Uif ta attraotioni et répoltioBS tleetriwM

«9«. Balance électrique. — Les lois suivant lesquelles varient les intensités des forces électriques, quand les distances et les charges varient , avaient été l'objet des recherches opiniâtres et infructueuses de Hauksbée, Taylor, Dufay, Muschenbroeck, lorsque Coulomb est parvenu à les découvrir au moyen de sa balance de torsion. La balance électrique est disposée à peu prés comme la balance magnétique (1212). Une cage de verre, cylindrique ou

carrée (fiy. 965), est fermée par un couvercle, qui porte un tube ty à la partie supérieure duquel est suspendu un Gl métallique. Ce fil soutient une aiguille horizontale en gomme laque ar , à l'extrémité de laquelle est fixé un petit disque vertical en papier doré ou en clinquant, r. On peut tordre le fil par son extrémité supérieure , soit en faisant tourner une virole dont les divisions passent devant un vernier fixe c; soit au moyen d'un bouton auquel est attaché le fil, et qui peut tourner sur lui-même pendant que le micromètre reste en repos. Une division en degrés, tracée autour de la cage cylindrique, à la hauteur de l'aiguille ar, sert à en mesurer les déplacements angulaires. Le couvercle porte une ouverture par laquelle on introduit une boule électrisée 6, soutenue par une tige de gomme laque. De la chaux vive ou du chlorure de calcium, placés au fond de l'appareil, en dessèchent l'air. Les lois trouvées par Coulomb , au moyen de cet appareil, sont les suivantes :

1° Les attractions et les répulsions électriques varient en raison inverse des carrés des distances ;

2° Elles sont en raison composée des quantités d'électricité libre que contiennent les corps en présence.

Si donc f représente l'attraction ou la répulsion de deux corps électrisés, à l'unité de distance, et pour des charges égales à l'unité, l'action à la distance d

pour des charges e et e\ sera ^-. Ces lois sont celles de la gravitation (1,91).

iEpinus, guidé par l'analogie, avait pressenti la seconde. Pour démontrer la première loi, on fait en sorte que le disque r soit en

Fig. 965. — \/\%.

contact avec la boule b en l'absence de tQute torsion du fil de suspension. On charge ensuite cette boule d'électricité, on la remet en place, et le disque r s'en écarte dés qu'il en a été touché. Quand l'aiguille s'arrête, c'est que la répulsion électrique e , à la distance br , fait équilibre à la force de torsion. Cette force est mesurée par l'angle de torsion, qui est égal à l'angle a que fait l'aiguille avec sa position primitive ; on a donc e = U, t étant la force de torsion pour 1°. On fait ensuite tourner la virole supérieure d'une quantité J3, de manière à amener le disque r à une distance de la boule b, mesurée par un arc a', moindre que a. L'angle de torsion est alors égal à |9+a', et la répulsion électrique, à la distance de «', est e' = *(£+«'). Or, l'expérience montre que l'on a toujours e l e' = * 2 : a? ; ce qui est l'expression de la première loi. Par exemple, Coulomb trouva, dans une série d'expériences, pour des distances représentées par des arcs de 36°, 18°, 8°£, les angles de torsion 36e, 144°, 575° J ; sensiblement entre eux comme 1, 4, 16.

Pour vérifier la seconde loi, Coulomb remplaçait le disque r par une balle de moelle de sureau. Après avoir observé une répulsion k une distance connue, et l'angle de torsion qui la mesurait, il enlevait à la boule b la moitié de son électricité en lui faisant toucher une boule identique isolée. Il trouva alors que l'aiguille de gomme laque, dont il ne modifiait pas la charge, s'éloignait moins de la boule b ; et quand , en tournant le micromètre , il eut obtenu le même écart que dans la première expérience, l'angle de torsion n'était plus que la moitié de ce qu'il était alors. En enlevant encore la moitié de l'électricité restant sur la boule 6, il trouvait une torsion quatre fois plus petite pour la même distance, et ainsi de suite. Coulomb a remplacé la boule b par des disques, des anneaux, etc., et est toujours arrivé aux mêmes résultats. En faisant varier de même la charge de l'aiguille mobile, il a reconnu que les forces sont aussi proportionnelles à cette charge.

