COURANTS D*INDUCTION
1* que l'effet produit par la décharge de la même quantité d'électricité sur un organe est d'autant plus grand que le courant a une pins faible durée ^ ce qui est constaté , pour l'électricité statique , parla diminution des effets de la décharge d'une batterie , à mesure qu'on augmente la résistance que les électricités doivent vaincre pour se réunir; 2" que^ sur une masse de fer, un courant d'induction agit toujours de deux manières différentes ^ en produisant une polarité et des courants comme dans tous les autres métaux ; et que la polarité augmente l'effet produit , tandis que les courants la diminuent; S"* enfin que la polarité s'établit d'autant plus facilement et le^ courants d'autant plus difficilement que la masse de fer a plus de discontinuité parallèlement à l'axe.
1161. Cette influence des corps conducteurs et des métaux magnétiques^ placés dans les hélices d'induction, se manifeste pour les inductions de tous les ordres.
i 162. Elle existe aussi à un haut degré pour les effets physiologiques des extra-courants. Quand le fil qui réunit les pôles est tourné en hélice sur une bobine , et que l'hélice renferme un cylindre de fer ou un paquet de iil y par la rupture du circuit on obtient une vive étincelle et une forte commotion; elle disparaît en grande partie si le fer est enlevé, ou seulement environné d'un tuyau de cuivre.
1165. Electricité statique produite par les courants directs et induits, MM. Masson et Breguet sont parvenus à charger un condensateur par des courants induits en employant la disposition suivante. Au moyen d'une roue dentée et d'un commutateur, les courants d'induction se succèdent rapidement, et dans le même sens; une des extrémités du fil induit est en contact avec un des plateaux d'un condensateur, et lautre est approché à une distance extrêmement petite du second ; à l'instant où l'on aperçoit une étincelle, on éloigne ce fil , et le condensateur est chargé de l'espèce d'électricité qui convient au sens du mouvement.
La figure lOis représente la disposition de l'appareil. MN est une bobine sur laquelle sont enroulés deux fils de cuivre isolés, de 650 mètres de longueur, et de 2"**" ,5 de diamètre; à côté se trouvent cinq roues dentées, montées sur le même axe en fer, isolées, et dont les dents sont alternativement en verre et en métal. La première roue AB sert uniquement à interrompre le courant principal ; les autres sont disposées de manière qu'une dent de cuivre dans les roues extrêmes soit vis-à-vis une dent de verre dans les roues du
s 78 ËLECTBICITÉ DYNAMIQUE.
milieu. Des lames de cuivre OB', CB" v** frottent sur les roues et établissent les communications, de même que les petits ressorts n, n\ n",... qui passent sur des collets de cuivre des roues. Les lames de cuivre WC\ B^C^^y touchant alternativement des dents de cuivre et de verre , il est facile de voir comment on obtiendra toujours , dans le même sens en œy y les deux courants alternatifs d'induction. Supposons que le courant d'induction, au moment où Ton établit les communications, prenne la direction Mk'"", il viendra dans la lame de cuivre ap; de là par n"\ dans la roue dont la dent de cuivre touche lalameS^'C', il passera dans la pièce métallique F'H', et, traversant a?y, il suivra HF, C'B', K'M. Au moment où Ton interrompra les communications, le courant partant de N suivra la route Nay, n^C'^, \Vx%j HC'aM. On a employé une pile de Danicll, dont le nombre des éléments n'a jamais dépassé quarante.
1164. Courants produits dans des plaques métalliques mobiles par V influence des aimants et de la terre, Une plaque de cuivre circulaire verticale est mise en mouvement autour de son axe. L'axe de rotation, dans une certaine étendue, est couvert d'amalgame, ainsi que la circonférence du disque, et les deux extrémités du fil d'un multiplicateur sont en contact, l'une avec la partie de Taxe amalgamé, l'autre avec la circonférence du disque (fig. 708). Si on approche les pôles contraires de deux aimants de chaque côté du disque, en établissant le contact d une des extrémités du fil du multiplicateur avec la circonférence précisément entre les deux pôles, le mouvement de rotation du disque produit dans le multiplicateur une déuation qui indique un courant dirigé de la circonférence au centre, ou du centre à la circonférence, suivant le sens de la rotation. Quand le contact a lieu à la circonférence du disque, en avant des pôles ou au delà , la rotation ayant lieu dans le même sens, les courants ont toujours la même direction , jusqu'à une distance de SO* à 60* de chaque côté des pôles magnétiques; mais le courant va en diminuant à mesure que le point de contact s'éloigne des pôles, et à des distances égales de part et d'autre il a la même intensité. En élevant davantage le disque, de manière que les pôles en regard s'éloignent de la circonférence , les mêmes effets sont produits. Si l'on met les deux extrémités du fil conducteur en contact avec la circonférence, de manière que> l'un d'eux étant entre les deux pôles (fig. 709), l'autre soit à droite ou à gauche, on obtient dans les deux cas des courants opposés. Quand les deux points de contact sont symétriquement placés par rapport aux pôles,
GOURANTS D*INDUGTIOIf. 179
TaigoUle du multiplicateur est stalionnaire. Ainsi la rotation du disque développe des courants dirigés suivant les rayons et la circonférence y et ces courants sont symétriquement placés par rapport au rayon qui passe entre les pôles (M. Faraday).
