CONDUCTIBILITÉ DES CRISTAUX

vement par la bouteille, se sont propagés à la surface de la résine. C'est là l'expérience célèbre des figures de Leichtenberg, expérience qui produisit une vive sensation, parce qu'elle mettait en évidence un nouveau caractère distinctif entre les deux électricités.

*35£. coniUGTiBiUTi supbhficielijb dbs cristaux. — Nous avons annoncé (I, 416) que la forme plus ou moins symétrique des cristaux doit être en rapport avec les propriétés physiques qu'ils présentent dans différentes directions, et nous avons vu de quelle manière l'expérience confirme cette prévision, pour Y élasticité (I, 659), la conductibilité calorifique (II, 815), et la dilatabilité (H, 839). On est porté naturellement à penser que la conductibilité électrique d'un même cristal dans différentes directions doit aussi être en relation avec l'arrangement moléculaire qu'indique sa forme. Aussi, différents essais ont-ils été faits à cet égard, mais d'abord sanâ succès. MM. d'Hausmann et Henrici ont reconnu cependant que le diopside conduit le mieux l'électricité dans le sens de son axe cristallographique, et la Hallage, dans le sens parallèle à ses clivages. M. de Senarmont a complètement tranché la question par la méthode ingénieuse suivante f. Il recouvre la face du cristal, d'une feuille d'étain présentant une large ouverture circulaire à contours bien nets, obtenue avec un emporte-pièce. Cette feuille d'étain, collée avec une dissolution claire de gélatine ou de vernis, se replie de manière à envelopper tout le cristal. Au centre de la partie circulaire découverte, s'appuie normalement l'extrémité d'une pointe isolée, par laquelle on fait arriver de l'électricité. Ce fluide s'échappe de la pointe en rayonnant, et glisse sur la surface découverte, pour gagner les bords de la feuille d'étain , qui communique avec le sol. Dans ses premiers essais, M. de Senarmont faisait passer l'électricité par explosion, au moyen d'une petite batterie, et l'étincelle laissait sur la surface du cristal une trace permanente de son passage pouvant indiquer par sa forme, le sens de la plus facile transmission ; mais l'action était trop brusque et trop énergique pour que de faibles différences pussent être distinguées. M. de Senarmont eut alors l'idée d'opérer dans l'air raréfié sous un récipient, et de faire arriver par la pointe, un flux continu d'électricité positive qui se répand sur la surface du cristal et se voit, dans l'obscurité, sous l'apparence d'une lueur violacée. Cette lueur part de la pointe, en formant une couche lumineuse d'une certaine épaisseur, qui se produit encore quand l'extrémité de la pointe se trouve à une petite distance de la surface, à 1am, par exemple. Cette lueur s'épanouit régulièrement sur les surfaces homogènes ; mais sur celles qui présentent une direction de plus facile transmission, elle affecte la forme d'une ligne diamétrale lumineuse, un peu épanouie à ses extrémités, et dans laquelle on distingue un courant de fluide partant du centre. Cette bande lumineuse oscille un peu autour de sa position d'équilibre ; on la rend souvent plus stable en laissant à l'air du récipient une certaine tension. Quand cette tension est assez grande,

i Annales de chimie et de physique, 3e série, t. XXVUI, p. 257.

on voit des étincelles jaillir à travers la lueur violacée, et Ton peut en conserver la trace sur de la fleur de soufre dont on saupoudre la surface.

Les deux électricités présentent des résultats très différents : le fluide négatif donne toujours des lueurs sensiblement uniformes. Des stries légères, des altérations superficielles modifiant les résultats, surtout si la force directrice est faible, il faut, autant que possible, employer des faces naturelles ou obtenues par clivage. Les stries naturelles des cristaux n'ont pas d'influence, à moins qu'elles ne soient très prononcées.

