POUVOIR DES POINTES

le sol, s*oppose bientôt à la décomposition du fluide neutre. Il n'y a donc de oeotralisé sur le conducteur électrisé, qu'une quantité de fluide égale à celle fà est décomposée sur celui qui porte la pointe, lequel contiendra autant féleciricité queTautre en aura perdu, comme si la pointe avait, en effet, soutiré eette électricité.

Cette propriété des pointes permet de charger des conducteurs isolés, en les imant d'une pointe dirigée vers la machine électrique, et de répéter avec ces condocteurs toutes les expériences que Ton fait avec ceux de la machine. Par eiemple, en mettant prés d*une machine en activité les appareils (fig, 930, 931, 932, 934) armés d'une pointe et isolés, ils fonctioanent comme s'ils communiquaient directement avec cette machine.

Le pouvoir des pointes est une des plus importantes découvertes de Franklin, i cause de Tapplication qu'il en a faite au paratonnerre. Nollet avait remarqué fM les angles des conducteurs placés dans le voisinage ia corps électrisés sont lumineux dans l'obscurité , et c'est en étudiant ce phénomène, que Franklin, en i750, attribua aux pointes le pouvoir de tirer le fluide électrique lie grandes distances, et aussi de le pousser quand elles umi placées sur le corps électrisé ^

iS^S. Hoavements dûs & l'écoulement de l'éieeirfeité par les pointes. — Quand l'électricité s'échappe prooe pointe, l'air est électrisé et par conséquent refOBSsé, d'où il résulte un courant de gaz , que l'on peut mstater, soit en lui présentant la main, auquel cas on mt un léger souffle , soit en approchant de la pointe dirigée horizontalement, klunme d'une bougie; celte flamme est chassée latéralement et peut même l'iUndre si la machine est très forte. On peut encore faire agir ce courant m une petite roue à ailettes mmée moulinet électrique.

Tonraiqael éleetrique. — Ce petit instrument consiste \f§. 9"'i) en une chappe, mobile nrun pivot, et portant des tiges ■étalliques horizontales termilécsen pointe recourbée. On fixe Tiistniment sur le conducteur

Fig. 974.

Fig. 975.

d'uûe machine électrique, et on le voit tourner en sens contraire de l'écoulement éc l'électricité par les pointes. Si l'on place l'appareil, non isolé, à une certaine dbtance de la machine, le mouvement a lieu, par l'écoulement de l'électricité it nom contraire dégagée par influence.

La fig. 975 représente une disposition dans laquelle le tourniquet remonte

• UUra de Franklin sur rélectricxU, traduites par AUbard, l. I, p. 23 et 237.

en tournant, sur deux tringles inclinées ca, c'a\ isolées par des pieds de verre, et communiquant avec la machine électrique.

Autrefois on expliquait le mouvement du tourniquet par un effet de réaetùm analogue à celui que produisent les fluides pondérables ; mais Aimé a fait voir que cette explication est inexacte K 11 suspendit un tourniquet à un' fil très fin, fixé à une tige métallique traversant la tubulure d*un récipient ; quand cette tige communiquait avec une machine électrique, le tourniquet faisait plusieurs tours, en tordant le fil ; mais lorsque Tair avait été extrait du récipient, il n'y avait plus aucun mouvement, même lorsque Tappareil avait été recouvert d'une couche de vernis, excepté aux pointes, pour que Télectricité ne pût s'échapper que par là. Il arrivait même que le mouvement avait lieu dans le sens de l'écoulement, quand on présentait aux pointes, pour diriger le fluide vers leur extrémité, des lames métalliques non isolées. On voit donc que la présence de l'air est nécessaire au mouvement du tourniquet. Ce mouvement s'explique par la répulsion qui s'exerce entre l'air électrisé et la pointe elle-même; répulsion qui chasse l'air d'une part, comme nous venons de le voir, et, de l'autre, frit rétrograder la pointe. Quand le tourniquet est sous une cloche, il s'arrêta bientôt, quand tout l'air est électrisé. La rotation a aussi lieu dans l'huile, liquide mauvais conducteur, mais non dans l'eau.

S 4. — DU CONDENSATEUR. — EFFETS DE LA DÉCHARGE ÉLECTRIQUE. I. Condensateur éleotriqne.

f 306. La quantité d'électricité que l'on peut accumuler sur un corpt conducteur isolé, dépend de Télendue de sa surface, de sa forme, de la tensioi de la machine qui fournit l'électricité, et enfin du point de ce corps par lequel on fait entrer le fluide. Par exemple, si l'on fait arriver de l'électricité par oi fil métallique, en un point de l'équateur d'un ellipsoïde de révolution très allongé, la charge atteindra son maximum quand la tension au point d'arrivée sera égale à celle que la machine communique au fil. Or, quand il en sera ainsi, la tension aux sommets sera beaucoup plus grande qu'à l'équateur (1303). Si l'on eût fait arriver le fluide par un des sommets, la tension en ce point aurait été égale à celle du fil, et partout ailleurs, beaucoup plus faible.

