche communiquant par sa base avec le sol , et garnie à son sommet d'une tige métallique qui plonge dans le vase sans en toucher les parois. . Le plateau est recouvert d'une cloche portant à la hauteur de l'aiguille un cercle divisé. Pour se servir de cet instrument , on enlève le fil abf et on tourne la cage de manière que le disque de l'aiguille touche la boule O ; ensuite on place dans la capsule /é le corps sur lequel on doit opérer, et on le fait toucher par le fil al : si le corps est bon conducteur , le disque O est repoussé par la boule O ^ parce que tous deux sont électrisés de la même manière. M. Rous* seau a aina reconnu que les huiles de graines conduisent bien l'électricitëi que l'huile d'olive ne la conduit presque pas ; mais qu'en ajoutant à cette dernière une très petite quantité d'huile de graine, elle devient conductrice. Cet appareil présente alors un très bon moyen pour reconnaître les huiles d'olive falsifiées; mais il ne don« ne pas la mesure de la quantité d'huiles de graines qu'elles renferment. M. Rousseau a constaté que les charbons employés avec le plus de succès dans la fabrication de la poudre à canon sont en général les plus mauvais conducteurs.
S IIL Effeti mécaniques produits par les courants sur les corps
qu'ils traversent.
1046. Lorsqu'un vase est divisé en deux compartiments par une cloison verticale , faite avec une membrane de vessie ou avec une feuille de papier enduite d'albumine coagulée par la chaleur , et que l'on met un liquide peu conducteur à la même hauteur dans les deux compartiments , en faisant plonger le fil positif d'une pile de 80 paires dans l'un d'eux et le fil négatif dans l'autre , en peu d'instants le liquide cesse d'être de niveau : il s'élève dans le Tase où plonge le fil négatif. Cette observation a été faite par M. ÎPorrett en 1816^ On peut la vérifier d'une manière très commode en fermant tm tube par un fragment de vessie , le plongeant dans oh vase ouvert renfermant un liquide quelconque conducteur, introduisant ce liquide dans le tid>e à la même hauteur , et faisant
tn fuQimicrrÉ vrvàmqjm.
plonger les fik polaires dans le vase etdaos le tobei après 15 os M uinviesi la différence de niveaa pem être de plusiews ponces. C«il d'après ces expériences que plusieurs physiciens ont pensé qsi Féledricité pourrait bien être la casse des phénonènes tfcodoi' isose ( 1«* voL) pag. i6&. ).
Lorsque dans on syphon renversé on met da mercure jusqs'àme hssteur de 8 à A ponces t et une dissolatios saline dans bl branche où Ton fait plonger le fil positif , la dissolutio» fait Mentôt par passer en totalité dans l'antre branche. Si on pkaf» dans de Teau acidulée deux tubes de verre verticaux, fermés étt ^in à la partie inférieure par un bouchon percé d'un grand son* bre de trous^ et renfermant de Targile humide (fig. 6U), en ÙSM communiquer les tubes avec les pôles d'une pile » l'aiffUe renfens dans le tube positif s'écoule dans le vase.
' 1047. Les liquides superposés à travers lesquels on hât panei des courants éprouvent encore des mouvements d'une aofre natorei qui ont été observés par MM. Ermann, Davy, SeruUas, Herschdl $ on n'en connaît encore ni la cause ni les lois. On peut constater cei mouvements en mettant au fond d'une capsule de poredaine ds mercure et un peu d'eau acidulée ; en faisant communiquer avecress et avec le mercure des fils polaires d'une pile , les liquides éproa-* T^nt des mouvements qui varient avec la nature du pôle qui les louche : quand le mercure est en contact avec le pôle posittf , sa surface se ternit rapidement y et elle devient brillante quand os e'(a« blit sa communication avec l'autre pôle.
§ rV. Jetions de$ eouranU les un$ mr lêê auirei si «iir lei
aimanté.
1048. En 1819> M. Œrsted découvrit ce fait important : un codducteur à travers lequel passe un courant électrique agit sur l'aîgttille aimantée et y produit une déviation qui dépend du sens dn courant et de la position du conducteur relativement à Faignille. Cette découverte ouvrit une nouvelle carrière aux recherches physiques.. MM. Biot et Savart déterminèrent les lofs de ces effets s M. Ampère découvrit l'action des conducteurs les mis sur les antres, l'action de la terre sur les conducteurs mobiles i et parvint i établir une théorie qui lie ces deux ordres de phénomènes entré eux et avec ceux que présente le magnétisme.
Dans un ouvrage élémentaire il serait impossible de suivre l'or-
dre chronologique des découvertes ; cette méthode n'aurait poiq| d'ailleurs l'ayantage de moutrer la liaison des faits. Nous les décriW rons en suivant Tordre de dépendance établie par M. Ampère | mais auparavant il est nécessaire de définir ce «jue nous^nteiidoii ' par la direction du courant.
1040. Lorsque les deux extrémités d'une pile sont en €ontac| par un fil conducteur ( /S^. 58& et 585), les deux espèces d'électri* cité développées aux extrémités de la pile se neutralisent dans le conducteur. On ne sait pas si le transport de Félectricité a lieu par une suite de décompositions et de recompositions successives dana chaque molécule ^ comme lorsque Félectricité à haute tension par* i^ourt une série de petits corps conducteurs très voisins y ou si le conducteur est parcouru seulement par un seul fluide , celui qui éprouve le moins de résistance ; quoi qu'il en soit , on donne le nom de courant à cette disposition parliculière de l'électricité dane le fil conducteur, et on désigne par direction du courant celle de réiectricité positive. Dans la pile le courant est dirigé du pôle cul* vre au pôle zinc, et dans le conducteur, du pôle zinc au pôle cuivre. Mais il faut remarquer que dans les piles disposées suivant li^ méthode de WoUaston {fig. 585), les plaques extrêmes ne servait que de conducteurs , par conséquent le courant a lieu dans le fil de la dernière plaque cuivre à la dernière plaque xinc. Si la pile était composée d'un seul élément ( fig. 586 ), le courant serait en seM contraire, c'est-à-dire du cuivre au zinc i en effet , soit 4ibed le fill de cuivre qui communique en a à la plaque de cuivre immergée ^ et end k la plaque de zinc ; la décomposition de l'électricité a lieu «n dj l'électricité positive suit la plaque de zinc et l'électricité né* gative le fil de cuivre dans le sens deba. Ainsi ^ d'après notre défi*^ nition , le courant a lieu de a en d par l et û.
AoHùni deê àourants Uê uni sur les ùuireê.
Nous commencerons par exposer les principaux résultats de l'expérience en décrivant les procédés qui ont été employés pour les vérifier; ensuite nous examinerons les ditférente^ conséquences qui en résultent,
lOttO^ Les parties consécutives d'un même courant exercent entre elles une action répulsive. Ainsi (fig. 587] mn et m'n' étant des portions voisines d'un même courant , si le conducteur MN était tellement disposé que les parties mn et m'n' pussent se sepa-
160 iUGT&lClri BTIfÂXIQUI*
ver sans qae le courant cessât de les traverser, cet deux partiel tendraient à s'éloigner l'one de l'autre.
Pour démontrer ce fait par expérience , on prend on Ttse pfai 'JBCD ( fig. 588) en verre ou en porcelaine , que l'on sépare a deux parties dans toute sa longueur par une cloison de Terre bk avec du mastic. On verse du mercure dans les deux moitiés du me et on place sur le mercure le conducteur abedê ( fig. 589 ) de ne- Bière que les deux branches parallèles ab etêd soient parallèiei i la cloison , et que l'arc vertical passe par dessus cette même do»* son. Le fil conducteur est recouvert de soie afin que le oowantÉ lieu dans toute la longueur des branches horizontales. On ploifi idors dans le mercure et sur le prolongement des fils a& et mI dtf fis épais communiquant avec les extrémités d'une pile : le oonni électrique suit la dûrection ab , il monte par l'arc bcd^ reTietttfi Ibûldê/ au moment de l'immersion , le conducteur s'éloigne fùà lellement à lui-même jusqu'à ce qu'il soit arrêté sur les bordsoppesés du vase.
lOttl. Dêtw eauranii paralliles ^aUirent s'ils êtmtdirifk dam le mime sens et êe repatuseni s'ils sont dirigés #fs ssms essr traire fig. 590 , 591. On emploie pour constater cette actioe Tappareil (fig. 692 ), qui est formé de deux vases annulaires, pièces au dessus l'un de l'autre ; les deux douilles sont traversées per une tige verticale , terminée supérieurement par une petite CÊfisak^ dans laquelle repose la pointe d'une tige de verre ab/ à aw de ses extrémités est enroulé un fil de cuivre , dont les bonts ftoegent dans l'eau acidulée des deux vases annulaires ilfiVet PQ^ stTtu* tre porte un contre*poids ; deux lames de cuivre w^ sondées à b tige sfHf plongent dans l'eau acidulée du vase MN : en mettant h tige xy en communication avec le pôle positif d'une pile, et leviei PQen contact avec l'autre, le courant traverse l'eau acidnlée à vase MNf suit le conducteur vertical et traverse l'eau acidulée di vase inférieur ; si alors on approche un conducteur verticed fixei le courant vertical mobile est porté en avant ou en arrière, se* vaut le sens des courants. On peut aussi employer d'antres appi* reils, dont nous parlerons plus loin.
lOttS. Les courants angulaires s'attirent quand ils veat tous deuof en s'approehaut ou eit. s'iloignant du sommai A f angle ^ et ils se repoussent quand l'un s'approche mt fts foutre s'éloigne du sommet de T angle. Ainsi , dans la fig. 693 , 1 y a attraction , et dans la fig. 59A il y a répulsion. U résulte de it
ACTIOirS irCTUELLES DES GOVEÀITTS. 161
qae quand deux courants indéfinis AB et CD (fig. 595) se coupent au point O, il y a attraction dans deux angles opposés par leurs sommets, et répulsion dans les deux autres :par conséquent , si Pnn des courants ou tous deux sont mobiles autour d'un axe vertical passant par le point 0> ils se placeront parallèlement, de manière que les courants soient dirigés dans le même sens. Pour que ces actions se manifestent il n*est point nécessaire que les courants soient dans un même plan y ils peuvent être disposés d'une manière quelconque dans l'espace ; mais alors il faut prendre leur perpendiculaire commune pour le sommet de l'angle.
Pour constater ce fait par l'expérience, la disposition la plus limple est celle représentée fig. 596. AB et CD sont deux vases annulaires concentriques renfermant de Teau acidulée ; au centre s'élève une tige ab , terminée par une petite capsule dans laquelle repose une pointe soudée au conducteur horizontal MN dont les deux extrémités recourbées plongent chacune dans le liquide acidulé d'un des vases annulaires : en mettant un de ces vases en contact avec le pôle positif d'une pile , l'autre en communication avec l'autre pôle, et en approchant de MN un fil de cuivre PQ communiquant avec les pôles de la même pile ou d'une pile différente, le courant mobile se dirige parallèlement au courant fixe et de manière que l'électricité le parcourt dans le même sens. On peut encore vérifier le fait dont il s'agit par d'autres dispositions que nous décrirons plys loin.
1055. Un courant quelconque exerce sur un autre la mSme action qu'un conducteur sinueum qui ê' écarte trèepeu de la di" reetion du premier.
On peut vérifier ce fait en prenant un fil de cuivre recouvert de soie dans toute son étendue, disposé en ligne droite sur une certaine longueur, et que l'on fait revenir en sens contraire en faisant nn grand nombre de sinuosités autour de sa première direction ( fig* 597 ) : en mettant les deux extrémités a et î du fil en communication avec les extrémités d'une pile et en le plaçant parallèlement an conducteur mobile de l'appareil 592, ce dernier n'éprouve lacune déviation : par conséquent la partie sinueuse du courant face 9 qui agit en sens contraire de la partie rectiligne , exerce une ij^tion égale. Il suit de là que l'on peut remplacer une portion quelleaqne de courant mn {fig, 598) par les deux petits courants nu? »l fuû , ou par un nombre quelconque de petits courants m^, sey^ yzj ^n {fig* ^99)^ formant un polygone dont mn est un des côtés et IL 11
(63 iLBGTKlGlTÉ DYViJlIQUS.
ayant la même intehsité : cette substitution de plusieurs petits cou* rants à un seul est analogue à la décomposition des forces en Stih tique.
A l'aide de ces faits » nous pouvons déterminer la nature de» eOels produits par des courants indéfinis ou circulaires qui agissent sor des courants finis disposés de différentes manières.
i054. letton d'un courant indéfini iur un courant fini m»* tiU autour d'un axe perpendiculaire à sa direction. Soit Oà {^fif* 600 ) le courant fini , mobile dans un plan autour du point 0« Il peut arriver trois cas : le courant indéfini peut couper l'axe de rotation , être situé au delà du cercle décrit par Textrémité J di courant 9 ou être placé à une distance plus petiie que O^. Dansb premier cas , nous savons déjà que le courant 0/i se dirigera {NH rallètement au courant indéfini , de manière que le mouvemoit (k Félectricité ait lieu dans le même sens.
Pans le second cas, soit MN {fi g. 601) le courant indéiiai: daps la position OJ du courant mobile, il est attiré par le counuil MN , il prendra alors la position 0^' ; dans celte nouvelle po»* tion, ce courant est repoussé par la portion du courant indéfini nlff puisque Tun va en s'approchant et l'autre en s'éloignant du sonuMl n de l'angle formé par leurs directions , et il sera attiré par la partie nM du courant indéfini , puisque dans l'angle OnM les cooranis vont tous deux en s'approchant du sommet de l'angle ; ainsi ces deux forces concourront à faire marcher lejcourant dans h même sens. 11 est facile de voir par les mêmes raisonnements que le courant prendra successivement les positions 0/i", OA'"...,^ Od"^^^ qu'il aura un mouvement continu de rotation. Si le courant fiaii au lieu d'être dirigé du centre à la circonférence y était dirige en sens contraire (^fig. 602), le mouvement de rotation aurait en-* core lieu , mais le sens du mouvement serait opposé , et il serait Ici même si le sens du courant indéfini était changé en même temps* Nous conclurons de là que, quand un courant fini , mobile dans in plan autour d'une de ses extrémités, est soumis à l'action d'ua ootrant indéfini placé à une distance de l'axe de rotation plus grando que la longueur du courant mobile , ce dernier prend un moufoment continu de révolution en sens contraire du mouvement def^ lectricité dans le courant indéfini quand l'électricité dans le cpfrant fini se meut du centre à la circonférence , et dansiez môme setf quarnl il va de la circonférence au centre.
Ce mouvement sera uniforme si le courant MN: es^ très éMff^l
AGTIOKS MVTUKLtSS BSS GOVAAIITS; MS
mais j s'il est très voisin du courant mobile , il est évident qne U vitesse du mouvement variera avec la position du courant mobile relativement au courant indéfini.
Enfin, dans le troisième C!ks(fig. 603 ), lorsque le courant est placé entre le centre et la circonférence y soit MN la direction du. courant indéfini fixe, dont la projection horizontale coupe le conducteur mobile au point B, il y aura répulsion dans Tangle OBNy et attraction dans Fangle MBO : la résultante de ces deux forces^ tendra à faire mouvoir le conducteur mobile dans la direction hag^ mais d'un autre côté , ratlraction de l'angle ABN et la répulsion, de l'angle ABM auront pour résultante une force qui tendra à, faire tourner le courant OA en sens contraire, et qui aura sur la première force l'avantage d'agir par un plus grand bras du levier. Lorsque les moments de ces deux forces seront égaux , OA se trouvera en équilibre^ On doit donc , en approchant lentement du centre un conducteur horizontal MNy placé d'abord un peu au delà de OA y trouver un point ou le mouvement de rotation continu cesse pour faire place à une position d*équilibre, qui sera d*autant plus rapprochée du diamètre CD y parallèle au conducteur fixe, que celui-ci sera plus près du centre. Dans ce qui précède nou$ avons supposé les courants dans le même plan ; mais les effets seraient les mêmes, à l'intensité près, si le courant indéfini était au^ dessus ou au dessous du plan que peut parcourir le courant fini.
Si le courant fini était mobile autour de son milieu {fig. 60&), le mouvement de rotation n'aurait plus lieu , parce que chaque moitié, tendrait à tourner en sens contraire. Il prendrait une position d'équilibre stable dans laquelle il serait parallèle au courant indéfini ,, et le mouvement de Télectricité dans le même sens. L'équilibre pourrait aiissi exister dans la position indiquée par la fig. 60ft A^ mais rééquilibre serait instable.
Pour constater ces faits, on se sert d'un vase ABCD ( fig, 605 ), dont le centre est garni d'une douille ouverte par le^ deux bouts; on place dans cette douille une tige métallique ter* minée par une petite capsule #, et on y suspend le conducfeur /%. 606; on remplit le vase deau acidulée dans laquelle plû|ige Tanneau alo qui termine le conducteur, et on fait communiquer la tige xy avec une des extrémités de la pile et le vase avec l'ji^ii^re ; en supposant que la tige xy communique avec le pôle zinc, le courant est alors disposé dans le conducteur mobile comme ruddii^iiei;^ les {|èi^^ : s^lors en soumettant le courant mobile ^ l'ac-
164 ÉLECTaiCITi DTlTiJIIQUS.
tion d'un coarant fixe placé à une petite distance , le conducteoi mobile tourne d'une manière continue dans le sens du coarant extérieur si le courant dans le conducteur mobile va de la circonférence au centre, et en sens contraire si le courant est dirigé do centre à la circonférence. La terre , comme nous le Terrons plus tard , agit de la même manière que si elle était parcourue par on courant dirigé de Test à Fouest et principalement accumulé yen réquateur ; alors ce courant terrestre tend à faire tourner le coa« rant mobile ; mais on reconnaîtra que le mouvement est dû u courant rectiligne , quand , en y changeant le mouvement de réleetricité , le sens du mouvement changera aussi.
iOKS. Action d^un conducteur circulaire sur un courant fifi^ MttuJ dans le même plan ou dans un plan parallèle peu éloigni et dont l'extrémité' fixe est dans Vaxe du conducteur eireulain Soit MNPQ ( fig. 607 ) le courant circulaire fixe , dont le rayon erf plus grand que la longueur du conducteur mobile; les parties do circuit circulaire voisines de Textrémité du courant mobile exerçant nne action plus grande que les parties opposées , il est facile de voir que le conducteur mobile se mouvra d'une manière continue autour du point O , et en sens contraire du mouvement de rélectri' cité dans le conducteur circulaire quand le courant mobile ira da éentre à la circonférence , et dans le sens du mouvement du coarant circulaire quand le courant mobile sera dirigé de la circonférence au centre. Si le centre du courant circulaire ne coiaâââitpas avec le point autour duquel le courant mobile peut town^i le mouvement de rotation pourrait encore exister, mais alors il cesserait d'être uniforme. Il pourrait aussi arriver que le courant mobile prit une position fixe d'équilibre ; cela arrivera quand le cercle décrit par l'extrémité A du conducteur mobile coupera le ouvrant circulaire.
Si le courant fini était mobile autour de son milieu, situé sar l'axe du courant circulaire (fîg. 608), chaque moitié tendrait i tourner en sens contraire avec la même force , par conséquent b courant serait en équilibre dans toutes les positions.
Si , dans le premier cas , le courant rectiligne était fixe et le ooirant circulaire mobile autour de son centre , il prendrait un moavement contraire, c'est-à-dire qu'il marcherait dans le sens de Pék^ tricité si le courant fini allait du centre à la circonférence, et €i sens contraire si l'électricité allait de la circonférence au centre. S le courant rectiligne était extérieur au cercle ( fig. 609 ), le oQortfrt
AGTÏOirS MUTUBLLBS DBS GOUEAKTS; 165
circulaire se mouvrait dans un sens opposé au mouvement produit par jun courant intérieur, et si c'était le courant rectiligne qui fût mobfle, son mouvement serait contraire à ce qu'il serait s'il était intérieur au cercle.
Pour vérifier ces faits, on emploie le vase annulaire fig. 605 et le conducteur mobile fig. 606 , et on environne le vase du conducteur spiral fig. 610 : la rotation se fait dans le même sensqu^a* yec un courant rectiligne indéfini ; mais il est uniforme. Dans ce^te expérience , les parties verticales du conducteur mobile concourent avec les parties horizontales pour produire la rotation ; mais en les faisant très courtes on peut rendre leur influence insensible. La terre agit encore comme dans les expériences précédentes pour produire la rotation j mais on constate que l'eflet est dû au courant circulaire lorsqu'en changeant le sens du courant dans le conducteur circu* laire , la direction du mouvement de rotation est également changée^.
Pour constater la rotation des courants circulaires par les courants rectilignes , on suspend dans la coupe s {fig. 605) le conducteur/S^. 611, composéd*unfilde cuivre ahc plié en spirale, dont les spires sont maintenues dans un même plan par trois petites règles de fanon de baleine; l'extrémité intérieure de la dernière spire se recourbe verticalement, et sert à suspendre le conducteur. Le courant arrivant par # , par exemple , suit les contours de la spirale, d'où il sort par tous les points pour atteindre les parois du vase; et ce sont alors les courants qui traversent l'eau qui agissent sur la spirale : on voit cette dernière se mouvoir dans le sens abc^ c'est-à-dire en rétrogradant. Si on fait arriver le courant par les parois du vase , il parvient à la spirale par l'eau acidu-* lée en se rapprochant du conducteur , et Ja spirale se meut dans le sens du courant , et par conséquent le sens du mouvement est encore le même que précédemment. C'est d'ailleurs ce qu'il était facile de prévoir , parce que le sens du courant est changé à la fois dans les deux conducteurs. Pour changer la direction du mouvement » il faut substituer à la spirale fig. 611 la spirale fig. 612, dans Jaquette le fil est plié en sens contraire.
M. Savary a disposé l'appareil d'une manière différente. Les fig. 618 et 614 représentent deux petits conducteurs mobiles , semblajbles à celui de la fig, 606 , mais qui en diffèrent en ce. que une des lieax tiges verticales h est formée d'une matière isolantie , et que la IDOoronne aicelest interrompue à droite ou à gauche du conducteur vertical par une .pet^te*lame d'ivoire ^.quapd on placç l!wi de c<^
166 ÉLECTRICITÉ DTlfÀttlQtfB.
conducteurs mobiles dans la coupe s de la fig. 605, de manière qae l'anneau plonge dans l'eau acidulée , le conducteur mobile tourne d'un mouvement continu qui a lieu dans le même sens', soit que le r courant monte ou descende dans le conducteur Tcrtical. Cet effet provient évidemm mi , comme dans les expériences précédenteSi des courants qui traversent l'eau acidulée pour se rendre dans la paroi du vase : en effet, quand le courant descend par xy (fig. 613), il parcourt le cercle dans la direction abedet sort par chacun de ses points. Si nous désignons par fz un de ces courants , il tend à foin tourner le cercle dans le sens eha puisqu'il s'en éloigne ; mais si b courant venait de l'eau acidulée , le courant dans le cercle aurait lieu dans le sens dcba : alors le cercle devrait se mouvoir dans b sens du courant dans ce conducteur, c'est-à-dire dans le sens chai, qui est le même que précédemment. Mais le sens du courant senï diangé si on employait le conducteur mobile fig. 61&.