Voici maintenant les résultats donnés par l'expérience :

4° Sur les surfaces homogènes, comme des lames de verre, de gutta-percha, ou de soufre, de gomme laque, de résine coulées sur une glace polie, la pointe est entourée d'une lueur uniforme. Si l'on dépolit une partie de la surface avec du papier de verre, la lueur est quelquefois plus vive dans cette partie. Si l'on moule du soufre, de la gomme laque, sur des surfaces de cristaux rugueuses ou striées naturellement, la conductibilité ne présente pas de différences sensibles dans les divers sens ; à moins que les stries ne soient de véritables cannelures serrées et profondes, comme sur certains cristaux de fer oxydulé dodécaèdre : du soufre coulé sur de semblables surfaces paraît laisser passer l'électricité plus facilement dans le sens des stries.

2° Les cristaux du système régulier se comportent comme les corps homogènes ; la conductibilité est la même en tous sens et sur toutes les faces.

3° Les cristaux du 2e et 3e système cristallin, qui sont symétriques autour d'un axe, offrent une conductibilité égale en tout sens, sur les faces normales à l'axe. Sur les faces obliques à l'axe, il y a une direction de conductibilité maximum, tantôt perpendiculaire, tantôt parallèle à la projection de l'axe sur ces faces.

4° Une face quelconque des cristaux des autres systèmes présente une direction de conductibilité maximum. Quand la face contient un ou deux axes de symétrie, cette direction lui est perpendiculaire ou parallèle.

Ces lois ont été trouvées au moyen de 36 substances différentes. Quelques résultats ont été douteux, mais aucun contradictoire.

M. Wiedemann a fait aussi des expériences suivies sur la conductibilité superficielle d'une douzaioe de cristaux , à peu près à la même époque que M. de Senarmont '. Il procédait en saupoudrant la surface, d'une poussière fine peu conductrice, comme du lycopode ou du minium; puis , faisant arriver par une pointe, l'électricité positive du bouton d'une bouteille de Leyde, il voyait la poudre s'éloigner de la pointe dans toutes les directions, de manière à laisser un espace à découvert. Si la lame était homogène, cet espace était circulaire ; mais sur les faces de certains cristaux, il prenait la forme d'une ellipse dont le grand axe avait deux ou trois fois la longueur du petit. Ici encore on constate les différences d'effets des deux électricités : car le fluide négatif ne donne que des figures très petites et mal définies.

* Annote de chimie et de physique, 3e série, t. XXIX, p. Î27.

POLARISATION DES DIÉLECTRIQUES. $M

in. Felartsatlea de* oerps diélectriques. Pouvoir indnotlf.

4353. Polarisation dans les corps mauvais conducteurs. — Quand un corps mauvais conducteur est soumis à l'action d'un corps électrisé, il prend un état électrique intérieur dans lequel ses molécules présentent les électricités contraires en deux points opposés de leur masse. Cet état électrique est analogue à l'état magnétique que prend le fer doux sous l'influence d'un aimant (1200), et il en résulte deux pôles électriques analogues aux pôles des aimants. Cet état, qui est passager comme celui du fer doux, a été découvert par M. Faraday, qui l'a désigné sous le nom de polarisation électrique, et par M. Matteucci. Voici comment procède ce dernier physicien : On prend des cylindres en acide stéarique, gomme laque, ou soufre, de 8 à \Omm de longueur et de 2*"" d'épaisseur, qu'on suspend par un fil de cocon dans une grande cage de verre bien desséchée, et l'on approche un corps électrisé de l'extrémité dune de ces aiguilles à l'état naturel. On la voit s'approcher et osciller, comme une tige de fer en présence d'un aimant. On peut reconnaître alors que l'extrémité de l'aiguille la plus rapprochée du corps qui porte l'électricité, est électrisée d'une manière contraire a ce dernier, tandis que l'extrémité opposée est électrisée de la môme manière. Quand on enlève le corps, l'aiguille revient ausitôt à l'état neutre. — Danscette expérience, comme dans celles qui suivent, il faut prendre des précautions minutieuses pour être certain de l'état neutre des aiguilles. M. Matteucci les faisait chauffer sur des charbons ardents, et les laissait refroidir dans l'air sec. Quand elles étaient fusibles, il se contentait d'en fondre légèrement la surface dans la flamme de l'alcool.

