PILE VOLTAÏQUE

petite partie de réiectricité qu^elle pouvait développer. Le second anasteenceque, chaque rondelle de carton supportant le poids te disques supérieurs , le liquide s'en écoule, elle devient moins ko conducteur^ et le liquide , en ruisselant le long de la pile, la décharge en partie. On a fait disparaître ces deux inconvénients eo sondant les disques et en plaçant la pile dans une position horixoDtale.

10S7. La figure 574 A représente une pile composée d une série de (risques de cuivre et de zinc soudées bout à bout et plongeant pir Jeors extrémités y dans des verres remplis de liquides conducieors. Il est évident que cet appareil satisfait à toutes les conditkjosDccessaires au développement de réiectricité : Vol ta le désigne SMS le nom d'appareil de tasses à couronne.

1088. L'appareil fig. 575, désigné sous le nom de pile à auges, est formé de couples rectangulaires soudés et mastiqués avec une nilière isolante dans une caisse horizontale; on remplit les intervalles des plaques avec un liquide conducteur : il est évident que rflfel produit doit être le même que dans la pile verticale.

I0SI9. L'appareil fig. 576 est une autre forme de pile , due à Wollaslon. Les plaques de cuivre et de zinc sont soudées par un proloDgemcnt étroit et disposées comme l'indiquent les figures 577, SIS : h lettre c désigne le cuivre, et la lettre z le zinc. Lorsqu'on veot mettre la pile en activité, on descend la barre horizontale AB delaflg. 576 de manière à faire plonger les plaques dans les vases M, M'.... remplis de liquide conducteur. Nobili a proposé de percer les éléments de la pile de Wollaston de manière que lames de zinc et de cuivre soient comme des indignes et que les parties pleines nieDten regard. On oblientainsi le même effet avec beaucoup moins de dépense en zinc et en acide. Il donne 26 millimètres de jour 13 millimètres de plein.

1050. On emploie quelquefois plusieurs piles réunies. On peot réunir les piles de deux manières : l"" en mettant en contact tas pôles négatifs entre eux, et les pôles positifs entre eux; 2" on réimissant le pôle négatif de la première avec le pôle positif de la iecoode, et ainsi des autres. Dans le premier cas on augmente Téendoe des éléments. Dans le dernier, on produit le môme effet [Q'avec une pile dont le nombre des couples serait égal à la somme es couples des piles. On emploie la première disposition pour roduire des effets qui dépendent de retendue des couples; la seukde pour produire ceux qui dépendent de la tension. II. 11

iOSl. On fait quelquefois usage d'appareils vollaïques formés d*un seul couple de grandes dimensions : la disposition la plus commode est représentée fig. 5795 le couple est formé de deux plaques de cuivre et de zinc, séparées par des bandes de carton ou de drap, et roulées en spirale sans se toucher; on introduit cet appareil dans un vase plein de liqueur conductrice, et on fait communiquer les deux plaques par le corps à travers lequel on veut faire passer le courant.

1052. Lorsqu'il s'agit de produire de grands effels, mais d'une courte durée , on emploie une disposition imaginée par M. Faraday, qui permet de monter une pile d'un grand nombre d'éléments dans un temps très-court. Les éléments de la pile de Faraday sont disposés comme ceux de Wollaslon, mais on les plonge dans la même auge. L'effet est beaucoup plus petit que si chaque élément pion-, geait dans un vase séparé à paroi isolante; mais dans un instant on peut mettre en action un très-grand nombre d'éléments. H. Monck emploie une autre disposition plus avantageuse : les lames de cuivre et de zinc sont égales, soudées suivant une ligne verticale, et maintenues par du liège, à une distance de 2 millimètres. Les Ogures 091 et 992 représentent l'arrangement de cette nouvelle pile.

1055. PHen à effeu constants. Les piles dont nous venons de parler ont un inconvénient très-grave : le plus grand effet a lieu au premier instant, il diminue ensuite rapidement , et d'autant plus qu'il était plus considérable. Cette variation d'intensité provient de l'hydrogène et du zinc qui se dépose sur la face cuivre opposée àla face zinc, et qui tend à produire des courants en sens contraire. On est par\'cnu de différentes manières à construire des piles à effet constant; mais dans presque toutes se trouve cette cirwnstancc, que chaque élément renferme deux liquides séparés par un corps poreux, et dans lesquels plongent des lames métalliques de même nature ou de natures différentes.