Si l'on approche d'un corps qui reçoit de l'électricité d'une machine, que nous supposons positive, un conducteur non isolé, le fluide négatif qui se dégagera par influence sur ce dernier, attirera le fluide positif que recevra le corps, de manière à diminuer la tension du côté de la machine, ce qui permettra à cette dernière de lui céder une nouvelle quantité de fluide. De cette manière le corps se chargera de beaucoup plus d'électricité qu'en l'absence du conducteur voisin. C'est sur un artifice semblable que repose le jeu du condensateur électrique et la théorie de l'électricité dissimulée.

De rél«etrleité dlMlMalée. — Considérons une lame isolante ce (/?^. 916) sur laquelle sont appliqués deux plateaux métalliques AÂ et BB un peu plus petits, isolés et munis de petits pendules a et 6. Faisons communiquer par un fiU le plateau A avec unemachine électrique ; il se chargera d'électricité, que nous supposerons positive, et la charge atteindra son maximum quand la tension au point d'arrivée sera égale à celle de la machine, et le pendule a s*écartera. En même temps on verra le pendule 6 s'écarter aussi, par suite d'une décomposition par influence qui se fera dans le plateau B. Mais le pendule 6 s'écartera moins que le pendule a; car il y aura moins de fluide positif en B qu'en A (1267).

Supposons maintenant qu'on sépare le plateau A, de la madiine, et qu'on fasse communiquer B avec le sol. On verra aassîtôt le pendule h retomber tout à fait , parce que le fluide positif de B passera dans le sol. Mais en même temps le pendule a s'abaissera notablement. Pour expliquer ce dernier résultat , remarquons que l'électricité de A , obéissant à l'attraction du fluide négatif resté seul sur B, se portera vers la lame isolante; de sorte qu'il n'en restera que très peu sur la face extérieure de A. Cet eflet ne pouvait avoir lieu avant qu'on n'eût chassé dans le sol le fluide positif de B, parce que ce fluide contrebalançait l'action du fluide négatif , et d'autant plus complètement que ce plateau B est plus mince. Remarquons aussi que toute l'électricité de A n'est pas attirée ainsi contre la hiBe isolante : en effet , nous avons vu qu'il y a moins de fluide négatif en B ÇKde fluide positif en A; une partie de ce dernier se portera d'abord vers b hae isolante , puis s'opposera , par répulsion, à l'anivée d'une nouvelle fBotité de fluide de même nom. La portion qui restera sera aussi fortement repoQssée qu'attin'e par le fluide négatif de B; elle sera donc complètement lOnre, et comme le fluide qui l'attire est plus éloigné d'elle que le fluide qui la repousse , ce dernier sera en moindre quantité que rélcctricité négative de B. On voit que l'électricité du plateau A se partage en deux parties, l'une libre, Taotre attirée vers la lame isolante, et ne produisant pas de tension à Vexié-rirar. Celle-ci se nomme électricité dissimulée ou latente. On voit que toute réiectricité du plateau B est dissimulée.

La quantité d'électricité qui reste libre en A possède une tension beaucoup pios faible que celle qui avait lieu avant qu'on eût fait communiquer B avec le sol. Cette tension est donc actuellement moindre que celle de la machine qui a fourni l'électricité. Si donc on fait de nouveau communiquer cette machine avec k plateau A, elle fournira de nouvelle électricité, jusqu'à ce que la tension du fluide libre en A soit de nouveau égale à celle de ses conducteurs. Cette nouvelle électricité déterminera une nouvelle décomposition par influence dans le plateau B, et le pendule b s'écartera. Si ensuite, après avoir supprimé la

Fig. 976.

communication de A avec la machine, on fait communiqjier B avec le sol, le pendule b retombera, et le pendule a se rapprochera, parce que la plus grande partie du fluide positif qu*aura reçu en second lieu le plateau A, sera rendue latente par la nouvelle quantité de fluide négatif produite par influence sur le plateau B. Il y aura donc en A, une plus grande quantité d*électricité positive dissimulée, et aussi une plus grande quantité de fluide libre, qu'avant la seconde opération. On voit aussi que Télectricité négative de B sera entièrement dissimulée, et qu'elle sera en plus grande quantité que celle qui est dissimulée en A. — En répétant de nouveau la même série d'opérations, on fournira aux deux plateaux A et B de nouvelles quantités d'électricité, et l'on en condensera ainsi des quantités énormes, qu'ils n'auraient pu recevoir s'ils n'avaient pas été en présence l'un de l'autre.