Si l'on électrisé l'une des faces d'un corps isolant, on trouve la face opposée électrisée d'une manière contraire. Nous avons mentionné ce fait en exposant la théorie de l'électrophore (1280). Nollet avait déjà remarqué que lorsqu'on frotte extérieurement un ballon de verre dans lequel on a fait le vide, on aperçoit des lueurs assez vives dans l'intérieur. L'expérience des figures de Leichtenberg (1351) peut aussi servir à mettre en évidence le développement de l'électricité sur la face d'un corps opposée à celle que l'on électrisé : on remplace le plateau de résine par une lame de verre mince vernie à la gomme laque sur ses deux faces, et l'on opère comme à l'ordinaire. On projette ensuite le mélange de soufre et de minium, sur la face opposée à celle sur laquelle on a promené le bouton de la bouteille, les poudres dessinent les lignes formées ; seulement, ces lignes présentent des couleurs opposées sur les deux faces.

Pour montrer directement la polarisation électrique, M. Matteucci chargea un condensateur dont la lame isolante était formée de feuilles minces de mica

Annale* de chimie et de physique, 3« série, t. XX VU, p. 433.

superposées ; ayant ensuite démonté ce condensateur, en se .servant de tiges de verre, il trouva que les feuilles de mica présentaient sur leurs deux faces des états électriques différents, allant en diminuant d'intensité des lames externes à celles du milieu. Cependant, quand le condensateur reste longtemps et fortement chargé, il y a pénétration des électricités (1 349) , et chaque feuille de mica possède le même fluide sur les deux faces, mais en quantité d'autant plus petite que ces feuilles sont plus éloignées des armatures.

M. Buff ayant superposé quatre disques très minces en résine, et frotté la base supérieure du plateau ainsi formé, vit la base inférieure prendre d'ellemême le fluide positif, et les disques présenter, après la séparation, des fluides contraires sur leurs deux faces. Le même observateur fait remarquer que l'électricité polaire peut apporter des erreurs graves dans l'emploi de Y électromètre condensateur (1322) : si l'on frotte par mégarde le plateau supérieur, en le posant sur une surface non polie, la couche de gomme laque qui le revêt peut s'électriser, et l'électricité produite, dissimulée par le fluide contraire qui prend naissance sur la face opposée de cette couche, peut ensuite intervenir dans les expériences électrométriques.

Citons encore l'expérience suivante de M. Faraday : on fait flotter dans de l'essence de térébenthine, de petits filaments de soie de 2 ou 3"m de longueur. On plonge dans le liquide deux conducteurs, dont un est électrisé et l'autre communique avec le sol ; on voit alors les filaments se diriger d'un conducteur à l'autre, et se réunir, de manière à former des séries continues. Les filaments se tiennent assez fortement pour qu'on ait quelque peine à les séparer au moyen d'une tige isolante ; ils indiquent l'état électrique des molécules de l'essence qui les soutient. Des parcelles de sucre, de très petits fragments d'or battu, peuvent remplacer les filaments de soie. Avec l'or, on voit de petites étincelles qui passent d'un fragment à l'autre ; leur bonne conductibilité leur permettant de se décharger mutuellement, comme dans les tubes étincelants.

Les gaz peuvent vraisemblablement éprouver aussi la polarité électrique, comme semble le prouver la moindre résistance à la décharge, de l'air qui a déjà été traversé par l'étincelle (1346).

4354. Déplacement des fluide* dams l'Intérlesr des corps. — Tandis que dans les corps magnétiques les fluides séparés ne peuvent quitter les éléments magnétiques, dans les corps isolants, l'électricité polaire peut passer d'une molécule à l'autre, avec une rapidité qui dépend de l'intensité de l'action exercée, et du pouvoir plus ou moins isolant de la substance. Les corps bons conducteurs subissent aussi la polarisation moléculaire ; mais ils se distinguent des mauvais conducteurs par la facilité avec laquelle les électricités quittent les éléments électriques, en produisant entre eux des décompositions et recompositions successives, comme dans les tubes étincelants, pour se porter à la surface du corps; de manière que l'état électrique moléculaire est détruit presque aussitôt que produit.