1054. Pile de M. Becquerei. Cette pile, la première à effet constant qui a été construite , consiste en deux vases de vents renfermant, l'un une dissolution conccntn»e de potasse, l'autre de Tacide nitrique; ces liquides communiquent par un siphon de verre rempli d'argile humectée par une dissolution de sel marin; une lame de platine plonge dans chaque vase ; lorsquelles sont réunies par un fil métallique, il se produit un dégagement d'oxygène sur la lame qui plonge dans la potasse, et le fil extérieur est parcouru par un courant constant , mais d'une faible puissance magnétique. L'intensité du

PILK VOLTAÏQITR. 1U3

courant ne comnioncc â diminuer que (juAnd , au Imut de quelque temps, le nitrate de potasse produit crislallisedans le Iu1;e. M. Beequercl allribuc la force ëlectro-molricc de rap])arei! à l'action cliimique de Tacide et de l'alcali. On pourrait placer un des deux liquides dans un vase de terre h porcelaine , sans vernis, et ce vase dans un autre de verre contenant lautre liquide; mais le nitrate de potasse qui se formerait dans les pores ferait éclater le vase. Plusieurs éléments pourraient être réunis à la méthode ordinaire. Ces piles ne sont pas employées , parce que celles que nous allons décrire ont une plus grande puissance.

105l(. Pile de M. Damtli. Cette pile , dont Tusage est maintenant très-répandu, se compose dune dissolution de sulfate de niivre,à1aparlie supérieure de laquelle se trouvent des cristaux du même sel destinés à maintenir la dissolution saturée , et d une dissolation de sel marin ; ces deux liquides sont séparés par une membrane mince, de la toile à voile très-serrée, du cuir perméable à l'eau, des planches très-minces de bois de sapin, du plAtre, de la imrcffaine seulement dégourdie, l'ne lame de cuivre plonge dans la dissolution de sulfate de cuivre, et une lame de zinc dans celle de sel maria. Ces piles ont une grande puissance , et n'éprouvent pendant longtemps que de très-faibles variations d'intensité. On peut leur donner des formes très-variées. Les figures 093 et 994 représentent celles qui ont été adoptées par l'inventeur. Chaque élément est formé d'un cylindre en cuivre mince ahcd (fig. 994), fermé par le bas et garni vers le haut d'un petit cylindre efgh de même nature et percé d'un très-grand nombre de petits trous; c'est dans l'espace annulaire con^pris entre les deux cylindres qu'on place les cristaux de sulfate de cuivre; iklm est un cylindre formé d'une membrane mince, de toile, ou des difTérenles substances perméables aux liquides dont nous avons parlé ; enfin np est un cylindre de zinc. La dissolution de sulfate de cuivre se place dans le vase de cuivre, et la dissolution de sel marin dans le cylindre pcnijéable iklm. Les éléments se réunissent comme l'indique la fig. oss. Pendant que la pile est en action, il se dépose du cuivre métallique contre la paroi intérieure du vase de cuivre. On peut placer le réser\'oir à cristaux de sulfate àTextérieur comme l'indique la figure 995, et donner au vase de cuivre une forme allongée, en ne ptacaot les cristaux qu'aux extrémités (fig. fm). On pourrait aussi placer an vase de cuivre lesté par du sable au centre d'un vase de mre, autour le sac et un cylindre de zinc. Les membranes

144 CIXCTRklIIc blVUDùCl.

DÛiieeSt comme ks ves$i«s, pr:4lcLk?^Dt pros d e^et que toutes les aotHM ctoivrfw; ii«ài5 ei!«> oa* u:;*? puissdaœ d eodtjsoiose qui fait pAMer la diMolution de sniÉitt? de cu:\re daiks celle de sel marine drroostaïKe que tend à diminuer I oiTet de U pile. Les autres malâêres que non» avons indiquées ne présentent pas cet inconvénient ma m^ine degré; mais k cuurant est plus Cutle; les diaphragmes m terre à porcelaine, seulement des'.urdie. paraissent les plus c*»- Tenabies, quand 1 intensité du courant doit être longtemps maintenue. Ihins ces piles il ne se dépose pi.-int d'hydrogène sur le cuivre t pan*e que 1 hvdn>;:rne décompose l'oxyde de cuivTe du mliate; le cui\re réduit s applique avec plus ou moins d'adhérmce sur la lame de cuivre.