10S6. Action d'un courant rectiligne indéfini êurun ecnnmi f fini perpendiculaire à ta direction. Soit JB {fig. 615) un coa* rant vertical fini , placé au dessus et derrière un conducièiir 1044fini MN: je dis que le conducteur vertical ne peut se mouvoir qafe parallèlement à lui-même , dans un plan parallèle à MN* En elfeit soit BP la plus courte distance des deux courants ; en supposant que les courants soient dirigéi comme l'indiquent les flèches , Faction de la partie MP sera répulsive, et celle de la partie PNsen attractive ; si on prend deux points m et n également éloges de Py leurs actions sur un point a de JB pourront être représenlies par les lignes ax^iay , et comme ces forces sont égales, leur résultante a? sera parallèle à MN. Il est facile de voir que, si le courant était ascendant dans AB {fi.g> 616), le mouvement se ferait toujours parallèlement à MN; mais il aurait lieu en sens contraire. Cet ef* fet est dû à ce que le conducteur AB n'est pas prolongé au delà do point B : car la partie qui serait située au dessous aurait un mon* vement contraire , et le courant tournerait autour du point B.
On peut énoncer ces deux faits de la manière suivante : un coth* rant terminé qui s'approche d'un courant indéfini tend à, marcher en sens inverse de ce dernier ; un courant terminé qui s'éloigne d'un courant indéfini tend à marcher dans le sens de ce dernier.
Réciproquement , un conducteur mobile indéfini, soumis à Factiou d'un conducteur fini fixe , marche dans le sens de l'électricité lorsque le courant va en s'approchant du conducteur indéfini , et en ^sens contraire lai*sque leoourant terminé va en s!ea éloiçomt.
AGTIOirt HUTUlLLIft DBS GOUtANTS. It7
Il rësolie delà que^si un conducteor Adî fertictl AB (fig. 610 Jl\ mobile aotour d*un axe vertical oo^^ est soumis à Taetion d'un ooN'ipant horizontal indéfini ilfiV, situé au dessous dans un plan passant )»tr Taxe oo* on en avant de cet axe, le plan dB o& se dirigera pa*ndlèlement à MN de manière que AB soit en avant de ao' si le cou- Miit tend à s'éloigner de MN^ et en arrière (/^ç. 617) si le eourtuil Wb meut vers MN. Si deux courants AB et A^h ' {fig. 618), noMles ÉHtour de la droite oo', étaient dirigés en sens contraire , lé pian ABA^B se dirigerait parallèlement à MN , et I » actions exercées |Mir le courant MN sur les deux courants finis ooncourraiem à pipodaire cet effet. Enfin , si les deux courants AB et A^B^ {fig. dtf Et 690), toujours mobiles autour de 00', étaient dirigés dans le mé^ me sens, les deux courants finis seraient sollicités en sens contraire ynt le courant MN ^ et le plan ABA^B resterait en équilibre dans VMes les positions possibles , si le courant MN était assex éM^ ÉMé pour que les distances de ce conrant aux points B ^WP Maott sensiblement égales dans toutes les positions possibles dt piM ABA*B y ou s'il passait par ira point de la ligne ù&. Si le eott- HhùîMN est à côté de l'axe et à une distance finie, le plan ABA^B là figera parallèlement à MN\ mais Féquilibre ne sera stable qne éihÉi ane seule direction d'un très petit mouvement impriné. 9t JDf coupait le cercle que décrit le point B^ le plan ABÂfB piM^ AnittÉs direction plus ou moins inclinée à MN. ' On peut focilement vérifier ces faits au moyen de l'appareil fig. fét y en plaçant au dessous du réservoir annulaire /^Q un couranc lioAKmtal ; le courant vertical se dirige comme la théorie Xxe^
'10117. AoHon tvn êourani ûirculmire mr un eourmM fini pêrpéndieulairê à êon plan. Si un courant AB {fig. 691) fini,' vert^ dA, et mobile autour de l'axe vertical 00% est soumis à l'action d'un eonrant circulaire MNPQj le courant vertical prendra un motttament de rotation autour de ocfy en sens contraire du monvemeilfée réiectricité dans le courant circulaire si les deux eouranls lendit è^af^rocher, et dans le même sens s'ils tendent à s'éloigner. Lort-que deux courants verticaux AB^ A'B {fig. 699) seront dlrifedëéjms lêr même sens autour d'un axe vertical , les mouvements auront lieu dé bi même manière, et les actions exercées par le couraovdrculahre sur les deux courants verticaux concourront à produire cet effet; mah si les deux courants {fig. Mi) étaient dirigés en sens ooci- Iti^e» lés aelfaNif eiereées par le eonrant otroolatare sur les^fiMix
168 ÉLSGTEIGITÉ DTIIÀMIQUI.
courants verticaux se dëtruiraieut , et le plao ABA'B' Nsteraitei équilibre dans toutes les positions possibles.
lOtSB. Action d'un courani indéfini horizontal êur m système de courants horizontaux et verticaux. ConsidéroBi maintenant un système de courants horizontaux et verticaux ( /^. 62li et 625), dans lequel les deux portions de courants horizontan sont dirigées en sens contraire , et les courants verticaux dirigés dans le même sens , soumis à Faction d'un courant indéfini pheé latéralement. Il est évident, d'après ce qui précède, qae, si le outrant indéfini est à une très^jrande distance, les actions sur lesc» rants verticaux se détruiront , et il ne restera que raction sur Itf courants horizontaux , action qui, comme nous Tavons vu , teodi faire tourner le conducteur avec un mouvement continu.
Si les courants verticaux étaient en sens contraire , les couraitt horizontaux dans le même sens (fig. 626 et 627) , le courant indéU passant par l'axe oo' ou à une distance plus grande que Bo^^ sou »lion tendrait à donner aux courants mobiles une position fixe d'éq» libre; elle pourrait être la même pour les courants horizontaux et verticaux , et elle pourrait être diiïérente : dans les fig. 626 et 617 elle est évidemment différente. S'il existait des courants horiioatail en sens contraire {fig. 628 et 629) , disposés de telle sorte que les deux courants horizontaux et les deux courants verticaux fiissest opposés , l'action du courant indéfini , en le supposant à ime très grande distance, ne se manifesterait que sur les courants verticao^* S'il existait quatre courants horizontaux opposés (fig. 6dOit631] , et deux courants verticaux dirigés dans le même sens, le syslènedes courants serait complétementaslatique, c est-à-dire resterait en équilibre dans toutes les positions possibles : le même effet aurait lieuptf la disposition indiquée fig. 652 . Et comme chaque élément curviligi^ de courants peut être remplacé par deux éléments rectilignes pe^ peudicuiaires entre eux , on voit qu'un courant circulaire {fig. ilSi mobile autour de l'axe oo', soumis à l'actiou d'un courant inàSU placé à une grande distance , se dirigerait parallèlement au coortft indéfini , de manière que la branche ascendante serait en avant (k courant, comme les systèmes de courants fig. 628 et 629, ^t queto systèmes de courants fig. QZU et 635 seraient également astatiqotf'
Pour soumettre des circuits complets à l'action des cpuranis è différente nature, ou emploie l'appareil suivant. LL' (Jig^ 6S6)it' présente une table en bois, que l'on rend horizontale au moyen dtf quatre vis t?, r, t^, v ; ABeiEF sont deux, çolopneis.en quivre,^
ACTIOHS MUTUELLES DES GOUEANTS. 169
se recourbent horizonialefflent. Les parties 6^Z> et FG sont séparées par une lame d'ivoire, qui conduit assez mal Télectricité pour que ie courant ne puisse pas passer de Tune à l'autre 3 elles se terminent par les deux coupes en cuivre x et y, dont les axes sont placés dans la même verticale ; au fond des capsules sont mastiqués de petits godets en verre. /? et/?' sont deux rainures pratiquées dans le plaisau ; elles sont remplies de mercure , et reçoivent les deux fils qui ccmimuniquent avec les extrémités de la pile ; nous supposerons que le pôlepositif communique avec/?. mym\ n et n' sont quatre cavités creasées dans le plateau et également pleines de mercure ; les cavités met n communiquent, la première avec la tige /^£,et la seconde nec la tige DE\ de plus, les cavités mn' et m'n communiquent lentre elles par des lames de cuivre couchées sur la table ; au point 4iç croisement de ces lames , elles sont séparées par une lame de natière non conductrice. Diaprés cette disposition , si on fait comnooiquer m' avec R et n' avec R , le courant montera par EF et descendra par AB , en supposant que les coupes xy soient réunies par un conducteur ; mais si on fait communiquer m avec Rein avec IZ' I le courant montera par AB et descendra par EFi ainsi le condueteur mobile , dont les extrémités reposent dans les coupes xy j aéra parcouru en sens contraire dans ces deux circonstances. Pour effecmer la communication dont nous venons de parler, on pourrait employer des fils de cuivre recourbés, que Ton placerait convenable* ment} mais on se sert pour cet effet d'une bascule représentée fig. 6^7. Elle est mobile autour d'un axe si ; aux deux extrémités se trouvent deux petites plaques en cuivre, fixées à l'axe, et terminées par des appendices destinées à être plongées simultanément dans les cavités Rm^ nR, ou Rm}j n}R. On voit, d'après cette dispo« ution, qu'en inclinant la bascule à droite le courant monte par EF , et qu'en l'inclinant à gauche il monte par AB.
On suspend dans les coupes jp et y (Jig. 636) les extrémités d'un conducteur formé d'un seul fil de cuivre recourbé de différentes manières suivant l'effet qu'on veut obtenir , et on place au dessous le conducteur fig. 638 , formé d*une seule lame de cuivre recou* verte de soie , faisant plusieiurs tours sur un cadre en bois : alors on peut faire passer le même courant. d'abord par le conducteur fixe, et ensuite par le conducteur mobile ; ou bien on peut le faire passer en même temps par les deux conducteurs. Dans le premier cas , la disposition serait un peu compliquée ; dans le second , il suffit de SsMrç.j^onger le& e:|iii^éiuilés i et u du fil condticteur fig. 638 dans
170 iLBCTATCldi DTITAMIQ^B.
les réservoirs R et /T. La première disposition n'est nécessaire que quand les courants qui passent par les conducteurs fixes et les (m* ducteurs mobiles doivent avoir la même intensité ; en général, ileit plus commode d'employer la seconde, qui est beaucoup plus sim* pie. Le conducteur fixe est replié plusieurs fois sur lui-même aAi que son action soit augmentée ; les lames sont séparées les unesdei autres par une matière isolante , afin que le courant parcovre toute la longueur du circuit.
Si ou place dans les godets a? et y les extrémités du conducteor fig. 639 , on trouve qu'il reste en équilibre stable dans tontes kl positions possibles; le conducteur mobile fig. 6&0 se dirige par io actions exercées sur le courant inférieur nq et sur les courants v^^* ticaux mn et pq. Ce dernier deviendrait astatique comme le pr^ mier, si le courant était situé à une distance assez grande pour que les actions exercées sur les courants horizontaux fussent sensibtement égales.
1059. j4ciion d'un courant circulaire sur un sytième de eot rantt horizontaux et verticale. Considérons maintenant un sys* tème de courants horizontaux et verticaux mobiles autour d'un vt vertical oo\ soumis à Finfluence d'un courant circulaire placé datt un plan horizontal {fig. 6&1) : si les courants sont disposés co«* me l'indiquent les flèches, leur système prendra un monrenieet de rotation continu en sens contraire du courant circulaire, et Faction du courant circulaire sur tous les courants mobiles teitfra à produire le même effet; mais si les deux courants verticaux étairat en sens contraire, le mouvementde rotation ne seraitprodnitqaepar les courants horizontaux; et enfin , si dans chacun des courants horizontaux les deux parties étaient dans le même sens et les courants verticaux en sens contraire (Jig. 641 A\ Fappareil serait astatique.
Supposons , en dernier lieu , un système de courants formant an circuit recourbé deux fois à angle droit et terminé à l'axe oo' {fig* 642) : les courants horizontaux tendent à prendre des mouvemeals de rotation contraires, et, comme le courant inférieur est ph» voisin du courant circulaire, l'action de ce dernier l'emportera; mais , d'un autre côté , Faction exercée sur le courant vertical tend à produire un mouvement de rotation en sens contraire de ceW du courant horizontal inférieur : par conséquent on ne petft pas, à l'aide des considérations qui précèdent, déterminer la nature de l'effet qui sera produit. Mais Fexpérience démontreque l'action est nulle et que le système des courants reste éa
AGTI05 OS DEUX iLtMERTS OS COURANTS. 171
dans tontes les positions possibles , et que cet équilibre a également heuj quelles que soient la courbure et les sinuosités du courant, pourvu que ses deux extrémités soient dans Taxe de rotation. Si la eoarbe était fermée , le courant MNPQf étant sans action sur chaise moitié , serait également sans action sur leur ensemble. Ainsi ibos pourrons établir en principe qu'un courant circulairie n'exerce lacune action sur un courant fini dont les deux extrémités sont daos un axe perpendiculaire au pian du courant circulaire et pas* ■em par son centre ( fig. 6&3 ), ou sur un courant fermé qui passe |p«r cet axe ; et, comme Taction est toujours égale à la réaction , jl nm résulte aussi qu'un circuit fermé ^ d*une forme quelconque et Ixe, est sans action pour faire tourner un cercle autour de son axe Ibrsqoe cet axe coupe le circuit fixe en deux points.
On peut vérifier ces derniers faits en suspendant dans les coupes ^ ^fifig» 636 ) les conducteurs mobiles fig. 639, 6&0 et 6&&, et plapfimt autour le conducteur en spirale fig. 610 ; tous restent parhitement immobiles dans une position quelconque.
£060. Détermination de Caction de deux iUmente de eouranti. Les actions que ît$ oounuits eiercent les uns sur les autres résultent nécessairement de celles de leurs BèsâMB ; et , les actions des courants étant toujours attracti?es ou répulsifes, il doit •ftHrede même de celles des éléments, et ces dernières doivent être dirigées soifant kt boites qui joiQ;nent leurs milieux : qlors, en désignant par t et f les intensités des eoamls auxquels appartiennent les éléments, par dê^ dê\ leurs longueurs, par f Taogle §ûmé par le second avec le plan qui contient le premier et la droite qui joint miPeux , et par • et l' les angles qu'ib forment avec cette droite, Taction des âéments sera proportionnelle aux produits des intensités des deux courants t iuz produits de la longueur des éléments , à une fonction inconnue des angles 6 , •* et |f« et en raison inverse d'une certaine puissance n de la distance : ainsi elle sera rçprépCBléepar
La natore de la fonction /"peut facilement être déterminée par les fiuts que nous ivons rapportés. Il résulte d'abord de ces faits que l'acUon d*nn élément de courant mr un autre élément placé d*une manière quelconque dans un plan élevé perpendiculairement à la direction du premier, et par son milieu JM nulle. En effet, û on supqne le premier élément se meuve dans sa ^rectio* Taction changera de signe fl passera d'un côté à Tautre du plan : par conséquent Taotion devra être noOe isoii milieu sera dans le plan. Gela posé, considérons deux tiéments mm\ nu* 4%. 645)» dont les milieux sont en a et 6; nous pouvons remplacer chacun des âS» ants par ses projections sur la ligne abfX dans une direcUon perpendieulaire : les loa« fMOfs des deux premières projections sont évidemment «if cos t et dt* eos 6* , et celles ^as deux dernières sont dfsin^ et ^t^sinr. D'après ce qui précède, les actions de la ^MMêr^ composaole sur la quatrième, ainsi que ceUes de la deuxième sur la troisième, élaiU nulles» il ne reste que ceUes des composantes qui sont dfarIgéeiMinHit «^ et per-
pendiculairemetit à cette direction. L'action des deux premières étant dsds* oos 0 oosê', il ne reste à trouver que l'action des deux dernières : pour cela projetons réléocat di sin • dans le plan qui passe par Télément mni* et par a6 ; la longueur de cet éléiiiedt projeté sera dê^ sin 0' cos f , et son action sur Télément (^ sin 0 sera
dsiW sin 0 sin 0' cos f • Nous n*aTons point à considérer l'action de l'autre composante parce qn^eDe est mOeb Il semble r^dntenant que pour obtenir l'action totale des deux éléments mm' et m il suffit d'ajouter les deux actions que nous venons d'obtenir; mais il faut remaifier que nous ne savons pas si des éléments de même longueur placés dans la même dinfr tion , ou perpendiculairement à la ligne qui joint leurs milieux et dans le même ptaii sont égaux. Alors, en représentant par k le rapport de l'intensité de l'actkm dans k fNmier cas et dans le second, l'action des deux éléments sera
— > (smOsinO'oof f 4* AreosleosoMt
expression qui renferme deux inconnues, ft et n. Ampère les a détenninéei tt cherchant par expérience la forme et la disposition de deux courants qui restent fli équilibre par leur influence mutuelle, calculant d'après la formule leur action, et établissant l'identité entre le résultat du calcul et de l'observation : il en est réHM des équations de conditions renfermant n et A , et qui ont servi à les déterminer. U ' premier cas d'équilibre dont Ampère s'est servi est cdui d'un circuit fermé ^] culaire, et d'un circuit de forme quelconque dont les deux extrémités se termincflll la[ droite élevée par le centre du premier courant et perpendiculairement & son pl^jl ce cas d'équilibre fournit la relation n -\-ik — i e» 0. Le second cas d'équilii dont Ampère s'est servi pour obtenir une autre relation entre n A kesi eàmd} supposons que CD {flg, 646) soit un axe mobile sur lui-même, et auquel sont fifi deux courants rectangulaires inclinés entre eux, abed et a'^'c'^f. Si on ^ace ai* tre les deux parties bc et 6'c' un courant fixe, en supposant que le sens du mourfr ment de l'électricité soit celui indiqué par les flèches, U y aura répulsion entre Jei courants bc et JB^ bY et AB ; et les actions des courants horizontaux d'an nênie rectangle sur j4B étant égales et de signes contraires, elles se détruiront : or« ^ résulte de l'expérience que, dans la position d'équilibre, les distances des courants voti* eaux mobiles au courant vertical fixe sont en raison inverse de leur longueur ; et, coiii' me on trouve par le calcul que, pour que cette relation existe, il faut que n »1f
l'équation précédente donne Ar es» — - , et l'expression de l'action de deux élémcDll
de courant devient
— ^ (sin^sin 0'cosf — 1 cosd cos$'j.
Il faut bien remarquer qle les angles • et 6' doivent être comptés d*uii mêmeeMi de la ligne ab , et d'un même côté des éléments par rapport à l'origine des oonraolk Au moyen de cette formule on pourra facilement, et dans tous les cas, déterminer h nature , la direction et l'intensité' de l'action de deux courants donnés de forme etdt position, en dierchant la résultante des actions de tous les éléments qui les oooitt" tuent; du moins on ne rencontrera dans la solution de ces questions que les difiScoMl Inhérentes à l'analyse ; dans un grand nombre de cas, l'intensité de l'action pourra êlM déterminée exactement, et dans tous les autres on obtiendra des valeurs appro^éti autont qu'on le désirera, .
ACTI09 DES SOLÉirOÏDSS. 173
En partant de la formule de l'action de deux éléments de courants, impère a découvert les faits suivants.
i06i. L'action d'un conducteur rectiligne indéfini ou d'un courant circulaire sur un élément de courant situé d'une ma* ttëre quelconque dans l'espace est perpendiculaire à ce petit cou*
i062. Un courant circulaire MNPQ (^fig. 647 ) n'exerce aucune letion sur un courant circulaire ou une portion quelconque de coûtai circulaire dont le plan est parallèle à celui du courant fermé WNPQ , et dont le centre se trouve sur la ligne oo* perpendicu- •îre au plan du cercle MNPQ et passant par son centre. Ce fait )eut être facilement constaté en suspendant dans les coupes de l'ap- Mureil fig. 636 le conducteur mobile fig. 648 et plaçant autour Ir spirale fig. 610.
1683. Lorsqu'un courant qui suit une courbe plane quelconque R soumis à l'action d'un courant indéfini dans les deux sens , et se irat autour d'un axe perpendiculaire au plan de la courbe et à la irection du courant indéfini , le moment des forces est le même ÉBS toutes les positions.
''1064. Un courant formant un circuit fermé fixe ne peut jamais ■primer à un autre courant fermé un mouvement de rotation conbÉn eoDStamment dirigé dans le même sens.
10811. Action des tolénotdei. Ampère a désigné sous le nom de ndémoub un système de petits courants circulaires égaux , parcouù dans le même sens par l'électricité , dont les centres sont plaés MUT une courbe quelconque, et les plans perpendiculaires à cette oorbe.
1066. L'action d'un solénoîde d*un très petit diamètre sur un ilément de courant se réduit à deux forces appliquées à l'élément, perpendiculaires à deux plans qui passent tous deux par cet élément et par chacune des extrémités du solénoîde. Chacune des forces est es raison inverse du carré de la distance à l'extrémité du solénoîde, et proportionnelle au sinus de l'angle que la droite joignant relèvent avec cette extrémité du solénoîde fait avec la direction de l'éléaient. Il suit de là que Taction d'un solénoîde sur un élément de eouranlf ne dépend que de la position respective de l'élément et des extrémités du solénoîde, maïs nullement de la direction et de la courbure de l'axe du solénoîde. Il en est de même de l'action d'un solénoîde sur un conducteur d'une forme et d'une grandeur quelconque : cette action ne dépend que de la position des
174 iLXGTaiGITÉ DTITAHIQUS.
extrémités relativement au conducteur, et reste la même quefies que soient la forme et la direction de Taxe du solénoide.
1067. L'action d'un solénoïde sur un courant rectiligne indëfia perpendiculaire à son axe se réduit à deux forces appliquées ai courant, dirigées dans un même plan perpendiculaire aux lignesqiii mesurent les distances du courant indéfini aux deux extrémités d| solénoïde et qui sont en raison inverse de ces distances.
Lorsqu'un solénoïde rectiligne, mobile autour de son mlUesdi manière à prendre autour de ce point toutes les positions posih blés, est soumis à Faction d'un courant indéfini, il se dirige toie jours perpendiculairement au courant de manière que la diredioi du mouvement de rélectricité dans les parties des éléments lesptai voisines du courant soit la même que dans ce dernier.
106B. L'action d un solénoïde sur un courant fermé se réduit \ deux forces qui passent par les extrémités du solénoïde.