La direction des courants dans le disque en mouvement donne une explication bien simple des phénomènes découverts par M. Arago [8^9]. £n eiïet, quand Taiguille est mobile et le disque en mouvement, on voit que chacun des courants produits tend à pousser l'aimant dans la même direction.
il6iS. MM. Nobili et Antinori ont cherché a déterminer d'une manière plus précise la direction des courants sur la surface des disques en mouvement. Ils ont employé la même méthode que M. Faraday } mais les extrémités du ûl du multiplicateur étaient terminées par des pointes amalgamées , et pouvaient être appliquées sur les diiïérents points de la surface du disque : ils ont trouvé ainsi la disposition des courants indiqués dans la fig. 7io. Or, il est facile de voir, à Tinspection de la figure, que les courants placés en R et K' exercent des actions répulsives sur les courants les plus voisins qui circulent dans l'aimant, et que les courants placés en A et A' excpcent au contraire une action attractive sur les courants les plus voisins. Quant à ceux qui sont compris dans la zone qui passe sous laimant, leur intensité doit aller en décroissant a mesure qu'ils s'approchent du milieu de l'aimant, puisque les courants sont de signe contraire entre l'aimant et la circonférence, et entre 1 aimant et le centre^ mais leurs eiïets sont encore dans le même sens , comme il est facile de le reconnaître. £u ciïet, soit abcd (Hg. 7ii) Taimant, mn un courant plus voisin du point b que du point c, le courant sera dirigé comme l'indique la flèche; si on prend un point b' tel que mb'^^mb, les actions du courant mn sur les parties bm et mb' se détruiront, et il restera une action dirigée dans le sens de celle des courants les plus voisins ab et b'c , qui est répulsive ; la même chose aurait évidemment lieu , si le point m était plus voisin de c que de b, et pour les courants qui se trouvent de Tautre côté.
De cette disposition des courants résultent nécessairement les trois composantes de la force qui sollicite une aiguille soumise à l'influence d'un disque en mouvement [850]. £n eflet, la première résulte de ce que les forces attractives résident dans les parties du dLsque qui s'éloignent , et les forces répulsives dans les parties du disque qui s'approchent de l'aimant; et comme MM. Nobili et An-
tinori ont reconnu que ces dernières envahissent le disque jusque sous Taimant; de sorte qu'elles s'étendent au delà du rayon qui passe par le centre de l'aimant, elles l'emportent sur les forces attractives qui s'exercent de plus loin et plus obliquement : de là Torigine de la composante perpendiculaire au disque , et qui tend à éloigner le pôle du disque. Quant à la force dirigée suivant le rayon, il est facile de voir que, quand l'aimant est près de la circonférence, tous les points répulsifs étant d'un seul côté par rapport à la ligne passant par le centre de l'aimant et perpendiculaire au rayon du disque , la résultante des forces répulsives sera oblique au rayon, et donnera une composante dans cette direction qui agira du centre à la circonférence; mais, à mesure que l'aimant se rapprochera du centre, les points répulsifs seront placés de chaque côté de la ligne perpendiculaire au rayon, la résultante se rapprochera de la normale au disque , et il existera une distance de 1 aimant au centre pour laquelle la résultante sera exactement perpendiculaire au rayon : au delà, la composante parallèle au rayon s'inclinera en sens contraire; mais elle deviendra nulle de nouveau quand l'aimant sera au centre du disque.
11 est important de remarquer que, dans les expériences de M. Faraday comme dans celles de MM. Nobili et Antinori, on n'obtient que l'indication de certaines parties des courbes parcourues par les courants, courbes qui sont complètement inconnues, mais dont il faudrait connaître la forme et la position pour déterminer exactement l'efTet produit sur l'aiguille, attendu que cet elTet résulte de l'action totale des éléments de tous les courants.
1106. 11 résulte évidemment des expériences de M. Faraday que, si un disque tournant était soumis à l'action de deux pôles magnétiques contraires, placés dans le plan de rotation et dans la direction d'un même diamètre, il se produirait des courants dirigés suivant les diamètres, et dont le sens dépendrait de celui de la rotation. Or, comme l'action de la terre peut être assimilée à celle de deux pôles magnétiques dirigés suivant la ligne d'inclinaison , on conçoit que , si l'on fait tourner un disque autour d'un axe perpendiculaire à son plan, à la ligne d'inclinaison et dans le méridien magnétique , il devra se produire des courants dans le disque , qui pourront être observés en approchant de ses bords une aiguille aimantée asiatique; c'est ce que M. Faraday a vérifié par des expériences multipliées. Mais, si l'on incline Taxe do rotation , relTct produit diminue , et finit par disparaître conipléloniont lorsque sa
COURANTS THERMO-âLECTRIOiUES. 28 i
direction coïncide avec celle de l'inclinaison : car alors l'effet doit être le même que qaand le pôle d'un aimant est au centre de rotation. Une aulre conséquence très-importante , c'est que, si le disque était remplacé par un globe creux , les courants devraient être dirigés suivant les méridiens, puisque les courants sont toujours perpendiculaires à la direction du mouvement. M. Faraday a encore vérifié ce fait, et il a trouvé que les déviations d'une aiguille aimantée asiatique étaient les mêmes que celles que M. Barlow avait trouvées par la rotation d'une bombe : ainsi ces derniers phénomènes sont, sans aucun doute, le résultat de l'action inductive de la terre.
Les phénomènes dont nous venons de parler tendraient à faire croire que tous les corps sont magnétiques, et viendraient à Tappui des expériences faites sur cet objet par Coulomb, M. Becquerel , et récemment par M. Haldat et M. E. Becquerel.
S 9. Développement des courants électriques par la chaleur.
i 167. En 1821, le docteur Seebeck, professeur à Hall, découvrit dans la chaleur une nouvelle cause de production de l'électricité. L'appareil employé par ce physicien consistait en un circuit fermé, composé de deux métaux différents : en maintenant les deux soudures à des températures différentes , un courant électrique parcourait le circuit. Depuis, M. Becquerel est parvenu à produire un courant dans un circuit formé d*un seul métal. Nous commencerons par exposer ces derniers phénomènes, comme les plus simples.
1168. Courants développés dans un circuit formé if un seul métal. Soit abc (fig. 712) un circuit fermé composé d'un fil de platine dont les extrémités sont soudées aux deux bouts du fil d'un rhéomètre multiplicateur : si on élève la température d'une partie quelconque , il ne se manifeste aucun courant^ mais, si l'on fait en O un nœud ou une petite hélice, et que l'on porte le foyer de chaleur à peu de distance en F, il se produit aussitôt un courant électrique dont la direction indique que l'électricité positive marche vers le point O. Un fil de palladium se comporte comme un fil de platine, un fil d'or ne produit point d'effet, un fil d'argent, ainsi qu'un fil de cuivre, un effet très-faible. Ces courants paraissent provenir d'une différence dans la propagation de la chaleur, occasionnée par la petite masse métallique placée en 0. On peut aussi
iSi iUEflTBiOlTt DTNAMIQUB.
développer des coaraDU thermo-électriques dans un 61 conUnu de fer ou de cuivre , d'or ou de platine, d'un diamètre constant , lorsque ses différentes parties n'ont pas le même degré de trempe ou de recuit 9 probablement parce que ces différences en produisent dans la faculté conductrioç pour la chaleur. Si Ton fait communi* quer deux fils de même nature et de même section avec les extrémités d'un rhéomètre, en chauffant une des extrémités libres des fils et les mettant en contact y il se produit un courant.
