DES PILES SÈCHES

346. On donne le nom de pile sèche à des assemblages de substances électro-motrices dont les couples sont séparés par d’autres matières solides qui jouissent , jusqu’à un certain point , de la faculté conductrice , sans développer de forces électro-motrices qui nuisent à celles des élémens de la pile.

L’art de composer ces sortes de piles est jusqu’ici bien peu avancé; il s’en faut de beaucoup qu’on ait trouvé parmi les corps solides des substances qui réunissent les avantages que présente un liquide acidulé dans les piles ordinaires. Ainsi le papier, légèrement humecté ou dans son état hygrométrique ordinaire, est jusqu’ici ce qu’on a trouvé de mieux , malgré sa faible propriété conductrice ; c’est avec lui que sont construites les piles de M. Zamboni.

Pour préparer ces piles , on colle une feuille de zinc ou d’étain sur une des faces d’une feuille de papier , et l’on frotte l’autre face avec du peroxide de manganèse pulvérisé; on superpose un nombre de ces feuilles ainsi préparées , en mettant toujours le zinc en «contact avec le manganèse; on les découpe alors en rondelles égales au moyen d’un emporte-pièce; on réunit un très grand nombre de ces rondelles superposées dans le même ordre , et on les serre au moyen d’une presse, pour assurer les contacts et diminuer le volume de la pile.

On peut enfermer cette réunion de rondelles dans un tube de verre verni intérieurement à la gomme-laque , et

galvanique.

dont les deux extrémités sont fermées par deux plaques de zinc et de cuivre. O11 peut encore envelopper la pile, pendant qu’elle est comprimée , de gomme - laque fondue et appliquée couche par couche , jusqu’à ce que l’enveloppe ait acquis deux lignes d’épaisseur. On se procure aisément ainsi des piles sèches de plusieurs centaines et même de milliers de couples.

Une pile sèche , construite comme nous venons de le dire , présente deux pôles opposés , dont la tension électrique, quoique généralement très faible, est cependant capable de produire des attractions et des répulsions sensibles. Ce qu’elle présente déplus remarquable, c’est l’extrême lenteur avec laquelle les fluides électriques sont transportés vers leurs dèux extrémités. La vitesse de cette transmission excède à peine la vitesse de la déperdition que ces deux pôles font par l’air; ce qui est cause de la faible tension de ces pôles , qui ne possèdent jamais que le résultat de la différence de ces deux actions.

Il résulte de cet état de la pile sèche : i° que, quand on a détruit sa tension par un contact, elle est long-temps à revenir à son maximum; 20 que ce maximum est très variable, suivant l’état hygrométrique de l’air; en sorte que, pour que ces piles jouissent de tout leur pouvoir, il faut les enfermer sous une cloche de verre ; 3° que ces piles n’exercent jamais aucune action chimique sensible, parce que ces actions exigent des courans rapides.

M. Zamboni a obtenu un mouvement d’oscillation presque perpétuel , en plaçant verticalement deux de ces piles à une légère distance l’une de l’autre et les faisant communiquer par leurs bases , de façon que leurs sommets présentent leurs pôles opposés. Dans cette situation^ une aiguille métallique isolée très mobile et suspendue par son centre de gravité peut osciller continuellement entre les

SiB électricité

deux pôles. En effet, si elle est d’abord attirée par le pôle vitré, elle viendra le toucher, s’électrisera vitreusement , sera repoussée par ce même pôle , et attirée par le pôle résineux ; au contact avec ce dernier pôle , elle perdra son électricité vitrée pour en prendre une résineuse , et être de nouveau repoussée vers le pôle vitré qui l’attirera.