1069. L*action mutuelle de deux solénotdes peut toujours éUl représentée par quatre forces agissant en raison inverse du cani de la distance, et dirigées suivant les lignes qui joignent, deux! deux les extrémités des solénoïdes , du moins quand lesdistancem sont pas très petites, et dont deux sont attractives et deux i^puIsÎMii
Pour vérifier les actions des courants sur les solénoïdes, et dei solénoïdes entre eux , on prend un fil de cuivre recouvert de soie que l'on tourne en hélice et qui revient par l'axe à l'origine de Thélice ; chaque spire étant équivalente à un courant circulaire et à na petit courant rectiligne dont la longueur est égale au pas de Iliélice, il s'ensuit que l'hélice produit le même effet^ qu'une série de courants circulaires en même nombre que les spires et un oourant rectiligne de même longueur que l'hélice : on voit d'après cek que, le courant revenant à l'origine , il ne reste que leffet dû aux courants circulaires , projections de chaque spire sur des plans per* pendiculaires à l'axe. Les conducteurs ainsi disposés portent b nom de cylindret électro-dynamiques. La fig. 649 représente m cylindre électro-dynamique mobile. £n le suspendant aux coupes âP et y de l'appareil fig. 6S6 , et plaçant au dessous un condttdeiir rectiligne horizontal , le conducteur mobile se dirige perpendioh lairemeni au conducteur fixe ; et en approchant des extrémités de l'appareil mobile un autre cylindre électro-dynamique (/{^. 650]^ qu'on tient à la main, on peut facilement constater les attractions et les répulsions dont nous avons parlé.
1070. La direction de^ actions exercées par les exUréovtés d'en
Acnoir vë» boléhoIdbs, 17|
ooîde 8or un élément de courant paraît singnlière au premier rd : car jusqu'ici nous avons toujours tu les attractions et les réions des corps s'exercer suivant une ligne passant par un poinC hacun des corps ; mais on peut facilement s'en rendre compte, ^■sidérons deux systèmes de points matériels jietB (fig. 651), posés de molécules de même espèce , c'est-à-dire que celles de agissent tontes par attraction ou toutes par répulsion sur cel- % Fautre, avec des forces proportionnelles à leurs masses. Vt Jfy M\ M'j etc., les molécules qui composent le premier, el ne quelconque de celles du second : en composant successivet loutes les actions tna, mh^ md^ exercées par M^ JIP, M}\ etc., bliendra des résultantes dont la dernière sera l'action du systè- ^ sur le point m y et passera à peu près par le centre d'inertie de fstème. En raisonnant de même relativement aux autres molés du système B , on trouvera que les résultantes correspondant ttseront aussi toutes très près du centre d'inertie du système A iroot une résultante finale CO, qui passera aussi à peu près par itre d'inertie du système B ; nous nonunerons eénirêê Jt action^ mx points CeiOf extrêmement voisins dés centres d'inertie par ids passe cette résultante générale : il est évident qu'elle ne tenlimiiiiaier à chaque système qu'un mouvement de translation, à s des petites distances des centres d'action aux centres d'inertie. ippo8<mt| en second lieu , que, les molécules du second système IDI foules de même espèce , cdles du premier soient les nues Olives , les autres répulsives , à l'égard des molécules du second OM : les premières donneront une résultante of{ fig. 652 ), paslyur leur centre d'action Net par le centre d'action o de l'autre M I de naiéme les particules répulsives donneront une résuloëj passant par le centre d'action P et par le même point o. imitante générale sera donc la diagonale og ,* et comme elle » k peu près par le centre d'inertie du second sy^ème , elle na G|.' encore à lui imprimer qu'un mouvement de translation, btiivltanteest d'ailleurs dans le plan mené parles trois centres miOf Nf P; et quand les molécules attractives sont en même ly^ V^ 1^ répulsives, et agissent avec la même intensité , sa lifm est en outre perpendiculaire à la droite oO , qui divise jfl'PoN en deux parties égales.
Hîdérons enfin le cas où les deux systèmes seraient composés et l'autre de molécules d'espèces différentes. Soient N eiP 6$t) les centres d'action respectifs des molécules attractives
176 ÉLECTRICITÉ DTirAatIQt7E.
et répulsives da premier ; soient n eip les centres correspondanls du second , de sorte qu'il y ait attraction entre N eip^ ainsi qu'entre n et Py et qu'il y ait répulsion entre iV et n, de même qu'estre Petpi les actions combinées deN ei P surp donneront une résultante dirigée suivant la diagonale pe; semblablement, les actions de iV et Z' sur n donneront une résultante nf. Pour avoir h résultante finale , on prolongera ces deux lignes jusqu'à leur mcontre en o, et prenant om=:pe et ok:=:nf: la diagonale o/sera la résultante cherchée, qui donnera l'action exercée par le système PN suvpn. Mais, comme le point o peut ne pas faire partie du sy^ tème pn , il faudra concevoir qu'il soit lié à ce système d'une ma* nière invariable sans l'être au système PN; et la force ol tendra généralement , en vertu de cette liaison , à donner au système fin mouvement de translation et un mouvement de rotation autour de son centre d'inertie.
Examinons maintenant la réaction exercée par le second systène sur le premier. D'après l'axiome fondamental de la Mécanique, qoa l'action et la réaction de deux particules l'une sur l'autre sont égales et directement opposées, il faudra pour l'obtenir composer sofr* cessîvement des forces égales et directement opposées à celles qM les particules du premier système exercent sur les particules di second , et il est évident que la réaction totale ainsi trouvée sera toujours égale et directement opposée à l'action totale.
Dans le premier cas, la réaction sera donc représentée par la ligne Cp {fig, 651 ), égale, et opposée à la résultante <?/, etqaei'on pourra supposer appliquée au centre d'action du premier système qui se trouve sur sa direction : d'où il suit qu'en négligeant toujours la petite différence de situation du centre d'action et du centre d'ipertie , on n'aura encore ici qu'un mouvement de translation.
Dans le second cas, la réaction sera de même représentée par ov {fig. 652), égale et opposée à og. Mais comme le point o n'appartient pas au premier système et que généralement celui-ci ne 3era pas traversé par la direction av^ il faudra concevoir que ce point 0 soit lié invariablement au premier système sans l'être an second , et par cette liaison la force ov tendra généralement à opérer sur le système PN un double mouvement de translation et de rotation. Au reste, cette force ov est dans le plan PoN^ et lorsque les molécules attractives sont en même nombre que les répulsives et agissent avec la même intensité , sa direction est comme celle de og perpendiculaire à oO.
ACTION D£ LA TERKE SUE LES GOURANTS. 17?
afin 9 dans le troisième cas , la réaction sera représentée par la M7> {fig, 653 )y égale et opposée à la résultante o/, et appliquée me elle au point o. Pour avoir Taction de /^iV^ sûr /w , nous is conçu tout à l'heure que ce point o était lié à ce second sys- B/m sans Téire au premier PN- Pour avoir maintenant la réan exerrée sur celui-ci , nous concevrons la force o\ appliquée in point situé en o, et lié au premier système /'iV^sans l'être au ►nd. Cette force tendra encore généralement à opérer sur P^ louble mouvement de translation et de cotation. 1 Ton compare ces résultats avec les indications de la théorie, tivement aux directions des forces qui s'exercent dans les trois res d'actions que nous avons distingués plus haut , on verra ai^ ^t que les trois cas que nous venons d*examiner leurcorres- ^ent exactement. Lorsque deux éléments de conducteurs vol- Mes agissent l'un sur l'autre, l'action et la réaction sont, comme Ile premier cas, dirigés suivant la droite qui joint les deux ëlé- IS^ quand il s'agit de la force qui existe entre un élément de fil l^teur et un élément de solénoïde , les deux parties M et N ^•653 A ) agissant presque en sens contraire avec des intensités |éi| l'action et la réaction sont, comme dans le second cas^ dirirpendiculairement à la droite qui joint l'élément du courant eut du solénoïde ; et enfin deux éléments de solénoïde exer- ^ûsur l'autre une action plus compliquée que présente le troits&j^X dont on ne peut de même rendre raison qu'en la consi- ^ cotnme le résultat de quatre forces, dont deux attractives et «répulsives.
Action de la terre sur tes courants,
071. La terre agit sur les courants mobiles soumis à son in- Dce comme un courant fixe dirigé de l'est à l'ouest perpendicue au méridien magnétique et principalement accumulé vers l'éteur : par conséquent ce courant peut être considéré comme* tiligne, indéfini et placé à une distance infinie des conducteurs biles. Alors , pour constater le fait que nous venons d'énoncer^ ufifit d'en vérifier les différentes conséquences. 1072. Action de la terre sur un courant horizontal mobile \our d'un axe horizontal. On trouve par le calcul que l'action n courant qui parcourt un cercle ou une ligne droite indéfinie une portion de courant infiniment petite est toujours perpen- IL * 12
178 1legtrigit£ dynamique^
dicHlaîre à cette dernière : il suit de là qu un courant qttelconqae rectiligne, soumis à Faction de la terre , sera constamment sollicité par des forces parallèles entre elles dans toute retendue du conducteur, à cause de la grande distance à laquelle se trouve placé le courant du globe. Ainsi , un courant horizontal librement suspen^ du ne doit prendre aucun mouvement perpendiculairement à sa longueur, mais se transporter parallèlement à lui-même , suivant le sens du courant. M. Faraday a vérifié ce fait en suspendant à oft fil de soie très long un Ql métallique horizontal , dont les eitrénûr tés recourbées plongeaient chacune dans un vase plein de mercure ; dans tous les azimuths le fil métallique s'avance comme s'il était tiré par des forces égales parallèles, et perpendiculaires à la direction du fil. D'après ce qui précède, le courant mobile doit être repoussé au nord s'il va de l'ouest à l'est , et attiré vers le soi s'il va de l'est à Toucst : c'est ce qui existe en effet.
1075 . Action de la terre sur un courant vertical mobile auUmt
étun axe vertical. D*après ce que nous avons dit (1055), le courani
vertical doit se porter à l'est s'il est descendant, et à l'ouest s'il est
ascendant. Ce fait peut se vérifier au moyen du conducteur et de
l'appareil fig. 592 : le plan du conducteur se dirige parallèle^
ment au méridien magnétique , et , si on emploie le conducteur /^
65&, l'appareil reste en équilibre dans toutes les positions possibles.
1074. Action de la terre s^ur un courant horizanûd fnùlUi
autour d^un axe vertical. ^\ le courant est mobile autour d'une de
ses extrémités, il doit tourner d'une manière continue et avec ao
mouvement uniforme (1054). On vérifie ce fait au moyen en cod^
ducteur mobile fig. 606 , que l'on place sur l'appareil fig. 605 :
reflet sur les courants verticaux est nul , et la rotation a lieu de
Test à l'ouest en passant par le sud quand le courant a lieu de la
circonférence au centre, et de l'ouest à l'est en passant par le sud
quand le courant a lieu du centre à la circonférence.
La propriété de prendre tantôt un mouvement de rotation coo' tinu, tantôt une position fixe d'équilibre, par l'influence delà terre , n'appartient pas uniquement aux courants horizontaux on verticaux. En effet, un petit courant rectiligne, situé d'une manière quelconque dans l'espace et soumis à l'influence de la terre, étant sollicité par une force perpendiculaire à sa direction, si ce petit courafit est mobile autour d'un axe , il pourra arriver de deux choses l^iine : ou, dans une certaine position , la direction de la force reO' contrera Faxe , ou elle ne le rencontrera pas • dans le premier cas
AGTIOir DE LA TERRE SUR LES COURANTS. t79
ira une position fixe d'équilibre, dans le second cas la rotation continue. Le premier cas est réalisé par un courant horizontal e autour d'un axe horizontal , ou par un courant vertical tour- ]iutour d'un axe vertical ; le second par un conducteur horil tournant autour d'un axe vertical.
peut produire la rotation continue d'un courant par Taciion de la ^sans pile, aumoyendeTappareil/f^. 656. ai&ecfestunvaseannura zinc , la tige xy est en zinc, la capsule ê ains i quele conducteur le sont en cuivre ; le vase étant plein d'eau acidulée , l'électri* positive développée au dessous de la capsule par le contact eux métaux descend par la tige de zinc , traverse l'eau acidu^ s'élève dans les conducteurs verticaux : alors le courant a la tion indiquée par les flèches , et le conducteur mobile tourne ^t à l'ouest en passant par le midi.
78. Action de la terre »ur un courant qui suit une courbe ^e suspendue de manière à tourner autour d'un axe vertical. ^n de la courbe doit se diriger perpendiculairement au méri-* nagnétique (1058). On constate ce fait au moyen du conducftobile fig. 657 ; on le suspend dans les coupes de l'appareil ^6 ; aussitôt que le courant électrique passe , le conducteur se perpendiculairement au méridien magnétique, de manière ^courant ascendant soit à l'ouest. Comme dans cet appareil Hjport empêche que le conducteur ne puisse faire une révolu-
impiété dans tous les sens, on peut employer le conducteur ; il porte inférieurement un anneau à travers lequel passe
sur laquelle est suspendue la coupe Xy et l'autre extrémité tmducteur porte un coupe pleine de mercure dans laquelle ^ un fil communiquant avec l'autre extrémité de la pile. de la Rive a construit des appareils très simples et qui se di- .très bien par Finfluence de la terre : ces appareils consistent ^69 ) en un morceau de liège traversé par deux plaques de K^t de zinc, réunies par un fil de cuivre; on fait flotter cet pNtil sur de l'eau acidulée , et l'électricité dégagée par le contact iN&x métaux produit un courant d'une intensité suffisante pour |et l'appareil.
1076. La direction que prend , par l'action de la terre , une courbe Bée', mobile autour d'un axe vertical , est une conséquence nélaire de l'action de la terre sur un courant horizontal et sur un *Bni vertical. En effet, considérons d'abord le rectangle fig. /( : les deux courants horizontaux étant en sens contraire et
180 ÉLEGTEIGITB OTlfAMIQUK.
égaux, les aclions directrices de la terre se font équilibre ; iloeresllti alors que Faction de la terre sur les deux fils verticaux b€,de:iiim courant suit la direction indiquée par les flèches, le condoctefKj le tend à se porter à Fest, et le conducteur </« à Foaesl;8ili|l^ direction du courant était changée , ce serait le contraire. Dtfl lii les deux cas, les forces qui sollicitent les deux branches verticals lit; concourent à donner au système la direction dans laquelle le ot-liii rant inférieur va de Fest à Fouest. Si on emploie un couraoïreooi^ 1 ^ bé d*une manière quelconque, on peut décomposer chacoodenlijf éléments eu deux parties, Fune horizontale et Fautre vertical lii Or pour toute courbe fermée la somme des éléments faorizoDi3i|iÉ, parcourus dans un sens sera égale à la somme des éléments bt 1 H) zontaux parcourus en sens contraire : il y aura par conséqi I i équilibre dans cette partie du système ; mais les courants vertic^liii tendront tous à prendre une position d'équilibre fixe qai seraé»! ji demment la même, que Faxe de rotation coupe la courbe cola M I % entièrement d*un côté. Ilirfi
Pour vérifier ces diverses conséquences , on peut empIoy<^'l^ conducteur fi g. 660 , dans lequel Faction de la terre est aogiD<''lH
tée par les révolutions du fil; on le suspend dans les%coupes4 ( fig. 686 ).
1077. Lorsque Fon soumet à Faction de la terre un coodoctt* plan mobile autour d'un axe horizontal perpendiculaire au pi^^ méridien magnétique et qui passe par le centre de gravité ^f""" ducteur, le plan du conducteur mobile se dirige perpendi^^ ment à Faxe magnétique de la terre.
i07B. On peut encore vérifier Finfluence terrestre en se seTf^filii du cylindre électro-dynamique fig. 649. Ce cylindre se <ï"l' constamment de manière que les courants qui en parcooi^ les spires soient ascendants à Fouest et descendants à Fest. ^^ cylindre électro-dynamique était mobile autour d'un axe ^ zontal passant par son centre de gravité et perpendiculaiie * méridien magnétique , Faxe du cylindre se dirigerait parall**H ment à l'aiguille d'inclinaison. I'
fi
Acti(ni réciproque det courants et det aimants.
1079. Action d!un courant sur une aiguille horizontale* ( couverte de M. Œrsted.) Soit JB {fig. 661 ) une aiguille #1
▲GTION EÉGIPaOQUE DES COURAIITS BT DBS AIMANTS. 181
iinaison en équilibre dans le méridien magnétique : si on place dessus un til conducteur parallèle au méridien magnétique ^ s lequel le courant est dirigé du sud au nord, on observe que >[uille est déviée de sa direction, et que le pôle austral est porté $ l'ouest, et qu'il est dévié vers Test ( fig. 662 ) , si le fil est >é au dessous de Taiguille. Si on place le conducteur à droite Si gauche , dans le même plan horizontal que l'aiguille , cette aière n'éprouve aucune déviation horizontale , mais elle s'incli- \ l'horizon : lorsque le fil est à Test , le pôle nord est élevé , et il abaissé quand le fil est à l'ouest. Uans chaque cas, la déviation lit opposée si le courant dans le fil conducteur était dirigé du cl au sud.
080. Ampère , en analysant la découverte de M. Œrsted , la relit à ces deux faits principaux : 1^ Lecourant électrique tend tours à amener l'aiguille dans une direction perpendiculaire à lai lie ; et , si elle reste ordinairement plus ou moins inclinée, c'est
Tinfluence du magnétisme terrestre : aussi, en équilibrant la e directrice du globe par un dimant convenablement placé , su disposant l'aiguille dans un plan perpendiculaire à l'axe ^tique du globe, ou enfin en rendant l'aiguille astatique
un moyen quelconque , elle se dirige toujours perpendi- Kbrement au fil conducteur; une aiguille d'inclinaison bien ilrée et astatique se place de même perpendiculairement à érection du courant. 2° £p supposant un observateur placé 8 le fil conducteur, de manière que le courant arrive par Iw Is et sorte par la tète , et qu'il ait la face dirigée vers le milieu 'aiguille , dans toutes les positions possibles, la déviation qu'éave laiguille est telle, que le pôle austral est toujours porté à che de l'observateur. D'après cette règle, on peut facilement v'oir tous les phénomènes de déviation, .éciproquement , si un barreau aimanté horizontal est fixe , et m en approche un conducteur horizontal mobile autour d'une le verticale, le courant se mettra à un angle droit sur Taimant , manière que le pôle austral soit à gauche du courant. Ce fait it facilement se vérifier en suspendant le conducteur fig. 640 ts les coupes xy de l'appareil fig. 636 , et plaçant horizontale^ Qt au-dessous un barreau aimanté dans une position quelcon-
L08i. Nous avons déjà dit qu'Ampère considérait l'action de la re sur les courants comme provenant de courants électriques di •
|82 ÉLSCniGITé DTKAMIQin.
rigés de Test à Touesl dans Je sens da mouyement apparent da soleil, çt nous avons yu que cette hypothèse satisfait à tous les phénomèoes que la terre produit sur les conducteurs mobiles. Pour expliquer ceux que les courants exercent sur les aimants, Ampère considère ces derniers comme formés de courants qui parcourent des circoiis iermés situés dans des plans perpendiculaires à leur axe magnétique; nous allons faire voir que cette hypothèse satisfait aiosià toutes les observations que nous venons de rapporter.
En effet, si une aiguille aimantée, formée de courants perpendiculaires à son axe , est abandonnée à elle-même , elle se dirigen nécessairement de manière que les plans de ses courants et œo du globe soient papallcles, et que les courants les plus voisins, c'e^ à-dire ceux de la surface du globe où est placée l'aiguille, et cet de la partie inférieure de Taiguille , soient dirigés dans le mte sens. Ainsi, sur la surface inférieure de Taiguille, les couraia iront de^l'est à Touest ; sur la surface supérieure, de Fouest à l'est; ils seront ascendants sur la face ouest, et descendants sur la face est. La fig. 663 représente la disposition des courants dans la tem et dans Taiguille. Alors, si Ton place parallèllement àraxeelâodessus de l'aiguille un conducteur dont le courant soit dirigé à sud au nord, les courants de la partie supérieure de Taiguille, étant dirigés de l'ouest à l'est, tendront à se disposer parallèlement à ceux du courant, et le pôle nord de l'aiguille déclinera vers Tooest. Si on met le conducteur au dessous de Faiguille , les connnts en l^ard du conducteur étant dirigés de l'est à l'ouest , il estévideut que le pôle nord de Faiguille devra ôtre dévié vers l'est*, sî on place l'aiguille dans le même plan horizontal , et à l'est du conducteur, les courants de la face ouest étant ascendants , le pôle nord de l'aiguille sera abaissé, et , le fil étant placé du côté opposé , lem^ me pôle sera élevé.
1082. Tous les autres phénomènes que présentent les actions dei aimants et des conducteurs s'expliquent , dans cette hypothèse^i* yec la même facilité ; mais , avant d'exposer ces phénomènes, ootf commencerons par examiner, dans l'hypothèse d'Ampère, lapoiH tion du point d'application de la résultaniedel'actiond'un courantitf le pôle d'une aiguille, dans les différents cas qui peuvent se préseiM et, pour cela, nous partirons de la loi de l'action d'un élém^it deeor rant sur l'extrémité d'un solénoïde , que nous supposerons eut il même que celle d'un pôle magnétique sur un élément de courail' Cette action, comme nous l'avons déjà dit, est perpendicuiairt
ACTIOM BÉCIPKOQDX DES COUKAXTt XT BBS AUiMTS. Ul
va plan qui passe par rextrémité du soléaoïde et l'éléiueat de courant ; elle est praporlionnelle au sinus de l'angle formé par la direction de la li°;ne qui joint le pdle et l'élément avec celle du courant, et en raison invei-se du carré de la distance.
1085. letton d'un eondueteur reetiligna indéfini ntr le pôle itun aimant. Considérons d'abord un courant recliligne indéfini MK ifig. 66^ ) , agissant sur le pôle /4 d'un aimant : il est évident que, toutes les actions élémentaires étant parallèles et appliquées aux {■ifférents points de MN, la résultante totale passera par MN , et il Vë&nlie du calcul que cette force est en raison inverse de la plue courte distance du point A au courant.
EneŒel, soit ntn un des éJàneats da couranl-, m déuGOaiil par d'IntradU da wurnifHjni Tiilli du pAlede l'ainiBiit eu dnwléDOIde, rinieiwlU de rtctiaoeia^ i«|i p*r le pAle J Bur l'Oément nut len
CFtU^f CFdttatl i^ï '^ rf
aDoasd£«ie»>D>pàroladislaiKe^Cdel'^guilleauconnaI, ooknn
adt s r^tU , d'où dt ^ — :
An i^actkn du pMe sur l'élément de courant devient
Cfrïcosflifl CFcosSdB
et, ail&tt|raiit cette expres^oo depDig6^-ju>qu'àl=3— — , outronte piwr
Itedcn totale du courant sur le pOle de l'almanL
SI le conrant n'Était pas iDdéfiul , en détignant par •' et — fl" iM valewa de 4 pw tesdUneiitieitràne», ODaurailpouilaTaleur detsréuiUantctotak
1084. Action d'un eireuit fermé *ur un dêtpôlei ifim aimant. La résulunte tinale passe toujours par le pâle de l'aioutnl. En effe^, supposons d'abord que le circuit soit circulaire , et que le pMe de l'aimant soit dans ie plan du cercle.