On peut produire les mêmes phénomènes avec un fil discontinu. Si Ton forme une spire à une des extrémités d'un fil, et qu'après ravoir chauffée, on la mette en contact avec l'autre bout, ou si l'on réunit les deux bouts par un crochet, en appliquant la chaleur d'un seul côté, il se produit un courant dont la direction indique que l'électricité positive passe du côté du 01 qui s'échauffe le plus difficilement : ainsi le courant va du chaud au froid. Avec un fil de cuivre il n'y a de courants qu'autant que l'un des bouts du fil est oxydé ou couvert d'une couche très-mince de mercure, d'or, d'étain d'argent. L'or et l'argent, quand ils ne sont pas purs, se comportent comme le cuivre. Les métaux oxydables , tels que l'antimoine, le fer et le «ne, présentent des effets inverses : le courant va de la partie froide à la partie chaude; le plomb et l'étain donnent des effets variables. Ces anomalies ne tiennent pas à une action chimique, car elles se produisent dans l'huile paifaitement privée d'air. Certains métaux en fil sans discontinuité et sans protubérances, tels que le fer, donnent naissance à des courants lorsqu'une partie quelconque a été préalablement recuite , et qu'on applique la chaleur en un point quelconque. M. Seebeck a reconnu qu'il se produit également des courants dans des anneaux fondus de bismuth et d'antimoine quand on refroidit une moitié et qu'on élève la température de l'autre; M. Sturgeon a constaté dans les cadres de ces deux métaux que certains points chauffés produisaient des courants, les uns dans un sens, les autres dans un autre, et que les points neutres, ceux qui ne produisent point de courants, sont ceux où la matière a dû commencer à se refroidir. Ce même physicien a reconnu des courants dans des barreaux cylindriques et coniques de ces deux métaux : avec un cône d'antimoine fondu, les courants étaient dirigés de haut en bas, ou de bas en haut, suivant qu'on refroidissait ou cpi'on échauffait la base. Tous les métaux possèdent dos propriétés thermo-électriques analogues, pourvu qu'ils soient en grandes masses* Il est probable que ces phénomènes proviennent
COURANTS THBi»ie*ÉLBCTlIODBS. S85
du défaut d'bomogéDéitë des masses relativement à leur état oristallin.
1 168. Courant produit dans un circuit formé de plusieurs mé^ taux. L'appareil employé par M. Seebeck se compose (fig. 7i3) d'un cylindre de bismuth ou d'anUmoin^ ab, aux deux extrémités duquel on a sondé une lame de cuivre deux fois recourbée. La parlie ed est environnée de soie, aûn que l'on puisse la tenir à la main. Ce circuit, dans son état naturel, n*a aucune action sur une aiguille aimantée; mais, si Ion cbauiïe une des soudures a ou b, il s'établit un courant électrique dont on peut facilement constater Texistence et la direction en présentant un des côtés du rectangle à une aiguille aimantée y ce courant va en s'aiïaiblissant jusqu'à ce que les deux soudures se retrouvent à la même température. Il suffit , pour produire ce phénomène, de présenter pendant quelques instants une des soudures à la flamme d'une bougie ou à un corps chaud quelconque, ou de la toucher avec la main. Si c'est la soudure a qui a été échauffée , le courant va dans le sens bacd; et, si c'est la soudure b dont on a élevé la température, le courant va dans le sens abdc. Le même effet a lieu en refroidissant une dés soudures. En général, le courant s'établit aussitôt que les deux soudures ne se trouvent pas à la même température.
On peut aussi se servir d'un rhéomètre multiplicateur à fil court, en mettant en communication avec ses extrémités deux fils de cuivre, dont les autres extrémités sont soudées à un cylindre de bismuth ou d'antimoine : la chaleur de la main est suffisante pour produire une grande déviation. On peut aussi se contenter d'enrouler aux extrémités du fil du multiplicateur les extrémités d'un fil de fer : en appliquant les doigts à une des jonctions on obtient des déviations qui, pour les rhéomètres très-sensibles, peuvent s'élever jusqu'à 70* et même 80".
i 1 70. En formant des eircuits avec différents métaux , on a pu les ranger dans l'ordre de leur propriété thermo-électrique. Dans les deux tableaux qui suivent, chaque métal est positif par rapport à celui qui précède , et négatif relativement à ceux qui suivent. Le premier est de M. Cumming; le second de M. Becquerel.
Bismuth, msrcure, nickel, plaline, palladium, cobalt, manganèse, argent, éta in, plomb, rhodium, laiton, cuivre, or, zinc, charbon , plombagine , fer, arsenic, antimoine.
Bismuth, platine, plomb, élain, cuivre, or, argent, zinc, fer, antitnoine.
ft4 ttUECTUCITÉ imiAXIOCB.
1171. On doiti H. Beoqoerel la déoooTerte de plosiears frits tièf-imporlants que nous allons rapporter.
1*. L'effet produil est le même qoand les métaux soot immédiatement en contact ou séparés par une soudure quelconque homogène , on par plusieurs métaux intermédiaires y pourvu que l'arc de communication soit également échauffé. On démontre ce fait aa moyen du drcuit fig. 714, dans lequel le cui\Te et le fer sont en contact au point a> et séparés par des 61s de platine , de cui\Te ou d'étain. En chauffont seulement le point a, ou simultanément les points a, b, e, i/, e, à la même température , tous les autres conservant la température initiale , on obtient la même déviation.
2*. Lorsque les deux soudures d'un circuit fer et cuivre sont maintenues à différentes températures , l'intensité du courant est égale à la différence des intensités des deux courants qui seraient produits si une des deux soudures était à zéro y et non, conmie on anrail pu le penser, à l'intensité du courant résultant de la différence des températures.