1308. Condenaateor. — A cause dc cette propriété, le système des deux plateaux conducteurs séparés par une lame isolante, a recule nom de condenser

leur électrique. Le plateau A, qui reçoit directement l'électricité, se nomme plateau collecteur^ l'autre, plateau condensateur.

Condensateur d*yEplnna, — Pour suivre facilement toutes les phases des opérations que nous avons décrites, on emploie un condensateur à parties mobiles (flg. 977). Les deux plateaux A et B, soutenus par des colonnes de verre P, P', et munis d'électrométres a, b, peuvent s'éloigner ou se rapprocher l'un de l'autre, quand on fait tourner la manivelle m. Un pignon denté attaque alors deux crémaillères, que l'on voit à part en c, c, fixées aux pieds des colonnes, qui glissent dans une rainure. La lame isolante I est formée d'une plaque de verre qui peut s'enlever, et elle est alors remplacée par une couche d'air. Si, dans ce cas, on écarte les plateaux A et B, les électricités qui se trouvaient retenues à leur surface intérieure deviennent libres, et les pendules s'écartent, pour retomber quand on rapproche les plateaux.

Charge du eondensateur. — Pour charger un condensateur, au lieu dt procéder par intermittences, comme nous l'avons supposé pour expliquer les différents mouvements d'électricité qui se succèdent dans les plateaux, on fai^ communiquer l'un d'eux avec le sol, et l'autre avec la machine électrique, q^ lai fournit dc l'électricité d'une manière continue.

LlMite de eharse. — Les quantités d'électricité que l'on peut accumula sur les deux plateaux sont limitées par deux causes : i® la quantité d'électriai^

Fig. 977.

libre augmente sur le plateau A, en même temps que la quantité de fluide qu'il reçoit: il arrivera donc un moment où cette électricité libre aura une tension égale à celle de la machine électrique, qui, dés lors, ne pourra plus céder d*éleciricité au plateau A. 2<* Il peut arriver, avant qu'on n'ait atteint le Hiaiimum de charge, que la lame isolante ne puisse résister à l'attraction des deox fluides accumulés de part et d'autre ; alors ces fluides se combineront à travers cette lame, qui sera percée.

13#9. Fowee condensante. — La quantité d'électricité accumulée dans on condensateur dépend du rapport entre la quantité totale d'électricité que contient le plateau collecteur, et la quantité qui s'y trouve libre. Ce rapport se nomme force condensante. Si, par exemple, la quantité totale d'électricité est égale à 100 fuis la quantité d'électricité libre, il est évident que le plateau contiendra iOO fois plus d'électricité qu'il n'en aurait reçu de la même machine, s*il n'eût pas fait partie d'un condensateur.

Voici comment, d'après M. Biot \ on calcule la force condensante : Soit V h quantité totale d'électricité vitrée du plateau A, et v la quantité d'électricité libre ; soit aussi R la quantité d'électricité résineuse du plateau B, R sera moindre que V; on aura donc R = mV, m étant une fraction d'autant plus petite que l'épaisseur de la lame isolante est plus grande. Supposons maintenant que l'on touche le plateau A ; son électricité libre passera dans le sol, et il ne restera sur ce plateau que l'électricité dissimulée V, et l'on aura évidemment V — V' = t;. La quantité R d'électricité du plateau B est alors phs grande que V (1307), et si l*on suppose que le rapport de ces quantités reste toujours égal à m, on a V' = mR = m^V, en remplaçant R par sa nkur. La quantité d'électricité libre est donc

fl) v = V— V == V (1 — m^), d'où l'on tire -^ = ^J^^.^,

poor la force condensante. Par exemple, si m = Yooy c'est-à-dire si 100 d'électricité positive du platean A neutralise 99 de fluide négatif sur le plateau B, on aura V :v = 50,25, c'est-à-dire que le plateau A pourra recevoir à peu prés 50 fois plus d'électricité que s'il était seul.

On voit que la force condensante est d'autant plus grande que m difl'ére moins de l'unité. Or la relation V:R=m montre que m est d'auiant plus grand que V et R diff'èrent moins, c'est-à-dire que la lame isolante est moms épaisse. Pour avoir une forte condensation, il faudra donc que la lame isolante soit très mince. Mais il y a un milieu à garder ; car, quand elle est trop mince, on est forcé d'arrêter la charge bien au-dessous du maximum, si l'on ne veut s'exposer à voir cette lame transpercée par une décharge spontanée.