Soient A (fig. 666) le pôle de l'aimant, mm'f le circuit que l'éleotricité parcourt dans le sens indiqué par les flèches; par le point A menons deux tangentes Am et /imf, et deux droites infiniment rapprochées Ai et Ât : elles intercepteront sur la ciixonïérence deux arcs qrei tt, que l'électrictté parcourt dans des sens contraires. Les actions exercées par chacun de ces deuxélémenisse réduisent,'comme nous l'avons vu, à une force perpendiculaire an plan ilu cercle et passant par le milieu des deux élémenU; ce» foraw
184 tLECTMCITÉ DYKAKIQUI.
sont dirigées en sens contraires ei ont ries intensités représenléa Y^ par qr sin jiqr : j^q' et ât sia ^ts : As^ ; mais , comme les aDjjlet p ' ^gr et //W ont pour mesure, le premier 1/2 {q*-\-qr), cilesaoni »*f 1/2 fçï-l-jf), qui ne diffèrent que d'une quantiléinfinimenipelite, il W s'ensuitquelesangles^fret^A^sontégaux; par suite, quelestmD- V glesi^fr et Ast sont semblables, pt etitin que les arcs ri; et W»iiil 1* proportionnels à leur distance au point A. Alors les intensitésdes forces sont en raison inverse de leurs distances au point A , et p conséquent leur résultante pnsso par ce point. Comme il en scn de même de tous les systèmes de droites très voisines tracées eDtn les tangentes ^met,^m', il en résulte évidemoienlqueles deuxp}^ ties du circuit mrm' et mtm' produisent deux systèmes de forces parallèles opposées dont la résultante unique passe par le poml A. Ce principe n'est pas borné au cas particulier que noue veaiw de considérer; il est général et s'applique à un circuit fermé d'une forme quelconque.
1085. Eneffa.considÉrons d'abord un élémcnl mm' {fig. 686) et wopùle A i'O aimaDt ; supposoDs que l'aimant puisse touruer autour d'uue droite quelconque f» sant parle pdle, et cherchons le moment de rotatîoD de i'élémenl mm' autour de ri aie. L'intensité de la Torce appliquée A l'^lËmcitt aéra CF àji fti; r' [1], OésigiKU par du le double de l'aire dti triani;]e m^m' .- on aura da = r sin f ds. Alors l'eipTcasion (1) détient CPda : r*. La force aiipliquée à l'élémenl de courant étant iiapendieulaitc au plan du triangle m.4in\ il Taut, pour obleuir le moment de rotalioiii prendrelacomposaulede cette fbrceperpendiculuîrcment au plan OJB, et mullip'ier celle composaute par la distance du ]H)int Oâ l'aie de rotation. Or, en dési^onlpar ■£ l'angle des plans mjm' et OÂB, la composante sera CFrfucos £: r' ; et, rainme if a cos £ représente la projecUon de l'aire du sur 1g plan O^fi , en désignant psr O l'angle que OA fait avec AB, cette aire pourra Cire représentée par r'dH ; maii h perpendiculaire abaissée de O sur AB ayant pour longueur r an 6 , le mortieal ài Mtation sera CF »n idi. Si nous supposons maintenant que le courant Hiit LL' ffs- 667), it faudra intégrer l'eipression rFsin 0dO, depuis 6' jusqu'à S", et la valeur de «tte intégrale sera CF ( cos 9" — co^ fl' )■ Si le circuU est fermé, fl' = S", d l'expression précédente devient nulle: ainsi, dans ce cas, le moment de rotation tf nul ; or, comme l'action n'est pas nulle, en géuÉral, il Taut nécessairement que k .force passe par le pâle de l'aimant.
Ainsi l'action d'un circuit fermé sur le pôle d'un aimant passe toujours par ce pôle ; or, comme les corps conducteurs qui réunissent les pôles d'une pile et la pile cUe-méme lornient toujours un circuit lernié dans lequel le courant traverse la pile comme les canducteurs, il s'ensuit que l'action d'un courant tiur le pôle d'un ai' mani se réduit à une force unique qui passe toujours par le pùl*
ACTION EÉGIPROQUB DES GOURANTS ET DES AIHANTS. 185
âe FaimaDt. Il n'y a à ce principe qu'une seule exception : si Taîmant faisait lui même partie du circuit, ou si le courant passait par «n corps invariablement Uxé à Faimant, cette partie du circuit ne ^urrait imprimer aucun mouvement au pôle de Faimant , parce "^'il y aurait une réaction égale et opposée du pôle sur les déments de ce courant qui tendrait à lui donner un mouvement ^niraire. C'est ce dont on se rend plus facilement compte enlore en considérant Faimant comme unsolénoïde: alors, tous les déments du courant et des petits circuits circulaires agissant suivant les droites qui les joignent, les actions et les réactions tenient à rapprocher ou à éloigner ces éléments ; et , les actions et les réactions étant égales et opposées , la liaison de ces points détruit IWBiplétement les effets qui seraient produits si chacun d'eux était Indépendant. Dans ce cas , la force qui agit pour faire mouvoir Faiiptot résulte du courant qui se termine aux points ou il pénètre !C sort de Faimant ou du corps invariablement lié avec lui : cette orce est alors appliquée en un point qui dépend de la forme du ircuit.
<2uant à la force qui ferait mouvoir le circuit s'il était libre , Mîé force devant être égale et opposée à celle qui ferait mouvoir faimant et appliquée au même point, puisque, si l'aimant et le courant étaient solidaires , les actions réciproques de Faimant et du courant ne pourraient produire aucun mouvement dans le système, il s'eosoit que cette force passe toujours par le pôle de Faimant. liais pour qu'il en soit ainsi , il faut nécessairement que les difféleotes parties du circuit soient solidaires , car c'est la résultante otale qui passe par ce point. Si le circuit, et c'est ce qui arrive touours, était composé de deux parties , Fune fixe et Fautre mobile, ^ite dernière se mouvrait en vertu de l'action du pôle de Faimant \nT les éléments qui la composent, et cette résultante passerait par m point qui varierait avec la forme et Fétendue de cette partie mobile du circuit.
1086. Il résulte de ce qui précède que , quand le pôle d'un aimant est soumis à Faction d'un courant rectiligne très long MN(Jig' 668 ), ce courant faisant toujours partie d'un circuit fermé, la force est réellement appliquée au pôle de Faiguille, et non pas au courant lui-même, comme cela arriverait si on pouvait produire un courant rectiligne isolé , et elle varie suivant une loi différente. Mais w le circuit fermé est composé d'une partie rectiligne très voisine de Faiguille et d'Moe partie d'une forme quelconque très étendiiB ,
186 £legt&icité dthaiiuqub.
comme dans la figure 668, alors la résaltante totale passera par k pôle de Taimant ; mais cette force variera sensiblement suivant h même loi que la résultante partielle du courant rectiligne , c'est-àdire en raison inverse de la plus courte distance du pôle au cou- Tant. En effet, supposons d*abord que tout le circuit soit dans un même plan passant par le point A. L'action du pôle A sur MN est appliquée au point m, celle de A sur le reste MPN da circuit est appliquée au point n , et ces forces sont nécessairement parallèles etopposées,et situées dans un même plan passant parle point A , puisque leur résultante passe par ce point. Alors , en désignant la première force par Rj la seconde par «S, la distance Am par a , la distance An par i, on aura RcaSb; mais à mesmt que la partie MPN du circuit s'allongera , que le point P s'éloignera , b augmentera , et alors S diminuera , et comme la forée appliquée au point A est R—S , quand S sera très petit par rapport à iR , on pourra supposer que R — S suit la même loi que b force R , c'est-à-dire qu'elle est en raison inverse de a.
Si la seconde partie du circuit n'était pas dans le plan AMN^ la ré* sultan te de cette partie du circuit serait encore dans le plan mené par le point A et la résultante de la partie MN^ puisque la résultanlt finale doit passer par le point A , car deux forces n'ont une résultante qu'autant qu'elles sont dans un même plan : alors, en désignant par tu ( fiQ. 669 ) la résultante de la deuxième partie du circuit, «par T9 celle de la première, An sera la direction de la résultante finale, et, en abaissant sur tu la perpendiculaire ^j9,Io8 forces seront en raison inverse de Ar et Ap , et on voit facilement qu'à mesure que la résultante tu s'éloignera , la résultante finale s'approchera toujours davantage d'être parallèle et égale à n- Ainsi , quand la seconde partie du circuit sera très éloignée , que l'aiguille sera très voisine du courant rectiligne , on pourra toujours considérer la résultante finale comme sensiblement égale ï la résultante de la partie rectiligne du courant voisine de l'aiguille; mais cette force sera appliquée au pôle de l'aimant, et non pas aa courant rectiligne lui-même , comme cela aurait lieu si cette partie rectiligne agissait seule. En d'autres termes, quand un circuit est composé de deux parties , Tune rectiligne, l'autre d'une forme quelconque , cette dernière partie modifie la résultante de la partie rectiligne de trois manières, en changeant son point d'application, sa valeur et sa direction: la première modification est toujours la même)
quelle que soit la forme du circuit $ elle consiste toujours à transporter
exp£riekges de mh. bioï et sayaet. 187
Je point d'application du courant au pôle; et les deux autres peu- TeDt au contraire é(re atténuées autant qu'on voudra. Cela bien entendu, nous allons rapporter les expériences faites par MM. Biot et Savart pour déterminer la loi des actions dés courants sur les aiguilles aimantées.
1087. Expériences de MM, Biot et Savart. Une aiguille aimantée abifig. 670) suspendue à un fil de cocon , et rendue astati- . que par un aimant convenablement placé ^ fut mise en regard d'an eoarant rectiligne très long MN^ faisant partie d'un circuit fermé très étendu. L'aiguille se dirigea perpendiculairement au courant, le pôle austral à gauche , et y resta en équilibre stable. Il résulte de ce fait plusieurs conséquences importantes. D'abord, en quelque lieu que les forces qui sollicitent l'aiguille soient appliquées , on peut toujours concevoir ces forces décomposées en deux, l'une passant par le centre de rotation et l'autre par le pôle de l'aimant. La première étant sans influence, on pourra considérer les mou* vements de l'aiguille comme résultant des forces appliquées à ses pôles. Mais , l'aiguille ab{fig. 671) restanten équilibre dans uneposition ^ perpendiculaire à la plus courte distance oc de son centre au courant, , et les pôles étant égaux et à la même distance du centre de rota**j tien , il en résulte que les forces qui sollicitent les pôles sont égales ^ et symétriquement placées par rapport à la ligne oc : ainsi l'angle L m est égal à l'angle m'. De plus , comme l'équilibre est stable, les forces sont dirigées suivant ae et bf. En effet , si on incline ab d'une . quantité très petite , la distance oc étant très grande relativement à , l'aiguille , les intensités et les directions des forces ne changeront pas sensiblement. Supposons que ce soit le point a qui se rapproche de c , la direction de la force ae se rapprochera de celle de ai, et par conséquent la composante de la force perpendicnlaire à l'aiguille diminuera , et ce sera évidemment le contraire de Tautre côté : par conséquent l'excès de force développée en b ramènera l'aiguille à sa position primitive , et il est facile de voir que, si les forces étaient dirigées en sens contraire, l'équilibre serait instable. Il résulte aussi de la position de l'aiguille que les directions des forces sont perpendiculaires aux lignes ac et bc. En effet, si on suppose que le pôle b coïncide avec le pôle a , l'action au >fK>int a devra être nulle: ainsi les forces résultant des deux pôles devront être égales et opposées. Mais il n'y a aucune raison pour que la ligne ae soit plus inclinée du côté de la force qui résulte de faction du pôle boréal que de celle qui résulte de l'action du pôle
188 iLSGTEiciTé DTlfAJUQUX.
austral : ainsi la ligne ac sera perpendiculaire à la direction com* miine des forces.
L'aiguille, étant très peu dérangée de sa position d'équilibre, faisait autour de cette position d'équilibre des oscillations isochrones, comme un pendule dérangé de sa position d'équilibre: il en résultait alors qu'à chaque instant la force qui sollicitait l'aigidle était sensiblement proportionnelle à l'angle d'écart , et, par soie, qu'on pouvait appliquer à ces oscillations la formule du pendA. On peut d'ailleurs facilement se rendre compte de ce résultat, a observant que, dans les circonstances de l'expérience, Tinteotilé des forces et leurs directions ne changeaient pas sensiblement, tf que les forces développées provenaient uniquement des variatif d'inclinaison de ces forces sur les normales aux pôles de Faiguil en effet, on voit facilement, à l'inspection de la flg. 672, qu'eBdè signant par <p l'angle des forces avec les normales à l'aiguille dai la position de repos , et par $ la déviation de l'aiguille , les angta des forces et des normales deviennent 7 -|-$ et 7— 3 , et les coi' posantes normales sont F cos ( <p -f- S ) ^^ ^ ^^^ (? — ^) » et , conuK le mouvement a lieu en vertu de la seconde composante diminott de la première , il s'ensuit que la force agissant pour ramener rsn* guille à sa position primitive est représentée par iF sinfànl Elle est alors, comme dans le pendule, proportionnelle à l'aogie d'écart.
Ainsi on pouvait mesurer l'intensité de la force qui faisait osei/- 1er l'aiguille dans chaque position du courant au moyen debfof" mule du pendule , et ces intensités sont en raison inverse des canes des temps d'un même nombre d'oscillations.
En faisant ainsi osciller l'aiguille à différentes distances du cobducteur , et en prenant les' précautions indiquées (906) pour détruire l'erreur résultant de la variation d'intensité de la pUe, MM- Biot et Savart ont trouvé que les forces étaient en raison inverse des distances. Ces forces , qui font mouvoir l'aiguille , sont représentées par F sin 9> ; mais , comme Taiguille était très petite relati' vement à sa distance au conducteur, <p était sensiblement constanir et la loi était applicable à la force elle-même.
Ainsi la loi des oscillations conduit à la même conséquence qo^ rhypolbèse d'Ampère , en supposant la force appliquée aux pôles de l'aiguille . Mais il faut bien remarquer que' la loi trouvée par MIL Biot et Savart n'aurait plus lieu si les forces étaient appliquées sor le conducteur , car alors il faudrait transporter les forces aux pôte
EXPÉEIElfCES DE MM. BIOT ET SAYART. 180
oruille ; elles seraient alors augmentées ù peu près proporiiement aux dislances de ces pôles au conducteur ; et , comme rces sont en raison inverse des mêmes distances , les forces isant Toscillation , et par conséquent les temps des oscilla*
ne varieraient pas avec la distance. Mais cette supposition ourant indéfini ne peut pas se réaliser : toujours , quand c'est lie qui est mobile, le circuit est fermé, la résultante passe
pôle de Taiguille , et la force totale suit sensiblement les lois itions du courant recliiigne.
a loi relative à la résultante totale Laplace a déduit Faction aque élément de courant sur un pôle de Taiguille , et il a i que cette action , appliquée au pôle, était perpendiculaire an passant par le pôle et l'élément, et en raison inverse du de la dislance. Mais cette loi pouvait être modifiée par un ;ient dépendant de Tinclinaison de chaque élément sur sa diî au pôle : il restait alors à faire de nouvelles expériences pour ' si ce coefficient existait réellement , et quelle était sa compo- >
ir cela, MM. Biot et Savart ont disposé le fil conducteur com-^ ndique la fig. 673. Les deux parties XFet YZ étaient égalit inclinées à Thorizon ; la distance du point l^à l'aiguille était Mite, et on faisait seulement varier l'angle «. L'expérience fit itire que Faction totale variait proportionnellement à la tanit de la moitié de Fangle «. De ce résultat de l'observation loe déduisit que Fintensité de l'action d'un élément de courant it proportionnellement au sinus de Fangle que fait avec la lion du courant la ligne qui joint le pôle de Faimant avec lent du courant.
lernier résultat peat facilement se déduire de la loi élémentaire : en effet, dans »ù le courant est plié (fig. 673) , raction du pôle A sur l'élément D est ^ —
sin ce .ni? asin«
.T=a '. — ; mais Db = rcosf=^, cos « =3 a sin 0e cot 9 ; et.endir-
sm f sin f ' ^ .
sin a(/o int cette équation, il vient ds = — a .-7— : alors Faction de Télément d$
^ sm^ f
)dle A est
, srn^f rt sin « . .sin fdf
ion du conducteur XYZ sur le pôle A est égale à
199 iLBCTKtCIT£ DTN&illIQ1]S.-t^JiMki* '
1088. Ainsi , il esi mainienaat bien constaté que les lois de l'action d'un pôle magnétique sur un élément de courant sont exactement celles des actions d'un pâle de soléiioïde sur un élémeat de courant , et que la force dirigée perpendîuulaîrement au plan qui passe par le pâle et l'élément est en raisou inverse du carré de la distance.
Nous admettrons en outre, d'aprts la théorie d'Ampère, queles forces élémentaires sont appliquées aux éléments de courants ; que la résultante de l'action totale d'un cîrcnil fermé sur le pûlp d'un aimant passe par ce pâle; et que, lorsqu'un aimant agit sur un circuit qui est toujours fermé, mais dont une seule partie est mobile, la force qui produit le mouvement de celte partie du circuit est appliquée en un point qui dépeud de su forme , et qui ne passe pas par le pAle de l'aimant.
IÙQ9. action directrice d'un conduefeur reetiltgne horizontal tur une aiguille de déolinaiton. Soient Ali (/î^. 67Z|) une aiguille aimantée horizontale mobile autour du point 0, MIV un conrant horizonial : en supposant le courant recliligne très long , riiguille très voisine , et le reste du circuit très éloigné , les forcei appliquées aux pôles seront perpendiculaires aux plus courtes distances des pôles au courant; par cotiséquent elles seront horizontales et perpendiculaires à la direction de l'aiguille, quand l'aiguille et le fil seront parallèles; et, comme les forces appliquées auxpâles agissent en sens contraires, leurs efrets s'ajouteront , et l'aiguille tournera. Mais à mesure qu'elle changera de position , la direction de la force appliquée au pôle s'inclinera sur le plan queraigiiille peut parcourir, puisque cette force est perpendiculaire à la plus courte distance du pôle au courant ; et , celte force étant toujours dans le plan vertical mené par le pôle, sa composante horizontale perpepdiciilaire à la direction de l'aiguille deviendra de plm i en plus petite, et l'équitibro s'établira quand cette composante sera | égale à la force directrice de la terre, ou quand elle sera nulle, si l'aiguille est asiatique ; ce qui arrivera évidemment lorsque l'aiguille sera perpendiculaire au courant.
Nous pouvons même calculer l'intensité de l'action eiercSe par le couranl sar l'a!- |[tùllE, dam la supposlUon que non* arou tulmise , c'est-ii-<Ure quand l'algnille («
ACTIOir EÉGIPaOQUB DES COURA.irTS ET DBS AIHAnTS. 191
rapprochée du courant rectilig^ne, et le reste du circuit asseï éloigné pour que 1*011 puisse admettre que la force totale suit sensiblement les lois de Faction du coulant rectiligne. Pour cela désignons par / la demi-distance des pôles de Taiguille, par CVintensité du courant, par F et fies intensités magnétiques de Taiguille et de la Verre, et par f la déviation de Taiguille dans Tétat d'équilibre : alors la force direo* Irice de la terre sera Ffsin f . Pour trouver l'action du courant sur le pôle A ifig» 675), K>ns du point A la perpendiculaire AP sur le courant MN , la force sera di« perpendiculairement à AP, et dans le plan APQ perpendiculaire au courant» son intensité sera F. C : AP\ sa composante horizontale sera F,C,ûn PAQ lAP^ Ah composante perpendiculaire à la direction de Taiguille sera F. t7.8in PAQ.cMfiAPi mtàs sm PAQ='PQ lAP^di AP. Ainsi dans Tétat d'équilibre l'action du courant
F.C.d F. C7.rfcos«l
■ cos ^ = : ^-
ÀP' rf^+^'sin'f*
*« F.^.rfcosf „. . „. ^ . fd*+ft!in*9\
Ion a î.=aFf8in9, doù Cassftangff — ' ^l.
' ilHi la déviation f est indépendante de Tintensité magnétique de Faiguille.
1090. Action attractive et répulsive des aimants et des coU" 'ueteurs. Outre Taction directrice exercée par le fil conducteur sur lignille aimantée , Ampère a découvert que ce même fil exerce Ir UD aimant une antre action / tantôt attractive et tantôt répulive. Celte action est à son maximum quand la direction du fil forme m angle droit avec Taxe de Taimant , et de signe contraire pour une nème direction du courant , quand le point où cet axe est coupé par a ligoeqoi mesure la plus courte distance au fil se trouve dans Tin- ^irfàOe compris entre les pôles , ou hors de cet intervalle. Quand I plas courte distance du fil et de Taimant rencontre ce dernier atre les pôles ^ il y a attraction si le pôle austral de Taimaat est droite du courant , et répulsion dans le cas contraire.
Od vérifie ce Tait en approchant un conducteur vertical d'une iguille horizontale qui ne peut se mouvoir que parallèlement à lle-méme y ou en suspendant un faible barreau aimante à un fil e soie 9 et approchant un conducteur horizontal. .On peut facilement se rendre compte de ces effets. Nous avons By en parlant de expériences de MM. Biot et Savart, que, quand M aiguille JB ( fig. 676 ) mobile autour de son centre était sollihée par un courant perpendiculaire au plan qu'elle peut décrire , 'aiguille se plaçait perpendiculairement à la plus courte distance du courant à Faiguille , et que les forces étaient toutes deux dirigées du fième côté de Taiguille. Supposons que Faiguille soit fixe , faisons fiOQvoir le courant parallèlement à lui-même, et examinons les dî-^
|M iUCTSICITi DTK&HIQ1II.
rectiODs qite prendroni les Torces, en nous rappelant qu'elles h toujours perpendiculaires aux lignes Am et Bm : si noas soppoM que le point m s'approche de la ligne jiy perpendicnlaîre à AB. direction (le la force appliquée an point A se relèvera toujours! vantage ; elle sera dirigée suivant AB lorsque le point m ■ sur j^y, et lorsque le point m aura dépassé cette ligne, la forcée dînera en sens contraire , tandis que la force appliquée au p« B restera toujours dirigée vers la droite de AB; le contraire an évidemment lieu si le pointms'approchaitdelaligDefinet la dépai ensuite. Ainsi, tant que le fit conducteur sera renfermé entre plans horizontaux qui passent par les lignes Ay et Bn , les coiB| santés horizontales des forces seront dirigées dans le même sa l'effet sera égal à leur somme, et l'aiguille sera portée vers le a ducteur on en sens contraire suivant le sens da courant ;■ quand le courant aura dépassé la ligne Ay ou Bn , une des de composantes changera désigne , et on conçoit qu'au delà, le sein mouvement pourra être changé.
(tapent même détenniner les poûtlon» da courut où c«8 cbuigemmUdeiM monTcment auront lieu : en eOet, d'après <;e qui précède, les compasaata bnrii laies des Girces sont
FCtsoaatArtt et FCanb-.Bm,
et la brce qui produit le monveroeni est
FC {wta: ÀM^a» b : lim).