103(1. PiU de .}/• Gron. Cette pile, quoique de très-petites dimensif/ns, produit de très-grands effets. Chaque élément se compose d'un petit vase.de verre au fond duquel on a mastiqué la télé d'une pipe de terre : le vase de verre renferme de l'acide nitrique, et le petit vase de terre de l'eau acidulée ; une lame de platine plonge dans le pn*niier liquide, et une lame de zinc dans le second. La tète de pipe |)ourrait être remplacée par un vase d une dimension queloinque. L'hydnigènc dégagé décompose l'acide nitrique en produisant un faible dégagement dacide hypo-azotique.

1037. Pile de M. Buttsen. L'élément se compose (Gg. 997) de quatre pièces solides de forme cylindrique, qui s*embottent les unes dans les autres. La plus extérieure est un bocal de verre plein d'acide nitrique du commerce; la seconde un cylindre creux de charbon ouvert pair los deux bouts, plon<j:eaut dans racide jusqu'au trois quarts de sii hauteur, et terminé par un anneau de cuivre bien décapé , adapté par frolloment , sur lequel est soudé une patte métallique recourbée, destinée à établir la communication avec le pôle contraire de l'élément suivant : le cylindre s'obtient en calcinant dans un moule de t«>lc un mélange intime de coke et de houille grasse finement pulvérisée, tournant le cylindre, le trempant dans de la mélasse et le rali inanl de nouveau; la troisième, nommée diaphragme, est un vase en terre {mreuse dont la paroi extérieure est à une très-i)etite dislance du cylindre de charbon : on y introduit une dissolution formée de sept à huit parties d'eau et d'une partie d*acide sulfurique ; enfîn, la dernière est un cylindre creux de zinc , surmonté d'une patte de même métal. On voit, par cette description y que l'élément de M. Bunsen ne diiïère de celui de M. Grove que par le c\ lindrc de cimrbon qui remplace la lame de platine; sousks

PILR VOLTAToUE. 103

mêmes dimensions , il lui est trcs-peu infcVicur; mais il est plus constant el plus économique.

1058. Pile de M. Smée. Cette pile ne contient qu'un seul liquide : aussi elle est moins constante dans ses effets que les pr<5cédentes; mais elle est très-puissante^ et très-souvent employée dans \a galvanoplastie.

Chaque élément (fig. 997") se compose d*une lame de cuivre argentée et platinée par un procédé que nous décrirons bientôt, placée entre deax lames de zinc z, z', de plus petites dimensions , réunies par on étrier Z -y les petites tiges P, P' communiquant avec la lame de platine , portent les fils conducteurs ; une traverse en bois A maintient les trois lames dans une position invariable. On plonge chaque élément dans un vase de verre renfermant un liquide formé de sept parties d*eau et d*une partie d*acide sulfurique ; la traverse en bois A , en s*appuyant sur les bords du vase , soutient Vappareil.

U. Smée employait des lames de platine platinées , parce qu'il a\a\l reconnu que les rugosités de la surface empêchaient l'hydrogène dW adhérer. C'est M. Boquillon qui a substitué aux lames de platine des lames de cuivre argentées et platinées } cette modifîcatioD rend l'appareil moins cher sans lui faire rien perdre de sa puissance.

1039. Pile de M, Schœnbein. L'élément de celte pile se compose d'un vase cylindrique de fonte, cl d'un vase d'argile poreuse placé dans le premier. Le vase de fonte contient un mélange de trois parties d'acide nitrique et d'une partie d'acide sulfurique ; le cylindre d'argile renferme un mélange de 12 volumes d'eau eld'un volume d'acide sulfurique, et une lame de zinc amalgamée. Celle pile est très-puissante.

1040. Pile du prince IL Bagration Les éléments sont formés d'an vase imperméable non métallique , rempli de terre humectée parnne dissolution de chlorhydrate d'ammoniaque (sel ammoniac), et dans laquelle sont placées, à une petite distance, une lame de niivre et une plaque de zinc. La pile devient bienlùt constante , et peut être maintenue dons cet éUit des mois entiers , pourvu qu'on hmuecteld terre de temps en temps {Arch. de Cdect., l. iv).