8** Dans un circuit fer et cuivre, l'une des soudures étant à xéro, et la température de l'autre croissant progressivement , l'intensité du courant ne croit pas proportionnellement à la températore : i 300* l'accroissement est à peine sensible; au delà, Tintensite décroît, et change de signe au rouge sombre. Dans un circuit âne et argent, la déviation maximum a lieu à 120*; elle est nulle i 225*, et au delà elle change de signe. Dans un circuit zinc et or . elle est nulle à 150*, et change de signe à une température plus élevée. Les circuits fer et cuivre de même longueur produisent toujours les mêmes effets, quels que soient le diamètre des fils et le mode de contact, c'est-à-dire qu'il y ait soudure ou réunion par une forte pression. Avec les circuits zinc et argent , zinc et or, on obtient des résultats différents, suivant le diamètre des fils et le mode de contact.
k*. Pour des circuits fer et argent, fer et cuivre , cuivre et platine, argent et étain, cuivre et argent, les intensités des courants sont proportionnelles à la température d'une des soudures au moins jusqu'à M*, l'autre étant à zéro. Cette propriété est importante, car on peut s'en servir pour graduer avec une grande facilité les rhéomètres multiplicateurs : il suffit pour cela de souder aux extrémités du fil de cuivre de l'instrument les extrémités d*un fil de fer, de plonger une des soudures dans de la glace fondante , et l'autre dans de l'eau à 40*, et d'observer les déviations cerrespon-
COURANTS THERMO-ÉLBCTRIQUES. U^
(lantcs aux températures de Teau pendant son refroidissemeni : on obtiendra les déviations correspondantes à des intensités représentées par la température de Teau.
5". £nûn M. Becquerel est parvenu, au moyen des expériences que nous allons rapporter, à déterminer avec une grande probabilité, les rapports des pouvoirs thermo-électriques des différents métaux.
Pour reconnaître les rapports d'intensité des courants thermoélectriques produits par différents métaux, M. Becquerel soudait, bout à bout, des fils des métaux sur lesquels il voulait opérer; les deux extrémités de cette chaîne étaient elles-mêmes soudées aux extrémités du fil du rhéomètre, et il élevait la température de la soudure où se trouvaient les deux métaux dont il voulait mesurer le pouvoir thermo-électrique. Par cette disposition la conductibilité de lappareil restait constante et les résultats étaient comparables.
Voici le résultat des expériences; une des soudures a été élevée à 20^, et toutes les autres ont été maintenues à 0^.
Désignation des sondnrM. Intensité da coarant.
Fer ctain 31,24
Cuivre platine 8,o;>
Fer cuivre 27,96
Argent cuivre 2,00
Fer argent 26,20
Fer platine 36,07
Cuivre
ctain
Zinc
cuivre
Argcut
or
Il résulte de ce tableau que, pour une température donnée de 20% chaque métal acquiert une puissance ou action thermoélectrique telle que l'intensité du courant électrique que Ion obtient par l'élévation de température d'une soudure est égale à la différence des quantités qui représentent chacune de ses actions.
186 Albctbigité dtnanique.
Par exemple y poar le fer et le cDivre, en désignant par P cette action ou cette paissancc, on a P fer — P cuivre = 27,96 pour l'intensité du courant lorsqu'on élève la soudure fer et cni>Te à 20* ; de même pour le platine et le fer, Pfer— Pplatine = 36,07. En retranchant la première de la seconde on a Pcuîvtc — Pplatine = 8,11: or, rcxpérience donne 8,55, qui en diffère peu. Il esl donc bien démontré que Tintensité d'un courant thermo-électrique est égal à la difTérence des actions thermo-électriques produites dans chaque métal par la même température. Alors, si l'on représente par X le pouvoir thermo-électrique du fer à 20*, on aura pour les antres pouvoirs thermo-électriques les valeurs suivantes :
P fer
P argent
V or
P linc
P fuÎTrc
P éUin
P plutiiie
Dans cet arrangement chaque métal est positif par rapjiort à ceux qui le suivent, et négatif relativement à ceux qui le précèdent.
On voit, d'après ce tableau, que les pouvoirs thermo-électriques de l'argent, de l'or, du zinc et du cuivre sont à peu près égaux : or, parmi les difTcrentes propriétés calorifiques de ces métaux, la seule qui présente les mêmes rapports, c'est la faculté rayonnante. 8i celte conjecture se vérifiait, il faudrait admettre que dans le contact de deux métaux différents, le rayonnement de chaque surface est le même que dans Tair, et que la différence des pouvoirs rayonnants détermine le sens et l'intensité du courant. £n admettant cette hypothèse, on pourrait déterminer la valeur de x par le rapport connu des facultés rayonnantes : par exemple, d'après Leslie, le rapport du rayonnement du fer et de l'or est 15 : 12. On auniit alors la proportion
X \ X- 20,70 :: li> : 12.
Les pouvoirs thermo-électriques des métaux seraient alors reésentës par les nombres suivants :
Fer 133,50
Arffcni 107,30
Or 106,80
Zinc. .....••. 106,54
CuiTre 105,o4
Ëtain 102,20
Platine 97,. "ÎO
couRAirrs thermo-électriques. 387
Ces nombres se rapportent à une conductibilité électrique déterminée et à une certaine température 5 mais leur rapport est indépendant et de la température et de la conductibilité du circuit : car chacun d*eux varie proportionnellement à ces deux éléments , mais pour la température jusqu'à une certaine limite seulement.
M. Becquerel a reconnu que ces nombres sont aussi indépendants du plus ou moins de chaleur, et du refroidissement dans Tair de hi partie des fils situés au dehors de la source de chaleur. Pour cela, il fallait former on circuit de plusieurs fils alternatifs de fer et de cuivre n'ayant pas les mômes dimensions en longueur et en grosseur, élever successivement la température de chaque soudure au même degré , toutes les autres étant à zéro, et voir quelles étaient les intensités des courants : lexpérience a constaté que les intensités étaient égales.