On a été plus loin, et on est parvenu à faire de ce mouvement alternatif un mouvement de rotation continu. En effet , si on place un peu au dessous du niveau de Fâigurlle deux conducteurs communiquant avec les deux pôles des piles , et si l’on attache à l’aiguille une petite lame métallique très flexible qui descende assez bas pour toucher successivement ces conducteurs dans un mouvement de rotation , sans que l’aiguille puisse jamais les rencontrer elle-même, en imprimant à l’aiguille un léger mouvement de rotation , elle passera au dessous du pôle vitré, en contractant de l’électricité vitrée; elle sera repoussée en continuant h. tourner dans le même sens , parce qu’en vertu du mouvement acquis elle aura dépassé le niveau du pôle; bientôt elle sera attirée par le pôle résineux; elle le

franchira de même en contractant de l’électricité résineuse,

et la répulsion qui succédera continuera encore le mouvement de rotation dans le même sens. Il convient que cette aiguille n’ait qu’une seule branche , dont le poids soit équilibré par une petite masse située du côté opposé; ou , si elle est double , il faut que ses deux moitiés soient séparées par une substance non conductrice , afin qu’elles puissent prendre et conserver des électricités opposées.

Aucune des substances qui entrent dans la composition d’une pile sèche n’étant de nature à réagir chimiquement sur les autres à la température ordinaire et dans un lien hermétiquement clos , il en résulte d’abord la preuve que l’action chimique , qui est si considérable dans les piles

GALVANIQUE

Sig

ordinaires , et è laquelle on a été tenté d’attribuer les cou* rans galvaniques , n’est pas une condition nécessaire de leur existence; il en résulte encore que ces piles sont un bon moyen de produire une tension électrique constante et durable tant qu’elles sont enfermées sous une cloche de verre , puisqu’on a vu de ces appareils conserver leur pouvoir pendant plus de vingt années.

M. Bohnenberger a obtenu, au moyen des piles sèches, un électroscope très sensible : il consiste en une seule feuille d’or suspendue précisément à la même distance des deux pôles d’une pile sèche très faible. On conçojt que, dans l’état naturel , cette feuille d’or demeure immobile entre deux attractions égales et opposées , et qu’aussitôt qu’on lui communique la plus faible quantité d’électricité, elle est immédiatement attirée par un pôle et repoussée par l’autre; ce qui double la sensibilité de l’instrument. Au reste son excessive mobilité même et la facilité avec laquelle il se dérange sont des obstacles à son usage.

54y. M. Rousseau , amateur très distingué des sciences naturelles , a fait de la pile sèche une application plus importante dans l’instrument qu’il a nommé diagomètre.

Une aiguille aimantée très fine et très légère est supportée par un pivot métallique ; un disque de clinquant est porté par une de ses extrémités , et répond , dans la direction magnétique de l’aiguille , vis à vis et très près d’un disque métallique vertical qui communique avec le pivot par un conducteur; le tout est posé sur un plateau de résine et recouvert d’une cloche. Le conducteur qui communique au pivot se porte aussi à l’extérieur de la cloche, où se trouve un plateau métallique sur lequel on pose les corps dont on veut essayer la conductibilité; sous le plateau de résine est une pile sèche dont un des pôles communique avec le réservoir commun, tandis que l’autre peut être mis

ÉLECTRICITÉ

en contact avec le platetm métallique extérieur : à l’instant où ce contact a lieu, le disque métallique fixe est électrisé, en même temps que l’aiguille et son disque mobile ; il en résulte une répulsion qui dérange la direction de l’aiguille aimantée d’un certain nombre de degrés , qu’on peut déterminer au moyen d’un arc gradué.

Lorsqu’on agit comme nous venons de le dire, la déviation de l’aiguille est instantanée et arrive immédiatement à son maximum; mais si l’on pose sur le plateau de cuivre un conducteur très imparfait , comme un morceau de verre par exemple , et qu’on force l’électricité à le traverser , la déviation de l’aiguille n’arrive à son maximum que dans un temps très long. Si le corps était complètement isolant, la déviation ne s’opérerait jamais. Il en résulte que la durée du temps qui s’écoule entre le contact et le maximum de déviation est une bonne mesure du degré de conductibilité des corps interposés. On conçoit que les corps essayés ainsi doivent présenter des dimensions uniformes dans tous les sens , puisque la conductibilité est fortement influencée par l’épaisseur et par l’étendue des surfaces de contact.