Cos a changera de signe quand le pointm dégiasspm Ay, et l'action , û'^orif tiïeqnand le second facteur Kra positif, deviendra null^sveclui, et changHidii gne quand il deviendra Dëgatir : ainsi, en Égalant â ii'ro te second facteur, nMsf* rons déterminer tes lieoi pour lesquels l'action dji cuuroal sur l'aiguille est mUti désignant par z et y les coordonnées du point m , on a
cosa^x: Jm, cosiE=(i( — x) : Bm , J^'=x'+y , 'Si- •=g'-\-[ît — i^)'x et, pour l'éqnatioD de la courbe cherchée,
X Si—»
* 1 y* — a;' -|- Stc = 0.
Cette équation appartient t une byperlxile équiial^re rapportée à se
quand le El , en restant parallèle à sa direction primitice , passera par les di
points de ceUe courbe hyperbolique, son action sur l'aiguille sera nulle.
Qd pourrait fadlemeut résoudre le problème d'une manière pi us générale en siq santl'aie de rotation de l'aignille placéen un point quelconque de ssdirecdou :( sdcBl (^. 677) .^fi l'aignille, mlepoint de rencontre du contlui:teur rcclilienel^ nn pfaHinKiié par l'aie de l'aiguille petpendiculaîremcnt au conducteur, o ia f'<^
ACTIOH KiCIPXOQUX DES COCKARTS ET DIS UKÂSTS. 19S
on del'aifi de rotation, 3Ma longueur ^il derait;iiiUe, zety les coordonnéea dn point I, rapportées aui ai€s AX.AJY, et lladlslaoce ^O, Dana le cai de la%nre, ki ■ces aEissent dans le même sens, et les momenls de rotation «ont évidemnwnt
FC.Op:Am et FC .Oif-.Bm, 1,1a somme des nomeols sera
*r conséqnent, pour obtenir la courbe d'équilibre, 11 faudra, c l^kr & lÉio le second facteur. Or, il est fadle de recoiuuitre, à l'in ;l|Be.qii'ona
cma = x:Am, cos 6^ (ï( — *) ! flm; (t '^m" = x'4-y*- 'BÏk'^^y' -\-{'it — x):
-IW l'équation de la courbe chetdiée est
s k point de auspeoaioo était placé il une distance infinie, onsundt li— », et riqaation (a) deviendrait
S" — as'-j-SI*^ 0, filiation que nous avons déjà trouvée précédemment,
Konsapposait que le centre de rotation r&t au coitre de l'aigaille, U faudrait blra ks^Idana l'équation (a], qui deviendrait alors
éqnattoB qni peut être satisfaite en posant
IB— 1 = 0 OU x* + s'— Jte^O.
La première équation est celle d'une droite perpendiculaire ï l'aiguille, et paisaiit
par siHi centre; la seconde est celle d'un cercle décrit sur^^f comme diamètre {fig,
WJ A')i ainsi, quand le conducteur rencontrera le plan quel'aiguiUe peut paimnilr
9 nn point de la droite MN ou du cercle ABC , l'aiguille restera immobile.
Enfin , si on suppose que l'aiguille soit mobile autour d'une eilrànité, ceUeplacte.it Toiigine, en faisant 1==0 dans l'équation (a), il vient
Sf — 2 = 0,
équation qui appartient ù une droite perpendiculaire à la direction de l'aigidllf^ et
pisiani pur l'extrémité B.
I iOOl . L'aciioli clatn toujours «'gale et opposée à la réaction , il ffeiisuit que , si l'aiguille devenait fixe et le conducteur mobile , on lAiliendrait des phénomènes semblables à ceux que nous venons da décrire. Ainsi , en plaçant horizontalement un aimant devant le c6té terlical qm du conducicur mobile asiatique ( fig. 639 ), le courant sera attiré ou repoussé suivant te sens du courant et les positions relatives des pôles , du courant et de l'axe de rotation ^^àa mdaa quand l'équilibre u'cxîsicra pas.
19& ÉLECTRICITÉ DTIIAHIQUB.
1092. On peut facilement déduire de ce qui précède que , quand un conducteur rectiligne mobile autour d'un axe parallèle est soumis à Faction d*un aimant, perpendiculaire à son plan , dont ki deux pôles sont placés de chaque côté, le conducteur est amené ai milieu de Faimant lorsque la gauche du courant regarde le fàk austral ; et que, dans le cas contraire, le conducteur^peut rester es équilibre instable au milieu de Faimant ; mais , pour peu qu'il ei soit écarté, il continue de s*en éloigner, parce que, dans le prenier cas, les actions des deux pôles sont répulsives , que dans le semi^ elles sont attractives , et que ces actions augmentent à mesure qw la distance diminue. Cette expérience peut se faire au moyen di conducteur mobile fig. 639.
1005. Un aimant exerce sur un fil conducteur, contourné antov ' de son axe , et dans un plan perpendiculaire à cet axe , une action at* tractive ou répulsive qui est encore une conséquence de ce qui pri* cède , et que Ton peut vérifier à Faide d'un anneau électro-dynasûque flottant {fig. 659 ). Examinons d'abord le cas où le plandi conducteur passe par le centre du barreau. En considérant Faûnaot comme un solénoïde, il est facile de voir que son action sur lecoi^ ducteur tend à le faire mouvoir parallèlement à Faxe de raioNii quand la direction du courant du fil est la même que celle des cofl!* rants de Faimant , et qu'elle tend au contraire à le maintenir en équilibre stable au milieu de Faimant quand le courant du fil se meut dans une direction opposée à ceux de Faimant.
Si on présente Faimant au cercle de manière qu'il soit tout entier et toujours hors du cercle, le conducteur s'approche de l'aimant quand les courants sont dans la même direction, et s'en éloi* gne dans le cas contraire. Ces attractions et ces répulsions deviennent bien plus énergiques en employant le conducteur astatiqo^ fig. 679-
Si on place un aimant dans un des anneaux du conducteur asli* tique fig. 678 de manière que Faxe de Faimant passe par k centre, qu'il soit perpendiculaire au plan du conducteur, et qpà pôle austral soit à droite du courant, tous les élémens du sont attirés par le barreau, et il y a équilibre; mais, si le cercle un peu incliné sur le barreau , les attractions sur les demi-€i^ conférences tendront à diminuer les angles aigus , et les deux fSf' ties de Fanneau viendront s*appliquer contre les parties oppoiétf l'aimant. Si le pôle austral est à gauche, alors tous les éléments du cercle sont repoussés et Féquilibre est stable : car, si le cercle i^
EOTATIOH DBS GOITDUGTBURS PEODUITB PAH LB8 ADIAirTS* 195
(Nivait indinë , les forces répulsives émanées du barreau tengiieDt à augmenter les angles aigus , et par conséquent à réia- Inr la position à angle droit.
Si le barreau est placé hors du cercle , les courants de l'aimant
I côté du conducteur auront des positions différentes , relativeient aux deux demi-circonférences , situées de chaque cdté de ne de révolution. Si la plus voisine du barreau est attirée , la plus bignée sera repoussée et Téquilibre sera stable. Dans le cas de épalsion de la demi-circonférence voisine , Féquilibre sera instale, et la plus faible inclinaison fera tourner l'appareil d'une demi* irconférence.
Supposons maintenant que le cercle puisse se mouvoir autour bnt ligne verticale qui ne passe pas par son centre ( fig. 680 ) ; l|ta>08 un barreau aimanté perpendiculaire au plan mobile et de |pri^*e que son milieu soit dans ce plan et au centre du cercle. Bes courants dans le conducteur et dans Faimant sont dirigés en i» contraires , il y a équilibre stable dans cette position ; dans i^css contraire l'équilibre est instable, car aussitôt que le plan Mulûle ne passe plus par le milieu de l'aimant , chaque élément iM i se mouvoir dans le sens du plus petit segment du barttti* Quand le barreau est hors du cercle dans le plan horizontal pk ^mue par son centre, et a son milieu peu éloigné du plan molile, les deux parties du cercle séparées par un diamètre parallèle k Taxe de rotation éprouvent des actions différentes ; et en suppo* Mt le barreau plus loin de l'axe de rotation que le centre du certê^fVeffei produit sur la demi-circonférence voisine du barreau Miportera sur l'autre à cause de la proximité et de la longueur
II bras de levier : alors , lorsqu'il y aura répulsion, l'équilibre soft stable ; et quand il y aura attraction , le cercle se mouvra dans isens du plus petit segment.
1004. RoiaHon d'un conducteur autour d'un aimant. Cette iqpérience se fait au moyen de l'appareil fig. 681. MN est un vase litallique annulaire plein d'eau acidulée , dont l'oriGce central est Éenpé par le pôle d'un aimant ; sur les bords de cet orifice s'élève ne tige en verre ab , terminée par un godet dans lequel repose la lOitite ta d'un conducteur cdefy dont les extrémités inférieures îMt soudées à un anneau en cuivre qui plonge dans le liquide; au tesèus de la pointe #q, lé conducteur mobile porte une petite capmié pleine de mercure, dans laquelle plonge un Gl qui comttiunii|«e avee^ «M diès extrémiiéi^ de fo pile ; l'autre conununique a^ec
196 iLECTEIGlTé DTKAinQUl.
le vase annulaire. Aussitôt que le courant traterse le fil cooiÊB^l XenVy il tourne autour de Taimant cl*une manière continue; si le c» rant est ascendant dans le conducteur et le pôle austral en hait, le mouvement de rotation a lieu de Test à Fouest par le midi; si» renverse Taimant, le mouvement a lieu en sens contraire; sioDpb* ce Faimant au-dessus de la coupe s, le pôle boréal en dessin, b mouvement a encore lieu de Test à Touest par le midi.
On explique facilement ce phénomène en considérant Faiinit comme renfermant des courants circulaires parallèles àsonnt; car alors les circonstances sont les mêmes que celles de rexpériott dans laquelle un conducteur fini tourne autour d'un courant dr» laire ; ou, en considérant les actions d'un pôle de Taimant snrtf les éléments des courants mobiles , les forces qui résultent dei^i actions sont évidemment horizontales , parallèles entre elles etill circonférence du cercle décrit , et tendent toujours à faire Umbî!] le conducteur dans le même sens.
i09S. Rotation d'un conducteur autour de son axe proiià\ par un aimant. Pour effectuer cette rotation , on emploie TappaiA fig. 682 :FL est un support en verre ou en bois , à Textrémité duq^l se trouve une ti{;e horizontale en cuivre Z/T, terminée par label JT, destinée à tenir Faimant ce suspendu ; sa partie iDfërieureseta mine par une pointe qui plonge dans le godet d d'une tige ded vre mn lestée par un prolongement en platine, et flottant daul mercure qui remplit le vase MN; Fextrémité supérieure «delM mant communique avec nn pôle de la pile et le mercure a^hi tre. On rend le mouvement de rotation plus rapide en reni(^ le conducteur par un tube de cuivre : la masse du conducteur ém alors beaucoup diminuée, celle du contre-poids Fest ëgalaM Pour concevoir la cause de ce mouvement , il faut remarquer-^ le conducteur ne doit point être considère comme conduisant^ lectricité par une droite sans épaisseur, mais comme renfermai tant de courants qu'il contient de files de molécules parallèles axe. Ainsi, cette expérience rentre exactement dans la précé<
1096. Rotation du mercure produite par un aimant. & plonge dans un bain de mercure perpendiculairement à sa surfil deux fils de cuivre communiquant avec une pile très énerf^ et si on approche le pôle d'un fort aimant, soit au dessus^ij au dessous d'un des fils , le mercure tourne autour d'eux cotM axes, suivant les circonstances ordinaires des rotations éledî nfagnétiques , et avec une vitesse qui. augmei^tç considénU
HOTATIOK 1>BS JUMAITTS PRODUITS PA& LES GOURANTS* 197
Ht lorsqo^on fait agir simultanément les pôles opposés de deux iants, Tun au dessus , Tàutre au dessous de la surface. Quand le ede Taîmant est placé au dessus de la surface du mercure , enfles deux fils, le mouvement circulaire cesse, et il s'établit dans Ki!|ttide dcur courants opposés, Tun à droite, l'autre à gauche ft'aimant. Celte expérience peut être faite d'une autre manière
présente des phénomènes plus singuliers, ^n prend deux fils de cuivre {fig, 683) dont les extrémités iBdt pianes et polies , et, après les avoir recouverts d*une matièissekinte dans toute leur longueur , on les fait passer à travers itt; ouvertures pratiquées dans le fond d'un vase de verre , de kière que leurs extrémités s'élèvent à la même hauteur ; on rem-. iQfclors le vase de mercure de manière à couvrir les extrémités des i^, et on les met par leurs parties inférieures en contact avec les ^ d'une pile. Aussitôt que le circuit est fermé , le mercure s'é- 6 au dessus des extrémités des tiges , d'où s'échappent des i«s dans toutes les directions. En approchant le pôle d'un fort lant , le sommet du cône s'abaisse; à une plus petite distance la face du mercure devient plane , et le mouvement de rotation du kal codàmetlcé à s'effectuer; à une distance plus petite encore le ^cure est déprimé. L'étain en fusion se comporte de la même tnière.
Ces mouvements rentrent évidemment dans la classe des mouve- Dls de rotation des courants finis produits par les courants cireuses, et on peut les expliquer de la même manière, ou en consiant que l'action exercée par le pôle d'un aimant sur un élément ;€Niraiit est perpendiculaire au plan qui passe par l'élément de raht et le pôle.
097* Rotation d'un aimant autour de son axe. La figure 685 A ^i^eute la disposition de l'appareil. AB est un aimant lesté par ndice en platine BC^ et garni à sa partie supérieure d'un plein de mercure; l'aimant est placé dans un vase M rempli rcure, qui renferme à la hauteur du niveau du mercure ua métallique d'un diamèlre peu différent de celui du vase, li communique avec un des pôles d'une pile ; l'autre est mis en haunication avec la capsule qui termine l'aimanta Aussitôt que Ircuit est fermé , l'aimant tourne rapidement sur lui-même* l^le sens détermine par l'action des courants qui s'établissent à Iprrace du mercure, sur le pôle voisin. Dans la disposition dv lioreil , il semble que les courants forment des circuits fermés
198 ÉLBCTAICITÉ DtKAHIQITB.
fixesi que par conséquent la résultante totale doit passer par le pâb de Taimant, et que par suite la rotation est impossible ; mais il fait remarquer que la partie du circuit qui passe à travers Taimant est sans action sur lui : car les actions réciproques qui s'exercent entn les molécules d'un même corps ne peuvent lui imprimer aucun moavement. Ainsi le circuit est réellement terminé aux points ôà ileiUft et où il sort de Taimant : par conséquent, la résultante totale estoé* cessairement en dehors de Faimant. Il tourne en effet , parce cpe Faimant est toujours disposé de la même manière par rapport M courants qui agissent sur lui; et le sens du mouvement peut ètie déterminé ou par Taciion des courants extérieurs qui rayonmint dans le mercure ( fig. 68^ ), ou en considérant l'action de la parlii du courant qui passe à travers l'aimant : car, si cette partie traversait l'aimant sans être liée avec lui , son action devrait être égak et opposée à celle du reste du circuit , puisque l'action totale di circuit fermé doit être nulle : ainsi la rotation sera opposée à celift qu'on déduirait de l'action des courants qui traversent Taiioant.
Dans le cas dont il s'agit il est très facile de calculer le moment de rotation t encil^ nous avons yu précédemment que, quand un courant L, L. (fym 695) était toUiif par un pôle d'un aimant , le moment de rotation était FC (cos 6. «• cos 0,) ; le H* ment relatif à Tautre pôle serait de même FC (cos 0*. — cos 6\) ; et, comme ludt lions des deux pôles sont contraires , le moment total de rotation du courant autour de la ligne des pôles sera
FC (cos $^ — cos e, — cos B\ -)-C08 6',) :
le moment de rotation est donc indépendant de la forme et de la grandeur da eouraot L, In , et ne dépend que de la position de ses extrémités,
U est facile de voir, d'après cela, que Faction serait nulle si le circoit était fenné ( fig. 686 ) : car alors les points L, et L, coïncideraient , et on aurait 9^ as 0^ et 9*issl'„ ce qui réduirait à zéro le moment de rotation.
U en serait de même si le courant aboutissait à Taxe de l'aimant ( fig^ 687 } : car akrt on aurait 9, =» 0 , 6', == 0 , 6, = ir , 0', = ir, ce qui donnerait co^ 6^ sa i, cos9\ =sli cos 0« =3 — -i et cos 0*a SS3 — i , et par conséquent zéro pour le moment de rotfioB*
Mab, si le courant tiiaversait l'aimant dans des points situés hors de Taxe , la ptf^ lie du courant qui se trouYerait dans l'aimant ne pourrait exercer aucune action 0 lui, et le reste du circuit tendrait à faire tourner l'aimant*
Si le point L, était sur le prolongement de l'axe, on aurait 9i am o ^ 9\smOi par conséquent le moment se réduirait à
FC(cosBm^co$9\).
Tant que le point I^ (fig, 685 ) est au dessus du plan horizontal passant par le poîa^ Jf le moment ne renferme que la différence des cosinus, et U devient très petit qnio' le point L^ est très voisin de l'axe.
Quand le point L^ est dans le plan horiiontal men é par le point <i « cos 9^ «* 0 } ct^ momciil se ràduit à — Fé7 Qos 6*»,
AOTÂTIOir DES AIMAHTS PRODUITE VA& LES GOURANTS. 199
' Onand le point L, tombe entre ce plan horizontal et celui qui passe par le point Bf Wm Ij devient négatif, et le moment devient
^ FC (cùse^ + cm 9\),
^^ n est facile de voir que, quand le point L., restant à la même hauteur, se rapprojPera de Taimant , le moment augmentera , et qu*en supposant qu^il reste à la même Mwance et quUl s'abaisse, ie moment atteindra son maxitnum quand il sera au milieu Miraimant, et que les valeurs du moment restent les mêmes quand L. est à égale dî- RllKe du milieu, au dessus ou au dessous. Quand le point L. est au milieu de Taimant, 1 valeur du moment devient — 2 FC cos 9\, dont la valeur absolue est d'autant plus ide que le point L, est plus voisin de Taxe.
n résulte évidemment de la valeur du moment que le sens de la rotation reste le
quelle que soit la position du point L., et qu'elle devient très petite quand il
;aa dessous de Taimant et qu'il est très voisin de Taxe.
oo voulait terminer le courant à Taxe de Taimant , et à une distance de son axe
i grande que son rayon, il faudrait employer la disposition fig, 688, dans laquelle
ite une rigole annulaire pleine de mercure et fixée à Taimant : la partie effi-
du courant serait évidemment terminée aux points L, et L^ Avec deux rigoles on
le courant à des hauteurs et des distances quelconques de Taimant*
1098. Rotation d'un aimant autour d'un conducteur parai- Bb à son axe. On emploie la même disposition que précédemment ; Mdement on fait arriver le courant dans le mercure par une tige fSniÊTàleMNifig. 689): aussitôt que le circuit est Terme , Faimaut toome autour du conducteur TlfiV. Pour expliquer ces mouvements, considérons les courants qui rayonnent à la surTace du mercure (6g. 690) f et occupons-nous d'abord des deux courants tangents PJ et PA*. Le courant P>i' attire la partie de chacun des courants le Taimant qui tourne sa convexité vers ce courant, puisque le Boovement de l'électricité y a lieu dans le même sens , et il repous- « les parties des autres éléments de courants, mais avec une Boindre intensité, parce qu'ils en sont plus éloignés; au contrai- « , le courant PA repousse les éléments des courants de l'aimant es plus voisins et attire les autres. Or l'action attractive du prenier courant est dirigée suivant OmJ , et l'action répulsive du second est dirigée suivant Om : par conséquent la résultante totale de ces deux forces sera dirigée suivant TT'^ perpendiculaire à OP^ et tendra à faire mouvoir l'aimant dans le sens OT. Si on prend deux autres courants PB etPB\ syméiriquenient placés par rapport au courant passant par le centre de l'aimant , les mén^BS raisonnements feront voir que la résultante de leur action sera également dirigée suivant OT*. Quant aux courants que traverse l'aimant , on peut les partager chacun en trois parties : Fane du
SOft tVECTKïClTt DTNAHIQim.
point P à raimant, la seconde dans Fintérieur de raimant, irKt troisième depuis l'aimant jusqu'à l'anneau efi. La seconde pci^p tion sera sans eflet , parce qu'elle ne produira que des attraclioni Itti et des répulsions réciproques entre les particules de raimam,et|ifi que de pareilles forces ne peuvent lui imprimer aucun mouTemeii^*!^ mais en examinant les actions de la première et de la denièf^liKi partie dans deux courants symétriquement placés par rapportife* |iv courant PO^ on trouvera que la résultante totale de ces actionset ■«( dirigée suivant 07'. Ainsi les actions de tous les courants quin* |^ versent le mercure concourent à faire tourner Taimant autour Ir point P dans le sens OT*. L'aimant est en outre soumis à TacAi^ du courant vertical MN^ qui tend à le faire tourner sur lui-mèif mais, comme cette action est très faible, le frottement s'oppA souvent à ce qu'elle produise un effet appréciable.
1099. On a fait à cette explication , dans le cas où la surface I^aimant est couverte de vernis , une objection qu'il est impoi de prévenir. Si Taimant était couvert de vernis , les courants se traverseraient pas , et tous les courants établis dans le men et ceux qui parcourent le reste du circuit formeraient des circdl fermés; or nous savons que la résultante totale d'un circuit fei sur Je pôle d'un aimant passe par ce pôle , et Ampère a démoitrf' que la rotation continue d'un aimant par un circuit fixe et f&tà n'était pas possible , attendu qu'il y avait toujours une position à< l'aimant pour laquelle la résultante coupait l'axe de rotati(V|^' par conséquent que l'effet du circuit fermé se bornait à aneoffl l'aimant dans une position fixe. Mais il faut remarquer quHdl^' mant, en marchant vers la position d'équilibre qui résulte défi tion du circuit, le déplace continuellement, en supprimant courants dans des parties de la surface du mercure où ii en lait , et en établissant des courants dans des parties qui en é dépourvues : par conséquent le circuit total, quoique fixe en a rence, se meut avec l'aimant, et, la position d'équilibre se dépla< en même temps, on conçoit alors que la rotation continue de possible et qu'elle sera déterminée par l'action des parties vois» qui sont toujours plus efficaces que les parties éloignées quand n'y a pas équilibre.