M. Desbonleaux a annoncé récemment qu'en remplissant les >ases de la pile de Wollaston d'une dissolution saturée de sulfate de zinc, à laquelle on ajoute un peu d'eau acidulée et de sulfate de niiire, la pile fonctionne d'mie manière très-régulière.

166 ÉLECTRICITÉ DTNAXIQI'E.

Dans toutes les piles, quelle que soit leur disposition , il est très-avantageux de couvrir la surface de zinc d'une couche mince de mercure I parce qu'alors le zinc n'est point attaqué quand les extrémités de la pile ne sont point en communication , et que, quand cette communication est établie , il n'y a de zinc dissous que celui qui correspond au courant produit. L'amalgamation du zinc s'obtient en frottant le zinc avec du mercure et de l'eau acidulée par Tacide sulfurique.

On a encore imaginé d'antres espèces de piles hydro-électriques moins employées, et dont il sera question plus loin.

1041. piles seeondaireê de Hitler. Les piles de Kitter sont formées de disques de cuivre et de carton humide entremêlés. Elles ne développent point d'électricité par elles-mêmes^ mais, quand elles ont été mises en communication avec une pile ordinaire , elles 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 Uitter sont contraires à ceux de la pile avec lesquels le contact a eu lieu. Ritter a observé que plus il y avait d'intermittences dans les disques, leur nombre restant le même, plus la conductibilité était petite, et plus la charge que la pile pouvait recevoir était grande. 11 est probable que reflet des piles de Ritter dépend des substances acides et alcalines que le courant de la pile voltaîque a déposées sur les faces des disques métalliques, pendant que la circulation était établie.

1048. PHti ièches. On a fait beaucoup dessais pour construire des piles sans l'intervention des conducteurs liquides; on a obtenu des appareils qui ont une tension sinon pennanente , du moins d'une assez longue durée, mais dont la puissance est en général très faible. La meilleure disposition fut indiquée par Zamboni en 1812. Elle consiste a employer des feuilles de papier recouvertes d'un côté d'une lame très-mince de zinc ou d élain et de l'autre d'une couche de peroxyde de manganèse, et qu'on place les unes sur les autres en les maintenant fortement serrées. M. Delezenne, qui s'est beaucoup occupe de la construction et des eflets des piles sèches, emploie du papier étamé, et fixe le peroxyde de manganèse avec do la colle animale; les feuilles sont pressées par des plaques de cuivre d'ime plus grande surface, maintenues par des cordons de soie. Quand ces piles ont été récemment construites, elles jouissent de toutes les propriétés des piles hydro-électriques : elles donnent des étincelles, des commotions, et produisent des

CONSIDÉRATIONS SUR LES EFFETS DES PILES. iG7

courants qai agissent sur l'aiguille aimantée et décomposent leau. Le papier doit avoir un certain degré d'humidité. L'intensité des courants augmente à mesure que rhumidilc de la pile est plus grande, mais elle décroit d'autant plus rapidement que les feuilles sont plus humides et qu'elles ont de plus petites dimensions, elle augmente avec la pression exercée sur les plaques polaires. L'action magnétique du courant augmente trcs-lentemcnt avec le nombre des éléments^ il n'en est pas de même de la tension. Les effets diminuent avec le temps, les tensions polaires moins que les autres propriétés, par la dessiccation du papier et TaUératiou des lames d'étain, mais d'autant plus lentement que les éléments ont une plus grande surface ; et ils unissent toi^ours par disparaître. Les piles qui sont environnées de soufre ou de résine s'éteignent promptement. Les piles sèches rentrent complètement dans la dasse des piles ordinaires (Arch. de l^élecir., t. v ).