M. Rousseau , en essayant par sa méthode et avec son instrument un grand nombre de corps divers , a découvert que le degré de conductibilité pouvait devenir, pour certaines substances , un caractère distinctif très délicat; ainsi il a vu que le meilleur charbon pour la confection de la poudre de guerre était celui de tous qui conduisait le moins bien l’électricité; il a d’ailleurs observé, sous ce rapport, de très grandes différences entre les différens charbons.

M. Rousseau a soumis des liquides aux mêmes épreuves, en les plaçant successivement, et en quantités égales, dans un même godet métallique posé sur le plateau extérieur. Il a trouvé ainsi que l’huile d’olive pure conduisait h peine l'électricité , tandis que l’huile de faîne ou d’œillette la

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conduisent très bien. La différence est telle, qu’une très petite quantité de ces huiles, ajoutée h l’huile d’olive pure, suffit pour augmenter beaucoup son pouvoir conducteur. Cette sorte d’épreuve est assez sensible pour faire découvrir de très faibles sophistications , qui seraient probablement au dessus des ressources de la chimie analytique.

Il n’y a pas de doute que ces recherches , répétées et multipliées , ne fournissent un grand nombre de données utiles. Il serait par exemple très intéressant d’étudier, sous ce rapport, les différons fluides animaux et chacun d’eux dans divers états de maladie.

observations sur la théorie de la pile.

348. Nous avons dû donner la théorie de la pile galvanique telle qu’elle a été d’abord adoptée, et nous regardons également comme un devoir de faire sentir en quoi elle nous paraît insuffisante, et comment nous croyons qu’elle pourrait être modifiée.

D’après la théorie exposée , l’intensité de la force électro-motrice devrait être mesurée par les tensions électriques qu’elle produit ; et plusieurs physiciens emploient même l’expression d 'équilibre galvanique pour indiquer l’état dans lequel se trouve un couple métallique isolé , dans lequel , suivant eux , les effets de la force électromotrice s’arrêtent au moment où la tendance des deux fluides à se réunir lui fait équilibre. Or cette force ainsi évaluée doit être infiniment petite , puisque la tension des électricités est si faible qu’on ne peut la constater ni la découvrir par aucun moyen expérimental; on serait même en droit de nier son existence , puisque les tensions qu’on obtient dans l’électromètre h condenseur ne sont pas le résultat de l’action d’une pile en équilibre , mais

522 ÊLECTIliClTÉ

bien d'un appareil galvanique dans lequel on a produit un courant.

Il est bien difficile de concevoir qu’une force , assez petite pour produire dans un couple isolé une tension si minime quo l’on peut révoquer en doute son existence , puisse tout à coup devenir capable de produire un énorme courant d’électricité, une immense séparation des deux fluides contraires, à l’instant où la pile cesse d’être isolée , et surtout dans le cas où les deux pôles opposés sont réunis par un conducteur parfait.

Nous disons que ce courant est énorme , que cette décomposition est immense; et ces expressions n’ont rien d’exagéré , comme nous allons le démontrer.

Que l’on prenne la plus grande machine électrique qui existe ; que l’on en réunisse , si l’on veut , plusieurs pour charger avec toute la rapidité possible les plus vastes conducteurs; mais que l’on fasse communiquer ces conducteurs avec le réservoir commun par un fd de fer aussi fin qu’un cheveu : il sera impossible d’accumuler la moindre quantité d’électricité sur les conducteurs. Ce fil si fin sera plus que suffisant pour laisser écouler ces énormes quantités de fluide sans aucune altération de sa part, et même sans aucune élévation de température.

Si l’on fait usage d’un appareil à électricité dissimulée, on pourra y accumuler toute l’électricité produite par la machine , en dix minutes par exemple ; et alors la somme totale de celte électricité, passant h la fois et instantanément à travers ce fil , pourra le trouver conducteur insuffisant , le rougir et le fondre.