A 100. Il résulte de cette explication que , si l'aimant ne pion pas dans le mercure, il ne tournerait pas. C'est ce qui a été véi par Ampère: en suspendant l'aimant au dessus du mercure par fil de soie très fin , et faisant arriver le courant par un fil decni
AIMARTATIOir PAR LES COUKAKTS. SOI
traverse le mercure de bas en haut et qui est environné de ré- , les courants rayonnants s'établissent sur le mercure , le niertourne ; mais Taimant reste immobile. Le premier effet parait nlier, car il semble que Taimant ne doit pas faire tourner le iïure sans que Taimant éprouve une réaction qui tende à le 5 tourner en sens'conlraire. Cela est vrai ; mais, le reste du cirtendanl à le faire tourner en sens opposé, il reste immobile; en est' pas ainsi du circuit, attendu que les deux parties, qui lent à se mouvoir en sens contraire, ne sont pas solidaires. On t arriver au même résultat d'une manière plus simple. On prend ^ueau de bois épais et on enroule autour un fil de cuivre, de rière à former une hélice circulaire ( flg. 691 ) ; on place cette toe horizontalement, et on suspend au dessus , par un fil de soie, 3 aiguille aimantée ayant les mêmes pôles aux extrémités , et r conséquent un point conséquent au milieu : en faisant pasun courant par le fil , dans chaque position de Taiguille elle est mise à des courants qui ont la même position, et cependant ne tourne pas.
lOi. Aimantation des aiguilles d'acier par les courants» Uon qui existe entre un courant électrique et une aiguille aillée devait faire présumer que les courants doivent développer magnétisme dans les corps qui sont susceptibles d'acquérir B singulière modification. M. Arago reconnut le premier que, n mettait un conducteur en contact avec de la limaille de fer, s'attachait à lui comme à un aimant , mais qu'à l'instant où le aot cessait de passer à travers le conducteur, la limaille , obéis« à sa pesanteur, s'en détachait. Ainsi la limaille avait étdaimanmais elle ne conservait son magnétisme que sous Tinfluence t cause qui l'avait développée : le courant se comportait alors (ne un aimant. Il y a cependant une différence très remarquaimtre la manière dont la limaille s'attache à un conducteur et à un lot : sur le conducteur les parcelles de limaille sont appliquées leurs milieux et transversalement, tandis que sur l'aimant elles ^fixées normalement dans le sens de leur plus grande dimen- , et forment une masse hérissée. Pour concevoir la cause de i différence, il faut remarquer que, par l'action d'un conducet d'un aimant , chaque parcelle de limaille devient un petit ait; mais, quand ces parcelles sont soumises à l'action d'un aift, chaque pôle de l'aimant attire un des pôles de la limaille et Hisse l'autre; tandis que^ quand la limaille est soumise à l'âc-
202 âcBcrmiGiTÉ dthahiqijb;
tion d'an courant , il attire on repoasse les deux pôles snivaiitleir position par rapport à la direction dn courant : alors , dans cedoP' nier cas , les parcelles de limaille doivent se diriger perpendiei* lairement au conducteur, de manière que le pôle austral soit à gat* che du courant, et elles doivent s'y appliquer par leur milieu.
Plus tard on reconnut que des aiguilles d'acier devenaient wsh gnétiques quand elles étaient dans le voisinage d'un courant, et souvent même jusqu'à saturation lorsque leur direction était pet' pendiculaire à celle du courant , qu'elles avaient de petites fr mensions et que le courant était assez fort. D'après cela , il est évr dent qu'en entourant l'aiguille d'une série de petits cercles (/!}• 692 ), dans lesquels on ferait passer un courant électrique dansk même sens , on devait obtenir un plus grand développement de mignétisme. C'est en effet ce qui a été reconnu en employant un fil (h cuivre tourné en hélice autour d'un tube de verre ou de cartoi dans l'intérieur duquel on place l'aiguille.
1102. Ce phénomène fournit une vérification très remarquablede rhypothèse d'Ampère sur la constitution des aimants : car nous alloM voir que la position des pôles et celle des points conséquents fi se forment dans certaines circonstances sont parfaitement d'accori avec la théorie de ce savant physicien.
Avant d'étudier la nature des pôles formés dans une aiguille d'acier placée dans un conducteur contourné en hélice , il est nécessaire d'établir une distinction importante sur les deux espèces dtbélices qui peuvent être formées. Concevons un tube horizomal sur lequel on enroule jun fil de cuivre , en commençant par la parâe du tube la plus voisine et s'éloignant continuellement : l'enroulement peut avoir lieu de gauche à droite en dessus , ou de gauche à droite en dessous (^fig. 693 et 694). On obtient ainsi deux espèces d'bé* lices symétriques qui ne peuvent jamais coïncider, et que Ton désigne sous les noms de dextrorsum et de sinistrorsutn; les tirebouchons et toutes les vis sont dextrorsum. \
Lorsqu'on emploie une hélice dextrorsum , le pôle boréal de Faiguille est toujours à l'extrémité par laquelle entre le courant. Dans la théorie d'Ampère la raison en est facile à saisir : car alors , de quelque côté que le courant pénètre, il est disposé comme ceux qui existent dans un aimant parallèle dont le pôle boréal serait da côté où entre le courant. Au contraire, si on prend une hélice sinistrorsum , les courants circulaires seront disposés comme ils le sont dans une aiguille aimantée parallèle , dans laquelle le pôle
AnUKTATlOjr PiK LES COUBUTB. SOS
oréal serait dn c6lé opposé à l'enlrëe du courant. Si on enroale le 1 de manière qu'il Turme successivement des hélices dexlrorsnm l unistrorsum ( fig. 695 ), il se forme un point cooséqnent à chaîne changement de direction du fil. Ce deruier fait est encore une »nsér|uence évidente de la théorie d'Ampère. . 1105. Mais , si on Tait passer le courant à travers une aignille léjà aimantée et dans le sens de sa langueur, la puissance magué- Ique de l'aiguille est toujours diminuée, et elle di¶ltcompléfOient si l'aiguille n'a que de petites dimensions et si le courant 0 assez énergique.
^. 1104. Aimantation du fer doux par le» eoumnU. Le kràoa^f Épas rinfluence des courants électriques, acquiert la puissance mapétique à un très haut degré. Pour produire celte aimantation on ■iploie des barres de fer doux droites ou courbées en fer à cheval, Itutour desquelles on enroule un fil de cuivre, de manière que les ({lires ne soient en communication métallique ni entre elles ni avec If Jbarreau ; quand la pile n'a qu'un senl élément ou n'en a qu'un très }fitit DOmbre, on se sert d'un très gros fil ayant par exemple S à \ Biillimètres de diamètre ; on colle plusieurs feuilles de papier sur •barreau et on enroule le fil de cuivre de manière que les spires ne M toochent pas ; quand au contraire la pile a un grand nombre d'é- Iteents, on emploie des fils plus fins, très longs, recouverts de soie , qu'on «sroule autour des barreaux; dans tous les cas il faut employer des barreaux ayant un irès grand diamètre , attendu que l'jiiflnence de ce diamètre est beaucoup plus grande que celle de Hoteiisite du courant. Nous rapporterons seulement deux espérieuces qui feront juger de la puissance magnétique développée. Un fer achevai de 61 millimètres de diamètre, couvert de soie et de deux hélices nues de 5 millimètres de diamètre, a supporté 76 liv. avec BjB élément de 70 cent, carrés ( MoU ). Un fer à cheval de 2 pouces et demi de diamètre , entouré d'un fil de fer de AOOO pieds de loiH gneur, a porté h^Q k. avec une pile à un grand nombre d'élém^its. On a reconnu que le plus grand eiiet a lieu à l'instant oil l'on ferme le circuit ; que pour des fils gros et courts le nombre des éléments est sans influence ; que quand on change la direction du courant le changement des pAles a lieu insuntanément ; et enfin que quand le courant cesse, sous l'influence de l'armature une grande partie de l'aimantation subsiste. Un fer à cheval qui portait 60 k. soutint eacore iik.,b pendant plusieurs semaines après la cessation dn
S04 iUSCTAIClTÉ DTRAJIIQim.
courant ; mais tout le magnétisme disparaissait à Fiiistant de lasé-f^ paratîon de l*armature(Walkins).
iiOîS. Machine mue par le magnétisme que développent courants. Le développemeut du magnétisme dans le fer douipi'l Faction des courants a été employé pour faire mouvoir des aiadines au moyen desquelles on pourrait obtenir une grande jàr\ sance dynamique. Pour comprendre le principe de ces appani}' imaginons des barres égales de fer doux , en nombre pair, phoii perpendiculairement à la circonférence d'un plateau Gxe, etsi^' posons que ces barres soient entoiu*ées d*un même fil de cuivre R» couvert de soie , en sens contraire dans les barreaux consécutib)!, dont les extrémités communiquent avec les pôles d*une pile. li. ces barreaux deviendront magnétiques et auront successivemeail] pôles contraires placés du même côté. Supposons maintenant qs^ autre plateau, de même diamèti*e, mobile sur la verticale du cent premier, soit garni en dessous d*un même nombre de barreaiai fer doux , de même longueur et entourés de iils de cuivre commel barreaux du premier plateau, et supposons que, dans la rouiu du plateau supérieur, les extrémités des barreaux mobiles passeij très près des extrémités des barreaux (ixes ; enfin supposons que { un mécanisme convenablement disposé le sens du courant qui paiS court les fils qui environnent les barreaux supérieurs ou infénêoi^/ soit changé toutes les fois que les barreaux mobiles passent an<b^ sus des barreaux fixes. Il est facile de reconnaître que le fkitÊÊfi mobile prendra un mouvement continu de rotation. M. jMobltf ' construit un appareil disposé comme nous venons de rindi<per*' chaque système de barreau en contenait 8 ; chacun d'eux 7 pouces de longueur et 1 pouce 1/2 de diamètre ; les 16 bai étaient entourés de 320 pieds de fil de cuivre d*une ligne un qui diamètre. En mesurant Teffet produit par cette machine au mo] du frein de M. Prouy,on trouva qull était représenté par im de 10 à 12 livres, élevé a une hauteur de 1 pied par seconde. Jacobi n'a point donné les dimensions de la pile qu'il a employi mais le liquide conducteur était si peu acidulé que le dévelopi ment de gaz était à peine sensible ainsi que Toxidaiion du zù Il sérail important de faire de nouveaux essais , en employant/ barres de plus grandes dimensions et des piles dont on mesur< la dépense en acide et en zinc, pour savoir si ce moteur poui réellement ^ire employé sur une grande échelle et s'il serait m(
KHÉOKÈTRCS UHPLES. SOS
o&teux que ceux qn'on a employés jusqu'ici. Cela sérail d'aatant lias important que ce moteur serait d'une grande simplicité , qu'il l'esigerait ancune surveillance, et que son usage ne présenterait lacune chance d'accidents. '
1106. Les gros barreaux d'acier trempés od recuits ne devienteal que raiblement magnétiques sons l'inRuence des courants ; fiais en se servant de barreaux de fer aimantés par des courants, et ||ela méthode de la double touche, on aimante facilement les bar- Itaux d'acier : cela tient probablement à ce que pour vaincre la for- ^ coercitive il faut non seulement de grandes puissances magné- ^oes, mais encore le mode d'ébranlement qui est produit par la i^ction.
i: Oo peut aussi communiquer à des barreaux d'acier un magnétis- Iw intense et permanent, en les mettant en contact à la chaleur pH^e avec un fer à cheval en fer doux, aimanté par des courantg, igtidoogeant le barreau d'acier dans l'eau. La trempe ayant lieu luïque le barreau est forlemenl magnétique, cet état subsiste après k trempe (M. Aimé).
~ 1107. Inttrument» àeitinés à meturer rintemité dei coU' AMto. Les instruments dont il est question sont généralement désîpéssous le nom galvanomètret. Cette désignation impropre a en DBtre l^inconvéïiient de rappeler le nom de Galvani à propos de phénomènes dont il n'a fait que provoquer la découverte. Le seul nom cooreaable à ces instruments est celui de rkéomélret, mesure de ^Mirants : c'est celui que nous emploierons désormais.
Le rhëomètre le plus simple consiste en une boussole au dessus le laquelle se trouve unlil métallique fixe, dirigé dans le méridien nagnétique, et à travers lequel on fait passer les couranis dont on reut mesurer l'intensité. L'aiguille sera d'autant plus déviée que le »urant sera plus énergique , et la limite d'écart sera évidemment )0". Il résulte de la formule (1089) que, pour un même courant, la iéïiation est indépendante de l'intensité magnétique de l'aiguille, qu'elle diminue avec sa longueur, et que, pour une même aiguille Et un même courant, la déviation varie avec la plus courte distance do courant à l'aiguille , de manière qu'il existe un maximum à une distance finie; c'est ce qu'on peut d'ailleurs vérifier en éloignant progressivement et dans le même plan vertical le BI de l'aiguille: la déviation augmente jusqu'à une certaine distance, au delà de laqnelle elle diminue. Cet effet singulier résulte de ce que l'action exercée sur raitjuliie est perpendiculaire à la plus courte distance
•M iUSCTKlCITi CTFAVIQUE.
do pAle d« TlôgalUe au (il , et que cette résultante s'incline sB le plan qne parcoun l'aiguille , d'autant plus que le fil s'éloigM P"' davantage, circonstance qui, jusqu'à une certaine limite, augmenU ' plus la composante horiEomale qu'elle ne la diminue par l'accroiisemenl de la distance. On pourrait déduire l'intensité des courants de la déviation an moyen de la formule citée. Il faudrait, pour cela , par des expériences préliminaires faites sur des coDraBis dont les intensités relatives seraient connues, trouver les valeurs dg constantes qu'elle renferme; mais ce mode de détermination de l'inteasilé des eonrants ne serait pas commode , la formule étant asseï comptiquée. Mais on peut disposer l'appareil de manière 6 obtenir le rapport des inlensilés des courants par une opération facile à exécuter. On peut d'abord suspendre l'aiguille à un tîl métalli' que élastique fixé à une aiguille mobile au centre d'un cadran divisé : en ramenant l'aiguille dans le méridien magnétique par 11 torsion du fil, les intensités des courants seront évidemment proportionnelles aux anglesde torsion. On pourrait aussi suspendrel'aiguille sur une pointe ou à un fil de soie , et faire mouvoir le cosraal de manière que le fd fasse toujours le même angle avec l'tiguille I les intemités seraient alors proportionnelles aux sinus da angles de déviation de l'aiguille sur le méridien magnétique, L'nne quelconque de ces dispositions pourrait alors servir à trouver une fois pour tontes les intensités correspondantes aux déviations Jnn rhéomèlre dont l'aiguille serait suspendue parun fil de soie oo sur une pointe , et dont le conducteur serait fixe : il sufGrait pour cela de faire passer simultanément des courants de différentes iuienaîlés à travers les deux instrumenls. Ou obtiendrait ainsi différentspoiuD de la courbe dont les abscisses ei les ordonnées représenteraient les uns les déviations, les autres les intensités : il serait donc fade de tracer cette cotirbe et de faire une table représentant les intes' sites correspondantes aux déviations.
On peut aussi disposer l'appareil de manière que les intensitr) des coiu'anis soient proportionnelles aux tangentes des déviations:)! suffit pour cela de remplacer le fil par une plaque mince d'une épaiS' senr uniforme, et terminée par deux bords parallèles ayant une longueur égale à cinq ou six Fois la lar^jeur, et d'employer une aiguille très courte , ayant par exemple l/ù de la largeur de la plaque, «• placée très près. Le courant, en traversant la lame mince, se répartit également dans toute son étendue , comme nous le verrons plus IcÀB i ce courant pouvant ators être considéré comme fortiK
AHiOlliTEXS HULTIPUCATBUE8* M7
li'one infinité de courants égaux et parallèles, Faction exercée sur (ttguille est toujours la même , quelle que soit sa déviation ; et il Ht facile de reconnaître, en considérant les forces qui agissent dans [fitat d^équilibre , que les intensités des courants sont alors dans le ll^ppori énoncé.
V&i eflèt, en désignant par f Fintensité magnétique de raigoiUe, par Fcdle de la
fK , par Q rintensité du courant , et par f la déviation , la force directrice de l*aiguille xFfén f ; et, la force résultant de Inaction du courant sur Faiguille étant appliquée pèle de i*aiguiUe , et perpendiculairement à la direction du courant, la composanfe(/fy. 090) perpendiculaire à la direction de Taiguille sera Ç/'cos f : on «ura donc
FfùnfsaQfcMf^ d'où Q»Ftangf.
Cette relation suppose cependant que Taction des courants placés *Ies bords de la plaque est sensiblement nulle , ce qui n'existe pas ; , quand la plaque a une largeur trois ou quatre fois plus gran* |i ^e la longueur de Faiguille , et que Faiguille est très voisine de Ijdaque, Finfluence des courants extrêmes est sensiblement nulle. 1108. Les appareils que nous venons de décrire ne sont pas fuie grande sensibilité, et par conséquent ne pourraient pas être ■qployéà pour des courants très faibles. On peut Faugmenter y^incoup en employant deux aiguilles formant un système astatique Jlf. 697), mais assez écartées Fune de Fauire pour que Fon puisse Ériger Faction du courant sur celle qui est la plus éloignée. Mais im obtient une sensibilité beaucoup plus grande encore en ajoutant àce moyen une disposition due à Schweiger, et qui consiste à tour* Ber plusieurs fois le fil autour de Faiguille inférieure {fig. 697 é ) : toutes les parties du circuit concourent à faire dévier Faiguille lans le même sens. C'est ce qu'il est facile de déduire de ce qui n^cède. On conçoit alors que , si Fallongement du fil ne dimi« loait pas Fintensité du courant qui le traverse , en augmentant e nombre des circonvolutions du fil, et en les isolant de ma-» lière que le courant soit toujours obligé de parcourir le fil dans toute sa longueur, on pourrait augmenter indéfiniment la sensibi* lité des appareils , mais il n en est pas ainsi. Pour certaines espèces de courants Finfluence de Faccroissement de longueur du circuit est faible , du moins jusqu'à une certaine limite; pour d'autres , au contraire , elle est très grande ; et , comme , à mesure que les circonvolutions se multiplient , elles s'éloignent nécessairement de Fai« guille, les courants qui les parcourent ont une influence décroissante. Il résulte de ces deux circonstances qu'il doit exister pour diaque espèce de courants une limite au nombre de», cinxm-*
Ml
j|08 ÉLBGTmiCITi DYVÂMIQn.
voluiionsy qai donbc le maximum de déviation. On emploie toqoii|N des fils de cuivre rouge , recouverts de soie sur toute leur étend^l^t' et on claie les circonvolutions de manière que les fils forment èfl*^ plaques h peu près de la largeur de Taiguille. Pour les conranton''^ proviennent de Faction des corps les uns sur les autres, et oin ^< trouve un liquide, et que pour cette raison on désigne sons le Mil ^' d' hydro-elec triques , on emploie ordinairement des rhéomèlivi|||'' (i ou 6 cents tours formés d'un Gl de cuivre de i/3 de millimàniè diamètre. Pour les courants provenants de la chaleur, que M décrirons bientôt , et qu'on désigne sous le nom de themuh-Aàt ques, on emploie des appareils d'un plus petit nombre de tounl^ mes de fils de cuivre d'un plus grand diamètre ; enfin , povb courants provenant de Télectricité à grande tension , celle des* chines électriques, ou qui résulte du frottement , on se sc^t deikk mètres à fils très fins , doublement recouverts de soie et de verél la gomme laque , et qui ont jusqu'à 2000 et 3000 tours. DansNi les cas , on enroule les fils sur un cadre en cuivre , d'une mamb régulière , et on pratique sur la couche supérieure des ils, eta centre, en les écartant, un orifice allongé, par lequel on inVtoèà l'aiguille, qui doit se trouver au milieu des circonvolutions. Il ei plus avantageux d'étaler les fils sur une grande largeur que deki ramasser dans une peiite étendue , parce que les déviations croitsent alors suivant une loi moins rapide; il est môme facile devoir, d'après ce que nous avons dit précédemment, que , si VsdgoMkétsit plus petite que la lar^^eur et la longueur des couches de fibules déviations devraient suivre sensiblement la loi des tangentes, cobum dans les rhéomètres simples à pilaques. L'aiguille supérieure (4 également dirigée par les courants , mais elle ne se déplace qi par la différence des actions qu'elle éprouve de la part des couckV supérieures et inférieures des fils ; et , comme l'action des fils if slns l'emporte sur celle des autres , cette aiguille est déviée dai»! ndiémc sens que Taiguille inférieure.
On place ordinairement le cadran sur une plaque de cuivre ge fixée au dessus du faisceau, en dessous et très près de l'ai supérieure ; cette plaque est percée d'une fente parallèle à l'ou ture pratiquée dans la couche supérieure des fils , afin de Ire l'introduction de l'aiguille inférieure au centre des circonvi tions. La plaque de cuivre a pour objet d'anéantir très rapide les oscillations du système des aiguilles ( 847 ) : sans cette disf# sition 9 l'aiguille reste long-temps avant de se fixer, ce qui ^l toi-
nviomknMB hultipltgàtbuas* S09
loors no grand iocoDTëoient. Lorsque l*instniinent doit avoir une
très grande sensibilité , il faut que le système des deux aiguilles
Bint aussi asiatique que possible ; pour cela , on aimante à satnnH
lion des aiguilles égales , on les fait osciller séparément et on ao*
couple celles qui font le même nombre d'oscillations. On emploie ,
^ur suspendre les aiguilles, des fils de cocons simples décreusës
^ans de Teau de- savon, afin de rendre presque nulle leur force de
tMTsion. Il faut aussi essayer d'avance si les fils de cuivre sont eux-
lèmes magnétiques, et n'employer que ceux qui n'agissent passen»
Alement sur une aiguille asiatique : car autrement l'aiguille du
fbéomètre a trois positions d'équilibre , une de chaque côté du zé-
|0 de la division , et qui proviennent de l'action magnétique des
lyiceaux de fils placés à droite et à gauche ( Nobiii ). Il est pro-
Urie que celte action magnétique du cuivre provient du fer allié à
Ciaétal , car on rencontre des morceaux de cuivre qui ne sont
niBement magnétiques.
Les rhéomètres multiplicateurs peuvent être disposés de manière à donner la mesure de l'intensité des courants par la torsion ou la déviation du système des fils , comme dans les rhéomètres simples; on peut aussi former une table des intensités correspondantes aux différentes déviations, en faisant passer simultanément des courants dans un rhéomèlre à torsion et un instrument ordinaire ; màs la méthode la plus simple et la plus commode sera exposée lorsqnll sera question des courants thermo-électriques.
la ligure 698 représente un rhéomètre multiplicateur diqposë de h manière la plus simple ; d'après ce que nous avons dit , l'inipection seule de la figure suffit pour en faire comprendre la diqpo- HtioD. La figure 699 représente un rhéomètre multiplicateur destiné à mesurer les intensités des courants en établissant une déviation constante de l'aiguille sur la direction des fils ; le cadran ab est Sxé sur le système des fils , et celui-ci repose sur une pièce mnpqp qu'on peut faire tourner sur elle-même et qui est traversée par lea extrémités du fil; une aiguille fdj fixée au support gh , sert à mesurer la déviation du système des fils sur sa position primitive , et la pince ik^ mobile autour de la charnière i, sert à fixer le système des aiguilles quand on transporte rinstrument.