M. Becquerel a fait une vérification très-remarquable des nombres relatifs au pouvoir thermo-électrique des métaux. On sait que, quand la température est la même dans toutes les parties d'un circuit composé de fils de différents métaux, le courant est nul : il faut donc que la somme des nombres qui représentent l'intensité des courants , pris chacun avec leurs signes , soit égale à zéro : or, c'est à quoi les nombres trouvés satisfont parfaitement.
Prenons, par exemple, le circuit fer, platine, argent, cuivre, et affectons du signe -{- l'intensité du courant qui va à droite : en désignant par A, B, C, D les courants développés aux quatre soudures , on aura
A (fer, platine) = 133,50— 97,50 = 36,00
H (platiue, argent) = 97,50— i07,30 = — 9,80
C (argent, cuivre) = 107,30 — i0C,5i = i,7(i
D (cuivre, fer) = 105,51—133,50 = —27,90
dont la somme est nulle.
1172. La chaleur peut aussi produire des courants dans des circuits non métalliques^ d'après Nobili, deux cylindres d'argile de 5 à 8 centimètres de longueur et de 6 à 9 millimètres de diamètre, en communication par une de leurs extrémités avec un multiplicateur, et dont les deux autres sont mises en contact après qu'une d'elles a été chauffée au ronge, produisent un courant qui va de la partie froide à la partie chaude.
1175. Le mercure, comme les autres métaux, jouit de la propriété de produire des courants électriques , lorsqu'il est en con-
tact avec des 61s métalliques de même nature à des températures différentes } mais, pour éviter que les mouvements du mercure ne répartissent uniformément la température, il faut placer le mercure dans un tube de verre étroit, terminé par deux fils métalliques, le tenir un peu incliné, et chauffer la partie supérieure; le courant marche de la partie la plus chaude à la partie la plus froide (M. Mazoli). D'après M. Matteucci, deux masses de mercure à des températures différentes , mises en contact, ne produisent point de courants : le mercure ferait, par conséquent, exception au fait général observé par M. Becquerel.
1174. Piles thermo'électriquei. Si Ton forme un circuit fermé avec un grand nombre de fils ou de tiges de deux métaux soudés alternativement bout à bout, et qu'on chauffe les soudures de rangs pairs ou impairs, les autres étant maintenues à une température constante moins élevée, on obtient des courants qui, pour la même différence de température , ont des intensités qui augmentent avec le nombre des éléments. Les premières piles thermo-électriques ont été construites par MM. Fourier et Œrsted. La fig. 7i5 représente la disposition qu'ils ont employée : la pile est formée de barreaux de bismuth et d'antimoine; les premiers portent à une de leurs extrémités un appendice que Ton peut plonger dans de la glace, aCn de maintenir la soudure correspondante à une température peu différente de 0® ; les autres soudures sont chauffées directement par des lampes. Dans une pile à 6 éléments, en chauffant successivement 1, 2, Syk.... 6 soudures, ils ont obtenu des déviations de 9®; 13'',75; 18%5; 22*; 25%66; et 28%66.
1 1 78. On peut disposer les piles d'une manière beaucoup plus commode, fondée sur la propriété que possèdent les courants thermo-électriques de ne pas passer à travers Teau ordinaire : on se sert d'éléments ayant la forme d'un fer à cheval, et on les soude latéralement, de manière que toutes les soudures de rangs pairs soient d'un côté , et toutes les soudures de rangs impairs de l'autre; alors on peut plonger toutes les premières dans un seul vase renfermant de la glace ou un mélange frigorifique , et toutes les autres dans un seul vase renfermant de l'eau ou de l'huile chaude. Cette disposition est très-facile à exécuter avec des fils de fer et de cuivre. J'ai reconnu que, dans une pile fer et cuivre de 100 éléments, l'intensité du courant était proportionnelle aux nombres d'éléments, maintenus à des températures différentes quand le circuit restait toujours le même; mais quand le circuit ne renfermait que les élé-
COUfiANTS THERMO-ÉLECTRIQUES. 289
Dicntsdont on disait varier la température ^ l'intensité du courant augmentait dans un plus petit rapport que le nombre des éléments.
1176. Lorsque les piles sont destinées à fonctionner sous Tinfluencedu calorique rayonnant ^ on les construit avec les métaux dont la puissance thermo-électrique diffère le plus, avec des barreaux de bismuth et d antimoine. Chaque barreau porte à une de ses extrémités un petit talon par lequel il est soudé à Télément suivant , de manière que l'ensemble des couples forme un parallélipipède. Les barreaux sont séparés les uns des autres par du papier. C*est ainsi que sont construites les piles des appareils de M. Melloni. Leur effet n'augmente pas à beaucoup près proportionnellement au nombre des éléments, à cause de la longueur du circuit. Nobili a imaginé de disposer les éléments en rayons : l'effet est plus prompt, rétendue de ToriGce d accès des rayons de chaleur est beaucoup plus petite , et la pile se refroidit plus rapidement.
1177. Mesure da temj)éralure8 par les courants thermo-électriques. Les circuits thermo-électriques peuvent être employés pour mesurer les hautes températures : il suffit, pour cela, de prendre deux fils métalliques d'un petit diamètre, formés de deux métaux peu différents relativement à leurs propriétés thermo-électriques, tels que le platine et le palladium , ou de platine inégalement purifié , tels que ceux qu'on désigne sous le nom de platine mou et de platine dur, tordus par un de leurs bouts et dont les autres communiquent avec les extrémilcs d'un rhéomètre multiplicateur. On maintient ces deux dernières Jonctions a une température constante, tandis que la première est plongée dans la source dont on veut mesurer la température. Par des expériences préliminaires, faites avec le même appareil , on a déterminé les températures correspondantes aux déviations de l'aiguille.
1178. On peut se servir de la même disposition pour déterminer la température de la mer ou celle de la terre , à une grande profondeur^ mais il faut alors employer des métaux d'une grande puissance thermo-électrique, tels que le fer et le cuivre j et, pour soustraire le circuit à l'influence des courants qui pourraient résulter de l'action des fils sur les corps environnants, les deux fils doivent être étamés sur toute leur longueur, recouverts de soie et goudronnés. On ne peut pas cependant se servir de ces appareils pour observer la température à une très-grande distance, à cause de la résistance que la grande longueur des fils oppose au mouvement de rélectricité; au-delà de 150 mètres, pour des fils de 1 mil-
S90 ÉLBGTBIGITÉ DYNAMIQUE.