i045. Considérations générales sur les effets des piles. Les etTets des piles sont produits, ou par la tension qui se développe aux pôles, ou par le mouvement de l'électricité dans le corps qui établit iacommouication des deux pôles : les premiers augmentent avec le nombre des éléments, et sont indépendants de leur étendue. Los effets produits par les courants sont ou magnétiques, ou caloriliques, on chimiques : et tous augmentent avec la faculté conductrice du liquide de la pile ; mais Tiniluence de la grandeur des éléments et deleurnoinbrc est très-variable. Nous reconnaîtrons plus tard que i intensité du courant qui provient d'une pile furméc d'élémenlségaux est proportionnelle au nombre des éléments, et en raison inverse de la résistance de chacun deux et de celle du corps quelconque qui réunit les pôles. 11 résulte de là que rinlensilé d'un courant est sensiblement indépendant du nombre des éléments, quand le iil qui réunit les pôles est gros et court, que l'iniluence du nombre des éléments augmente ù mesure que la partie extérieure du circuit présente plus de résistance, et que, pour des résistances trèsiaibles, des éléments d'une grande étendue sont utiles, parce qu'ils présentent moins de résistance au courant.

1044. On doit à M. Mattencci les observations suivantes : 1*" le maximum d'etret produit par une pile ordinaire a lieu ù l'instant de la fmueture du circuit ; 2" le décroissemcntd'inlensilédu courant est d abord très-rapide, et d'autant plus que le courant est plus puissant ; 11' ce décroissement continue pendant un temps plus ou moins long, .iprès lequel rintcnsité reste constante; "i-Me ten»ps nécessaire pour

1C8 ÉLECTRICITÉ DYNANIOUE.

que la pile parvienne à un clat permanent est d'autant plus long que le courant primitif était plus énergique , et que la pile renferme un plus grand nombre d'éléments; S*" les piles chargées d'avance et dont on n'a point fermé le circuit atteignent plus vite le terme de leurs variations; G*" une pile parvenue à son régime permanent recouvre, quand on interrompt le circuit, une partie de la force qu'elle avait perdue; et, en rétablissant les communications, le courant reprend une partie de son intensité primitive, d'autant plus grande que la durée de l'interruption a été plus longue.

D'après M. Faraday, le décroissement de l'intensité du courant dans un circuit fermé provient des actions chimiques qui accumulent sur In face cuivre opposée à la face zinc, de l'hydrogène, du zinc et des bases qui tendent à produire des courants contraires. Celte explication est maintenant parfaitement démontrée ; ces dépôts ne sont point enlevés par le frottement : car, si on forme une pile avec des disques montés sur un axe horizontal, et qui plongent dans une auge pleine de liquide et garnie de brosses, la rotation permanente laisse subsister la diminution d'intensité dont il est question.

1045. Lorsque la surface d'une des lames d'un élément reste constante et qu'on augmente progressivement celle de l'autre, l'intensité du courant croit beaucoup plus rapidement, si c*est la lame de cuivre dont on augmente l'étendue. Tous les couples que l'on peut former en combinant entre eux le zinc, le fer, le plomb, l'étain, le cuivre, le laiton, largeut, l'or, le platine, donnent ce résultat général , qu'en augmentant la surface du métal le moins attaqué, on augmente beaucoup plus l'efifet que parle changement contraire. L'effet d'un couple cuivre et zinc à plaques égaler ne change pas, quand on réduit la plaque de zinc à 1/7 de son étendue, si on augmente celle du cuivre de 1/8 ou de 1/7 au plus. On peut ainsi épargner beaucoup de zinc dans la construction des piles (M. Marianini). Quand les lames sont placées à une petite distance, et qu'on fait varier leurs grandeurs relatives de manière que leur somme reste constante, 'le maximum d'effet a lieu quand les plaques sont égales (Bigeon). L'effet produit par les mêmes plaques plongées dans le même liquide augmente avec le rapprochement des plaques, mais suivant une loi beaucoup moins rapide que la raison inverse de la distance.

1046. Quant aux liquides employés pour monter la pile^ on a reconnu que les dissolutions salines neutres agissent avec moins d'énergie que les dissolutions de sels acides, et ces dernières, à quel-

EFFETS PRODUITS PAÏI LA TENSION DES IÔLES. ICO

qnes exccpUoDS près, moins que les acides, et surtout Tacide nitrique ; et enfin que l'intensité du courant augmente avec la quantité de matière dissoute dans l'eau y excepté pour Tacide sulfurique , dont le maximum d'action a lieu quand il est combiné avec 0,5 ou 0,70 d'eau. Le mélange le plus convenable pour obtenir un courant d*ane grande intensité^ sans dissoudre trop de zinc, est formé d eau contoiant 1/80 d'acide sulfurique et 1/80 d'acide nitrique.