1109. Cireanstaneeê qui font varier tinUnsiiJ du courant
produit par les piUs. D'après Marianini , l'intensité du courant
est proportionnelle à la surface des éléments , .quelle que soit la
krcB de la pile ; d'après d'autres physiciens, raugmen^aiion d'iur
210 ÉLECT&IGITÉ DTKAMIQUB.
tensité qui résulte de la plus grande étendue des surfaces croit L dans un plus grand rapport que la surface quand le courant estfai- [^ ble. Je regarde comme très probable que la loi de Marianini est vraie quant à Télectricité développée par la pile; mais, pour que Teffet produit suive cette loi , il faut que le conducteur puisse laisser passer toute Télectriciié qui se développe , et on conçoîl aisément que , pour une pile donnée et une longueur de fil constanb)) il y a toujours un diamètre du fil au dessous duquel le fil , qudle que soit sa nature , ne décharge la pile que partiellement.
il 10. Plusieurs physiciens ont reconnu qu'une pile quelconque formée d'éléments égaux donne un courant ayant la même intensité qu'un seul de ses éléments ou un nombre quelconque d'entre eux; mais il faut ajouter la condition que le circuit sera formé d'un fil métallique assez court et assez gros pour décharger complètement bb seul élément : car, dans le cas contraire, l'intensité du courant aog* mente avec le nombre des éléments. Tout porte à croire que la quaiH lité d'électricité développée dans une pile est la même que dans m seul élément , et que , quand le circuit est fermé , il reste toujoon aux pôles une certaine tension croissante avec le nombre des éhfments, qui peut alors vaincre des résistances d'autant plus grak des que le nombre des éléments est plus considérable. Aussi off emploie toujours des piles à grande surface et à un petit nombre d'éléments quand le circuit est formé d'un fil métallique gros et court, et des piles à un grand nombre d'éléments quand le circuit est formé d*un fil très tin et très long , ou d'un corps fâiblemeiit conducteur, tel que les liquides.
iill. Le maximum d'intensité du courant produit par une pile a lieu à l'instant de la fermeture du circuit. On doit à M. Matteucd les observations suivantes : l"" la diminution d'intensité du courant est d'abord très rapide , et d'autant plus que le courant est plM puissant ; ^"^ cette diminution continue pendant un temps plus ou moins long, après lequel l'intensité reste constante pendant un temps considérable ; 3® le temps nécessaire pour parvenir à cet état pe^ manent est proportionnel à l'intensité primitive du courant, etd'aatant plus long que la pile renferme un plus grand nombre d'éléments } k" les piles chargées d'avance et dont on n'a point ferinéle circuit atteignent plus vite le terme où l'intensité du courant est constante; 5^ une pile parvenue au point où son effet est permaneoi recouvre , lorsqu'on interrompt le circuit , une partie de la force -qu'elle avait perdue; et, en rétablissant le9 communications ^ le
ZrRTS CALORIFIQUES. Sli
soorant repreod une partie de son inteosité primitive, d*aafantplaflf grande que la durée de rintemiption a été plus grande. M. Faraday avait annoncé que cette diminution d'intensité après la ferme* lire du circuit provenait des décompositions chimiques , qui accu-* valaient sur les faces en regard des éléments voisins des acides et 4es alcalis , substances qui par leur réaction tendaient à produire «les courants en sens contraire. M. Matteucci pensait que Tefîet dont
ieit question provenait du défaut d*homogénéité des liquides, qui ,
Mime nous le verrons , diminue beaucoup la conductibilité; niais |;9i deux explications ne sont pas admissibles : car, si on forme une cfile avec des disques montés sur un axe horizontal, et qui plongent I^Amades auges pleines de liquide et garnies de brosses, la rota- ''liopi permanente laisse subsister la diminution d*intensité du cou-
Mt dont il est question. Il est probable que le phénomène dont il ;4Apt provient de Télectricité qui s'accumule aux pôles pour y pro- AÂe la tension , électricité qui s*écoule dans les premiers instants fM le circuit est fermé , et qui ne se reproduit qu*après un temps iBfBsant, lorsque le circuit est interrompu.
lits. Quant au liquide employé pour monter la pile, on a INMiYé que les dissolutions salines neutres agissent avec moins d*é-i MTgie que les dissolutions de sels acides , et ces dernières , à quelques eiceptions près , moins que les acides, et surtout l'acide nitrique; d enfin que l'intensité du courant augmente avec la quantité de minière dissoute dans l'eau, excepté pour Tacide sulfurique, dont lemxîmiun d'action a lieu lorsqu'il est combiné avec 0,50 ou 0,70 d'eau. Le mélange le plus convenable pour obtenir un courant d'u^ M grande intensité , sans dissoudre trop de zinc , est formé d*ean mfermant 1/80 d'acide sulfurique et 1/80 d'acide nitrique. Pour me même pile montée avec le même liquide , la force du courant Ulgmente beaucoup quand on échauffe le liquide.
$ V. Effets oalarifiqueê produits par les courants.
1115. Les effets que produisent les courants dans un fil métallique qu'ib traversent sont les mêmes que ceux que nous avons (rf>servës dans les mêmes circonstances pour les jlécharges des batteries élec-' Iriques (9S6) : suivant la nature et la ténuké des fils , ils s'ëchaufisBt, rougissent , fondent) brûlent ou se volatilisent; En soudant un fil de platiqe de 0*",5 de diamètne^rextrémité de chacun des fils polaires d'une pile de dix éléments , et en fixant une des extrémités
212 ÉLECTRICITÉ DTKAlflQUS;
des fils de platine à un morceau de charbon , qui a été jeté incaik* iSti descent dans le mercure afin d'en augmenter la conductibilité, et le touchant avec l'autre fil , la chaleur est assez intense pour fondie le fil de platine. On a reconnu que , quand les fils sont très courts, le maximum de température se trouve au milieu de leur longueur; que , quand un fil est très long et homogène , réchauffement est le même dans toute son étendue , excepté vers les extrémités : cette dernière circonstance provient probablement de la perte de cbaleur par les supports du fil ; et enfin que réchauffement reste le rném» quand une partie du fil est plongée dans l'eau. En parlant des c(mk rants thermo-électriques, nous indiquerons comment ces expérieiK ces ont été faites.
Pour produire l'incandescence des fils d'un grand diamètre, 3 faut des appareils très puissants; mais, lorsqu'on emploie desfik d'une grande ténuité, de très petites piles peuvent suffire : avec u couple dont la lame de zinc a 5 à 6 centimètres de largeur surit de hauteur on peut rendre incandescent un fil de platine de 1/10 de millimètre de diamètre {fig. 700).
1114. Wollaston est même parvenu, avec un seul couple deh dimension d'un dé à coudre, à produire l'incandescence d*un 61 è platine d'une finesse extrême, et qu'il obtenait par le procédé soivaut : il plaçait un fil de platine dans l'axe d'un moule cyliodriqie» dans lequel il coulait ensuite de l'argent; en tirant ce cylindre d'argent au laminoir, il obtenait un fil très délié, qui renfermait un fil de platine plus délié encore ; en plongeant ce fil dans l'acide oitri- 4iue, l'argent était dissous, et il restait un fil de platine à peine viable,
dontle diamètre quelquefois n'excédait pasl/lOOOde miIIiiiiètre.Le même procédé pourrait servir à faire des fils de fer, mais il faudrait se servir du mercure pour dissoudre l'argent.
1115. En employant de très fortes piles, telle que celle de l^io* stitulion royale de Londres, qui est formée de 2000 couples dei pouces de côté , Davy a reconnu que, si Ton fait communiquer avec les pôles de petits cônes de charbon sec, lorsqu'ils sont à une petite distance , la continuité des décharges forme entre les deux pointes un jet de lumière continu, d'un éclat supérieur à celui de toutesks autres lumières, et d'une température si élevée que le diamant et h plombagine y sont volatilisés ; les pointes de charbon peuvent alors être éloignées jusqu'à la distance de k pouces , sans que le jet luioi' Deux soit interrompu. Dans l'air raréfié ou dans le vide, ces phënth
ifTSTs cALomiyiQiJM; lis
nënes ont encore lieu et avec plus d'intCDsité ; dans cette dernière BÛrconstancei l'expérience peut durer plusieurs heures sans que le càarbon diminue d*une quantité sensible*
On peut faire Texpérience de la manière suivante : on prend nn Idlon à deux tubulures {fig. 701); une d'elle est garnie d'une botte à cuir dans laquelle passe une forte tige métallique qui peut s'enfDOcer à volonté , l'autre tubulure porte une tige métallique fixe eC - pi robinet ; à l'extrémité de chaque tige on attache un petit cône de "fbrbon fortement calciné et éteint dans le mercure; les canes de ' 4uui)on doivent être disposés de manière qu'ils toudient les tig^s ^ pir une grande surface et que leurs extrémités soient très voisines; *«i fiiit communiquer le ballon , par la tubulure inférieure, avjBC
fine machine pneumatique pour y faire le vide ; ensuite on fait ïpimuniquer les tiges avec une forte pile : le courant franchit la [jlplance des cônes, et la lumière devient éblouissante; cette la- Iriftre combine le chlore et l'hydrogène , et agit sur le chlorure d'arfBBt comme la lumière solaire.
: Lorsqu'on met les extrémités d'une pile en contact avec des fils aélallîqaes de différente nature , et qu'on approche les extrémité Bues à une très petite distance , il s'établit un courant continu d'é» jteelles , et il se présente des phénomènes remarquables, qui vamat avec la nature des métaux. Lorsqu'un des fils est en or, l'autre m pUime , le platine devient rouge-blanc, et lor ne change pas i ttp des fils étant en or et l'autre en argent, l'or seul entre en ignitioa. Lorsque les fils sont en or et en cuivre, tous deux rougissent) qatod ils sont en fer et en platine, le platine devient rouge-blanc et b fer coule. Les fils étant en platine et en zinc , le platine devient irooge-blanc et le zinc ne change pas ; les fils étant en fer et en zinc» le fer coule et le zinc ne fond pas ; enfin, quand les fils sont en zino et en argent, le zinc entre en ignition et coule , et l'argent ne change pis. Ces phénomènes ont été observés par M. Children : il em- .ployait une pile de Wollaston de 21 couples , dans lesquels le zino ,avait une surface de 32 pieds; les fils avaient 8 pouces de long et 4/3 de ligne d'épaisseur.
1116. M. Children , en chargeant la pile avec de Teau plus aci-
jjaMe , obtint des effets de chaleur fort extraordinaires ; une tige
.fiurrée de platine de 2 à 5 pouces de longueur et de 2 lignes de côt<
fatra en fusion; il parvint à fondre différents oxydes terreux, qui
forent en partie réduits. Le docteur Robert-Hare est parvenu à foo-
21& ÉLEGTaiGITÉ DYITAIUIQUB.
dre le charbon et la plombag^ine avec un appareil en hélice de 80 h couples. 11!
1117. Les efTets caloriâques paraissent provenir de la résistance Ji qu'éprouve Télectricité à être transmise d*un corps à un antre, ou d'une molécule à la suivante ; il semble que c'est la portion de ïélectricité qui est arrêtée qui produit le développement de chaleur. Toutes les expériences que nous avons rapportées précédemment confirment celte hypothèse : ainsi, le fil qui réunit les deux pôto s'échauffe d'autant plus qu'il est d'un plus petit diamètre; qaand on réunit les deux pôles d'une pile par une chaîne composée de plusieurs fils métalliques de même nature et de même diamètret attachés les uns à la suite des autres, c'est toujours aux points d'attache que se manifeste l'incandescence; quand les filssoDtde nature différente, ce sont toujours les fils formés des métaux ta moins conducteurs qui s'échauffent davantage; enfin , quani on fait communiquer les deux pôles de la pile par une tige de plante grasse , elle s'échauffe tellement que l'eau qu'elle renferme finit par entrer en ébullilion y probablement parce que le liquide qu'elle <x)ntient est séparé par de nombreuses cloisons vég^ taies.
L'interposition des diaphragmes métalliques dans le circuit, qri diminue peu l'action du courant sur l'aiguille aimantée , a une très grande influence sur le développement de la chaleur. M. de Larive , en faisant passer le courant à travers l'hélice d'un thertuomètre de Breguet , et intercalant dans le circuit , qui traversait in vase allongé rempli d'eau salée, successivement 1, 2 et 3 diaphragmes métalliques, obtint, pour la déviation de l'aiguille aimantée, 85,8/i,83« , et pour la déviation de l'aiguille du thermomètre, 312,170,75«.
iil8. On voit, d'après ce qui précède, qu'il n'est pas nécessaire qu'une pile renferme un grand nombre d'éléments pour prodoirc lesefTetscalorifiques, parce que pour les obtenir on se sert ordinairement de fils métalliques , et que ces conducteurs sont toujours plos parfaits que l'appareil voltaïque , fùt-il même composé d'un seul cotr* pie. Néanmoins, dans certains cas, comme dans l'expérience des pointes de charbon , où la résistance que le courant électrique peot éprouver est considérable, il faut nécessairement une pile composée d'un grand nombre d'éléments. Mais dans tous les cas les effets calorifiques n'augmentent pas constamment avec l'accroissement d»
VPPET8 CHIMIQUES. IlS
lombre des éléments de la pile ; d*après M. de Larive, ils dimilaent lorsqu'on dépasse une certaine limite.
1119. On doit à M. Peltier des expériences extrêmement enneuses sur la production de la chaleur dans un circuit formé de ieux métaux. Lorsque deux fils de métaux ductiles sont sonlés bout à bout, un même courant, en traversant ces fils, produit des effets de chaleur qui yarient avec le sens du couhmt; la plus grande chaleur a lieu à la soudure quand le courant l^sse du meilleur conducteur an plus mauvais : ainsi, quand Tnn iesfils est en cuivre , l'autre étant en fer, en plomb on en étain , la
Sus grande chaleur a lieu quand le courant passe du fil de enivre ms l'antre fil. Quand un des métaux est du bismuth , de Tantilh)ine ou du fer à gros grains, et que le courant ne dépasse pas w certaiop limite d'intensité , le courant dans certaines directions jpbdait du froid à la soudure : par exemple, un cylindre de bis- Wbth étant soudé par ses deux extrémités à un fil de enivre comlianiquant avec les extrémités d'une pile à un seul élément, à la iMidure oà le courant passe du cuivre au bismuth il y a élévation 9é température, à i*autre, où le courant passe du bismuth au cuivre, t y a abaissement de température ; en remplaçant le bismuth par tltaiâmoine , c'est le contraire qui a lien. En soudant bout à bout ^itsi cylindres, l'un d'antimoine, l'autre de bismuth, qua'nd le coûtant passe de l'antimoine au bismuth il y a élévation de tempéra* pue, et abaissement quand le courant marche en sens contraire. Get variations de température ont été observées au moyen d'une pile thermo-électrique , comme nous l'expliquerons plus loin) mai» fe refroidissement dans le cas du passage du courant du bismuth h rpatimoine a été constaté directement en plaçant la soudure dans tiae boule métallique , terminée par un tube de verre capillaire ftongé par la partie inférieure dans un liquide coloré* (^fig. 702)': le liquide s'est élevé dans le tube quand le courant passait du bismth à Pantimoine, et a marché en sens conti*aire quand le couranft passait de l'antimoine au bismuth. Quand le courant augmente d^intensité, il y a élévation de température dans la soudure; mais é&e varie avec le sens du courant.
§ TI. Ë/fett chimiques produits par tes courants.
Ii90. Décomposition de l'eau. Le premier effet chimique obtenu par les courants élecftriques continus a été la décoknposition de
216 ÉLECTAIGITÉ DTHAMIQUC.
Teaa ; cette importaDte découverte a été faite par MM. Carliste et Nickolson. Oa peut la yérifier en plongeant deux fils de platine
es iel
(t SI
communiquant avec les pôles d'une pile dans un vase plein d*eii ten^t en dissolution un sel ou un acide : le gaz oxygène se dégage autour du fil immergé qui communique avec le pôle positif oauMy h il et rbydrogène se dégage du fil communiquant avec le pôle négitf ixi^ ou cuivre. Si on employait de Teau pure , sa faculté couductriceM serait pas assez grande , et l'eau ne serait pas décomposée ; si OKM servait de deux fils d'un métal facilement combustible, l'oxygène ce combinerait avec le métal , et l'on obtiendrait seulement un dégage* ment d'hydrogène. On peut monter l'appareil de manière à recneiii les gaz : il faut, pour cela, mettre l'eau acidulée ou chargée de tell ^^ dans un entonnoir (/F^. 703) , dont le fond large est fermé partf bouchon mastiqué , à travers lequel passent deux fils deplatinefl s'élèvent à quelques centimètres , et dont les proIongAienU &# rieurs communiquent avec les pôles d'une pile; en recouvrant lé fils avec deux petites cloches pleines de liquide , les gaz dégagéseï réunissent dans les cloches , et on peut facilement en déterminer k nature et le volume : on obtient, ainsi que l'indique la composititf de l'eau , un volume d'oxygène et deux volumes d'hydrogène. U dégagement de gaz est presque nul quand l'entonnoir est reinpi d'eau pure, et, en général, il est d'autant plus abondant que Feat renferme plus de sel ou d'acide. MM. Gay-Lussac et Thénardi qui ont fait beaucoup d'expériences pour chercher s'il existait un rap* port simple entre les quantités d'eau décomposée et les quantilësîe sels en dissolution , n'ont obtenu aucun résultat satisfaisant.
L'eau distillée pure , placée dans les mêmes circonstances y donne souvent un acide et une substance alcaline \ ce résultat singulier provient de ce que l'eau qui a été distillée vivement renferme es* core souvent des matières salines , et que les vases de verre soBt eux-mêmes attaqués par le courant voliaique ; mais de l'eau £* tillée lentement dans des vases d'argent , et placée dans des va« ses d'or pur, ne donne naissance à aucune substance acide os alcaline (Davy).
1121. Si on plonge dans de l'eau légèrement acidulée par da l'acide sulfurique ou nitrique un fil de zinc et un fil d'ai^ent| tant que les deux fils sont isolés , celui de zinc se dissout et dé« gage seul de l'hydrogène \ mais, si on les fait toucher extérieure ment, tous deux dégagent du gaz hydrogène. Ce phénomène, qaî parait d'abord singulier) s*explique facilement d'après ce qui pré*
itnrs GHUUQUI8* S17
le : ai effet, quand les fils se touchent il s'établit un courant li le liquide qui sépare les deux fils ; Teau est décomposée sur H et sur Tautre par la seule influence du courant , l'hydrogène dégage sur le fil d'argent, et l'oxygène sur le fil de zinc , avec pd il se combine ; et .comme le zinc , par son action directe sur in acidulée , la décompose , une autre portion de ce liquide sera composée sur le fil de zinc , qui en absorbera l'oxygène et en gij^ra l'hydrogène.
tin. La décomposition de Teau a lieu dans quelques circon«* Hhoes particulières lorsque le circuit est fermé métalliquement ; 1^ cette décomposition est encore facile à expliquer : par exemple, Ip fil de zinc et d'argent sont soudés ( fig. 70& ) et forment un |èit fermé , quand les points de jonction sont immei^és , le déînt de gaz a lieu sur les deux métaux , parce que l'électricité ►pée aux points de jonction passe à travers le liquide con<* environnant et forme encore un courant \ le même effet an- LJjiea pour deux plaques qui seraient soudées bout à bout pp. 705 ) ; ces derniers phénomènes ont été observés par M. Gay- Ipftc.
UMS. DJeomposUion deg autres oiMrps, Cruikshank, en répétant pénence de la décomposition de l'eau en employant une dis- Ipon d'acétate de plomb , reconnut que le plomb à l'état métal- Ig^ déposait au pôle négatif i les dissolutions de cuivre et d'arij^lpi donnèrent des résultats analogues. Davy démontra ensuite tpm les sels soiubles et en dissolution étaient décomposés par |àe} que l'acide se portait au pôle positif, et l'oxyde au pôle néif. On peut facilement constater ce fait en mettant une dissolu- I saline colorée en bleu par une infusion de chou rouge (subice qui se colore en rouge par les acides et en vert par les llis, et qui est d'une sensibilité extrême) dans un tube recourbé g. 706 \ et plongeant dans chaque branche un fil de platine qui umunique avec la pile : la liqueur qui environne le fil positif Mid une teinte rouge , et celle qui baigne le fil négatif passe au % Ces effets sont appréciables avec une très petite quantité de s. De l'eau distillée parfaitement pure a même donné des signes iddité et d'alcalinité \ mais l'alcali provenait du verre, et l'acidei l'oxygène de l'eau y qui , à l'état de gaz naissant, avait formé dfi skie nitrique avec l'azote de l'air en dissolution dans Feau, Quand l'acide et la base d'un sel sont difficilement décomposai'* «1 les deux éléments sont seulemeiiit séparés t l'acide se rend an
218 iLscniciTB bt^axiqub.
pôle positif, et h base an pôle négatif. Qnand Tadde est faciiemeK dëcomposable , le sel et Tacide sont décomposés : Foxygène se itii aa pôle positif , et les bases da sel et de Facide se rendent ao négatif. Quand Toxyde est facilement décomposable, il est rééA son oivfjène et Tacide se rendent an pôle positif, et la base Foinrde se rend an pôle négatif. Enfin, qnand Facide et Foijèf** sont tous deox facilement réductibles, tons deux sont déc les radicaux de Facide et de Foiyde se rendent an pôlenégalif|<if ^ Foxygène de Facide et de Foxyde passe an pôle positif.
Pour que ces phénomènes se produisent, il faut qoe le sd humide ou en dissolution dans Fean ; dans ce dernier cas il en même temps beaucoup d>au décomposée. Lorsqn^on Faction d*une pile un sel dont les éléments sont facilement posables, on peut à volonté obtenir la séparation de Facide et Foxyde , ou la réduction de Fun et de Fantre , en faisant ^ri force de la pile , ou seulement en augmentant on en dimintartfc distance des fils qui communiquent aTec les pôles et qui ploi dans le liquide , parce que Fintensité du courant qui trafene liquide rarie aiec Fespace qu il est obligé de parcourir dansai' quide.
11 y a cependant des corps qui ne sont point décomposés pvk pile: tel est, par exemple, Facide sulfurique très concentré; M pndxable que cela tient au drfaut de conductibilité de ces eoif^ d'autres ne peuvent pas être décomposés, parce que s*ils Féloeit ils se reformeraient : tels sont, par exemple, les oxjrdes dei>^ taux qui décomposent Feau. Lorsque plusieurs élémenis siafb o« composés se réunissent simultanément aux pôles , il en résâliete pr^uiis secondaires et des phénomènes sourent compliqiAr qull nous est impossible de décrire , car nous serions entiaiift daus une dissertation qui est plus du domaine de la chimie qK A la physique. Xous nous bornerons à donner quelques détails sirk réduction de la potasse et de la soude.