Jimètre de diamètre, une variation de température de quelques degrés est peu appréciable au rhéomèlre le plus sensible.
i 1 79. MM. Becquerel et Breschet ont employé la môme disposition pour mesurer la température des diiïérenis tissus des animaux; ils se sont servis d'aiguilles semblables à celles quon emploie dans racupuncture , et qui peuvent traverser la plupart des organes sans altérer leurs fonctions. Ces aiguilles étaient formées de deux fils très^minces^ l'un d'acier^ l'autre de cuivre , parallèles, soudés par une de leurs extrémités, vernis dans toute leur étendue, et séparés dans le reste de leur longueur par une membrane trèsmince , ou soudés bout à bout quand 1 aiguille devait traverser le corps de part en part. Les jonctions extérieures étaient maintenues à une température constante au moyen d'un appareil de M. Sorcl. On ne pouvait pas employer de la glace , attendu que la différence de température aurait été trop grande , et la déviation de l'aiguille trop considérable.
i 180. Les piles thermo-électriques peuvent être employées pour reconnaître les variations de température produites dans un conducteur traversé par un courant. 11 suffît d'appliquer une des soudures contre le conducteur^ les autres étant à la température ordinaire; ou y de chaque côté du fil, deux soudures séparées par une autre intermédiaire. C'est ainsi que Peltier a reconnu l'uniformité de température d'un fil homogène d'un diamètre constant traversé par un courant hydro-électrique , et les variations de température qui se produisent au contact de deux métaux qui font partie d'un circuit fenué, suivant le sens du couvant et de la nature des métaux [1110].
1181. Propriétéê physiques et chimiques des courants thermoélectriques. Ces courants jouissent de toutes les propriétés des courants voltalques; ils agissent sur l'aiguille aimantée; ils aimantent le fer doux et produisent de la chaleur, des courants d induction et des actions chimiques. Mais, comme ces courants n'ont qu'une fiiible tension, pour obtenir des actions chimiques, il faut employer des piles d'un grand nombre d'éléments pour que le courant puisse passer môme à travers les liquides les plus conducteurs. M. Botlo, de Turin, est parvenu à décomposer do l'eau acidulée, avec une pile de 120 éléments formés de fils de platine et de fer de 27 millimètres de longueur et de 1/4 de millimètre de diamèlre, en chauffant avec une lampe à esprit-de-vin les soudures paires ou impaires; la décomposition était plus énergique quand on faisait plonger des fils
GOURANTS PRODUITE PAR L*iliEGTRIOITÉ A HAUTE TENSION. 391
de CDivre dans l'eau. M. Becquerel est parvenu ft décomposer des sels par un seul élément , platine et cuivre, en fixant aux extrémités libres, des fils de cuivre, de zinc, d'étain, d'argent et de plomb , qu*il plongeait chacun dans une des branches d'un tube recourbé en U et rempli dune dissolution saline, ayant pour base Toxyde du même métal que les fiis immergés. Cette dernière condition étant indispensable pour que la décomposition eût lien , il semblerait que les métaux facilement réductibles sont plus disposés à se précipiter sur les lames de même métal que sur d'autres métaux , en vertu de la force d'agrégation. Un élément de platine et fer ne produit point de décomposition : on n'en connaît point la cause.
$ 10. CauranU produits par ïiltcirieiié déveioppée^
dans le frottement.
1 182. L'éleclrleité développée par le frottement peut produire des courants jouissant de toutes les propriétés des courants provenant des autres sources électriques. Nous avons rapporté précédemment une expérience de M. Faraday [956], et une autre de Wollaston [%0], qui prouvent que les courants provenant des machines électriques produisent des aclions chimiques. M. Arago avait reconnu que, quand un fil de cuivre est tourné en hélice, dont une des extrémités communique avec le sol, et dont Tautrc, terminée en pointe, soutire réleclricitc d'un conducteur, le courant aimante une aiguille placée dans Tintérieur de Thélice. Mais M. Colladon est le premier qui soit parvenu a faire dévier une aiguille aimantée par le courant provenant d'une machine ou d'une batterie électrique.
Pour les courants provenant de sources développant de l'électricité à haute tension, le multiplicateur doit être formé d'un fil de cuivre doublement recouvert de soie et verni à la gomme laque, afin d'éviter le passage direct de réleclricité dans les parties voisines des circonvolutions , et il doit faire un grand nombre de tours : celui dont M. Colladon s'est servi avait 500 tours.
En mettant une des extrémités du fil en contact avec l'armature extérieure d'une batterie chargée, et en approchant l'autre, qui était terminée en pointe, d'un conducteur communiquant avec l'aulre armature, M. Colladon obtint une déviation qui était sensi-^ hiement constante pendant un certain temps, qui croissait lorsqu'on approchait la pointe du conducteur, et qui changeait de sens lorsqu'on alternait les extrémités du fil du multiplicateur. En mettant
uDe des extrémités du fil en contact avec un des frottoirs d'une machine électrique , et en approchant lautre du conducteur, on obtient de même des déviations qui croissent à mesure que la distance do la pointe au conducteur devient plus petite^ et que la vitesse de rotation de la machine augmente. Enfin , si Ton met les fils en communication avec les conducteurs positif e^ négatif d'une machine de Nairne, on obtient aussi une déviation permanente poar une vitesse constante. Avec une mc^chine ordinaire , en mettant un seul coussin en contact avec une des extrémités du GI et Vautre avec le conducteur^ Taiguille du multiplicateur est agitée dans tous les sens par une tension électrique positive. Cet effet provient probablement de ce que les coussins ne communiquent entre eux que par des conducteurs imparfaits.