Pour une même pile, montée avec le même liquide, la force du courant augmente beaucoup quand on chauffe le liquide.

1047. Comme le développement de Télectricilé dans les piles

ordinaires est très-rapide, elle peut être isolée par tous les corps

qui ne sont pas très-bons conducteurs , c'est-à-dire par tous les

corps non métalliques-, il n'est point alors nécessaire d'employer

loales les précautions qui sont indispensables pour isoler les corps

chargés d'électricité développée par le frottement.

Nous allons maintenant étudier avec détails les différentes classes de phénomènes produits par la pile.

§ 2. Effets produits par la tension des pôles.

1048. Nous avons déjà dit que la tension des pôles d'une pile peut souvent se reconnaître directement, ou eu approchant Tun de l'autre deux fils métalliques très-fins, communiquant avec eux : qoand ils sont assez voisins, il se dégage une petite étincelle. Dans tous les cas, on peut charger un condensateur, une bouteille de Leyde, etc. : on obtient alors des phénomènes absolument semblablesàceux qui résultent de raccumulalion de réleclricilé produite par le frottement. La charge que peut acquérir le condensateur a lieu par un seul contact instantané, pour les piles ordinaires et même pour les piles sèches, à moins que le corps solide interposé entre les plaques ne soit très-mauvais conducteur : alors la charge exigerail un temps appréciable; c'est ce que M. Biot a reconnu en employant des plaques de nilre fondu. Il faut observer que , pour tharper le condensateur, la communication doit être établie de la manière la plus intime entre la pile et le plateau collecteur. La disposition la plus avantageuse, d'après M. Biot, est celle de la fi{r. Ô80 : au-dessus de la pile on met un petit godet en fer plein de mercure, dans lequel plonge un fil qui communique avec le condensateur.

i70 ÉLECTRICITÉ DYNAVIQUE.

1049. Suivant le même physicien , la tension d'une pile dépend de la naluredes métaux qui la composent , du nombre des éléments, et nullement de leur étendue et de la faculté conductrice du liquide interposé : aussi une pile à auges montée avec de leau pure charge le condensateur de la même manière que quand elle est montée avec une dissolution acide ou salée; mais elle ne donne aucune commotion, et ne produit aucune action chimique. M. de la Rive a été conduit par ses expériences à des résultats opposés relativement ù Tinfluence de la faculté conductrice de la matière interposée, car, d'après ce physicien , la tension de la pile varierait en sens contraire de la conductibilité du corps qui sépare les couples.

Suivant M. Biot, la tension augmente proportionnellement au nombre des éléments, mais, d après des expériences plus récentes de Peltier, la tension croîtrait suivant une loi plus rapide.

1050. Quand on fait communiquer les deux pôles d'une pile par un fil métallique, les tensions des pôles disparaissent. Lorsque, après avoir 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 fermé plus longtemps, du moins jusqu'à une certaine limite de temps, 15 à 20 minutes. La diminution de tension duc à rétablissement du circuit pendant un temps donné est d'autant plus considérable que le nombre des éléments est plus grand , et que le liquide est moins conducteur : le plus ou moins de conductibilité de lare qui établit la communication est sans influence. Le temps que les piles emploient h recouvrer leur tension primitive est d'autant plus grand que le circuit est resté fermé plus longtemps; quand on ne ferme pas le circuit, la tension parait rester constante.

1051. Au moyen de la pile, M. Ermann a fait des observations très-curieuses sur la faculté conductrice des corps pour 1 électricité sous une faible tension. Si Ton fait communiquer les pôles dune pile isolée avec deux électroscopes a feuilles d or, tous deux sont électrisés; si alors on prend un cylindre de savon sec, à l'une des extrémités duquel on insère un fil métallique, en mettant ce dernier en communication avec le sol et le savon en contact avec une des extrémités de la pile, Télectroscope correspondant revient à rétat naturel, et l'autre indique une plus forte tension: le savon remplit donc alors lofiice de bon conducteur pour l'une et l'autre électricité. Mais, si on fait communiquer les deux pôles de la pile