On voit que cette méthode peut servir à comparer les charges électriques de différents corps : il suffit de voir, pour chacun d'eux, quel est l'angle de torsion nécessaire pour déterminer un angle d'écart constant.

Cm des attractions. — Quand on veut observer les lois des attractions, il faut commencer par écarter l'aiguille de gomme laque, de la boule 6, sans qu'il y ait de torsion dans le fil de suspension. On donne ensuite au disque de clinquant une certaine électricité, et à la boule b une électricité contraire. L'attraction agissant, l'aiguille se rapprochera , et la force de torsion développée pourra finir par contrebalancer cette attraction. On fera ensuite varier la distance, en faisant tourner le micromètre supérieur de la balance, et l'on comparera les angles de torsion aux distances.

Il faut observer ici que l'attraction et la force de torsion augmentant suivant des lofe différentes quand la distance diminue, lorsque la charge sera assez forte pour que la distance devienne très petite, l'attraction pourra aller ensuite en augmentant plus rapidement que la force de torsion, et il n'y aura pas de position d'équilibre avant le contact. C'est ce que l'expérience montre, ainsi

qu'en voulant répéter les expériences de Coulomb, ils avaient trouvé ses lois en défaut , M. Harris a entrepris un grand travail destiné à les vérifier de nouveau '. Ces expériences ont été faites au moyen d'un appareil perfectionné, nommé balance bifile, dans lequel l'aiguille nubile est suspendue par deux fils de cocon parallèles, comme dans le magnétomètre bifilaire de M. Gauss (124-7); seulement les deux fils sont séparés par de petits arrêts en liège qui les empêchent de se rapprocher quand on tord le sy>téme. M. Harris a reconnu que l'aiguille ainsi suspendue fait des oscillations isochrones, quelle que soit l'amplitude, et que la force capable de retenir l'aiguille à une certaine distance

angulaire de sa position d'équilibre , est proportionnelle à cette distance, comme lorsqu'il s'agit de la torsion d'un simple fil.

La balance bifile est représentée dans la fig. 967. CC est une grande cage en verre, dans laquelle est suspendue l'aiguille isolante ov, de 27cm de longueur, portant en o un disque en or de 7mm de diamètre, et en v, un disque en verre pour lui faire équilibre Une seconde aiguille e, liée à la première par une tige de cuivre xy et formée de deux brins de paille perpendiculaires à ov, indique sur le cercle divisé rr' les déviations de l'aiguille ov. Un petit plateau , que l'on voit entre les lettres e et xt sert à supporter des poids circulaires, pour augmenter la force de direction du système , et la tige de laiton x porte à son extrémité inférieure un petit trou conique dans lequel s'enfonce librement une pointe n, afin d'empêcher les oscillations latérales. L'aiguille ov est suspendue au moyen de deux fils de cocon parallèles, attachés à la plaque P. Cette plaque est soutenue par le châssis très léger tPt' , qui peut tourner autour d'un axe vertical, afin de pouvoir tordre le système des fils par le haut. La quantité dont on fait tourner le châssis se mesure sur le cercle fixe c, ayant lGcm de diamètre. La longueur de la partie libre des fils peut être modifiée au moyen d'une coulisse a qu'ils traversent par de très petits trous. On voit aussi entre ces fils , les arrêts dont nous avons parlé , qui s'opposent à leur rapprochement, pendant la torsion. Le corps électrisé 6, qui doit agir sur le disque o , est suspendu par une tige isolante , au cercle EE , ayant 35e"1 de diamètre, et pouvant tourner autour d'un tube que traversent les deux fils de

Fig. 967.

i IVon*. phil., 4 836, et Traité de l'électricité et du mayn., par H. Becquerel, t. Y.