1185. M. Colladon a employé le multiplicateur dont il s'était servi dans ces expériences, pour reconnaître l'électricité de l'atmosphère. Une extrémité du lil fut mise en communication avec la base d'un paratonnerre isolé , l'autre avec une tige qui plongeait dans un puits : dans les temps d'orage l'aiguille était dans un mouvement continuel ; chaque éclair était immédiatement suivi , quelquefois même précédé, d'un changement subit dans le sens de la déviation, ou seulement d'un accroissement de déviation. Depuis, Peltier a repris ces dernières expériences, et a obtenu les résultats suivants. Pendant un temps d'orage , un courant positif a constamment traversé le fil de bas en haut : ainsi l'atmosphère ^tait négative ; l'aiguille a éprouvé de grandes variations comprises entre 0® et 50®, et qui paraissaient coïncider avec le passage des nuages^ quand la pluie survint, elles devinrent moins considérables, et l'aiguille se maintint entre 20® et 30®} quelques renversements eurent lieu. Comme le multiplicateur communiquait avec l'atmosphère, non par la tige d'un paratonnerre, mais par un fil de cuivre qui s'élevait au-dessus du toit, Peltier pensait que ces dernières déviations provenaient d'une action voUaïque dont les gouttières et les tuyaux formaient l'élément négatif, le fil de cuivre l'élément positif, et qui communiquant entre eux par l'eau qui mouillait la maison et le sol.
M. Colladon a constaté que, dans les temps de pluie , la quantité d'électricité soutirée de l'atmosphère par un arbre est très-sensiblement égale à celle qui est soutirée par une tige métallique de même hauteur et terminée par une pointe aiguë.
1184. Aimantation par les décharges électriques. Lorsqu'on
COURANTS PRODUITS t>AR L'ÉLECTRICITÉ A HAUTE TENSION. 395
fait passer à travers un fil droit la décharge d'une batterie électrique ^ de petites aiguilles d*acicr, placées perpendiculairement à la direclion du fil, son t aimantées ; on obtient un pi us grand eiïct quand le fil est tourné en spirale autour d'un tube de verre renfermant les aiguilles. On avait pensé d'abord que l'aimantation par des décharges électriques à travers un fil droit ou tourné en spirale avait lieu dans le même sens que par les courants voltaïques; mais Savary, qui a fait une étude spéciale de l'aimantation par des décharges électriques , a découvert des phénomènes fort remarquables. Quand on fait passer une décharge électrique à travers un fil droit 9 au-dessous duquel se trouvent placées des aiguilles égales^ transversalement et sur un plan incliné, de manière que la distance des aiguilles au fil soit croissante , les aiguilles ne sont pas toujours toutes aimantées dans le même sens; Texistence et le nombre des changements de signe dans l'aimantation , ainsi que la distance à laquelle se trouve l'aiguille qui possède le maximum d'aimantation, quand toutes sont aimantées dans le même sens, dépendent du diamètre du fil , de sa longueur, de l'intensité des décharges et de la trempe des aiguilles. L'aimantation dans les hélices, toujours par les décharges de batteries, varie en intensité et en direction avec l'intensité des décharges , le diamètre et le pas de l'hélice, avec sa longueur, quand elle n'est pas très-grande par rapport à celle de l'aiguille, et enfin avec la nature et l'épaisseur des substances qui enveloppent les aiguilles. L'aimantation par les courants voltaïques de courte durée présente des phénomènes analogues, mais seulement quand la conductibilité de la pile est trèsfaible. D'après des recherches plus récentes, il paraîtrait que des décharges électriques égales et successives n'agissent pas toujours de la même manière sur une même aiguille , que les effets sont tantôt dans un sens , tantôt dans un autre. Les lois et les causes de ces phénomènes singuliers sont inconnues. D'après M. Henri Princeton , les changements observés proviennent de ce que la décharge de la bouteille de Leyde produit plusieurs courants successifs dans des sens contraires ; mais l'explication laisse trop à désirer pour être admise {Arch. de l'électr. , t. x ). 11 y a d'ailleurs dans Tcffet des courants dont il s'agit , deux actions inductives de signes cx)nlraires, à l'instant où le courant s'établit et où il cesse , dont les intensités peuvent difl'érer et qui doivent être prises en considération. i 1 85. Courante d'induction produite par ^électricité ordinaire. Si l'on place deux hélices métalliques, Tune à l'intérieur, l'autre à
WA ÉLicnicrrÉ onniAMiQUB.
rextérieor d*an cylindre de verre , et qu'on fasse passer la décharge d'une bouteille de Leyde à travers une des hélices, 1 autre est traversée momentanément par un courant de signe contraire, pourvu qu'elle soit fermée. On produit égaJement des courants induits de différents ordres. Ainsi 1 électricité ordinaire se comporte encore , sous ce rapport y comme 1 électricité voitaïque. Le courant primitif agit aussi sur lui-même : la décharge d'une bouteille de Leyde à travers un long fil est bien plus énergique que quand on l'effectue à travers un fil court (M. Henri, A. C. et P., t. m;. C'est H. Uarianini qui a constaté la formation des courants d'induction de différents ordres.
Aumoyende l'inducteur différentiel dont nous avons parlé [1160], M. Dove a fait des expériences nombreuses relativement à l'influcncG de différentes substances sur l'intensité des courants induits par la décharge d'une batterie. Les différents corps étaient placés sous la fonnc d'un cylindre ou en fils parallèles de même longueur dans une des hélices inductives. Voici les résultats qu'il a constatés: 1" un cylindre de métal, fer, cuivre, antimoine, bismuth^ cuivre^ etc., agit toujours pour diminuer l'effet physiologique produit, et d'autant plus que le corps est meilleur conducteur; 2* l'effet physiologique est beaucoup augmenté par un fiûsceaa de fils de fer isolés; 3"* un cylindre métallique qui environne le faisceau de fils détruit son action ; 4"* les mêmes phénomènes se présentent quand le courant induit est employé à Taimantation des aiguilles d'acier.
Tous les phénomènes produits par la décharge d'une batterie sont très-compliqués , parce que , le courant étant de très-courte durée, les effets contraires produits au commencement et à la fin sont en quelque sorte simultanés ; mais il est très-probable que les causes auxquelles M. Dove attribue les influences analogues pour les courants continus se reproduisent ici.
1 1 80. On voit, d'après tout ce que nous venons de dire , que les courants continus ou instantanés provenant de 1 électricité ordinaire jmiissent de toutes les propriétés des courants voltaïques. Mais ces pn>priétés ont été mises dans une évidence plus complète par M. Armstrong, au moyen de la puissante machine électrique \ vapeur dont nous avons parlé [91iJ. La décomposition de l'eau
été obtenue d'une manière très-nette par un courant continu ;
ligullle d'un rhéomètre a éprouvé une grande dé\iationy et un
fllndre de fer doui a été fortement aimanté {A. C. et P., u x).