Mais le temps que l’électricité peut mettre à traverser ainsi ce 111 doit être infiniment petit , et c’est sans doute une grande exagération de l'estimer à ^-de seconde. Qr, s’il a fallu dix minutes pour charger ainsi la batterie, il est

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évident qu’il faut que ce fil soit traversé dans un temps donné par 6000 fois la quantité d’électricité que la plus grande machine peut produire dans le meme temps, pour que ce fil soit fondu.

Par opposition, si l’on prend un seul élément d’une pile de Wollaston, de six pouces sur quatre de côté, on fondra instantanément cinquante fils semblables de suite , si on les interpose successivement entre les pôles de cette petite pile.

Il faut donc admettre qu’un seul élément de la pile de Wollaston sépare^et produit à chacun de ses pôles 6000 fois autant d’électricité que la plus grande machine électrique en fournit dans le même temps. Comment concevoir que la faible puissance dont nous parlions , il n’y a qu’un moment , puisse séparer et mettre en mouvement ces énormes masses de fluide électrique?

Une supposition très simple, d’accord avec un très grand nombre de phénomènes observés , et qui a été déjà proposée par M. Biot , détruirait la grande invraisemblance que nous venons de signaler.

Admettons, en effet, que la force électro-motrice ait le pouvoir de décomposer, dans le plan de contact , une très grande quantité de fluide naturel; que les fluides, résultat de celte décomposition, restent de part et d’autre de ce plan de contact, retenus qu’ils seront par leur attraction réciproque, à laquelle la force électro-motrice suffit pour résister, sans être capable de les repousser jusqu’à la surface des conducteurs ; et alors tout se concevra avec la plus grande facilité. La tension sera presque nulle, parce que les électricités seront dissimulées : mais au moment où l’isolement cessera , ces grandes masses d’électricité accumulée se mettront en mouvement pour produire les courans , et Ton concevra que la force électro-motrice, qui a

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pu maintenir séparées ces grandes quantités d’électricité, puisse en séparer et en repousser sans cesse des quantités égales , pour alimenter les cour an s rapides que l’élément voltaïque produit. L’état réel du couple A (fig. 127) ne sera plus représenté par o d’un côté et + 1 de l’autre , mais par o et + 100 ou 1000; au dixième couple, la quantité d’électricité accumulée dans l’élément z sera 1000 ou 10,000,- et tous les phénomènes se comprendront.

Une grande objection que l’on peut faire à cette supposition, c’est que, si un couple voltaïque était ainsi chargé d’une grande quantité de deux électricités opposées, on devrait, en réunissant les deux faces externes par un conducteur, obtenir une violente décharge électrique & comme il arrive avec un carreau électrique.

Il n’est pas impossible de répondre à cette objection; car on sait que la force électro-motrice ne doit agir qu’à des distances infiniment petites , que les deux fluides accumulés en très grande quantité doivent se tenir en couches très minces et très comprimées, extrêmement près du point de contact. Or, il n’est pas déraisonnable de penser que , malgré la qualité conductrice des métaux qui nous semble si parfaite et qui s’opère par leur surface , ces fluides , engagés dans la substance même du métal , ne puissent s’en écouler qu’avec une certaine lenteur. Quelques faits viennent même à l’appui de cette supposition. Quoique l’électricité habite et parcoure ordinairement la surface des corps et qu’elle s’y meuve alors avec une vélocité incommensurable , il est des cas dans lesquels on peut la forcer à passer par l’intérieur même du corps; c’est ce qui paraît arriver lorsqu’on fait passer la décharge d’une batterie à travers un fil métallique qu’elle doit rougir ou fondre. Dans cette circonstance, le passage du fluide, qui devient sensible parla rougeur du fli , est loin d’être aussi rapide que dans

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un conducteur suffisant; et Ton peut distinctement, dans des expériences , sur un fil très long (de quinze pieds , par exemple), comme nous l’avons fait, suivre de l’œil le mouvement indiqué par la couleur rouge.