La théorie de la polarisation électrique, jointe à la faculté qu'ont les électri-

POLARISATION DES DIÉLECTRIQES. ÎOé

cités de quitter les molécules polarisées, va nous servir à expliquer les phénomènes suivants.

1° Si, comme Ta fait M. Matteucci, on électrise la balle métallique de l'aiguille d'une balance électrique, et qu'on en approche une sphère de gomme laque, soufre, ou verre à l'état naturel, on voit la balle de l'aiguille se précipiter vers le corps isolant, qui prend l'électricité polaire, ; adhérer pendant quelque temps, puis être repoussée. Si la balle est à l'état neutre, et la boule isolante électrisée, l'attraction est plus vive, et il faut plus de temps pour que la répulsion se manifeste. Ces expériences montrent que l'électricité passe difficilement dans la substance isolante, et s'en sépare lentement.

2° Si l'on touche une lame de soufre, de gomme laque, ou d'acide stéarique, avec une boule isolante électrisée, on trouve sur la lame, au point de contact, du fluide contraire à celui de la boule, comme JEpinus l'avait déjà remarqué, et autour de ce point, une zone chargée de fluide de même nom. Ce n'est qu'avec de fortes charges et après un contact prolongé, que la lame touchée ne présente que l'espèce de fluide du corps électrise. Si ce dernier est bon conducteur, la lame prend bientôt la même électricité que lui au point de contact, surtout si elle est mince et d'un petit diamètre. Si le contact ne durait que très peu de temps, et si la lame avait une grande masse, l'électricité pourrait être de nom contraire à celle de la boule.

43M. Intensité de l'électricité polaire dans les différentes substances. — La décomposition électrique moléculaire n'a pas lieu au même degré dans les différentes substances isolantes. M. Matteucci s'en est assuré par la méthode des oscillations, en faisant agir sur la balle électrisée d'une balance de Coulomb, des sphères égales de verre, de résine et de soufre à l'état neutre, placées à la même distance. Il opérait dans une cage de verre bien desséchée; les sphères, qui avaient 15cm de diamètre, étaient placées sur une planche glissant dans une coulisse.

Voici les principaux résultats obtenus : un ballon en verre et une sphère de métal de même diamètre ont exercé sensiblement le même pouvoir attractif sur la balle oscillante, le ballon a donné les mêmes résultats quand il était vide ou rempli d'un liquide, conducteur ou non. Des sphères de résine et de soufre ont donné des attractions moindres. L'attraction d'une sphère de plomb étant représentée par 4, celle du globe de soufre a été 0,6, et celle du globe de résine, 0,47; la distance des centres du globe et de la balle étant de lO0™. Quand on augmente cette distance, le pouvoir attractif du globe métallique diminue plus rapidement que celui des sphères isolantes ; de sorte que les différences deviennent moindres. Il en est de même quand on diminue les diamètres des sphères ; ainsi, la différence entre le soufre et le plomb est très petite, quand elles n'ont que 5cm de diamètre. La nature de l'électricité de la balle oscillante n'a pas d'influence sur les résultats.

1856. Influence de la structure. — Quand on place entre deux conducteurs électrisés d'une manière opposée, une lame circulaire suspendue horizon-

talement par son centre, elle reste en équilibre dans une position quelconque, si elle est homogène; mais il n'en est plus de même quand cette lame est taillée dans un cristal n'appartenant pas au système régulier. On doit à M. Knoblauch de nombreuses expériences à ce sujet '. Les conducteurs électrisés étaient représentés par les pôles d'une pile sèche de 2000 couples , formés de papier argenté et de peroxyde de manganèse , appareil que nous décrirons plus tard. Voici les principaux résultats observés. 1° Des plaques de nitre, spath d'Islande, carbonate de fer, taillées parallèlement à l'axe du cristal, se placent de manière que cet axe soit perpendiculaire à la ligne des pôles ; 2° Taxe se place suivant cette ligne , avec le béryl et la tourmaline ; 3° une plaque de sulfate de baryte, ou de gypse taillée parallèlement au plan du clivage principal, se dirige de manière que la petite diagonale du losange déterminé par les clivages secondaires, soit perpendiculaire à la ligne des pôles. — Il faut éviter que le bord de la lame ne prenne par influence, de l'électricité permanente ; il en résulterait une force directrice qui la ferait rester dans une position Gxe. L'aragonite, le quartz et la topaze sont surtout sujets à cet inconvénient. *