1124. Comme les bases des alcalis sont des métaux oxyibMi à Fair, et qui décomposent Feau à la température ordinairei ^ ne pouvait employer que la potasse sèche, et on n*obieBaitq^ des atomes de métal qui se détruisaient presque aussitôt. ^Ide le docteur Seelieck découvrit un moyen très simple de sousli*' m e re le métal à Faction de Fair. Ce prv^cédé consiste à creuser (b* ■ < nu morceau tFhydrate alcalin solide une cavité que Fou reiDpIH<i^ ^ ^ ; on le place snrnne plaque métallique qpe Fott bit comDiD'
SVFBTS CHIMIQUES. 219
er avec le pôle positif « et l'on plonge le fil né{]Fatif dans le mer* : le métal alcalin réduit se combine avec le mercure, tandis Toxygène de Talcaiiet de Teau se rend au pôle positif. Pour que » décomposition ait lieu, il faut employer une pile assez énerle, au moins de 50 paires de 2 à 5 pouces de côté. Lorsqu'on f tenlement reconnaître la présence du métal alcalin dans le mer- 9, il suffit de le jeter dans Teau : il se dégage de Thydrogène , flu devient alcaline. Pour retirer le métal de Faniaigame , on loqge Topératiou , en renouvelant de temps en temps le mercure tant Tamalgame dans de Thuile de naphte ; lorsqu'on a recueilli suffisante quantité d'amalgame , on le distille avec Ihuile de kte dans une cornue de verre : l'huile et le mercure se volatili^ fr, et on trouve le métal alcalin pour résidu. MM. Gay-Lussac et tiunrd ont ensuite découvert un procédé purement chimique HDPop plus simple pour obtenir le potassium et le sodium. 4Stt. Piles à zinc amalgame. Dans les piles formées avec du ' ordinaire il y a beaucoup de zinc dissout par l'action directe -acide sur ce métal , pendant que le courant est établi ou qu'il aterrompu. Le zinc très pur ne présente pas cet inconvénient , moins an même dqjré. M. de Larive attribue celte différence raéUttx étrangers qui se trouvent dans le zinc du commerce, arment avec lui de petits éléments volta'iques qui hâtent sa disaiioa; les courants partiels qui en résultent diminuent aussi ^MranC que l'on produit en unissant le métal avec une lame de IM oa de platine. On évite ces inconvénients en employant du ^Jepi a été recouvert d'une mince couche de mercure , en le •ant d'abord avec une dissolution très étendue de nitrate de Dve, et ensuite avec du mercure (Kemps et Sturgeon). Le zinc Igamé isolé et plongé dans l'acide étendu ne décompose pas %\ mais au moment où il est mis en contact avec le cuivre ou y de manière à former un élément, et que le circuit est I il y a dissolution du zinc et production d'un courant ^ et ktiou s'arrête aussitôt que le circuit est interrompu. Les ef« 'OD produit avec des piles formées de zinc amalgamé sont Meurs à cenx qu'on obtient avec le zinc nu ; avec des pi-- IrtB M éléments on produit des décompositionis qui exigeraient Nia 1000 couples ordinaii*es ; et pour obtenir par la décomposi- (>^ks Gomposés la plupart des corps rares , il suffit de dépenser M( fois kur poids de zinc ; S parties 1/2 de zinc suffisent pour
220 iLECTBIGlTÉ DTJfAHIQUK.
décomposer l^nce d'eau. Il est aussi très avantageux de substituer \mpi aux plaques de cuivre des plaques d'argent ou de platine ; onéTÎti osés, l'inconvénient que présentent les dissolutions de cuivre et la préci* [(riar< pitation du cuivre sur le zinc , ce qui diminue sa force électro-fl»" fie à Irice. leaîs
1126. Transpori des élémenU sépares. Toutes les décompoft* a»Dpr lions chimiques présentent un phénomène très remarquable, cfei(|recot que les éléments du corps décomposé ne se dégagent ou ne 8epé*| cipitent que sur les fils communiquant avec les pdles delà pile. Cl transport des éléments séparés parait encore bien plus extraorA» naire dans plusieurs expériences de MM. Berzélius et HysingOt f >^^ Si l'on met du sulfate de soude dans deux coupes séparées et ooir muniquant par un fil d'amiante, en plongeant le fil positif àtt{ l'une et le fil négatif dans l'autre, le sel est décomposé , et aaboil de quelques heures tout l'acide se trouve dans une des coupes, iy^^ tout l'oxyde dans l'autre. Si l'on met dans les deux coupes des aek 1^1 différents^ les deux acides passent dans une coupe et les deuxoif des dans l'autre. Si on place entre deux coupes chargées, l'une k sel , et l'autre d'eau pure , une troisième coupe communiquant M les deux autres par des fils d'amiante et renfermant une matière 0^ lorante facilement altérable par les acides et les alcalis ^ telle qa'tfl infusion de chou rouge , le sel renfermé dans la première Govptt sera décomposé , son acide ou sa base se transportera dans la coope où plonge Tautre fil , et le liquide intermédiaire à travers lequel bb acide ou un alcali aura passé , suivant que Ton aura plongé daflsb dissolution saline le fil négatif ou le fil positif , n'aura subi aacaoe altération. En général, les éléments séparés par des courants électriques peuvent traverser des dissolutions de corps ayant pour eol une grande affinité, sans que la combinaison ait lieu; il n'y i qu'une seule exception , c'est quand le liquide renferme une sub» stance qui en se combinant avec Télément entraîné peut forment corps insoluble t alors la combinaison s'effectue , à moins que i? courant ne soit très énergique.
1127. On a fait plusieurs hypothèses pour expliquer cette aod'^ mutation des éléments séparés par le courant électrique; toutcsioif fondées sur ce que les éléments possèdent, ou reçoivent ài'iiist^ de la décomposition , une électricité contraire : M. Biot suppoil que tout le liquide placé entre les deux pôles se partage en deux ptf* iies douées d'un état électrique différent^ et que les éléments daco<T^
SFVBT8 CHIMIQUES. SSl
iomposé en dissolation dans le liquide, ayant desëtauëleclriqnes M>fté8, tendent à se porter dans la partie du liquide qui possède une etridté contraire à la leur. Grotihus admet une décomposition Me à chaque pôle de la pile par les électricités contraires des iments du corps ; mais il admet en outre que tontes les molëcnk comprises entre les deux pâles éprouvent une décomposition et le recomposition succef si ves ; de sorte qu'il n*y a que les éléments fosés des molécules extrêmes qui, ne se recomposant pas 9 se ^gagent on se précipitent aux pôles. Par exemple , dans la déiiposition de Teau , la molécule qui est immédiatement en conte avec le pôle positif est décomposée, l'atome d'oxygène se dé- |By et l'atome d'hydrogène s'empare de l'atome d'oxygène de la Meule suivante ; l'hydrogène mis en liberté agit de la même irière sur la molécule d'eau suivante , et ainsi de suite jusqu'au |0 négatif , où l'atome d'hydrogène se dégage. Enfin, dans la derre hypothèse , émise par M. de Larive, ce physicien admet que kmble courant électrique qui traverse le corps le décompose , lae chacun d'euiL entraîne avec lui les molécules douées d'une sCrkité contraire, traverse avec elles la masse totale du liquide , ÉM dépose sur les conducteurs solides , à travers lesquels il ne k pas les charrier. Celte dernière hypothèse paraît seule , du Ita jusqu'ici , se concilier avec les faits observés ; c'est ce que Ê$ aÛons mettre en évidence.
Bltiirhypothèse de M. Biot, la décomposition du corps provien* Himiquement de la tension i ce corps ne serait pas traversé par le Nuit , et il devrait être mauvais conducteur. Or les corps ne sont décomposés par une simple tension : car, quand on met en cou- ; les fils avec les deux pôles contraires de deux piles différentes, *j a ni dégagement ni précipitation. En second lieu , le liquide traversé par le courant : car, quand la décomposition a lieu, il date plus de tension aux pôles , et l'aiguille aimantée , comme is. l'avons vu , constate que le double courant traverse le liîde. En troisième lieu, la décomposition se fait avec d'autant Ht d'énergie que le liquide est meilleur conducteur. Enfin , dans tte hypothèse , les éléments séparés se trouveraient libres dans Ile la masse liquide , ce qui n'a pas lieu, quoique ce fait semble aalter de l'expérience suivante : si dans l'appareil fig. 706 on (compose un sel en dissolution dans une eau colorée par une Aision de chou [rouge ^ le liquide renfermé dans une desJ^n^
ches devient rou{;c , et Tatitre vert ; mais cet efTet est le rësnltatdet actions de Tacide et de Talcali , qui se sont développés tmiqoeBKBt 8ur les pôles. M. de Larive l'a démontré en dmsant un vase a trois parties par des parois en vessie : en introduisant h méae dissolution saline colorée dans ces trois compartiments , et pbogeant les fds dans les loges extrêmes , le liquide des loges exlréno a seul été coloré.
Uhypothèse de Grotihus n'est admissible que poor an liquide homogène : car, pour qu1l se fasse de Tun à l'autre pôle des décompositions et recompositions successives , il faut nécessaireoMBt que ce soit le même corps qui se trouve entre les deux pôles. Dr comment expliquer le passage d'un acide ou d*un alcali à tra«i un liquide qui n'est formé que d'eau pure? Ainsi cette hypotltt n*a aucune probabilité.
L'explication de M. de Larive n'est que l'expression des fA observés , car c'est aux doubles courants que sont dues les déconposiiions. Les éléments séparés éprouvent un véritable transport, puisqu'on les trouve là ou le corps qui les a produits «^existe pas, et M. de La Rive a reconnu , par une expérience directe , que les décompositions avaient lieu aux deux pôles. D'après cela , il faudrait supposer une espèce d*afGnité entre les molécules et les coin rants électriques ; mais cette conséquence ne présente rien d'inadmissible.
ii!fe8. Ififiuenee des diaphragmes métalliques interpùsà dans la partie liquide du circuit. Lorsqu'on interpose des dtphragmes métalliques dans une dissolution saline traversée par an cotsrant électrique , de manière que le courant soit obligé de les traverser, il se forme des précipités contre chaque face de ces lames, et la force du courant diminue à mesure que le nombre des plaqoes augmente. M. de Larive , à la suite d'un grand nombre d'expériences, a obtenu les résultats suivants : 1« si l'on divise un ¥as0 allongé renfermant une dissolution saline en plusieurs compartiments, par des lames métalliques, les éléments de l'eau se dégagent sur chacune d'elles , l'oxygène d'un côté et l'hydrogène de l'autrei et la diminution d'intensité que le courant éprouve en traversant ces lames est d'autant plus petite que le courant est pins éioerg^ que, et que, pour chaque intensité , il provient d*iiiie pile res* fermant un plus grand nombre de couples ; 2* de deux couranft ayant la même intensité, l'un à la sortie de la pile, le second aprli
xmrs GHiMiQinEB. S2S
iToir traversé plusieurs lames mëtalliqoes séparées par un liquide inducteur, le firemier diminae beaucoup plus par rinlerposilion d'une lame métallique que le second ; 3* les métaux interposés* diminuent d'autant moins l'énergie du courant que le métal est plu» >xydable : ainsi , des lames de zinc non amalgamé ne produisent iucun effet , quel qu'en soit le nombre ; A* l'étendue des surfaces des plaques et la longueur du trajet dans les liquides ne paraissent pfts avoir d'influence; 5* les courants éprouvent, en passant à travers des conducteurs liquides imparfaits , tels que l'eau pure , la même modification qu'en passant à travers des plaques métalliques t ils traversent des plaques métalliques et de nouveaux conducteurs imparfaits avec d'autant plus de facilité qu'ils en ont déjà traversé lavantage. On voit, d'après cela, que, pour produire des décompositions chimiques , qui ont toujours lieu dans des liquides qui sont des conducteurs imparfaits , et les phénomènes de chaleur et de lumière qui se manifestent lorsqu'on fait passer les courants à travers des fils très minces, et qui peuvent alors être assimilés aux- M>rps imparfaitement conducteurs, il faut que les courants, en iortant des pôles , aient déjà traversé un grand nombre de plaques aaétalliques , afin qu'ils puissent facilement traverser le liquide ou le fil métallique , et par conséquent que les piles soient formées d'un grand nombre de couples; mais , pour les phénomènes électro« dynamiques , comme les courants passent toujours à travers des conducteurs métalliques d'un diamètre suffisant, il faut que leur vitesse soit diminuée par le plus petit nombre possible d'inter* mittences de corps liquides , par conséquent que la pile ait un petit nombre de couples , et qu'ils soient de grande dimension.
i 129. Effets chimiquêê produits par des piUs à petite tension. lasqu'ici nous n'avons considéré que les effets résultant de courants provenant de piles à un grand nombre d'éléments ; mais M. Becquerel est parvenu , à l'aide de courants d'une faible intensité , à produire des réductions et des combinaisons qui sont d'un grand intérêt, et [Mirce qu'un gnind nombre d'entre elles sont difficiles à produire par d'autres moyens, et parce qu'on obtient les corps en cristaux régn* Ubt^. On prend un tube recourbé en £7, de 1 à 2 millimètres de dia* Bètre, au fond duquel on place un tampon d'amiante ; dans l'une des branebes on verse une dissolution de sulfate de cuivre mélangée avec ■le certaine quantité de deutoxyde du même métal qui va au food, H dans l'autre une dissolution d'un hydro-chlorate avec du méine sel Qon dissous* Pjrenous d'abord du s^ marin : on étaUit la cqm-
% pe
S2ft iLECTRIGITÉ DTKAHIQT7Ï.
munication par une lame de métal, que je suppose être de enivre; l^cbh bientôt le bout qui est plongé dans la dissolution du sulfate sere couvre de cuivre à Fétat métallique ; Tacide sulfurique mis àmii qui ne va pas à Tautre pôle , se porte sur Toxyde qui est au fonddi ^^isso tube , en dissout une partie , d*où résulte une nouvelle décomposition par Faction permanente de la petite pile; de sorte qn*il s'opèti de ce côté une suite non interrompue de décompositions etderN compositions. Dans Fautre branche du tube une partie de Thydro* chlorate de soude est décomposée ; Facide hydro-chlorique se porte sur le cuivre, qui s'est oxydé, comme étant à Fétat positif , etdoDU naissance probablement à un oxy-chlorure qui se combine avech chlorure de sodium : il se forme alors peu à peu sur la lamedi cuivre des cristaux octaèdres.
Si on prend un tube fermé à une de ses extrémités de 2 à 3 Dik' f I limètres de diamètre, renfermant du peroxyde de plomb, xaH dissolution d'bydro-chlornte d'ammoniaque et une lame de f\ùé qui touche Foxyde et la dissolution, il se forme en peu de jours ss la lame de plomb un grand nombre de cristaux de chlorure de plook et d'ammoniaque.
Par des méthodes analogues , M. Becquerel est parvenu à foriMC un grand nombre de sels doubles et des cristaux de sels insolubles, par exemple des sulfates de chaux et de barite ayant la forme de ceux qu*on rencontre dans la nature : ces résultats , qui en promettent de plus importants encore , conduiront probablement à des notions précises sur la formation des cristaux naturels, qui jusqu'ici n'avaient pu être imités dans nos laboratoires. (Voyez les AtmoUi de chimie et de physique, tom. 35 et 43.)
M. Faraday, comme nous l'avons déjà vu (957), a obtenu dei décompositions chimiques par Fécoulement lent de Félectricitë A tension dans un corps isolé. Deux morceaux de papier, taillés ei pointes, colorés , Fun avec du tournesol , Fautre avec du curcuma, et mouillés avec une dissolution de sulfate de potasse, furent pla* ces sur une lame de verre en contact par une de leurs extrémités; les deux autres étaient voisines , celle de tournesol du conducteur d'une machine électrique , Fautre d'un conducteur communiqoail avec la terre : la première pointe manifesta bientôt une réactici acide, Fautre iine réaction alcaline; ainsi la pointe d'où se dégageiiK Félectricité négative devint acide, et par conséquent Fair enviros* nani agissait comme le pôle positif d'une pile.
Ii30. Lois des décompositions par Us courants. Lorsqn'oi
EFFETS CHIHtQOEa. 3SS
;t clitmlque produit par udc pile ayant un ceriaîn nombre d'élënls peut t'étre par un seul , un seul produit dans le môme temps même elTet cbimîque qu'un nombre, quelconque ; la quantité de >G dissout dans chaque élément est la même; et la quantité d'eftproduit, de gaz dé{pQé ou de métal précipité, est sensiblement tiporlionnelle à la surface des éléments. Mais une batterie a on tavoir chimique plus grand qu'un seul élément : elle peat vaincre la afBnitës qui rt-sisteraient à un seul couple. l'étendue des siirl'aces des couples , et la force de la dissolution tcrposée, n'au5;nieiileiil point ta faculté décomposame , c'est-à-dire te des corps qui ue seraient pas décomposés par une pile , ne le talent pas davantage si on augmentait l'étendue de la surface des êmenis et la concentration du liquide conducteur. Pour augmen- I la puissance de l'action chimique d'une pile , il faat changer la Pire du liquide ou augmenter le nombre des éléments. fl ae faut pas prendre la décomposition de l'eau comme mesare iTsctiou chimique : car il y a des substances , telles que l'iodure potassium et le chlorure d'argent fondu , qui peuvent être détiposées par des courants incapables de décomposer l'eau. tJa courant de même intensité , qui traverse un liquide renfer- |Rt des quaniités variables d'acides ou de sels, décompose toujours iK^e quantité d'eau ; les petites dilTérences qu'on observe proiBBen de rinégaliLc des facultés dissolvantes des liquides pour MbrogÈne : ainsi , les sels ou les acides qu'on ajoute à l'eau n'a- IB8BI qu'en augmentant sa faculté conductrice. Lorsqu'on place dans le même circuit des appareils pour décom- )er l'eau dont les surfaces des plaques ou des fils onldesdimeo- DS différentes , tous produisent dans te même temps la même iBtité de gaz ; mais cette quantité est plus petite que celle qui ait produite par un seul , attendu que l'inieDsilé du courant di- Due à mesure que le nombre des appareils augmente. Lorsque le circuit , a{Hrès avoir traversé un appareil propre à la Bomposition de l'eau , se bifurque , et que les courants partiels réunissent après avoir traversé chacud un appareil de décomsiUon , la somme des volumes des gaz recueillis dans ces dera^ appareils est égale au volume du gaz recueilli dans le preer : ainsi , quand uu courant se divise, la somme des puissances imiques des courants partiels est égale à la puissance chimique 1 courant total.
Eu formant un élément avec une lame de platine et diRiéreots mail. IS
ka
226 ÉLECTRICITé DYNAMIQUE.
taux amalgamés , et faisant passer le courant à travers une dissoln- \rjT tîon de nitrate d'argent ou d'autres dissolutions métalliqueSyM.ïbl' ' teucci a reconnu : m ^
1* Qu'une quantité constante d'un métal quelconque dissoute ptt||gj un acide de nature et de densité variables , et à une températmi quelconque j produit un courant dont l'action chimique est stante , c'est-à-dire qui précipite toujours le même poids i\ même métal en dissolution , quelle que soit la densité de cette di solution ; 2<' Que, si le courant traverse une série de dissolutions dA talliques, les poids des métaux réduits sont proportionnels à équivalents chimiques ou aux poids de leurs atomes ; ou , end'i très termes , que le courant précipite le même nombre d'atomesit tous les métaux.
iiSi. Polarités acquises par les lames métalliques qui lâ servi aux décompositions chimiques. Les corps solides qui oA servi de conducteur à l'électricité , lorsqu'une partie du circuit étil formée par un corps liquide , acquièrent la propriété de dontfl lieu à un courant lorsqu'ils font partie d'un circuit renfermant V liquide : ainsi, lorsqu'on termine les deux pôles d'une pile par detf fils de platine , qui plongent dans une solution d'hydro^chloni d'ammoniaque ou dans tout autre corps liquide qu'ils décompoaoli si après quelques instants on les met en communication avec kl extrémités d'un multiplicateur, et qu'on interpose entre eux. un liquide conducteur, Taiguille du multiplicateur indique l'existeott d'un courant ; ce courant est en sens contraire de celui qui exitfût quand les deux fils étaient en contact avec les deux pôles de b pite; un seul fil suffit pour l'établir. Le temps pendant lequel les fib sont restés dans le courant de la pile a une grande infinence W la faculté électro-motrice qu'ils conservent, sur l'intensité de Teil et sur sa durée ; un fil conducteur laissé vingt ou trente minoiei dans le courant , lavé et essuyé , possède encore après plusieiM jours la faculté d'établir un courant (M. de Larive). Le phénomèfll dont il est question peut être vérifié d'une manière très simple :0i prend deux vases de verre A tlB (fig, 706 A) , remplis d'eau acidulée , qui communiquent entre eux et avec les extrémités d'uat pile par des fils de platine a, £, c; après que le circuit est re^ fermé un certain temps, on supprime les fils a et c, on ferme b circuit par une mèche de coton , et les gaz continuent à se dégage aux extrémités du fil £; mais la nature du gaz qui se dégage à ta» même extrémité a changé.
AlflTEAUX COLORÉS PRODUITS PAR LRS GOURAlfTS. ^ 227
e phénomèDe provient uniquement des acides et des alcalis qui éposenlsur les plaques ou les fils , et qui résistent aux lavages :
si on plonge des fils de platine , Tun dans de l'eau contenant Qillième d'acide nitrique , et l'autre dans de l'eau contenant un ème de son poids de potasse caustique , ces fils, lavés et es- & y se comportent comme s'ils avaient servi à des décomposi-
chimiques. On voit aussi pourquoi le courant marche en sens *9ire : car, quand ua alcali est en contact avec un acide j le ^Dt va de l'acide à l'alcali. Ces dernières observations , dues à ecquerel , expliquent parfaitement tous les efTels des piles de r (1036).
risque des lames de platine ont été employées pour décompo- ^au, et qu'elles restent eu partie plongées dans le mélange des
^az, après qu'on a interrompu le circuit , le volume des gazdi- ^rapidement par la recomposition de l'eau. M. Faraday a rets que cette propriété n appartient qu'à la plaque qui a servi de positif; que celte propriété diminue graduellement ; qu'elle se ^ve plus long-tem ps quand les plaques sont renfermées dansdes ^los 9 ou quand elles sont plongées dans des dissolutions acides ^lines j que quand elles sont exposées à l'air libre } et qu'enfin :>n de la chaleur des acides et des alcalis développe cette proê dans les plaques qui n'ont point servi à des décompositions. S2. Anneaux colores produits par faction des courants riques. Léopold Nobili est parvenu , au moyen d'un courant iipie i à produire sur des plaques çle différents métaux des 08 régaliers colorés des teintes les plus vives. Le procédé emh par ce physicien consiste à faire , avec une matière quelcon-
un rebord à la plaque , de manière à former un vase, que l'on ^lit d'une dissolution saline ou d'un mélange de différentes dissions ; la plaque communique directement à un des pôles de la > et on place dans le liquide un conducteur terminé par une le très aiguë, mais environnée d'un corps isolant jusqu'à son émité , qui est placée à une demi-ligne de la plaque : quand le iH est fermé, il se forme sur la plaque, en regard de la pointe, î^rcles concentriques plus ou moins nombreux et diversement rés ; une pile de douze éléments d'un pouce carré suffit. Les es $ont plus vives quand la plaque est positive que quand elle tégaiive , et quand on opère avec des dissolutions organiques. Il a décrit les effets qu'on obtient avec un grand nombre de jutions minérales , végétales et animales , sur différents më-