D’un autre côté , si l’on décharge une batterie quelconque par un contact absolu, mais momentané, on trouve constamment, après la décharge, une quantité notable d’électricité qui ne s’est point échappée avec la masse principale. On sait, du reste, que cette électricité était située précisément 5 la surface du verre , où elle peut demeurer quand on enlève les armatures. Il n’est donc pas invraisemblable que l’électricité d’une batterie éprouve quelque difficulté h s’échapper, et il est très naturel que celle d’un couple voltaïque en éprouve une beaucoup plus grande , puisque la première pouvait être en grande partie logée entre i’armalure et le verre , et que la seconde est nécessairement tout entière dans la substance du métal.

L’obstacle ainsi aplani, nous ne voyons aucune difficulté à admettre, avec M. Biot, que les élémens d’une pile sont effectivement chargés ‘d’une grande quantité d’électricité dissimulée, et à la considérer comme une batterie électrique qui se recharge continuellement par l’influence de la force électro-motrice. Celte manière de considérer la force électro-motrice nous paraît d’ailleurs beaucoup mieux d’accord avec l’importance du rôle que cette puissance jouera incessamment dans tous les phénomènes du monde physique, dont elle semble le moteur général.

Quoique la théorie de Volta, modifiée par les idées de M. Biot, nous paraisse jusqu’à présent la seule admissible, nous devons exposer les idées contraires, et nous ne devons pas dissimuler que ces idées ont pris depuis quelque temps un grand crédit, et que d’après les mémoires de M. Delàrive et la manière de voir de M. Becquerel, on est disposé à

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rapporter ia production de l’électricité dans la pile à Faction chimique des liquides sur les métaux; voici donc la théorie chimique de la pile.

Cette théorie est fondée sur deux faits: i° les actions chimiques dégagent de l’électricité; 20 les conducteurs imparfaits produisent des différences de tensions , telles qu’elles sont plus fortes avant l’obstacle et plus faibles après.

Maintenant supposons une pile à auge cuivre et zinc , et de l’acide sulfurique étendu d’eau pour liquide. Dans une case donnée, l’acide agira sur le zinc et il en résultera une production d’électricité ; le fluide positif appartiendra au liquide et se portera vers le cuivre du couple voisin, et le fluide négatif appartiendra au zinc, qui le communiquera au cuivre avec lequel il est soudé; en sorte que dans chaque case il se produira une séparation de fluides qui se recomposeront au contact des métaux, c’est à dire précisément le contraire de ce que l’on admet dans la théorie de Yolta. Mais il est évident que ces décompositions et recompositions ne produiraient jamais rien si n’était que les deux dernières cases isolées doivent garder, Tune son électricité positive et l’autre sa négative : cependant toute la masse de la pile, métaux et liquides, étant formée de. corps conducteurs, les fluides opposés des deux pôles devraient se rejoindre; mais on attribue les tensions observées dans les points extrêmes h ce que les métaux et les liquides de la pile forment une chaîne interrompue dont chaque élément apporte un obstacle au passage des fluides, dG sorte que la tension des extrémités est duc h la conductibilité imparfaite de la pile elle-même.

Telle est la théorie quand les pôles sont isolés ; quand les pôles sont réunis par un conducteur, on admet que ce sont

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seulement les électricités des deux dernières cases qui se rejoignent par le conducteur.

Cette théorie est loin de nous paraître satisfaisante, et nous semble bien inférieure h celle de Yolta, supposant en effet que les tensions des deux pôles sc trouvent expliquées : il n’en est pas de même de l’intensité des courans; car, au moment oq les deux cases extrêmes communiquent par un conducteur, toutes les cases intermédiaires deviennent nuiles pour l’effet. Si donc on plaçait de l’acide entre du cuivre et du zinc, et si Ton faisait communiquer les deux métaux par un conducteur, on devrait avoir un effet égakà celui de la pile la plus nombreuse, ce qui est entièrement contraire à l’expérience.