M. Knoblauch a obtenu des résultats analogues avec des corps fibreux, comme le bois, l'ivoire. Il a aussi taillé des lames dans des masses formées avec des poudres de diverses substances, verre, sulfate de baryte, oxydes métalliques, craie, bismuth, antimoine, etc., liées par de l'eau gommée, puis comprimées fortement. Ces lames circulaires étant taillées parallèlement à la direction de la compression se sont toujours placées de manière que cette direction fût perpendiculaire à la ligne des pôles.

1351. Polarisation dans l'indue tloa. — Le développement de l'électricité polaire a évidemment lieu , pendant l'induction électrostatique (4266), dans la substance isolante qui sépare toujours le corps électrisé du conducteur sur lequel il agit à distance. Cette électricité polaire du milieu interposé doit ensuite réagir sur l'état électrique du conducteur , et d'une manière variable, suivant l'intensité de la polarisation, qui dépend de la nature de ce milieu. L'expérience suivante de M. Faraday met ce résultat en évidence :

Deux disques métalliques B, C (fiy. 4046), communiquant avec le sol , sont placés de part et d'autre et à la même distance d'un plateau A électrisé positivement. Les deux disques C et B se chargent par influence de fluide négatif, qui se trouve tout entier sur leur face intérieure. Si l'on supprime la communication de ces disques avec le pig. 4 046.

sol, et qu'on place entre A et B une lame isolante rr\ on trouve aussitôt du fluide positif sur la face extérieure de B , et du fluide

* Ann. de Pogg. , t. LXXXM, t89 ; et Ann. de ch. et de ph., 3e 8., t. XXXIV, p. 417.

POLARISATION DES DIÉLECTRIQUES. 205

négatif en c. Ce résultat montre l'influence du milieu interposé ; car il n'y a de changé qu'une lame d'air, remplacée par une lame solide. Pour l'expliquer, remarquons que la laqie rr' prend , sous l'influence de l'électricité de À , un état polaire dans lequel elle agit comme si elle était électrisée positivement sur la face r, et négativement sur la face r'. Le fluide positif qui agit en r augmente la décomposition du fluide neutre de B, en donnant naissance au fluide positif que l'on trouve en b. Le fluide négatif qui agit en r' attire vers lui le fluide positif du disque A, d'où il résulte une diminution d'action sur le disque C, et l'apparition d'une certaine quantité de fluide libre en c. Dés qu'on retire la lame rr\ les pendules 6 et c retombent.

M Matteucci a imaginé l'expérience suivante qui est très simple : on' introduit une lame isolante entre les deux boules de la balance de torsion, pendant qu'elles sont électrisées d'une manière contraire, et maintenues à une certaine distance par la force de torsion : aussitôt on les voit se rapprocher, pour revenir à leur distance primitive dés qu'on enlève la lame.

indactionoMètre différentiel. — Par ce dernier moyen, on ne distingue pas de différence entre les effets produits par les diverses substances isolantes. Mais par la méthode de Faraday, on trouve que l'effet est plus marqué avec une lame de soufre qu'avec une lame de gomme laque ; ce qui peut se reconnaître facilement en interposant des lames égales de ces substances, Tune entre A et B, l'autre entre A et C ; le résultat est, avec une moindre intensité, celui que produirait la lame de soufre seule. Dans ce cas, pour rendre les résultats plus faciles à apprécier, au lieu de suspendre simplement des pendules, aux plateaux B et C, on les fait communiquer respectivement avec les feuilles d'or b et c(fig. 1017) écartées et pjg. <0n. isolées l'une de l'autre, d'un électroscope particulier V; on voit ces feuilles d'or s'incliner l'une vers l'autre sous l'influence de la plus petite quantité d'électricité. M. Faraday destinait l'appareil ainsi modifié à comparer les effets produits par les différentes substances isolantes , c'est pourquoi il l'a nommé inductionomètre différentiel.