11 nous reste à voir comment on peut obtenir par l'expérience la valeur du

rapport m. On a bien R = mV, d'où m=-rr, et il semble qu'on pourrait

156 ÉLECTRICITÉ STAtiQUE.

séparer les plateaux et prendre le rapport R : V, au moyen du plan d*épreuve. Mais ce procédé serait inexact parce que, comme nous le verrons (1313), h plus grande partie des électricités reste adhérente à la lame isolante. Heurensèment qu*on peut remplacer le rapport R : V par le rapport r : v entre h quantité d'électricité libre du plateau A, et la quantité r d'électricité qui devient libre sur le plateau B quand on touche le plateau A. En effet, soitR' la quantité d*électricité dissimulée sur le plateau B après ce contact; on aura r = R— R', et W = mY = m^\, puisque V'=iii»V. Donc r=R — R' = mV(4 — m^). Si Ton divise cette valeur de r par la valeur [1]

dev, il vient — = m. Donc — =---=m; ce qui s'énonce en disant que

les quantités totales d'électricité sur les deux plateaux sont entre elles comme les quantités d'électricité libres sur chacun d'eux, quand l'autre communique avec le sol. Pour obtenir m, il suffira donc de trouver le rapport r : v, ce qui se fera au moyen du plan d'épreuve.

Dans cette méthode on a à comparer rapidement les tensions d'électricités contraires, ce qui présente des difficultés. M. Riess, pour n'avoir à compara que des électricités de même nature, a employé la méthode qui suit, dans le cas du condensateur à lame d*air. On détermine d'abord la tension sur le plateau collecteur, l'autre étant éloigné ; on obtient ainsi l'angle de torsion a, et Tod a a=:nV, n étant une constante, et V la charge totale du plateau. On approche ensuite le second plateau communiquant avec le sol, celui-ci contient alors une quantité d'électricité R = mV. On supprime la communication avec le sol, on réunit les deux plateaux par un fil métallique, et la charge totale de l'appareil est alors V — R. On mesure la tension qui reste, et l'on a pour angle de torsion a'=.n'(V — R). Divisant membre à membre par oL = n\, on tire

— = m = l r— . Pour obtenir le rapport nln\ on recommence l'expérience, le plateau condensateur étant isolé ; on a alors R = 0, et, par conséquent, i r- =0, d'où l'on tire n : n\

131 o. Expérienees de H. Biess. — Quelques physiciens ont considéré l'électricité dissimulée comme étant dans un état particulier dans lequel elle ne produirait plus ses effets ordinaires ; mais , d'après la théorie , elle ne peut être dite dissimulée que parce qu'elle n'apparaît pas à la surrace extérieure des plateaux, tandis qu'à leur surface intérieure , où elle est accumulée , elle présente ses propriétés ordinaires , et sa distribution pourrait se calculer par les méthodes de Poisson , en tenant compte de l'attraction du fluide du plateau opposé. C'est aussi ce qui a lieu dans l'expérience de la décomposition par influence, où l'on voit les pendules les plus rapprochés du corps électrisé diverger par l'effet de l'électricité attirée , tout comme si elle était libre, et se répandre sur un conducteur isolé juxla-posé (1267). Or, il n'y a pas de différence entre cette expérience et celle du condensateur , si ce n'est que dans ce

dernier, on renouvelle rélectricité pendant quelque temps, de manière à en iccamuler de grandes quantités. La distribution de rélectricité dans les plateaux do condensateur dépendra donc de leur forme et de leur étendue. M. Riess a étudié particulièrement cette question à divers points de vue , au moyen d*un appareil à lame d*air, dont le plateau collecteur, de i84>""> de diamètre , portait an centre un cylindre de cuivre de 33"" de longueur, dans lequel s'enfonçait une tige de verre verticale servant à le soutenir , et un gros fil de cuivre horizontal de 228"" de longueur, terminé par une sphère S de 16"*"» de diamètre. Le plateau condensateur communiquait avec le sol par l'intermédiaire des tuyaux de conduite du gaz. Les plateaux pouvaient être facilement éloignés Tun de ^autre^

M. Riess s'est d'abord occupé d'évaluer la force condensante : pour cela, il mesurait la tension en un point du collecteur, d'abord quand il était séparé du plateau condensateur , puis , quand il en était rapproché ; le rapport de ces tensions représente évidemment la force condensante.

io Quand les tensions sont mesurées sur la boule S, les forces condensantes varient à peu près en raison inverse des distances des plateaux , quand ces distances sont petites ; quand elles sont un peu grandes , les variations sont beaucoup moins rapides ; 2^ la grosseur de la boule S n'a que peu d'influence snr les résultats , si ce n'est quand la distance est très petite ; S» quand on prend les tensions près des bords arrondis du plateau, les forces condensantes sont moindres que lorsqu'on les prend sur la boule ; d'où l'on doit conclure qu'il y a avantage à amener la charge par le centre plutôt que par le bord. Les résultats se voient dans le tableau suivant :

■STAXCKS DES PLATBAOX. oC

prise.

fprèt du bord.

ii2-.8