GOURANTS PRODUITS PAR l'ÉLBCTRICITÉ A HAUTR TENSION. 39tf
§ 11. Éleclricilé développée dans les aetians chimiques.
1187. Electricité dégagée par la eomhustion. Si Von place à quelques cenlimèlres au-dessous d'une plaque de cuivre en contact avec le plateau supérieur d'un électroscope-condensateur, un cylindre de charbon ( fig. 715 A ) communiquant avec le sol ^ en allumant le charbon à sa partie supérieure , la colonne d'acide carbonique qui s'élève transmet au plateau de 1 électricité positive. Si on place le charbon sur la plaque (Gg. 715 B), le plateau se charge d'électriciié négative : ainsi , dans la combustion du charbon j l'acide carbonique prend de l'électricité positive et le charbon de réleclricité négative. Le même eiTet se produit dans la combustion de l'hydrogène : en faisant dégager ce gaz à Textrémité d'un tube métallique isolé et communiquant avec un des plateaux du condensateur, ce dernier se charge d'électricité négative (M. Pouillit).
i 188. Electricité dégagée dans la décomposition des corps dont un det éléments est volatil. Si l'on flxe au plateau inférieur d'un électroscope-condensateur, et dans le même plan, une lame de cuivre destinée à supporter à son extrémité un petit creuset de platine , en versant dans le creuset incandescent de l'eau distillée y le condensateur ne se charge pas^ le^ acides sulfurique, nitrique et acétique se comportent de la même manière. Avec des dissolutions de chaux , de slrontiane ou d'une autre base fixe , le creuset prend l'électricité positive 'y avec des dissolutions de gaz , d'acides et de la plupart des sels, le creuset prend l'électricité négative. Quand le creuset renferme des sels décomposables dont un des éléments est fixe , les bases prennent l'électricité positive, et les acides l'électricité négative. Lorsqu'on emploie un creuset de fer, et qu'on y verse quelques gouttes d'eau distillée, le creuset se charge d'électricité négative : dans ce cas, l'effet del'évaporation est nul j mais le métal, en s'oxydant , se charge d'électricité négative.
En généra), quand on projette dans un creuset incandescent un liquide volatil capable d'attaquer le métal du creuset, ce dernier se charge toujours d'électricité négative.
Si, après avoir placé sur le plateau d'un électroscope-condensateur une capsule de platine remplie d'acide sulfurique , on y plonge une lame de zinc, le condensateur indique que l'acide se charge d'électricité positive. En employant de l'acide étendu, l'action chimique est beaucoup plus grande, et cependant le condensateur
9w tm «liMrf/f \ittH : M. Ait la Kîve eipUqfse
liutuiU' tnuiUu'UliUU* di* l'acide éU'fidu . qui permet anx àazxëe- Irlril/'n d/'V<'lo|)|)<''fH dr m* n*('^mibiner imBoédiitienteiit..
Kii «niiploviiiil dcH rti|iKu)i*K de diOereots xoetanx Tcmpiis âf dëf<'«r<'MU li(|iiMl<'M, <«L 1*11 y ploiif^cant des kmes> mêtaUigne^ àf: difiî- M'iili'u iiiiliin'n , M. I)(*('(|iien*l a obtenu les résahMîs^ «arx-anth :
Avi'i' iiiM* ('ii|m(il(* de |i)iiiiiie renfermaDt de ] aciâe suttanov roiiri'iihr on rUMidu, ou iiiii* dissolution de pcftassc*. àef> Jiii»fï dm, d iiiK*'Ht, dr rnivn*, tW fvr, de plomb et de zinc cmt tnmuc doiiiM' M lu rii|ihuli*l t'icrtririti'» positive.
\\iu- (MM* riipmili* d(* cuivn* nMiferrnant de l'acide Sfùfunqnt cull'fiilM'sdru ltiint«n d'or, d'itr^cMity de platine, de fer. de ploBÛ ft t\v éUw oui doiiiH* Il la nipNule les ('dectrirités — , — , — • O, •. — . ti iMiiplo,v<tMl di* liM'idi* Milfunifiie ('«tendu, avec les mêmes métMOL lu l'iipbuli* 11 prih li*H l'IiilH iMir triques suivants : — , — , — --p. — -— - Kidlii, iiviM* uur disholution dr poUisse, il n*y a eo de difieraee ifu» pour l(^ ploiiili , ((ui n'a pas prcnluit d*é)eetricité appréciait. Si l'on adniel ipir riMivlhriti^ ne se dégage que dans l'action chiimiuo. , tous les elVets priMluits i*n (^nployant des capsules de pUtine proviennent dt* l'action des hunes métalliques plongées dans ks liquides, et, quand on eniploir desenpsules de cuivre, deladiflereni'e dt*s t^lTcts produits sur 1rs métaux ; mais, si l'on admet qu'il y ait de réleetrieilé statique développée dans le contact , sans ackioD chimique, tous les ell'els obtenus résultent de la différence des actions du liquide sur les deux métaux.
Dans les expériences où un seul eorps reste en communication avec réleetroseope , il ne peut y avoir aucune incertitude sur la nature de réleelrieité dont les deux corps se sont chargés dans l'action ehimi(|uc qui a accompagné la séparation. Mais il n'en est pas de même quand on veut déterminer les électricités dont se chargent les corps par leur action réciproque lorsqu'ils font partie d'un circuit électrique : car, de quelque manière que l'on s'y prenne, il y aura toujours au moins trois contacts entre des corps de nature différente, et, par conséquent, incertitude complète sur la participation de chacun à Tcffet observé, du moins pour les physiciens qui admettent encore la théorie de Volta; mais pour ceux qui ont adopté l'opinion, beaucoup plus probable , que les courants voltaïques ne résultent que des actions chimiques , ils n'ont à considérer que les contacts des corps qui sont accompagnés d'action chimique, et l'incertitude cesse, du moins dans beaucoup de cas.