4358. Des corps diélectriques et du pouvoir indvetlf. — Pendant longtemps, on a regardé les substances isolantes qui séparent les conducteurs, comme purement passives, dans le phénomène de l'induction. Nous voyons que ces substances jouent un certain rôle, par l'électricité polaire qu'elles prennent sous les influences réunies du corps électrisé inducteur et du corps électrisé par induction. Pour rappeler ce rôle actif qu'il attribue h ces corps isolants, M. Faraday les nomme corps diélectrique*. Comme l'intensité de l'effet que produisent ces corps n'est pas la même pour tous, il a été conduit à comparer les capacités indttctives ou pouvoirs induclifs des diverses substances isolantes ; nous venons de voir que ['inductionomètre différentiel peut servir à cet usage.

M. Faraday a encore comparé les pouvoirs inductifs, au moyen de l'appareil

(/îg. 1018). Il consiste en une bouteille de Leyde particulière, dont l'armature extérieure est formée d'une sphère métallique creuse, qui peut se séparer en deux, suivant un grand cercle horizontal ab. L'armature intérieure est un globe c soutenu par une tige métalllique, terminée par un bouton B, et isolée de la sphère extérieure par une colonne de gomme laque qu'elle traverse. Entre le globe intérieur et l'enveloppe ab, se trouve un espace que l'on peut remplir de divers gaz, par le robinet que porte le pied de l'appareil. On peut aussi le remplir avec des substances solides, travaillées en forme de calottes hémisphériques Rappliquant exactement sur les deux armatures, et que l'on introduit en séparant les deux hémisphères en ab.

Pour comparer les pouvoirs inductifs de l'air et d'uu diélectrique quelconque, par exemple la gomme laque, on emploie deux appareils identiques, l'un contenant de l'air, et l'autre la gomme laque. On charge le premier, à la manière d'une bouteille de Leyde, et , au moyen de la balance de torsion et du plan d'épreuve appliqué en B, on détermine la tension T de l'électricité libre de l'armature intérieure. On fait ensuite communiquer les boutons des deux appareils, de manière que la charge du premier passe en partie dans l'autre, puis on supprime la communication. On trouve alors que la tension T' de l'électricité libre, dans l'appareil à air, est beaucoup plus petite que £T; ce qui montre que l'appareil à gomme laque a enlevé plus . de la moitié de l'électricité de l'autre appareil, tandis que ces appareils se seraient partagé également l'électricité s'ils eussent été l'un et l'autre remplis d'air. 11 faut donc qu'il y ait eu une plus grande quantité d'électricité dissimulée dans l'appareil à gomme laque.

Pour déduire de l'expérience, le pouvoir inductif de la gommela que, celui de l'air étant pris pour unité, il faut remarquer que la tension du fluide libre sur l'appareil à gomme laque, est T' comme sur l'appareil à air, puisqu'il y a eu communication. Or, la quantité d'électricité libre perdue par ce dernier est T — T' ; et si la condensation se fût faite dans le premier comme s'il eût été rempli d'air, la quantité d'électricité qu'il eût accumulée eût donné lieu à une tension d'électricité libre égale à T — T' ; mais cette tension n'est que T', moindre que £T ; les forces condensantes de l'air et de la gomme laque sont donc entre elles comme T— T' : T ; puisque, pour une même quantité totale d'électricité V, la force condensante V : v est en raison inverse de la quantité v d'électricité libre (1332). On déterminera donc le pouvoir inductif x de la gomme laque par rapporta l'air, au moyen de la proportion 1 : x = T' : (T— T'). Comme vérification, M. Faraday a fait l'expérience inverse , en chargeant d'abord l'appareil à gomme laque, puis le mettant en communication avec celui

Fig. 4048.