CHAPITRE VI

APPLICATIONS DE L’ÉLECTRICITÉ STATIQUE ET DES PROPRIÉTÉS DE L’ÉTINCELLE ÉLECTRIQUE

683. Bluteur électrique. — Il est peu d’applications basées sur les propriétés de l’électricité statique; celles qui ont été proposées ne paraissent pas être entrées dans la pratique. Pour la plupart, elles utilisent l’étincelle électrique et, en général, il est plus commode d’employer les appareils d’induction qui ne sont pas aussi sensibles que les machines électriques aux influences atmosphériques : nous en signalerons cependant quelques-unes.

Il n’existe à notre connaissance qu’un appareil utilisant la propriété fondamentale des corps électrisés, celle d’attirer les corps légers; c’est un bluteur électrique construit en Amérique et qui a figuré à l’Exposition de 1881. Nous ignorons s’il est employé industriellement dans l’autre continent; il est curieux et mérite une description sommaire.

Le bluteur électrique a pour but d’obtenir la séparation du son et de la farine, en évitant le passage à travers le blutoir, tamis cylindrique animé d’un mouvement de rotation et soumis à de vives et nombreuses secousses. Ces secousses présentent l’inconvénient de disséminer dans l’atmosphère les parties les plus fines; d’où, perte d’une substance utile, production d’une atmosphère impure, probablement nuisible aux ouvriers et susceptible dans certains cas de produire des détonations par l’approche d’une flamme.

Le bluteur électrique inventé par MM. Thomas, B. Osborne et Kingsland Smith comprend un tamis horizontal animé d’un mouvement de va-et-vient sur lequel, à une extrémité, est amenée la farine brute; au-dessus de ce tamis sont disposés horizontalement des cylindres en caoutchouc durci (fig. 559) tournant autour de leurs

axes; ils frottent à la partie supérieure sur des peaux de mouton garnies de leur laine et s’électrisent ainsi superficiellement. En passant au-dessus de la farine brute les parties électrisées attirent le son sans agir sur la farine pure qui est tamisée comme à l’ordinaire. Le son entraîné par le cylindre en est détaché par les peaux de mouton et retombe dans de petites gouttières parallèles aux cylindres; à l’aide d’un frotteur mû par une corde sans fin, le son est progressivement amené à Tune des extrémités de la gouttière d’où il tombe dans un canal latéral où une vis d’Archimède l’entraîne dans un réservoir où il est recueilli.

Dans l’appareil exposé en 1881, il y avait 24 cylindres montés 3 par 3 sur 8 axes; chacun d’eux avait un diamètre de 0m,15 et une longueur de 0m,25 environ; ils faisaient 30 à 35 tours par minute.

Fig. 559. — Bluteur électrique (La Lumière électrique.)

La surface occupée ne dépassait pas 2 mètres carrés; l’appareil exigeait une force del/2 cheval vapeur et était susceptible, paraît-il, de bluter 200 à 300 kilogrammes de farine par heure suivant la nature des grains employés.

684. Condensation des fumées et poussières par l’étincelle électrique. — M. Lodge, au congrès de la British Association, à Montréal, en 1884, a montré que des poussières mises en suspension dans l’atmosphère se déposent rapidement sous l’influence de décharges électriques. M. Walker (de Londres) pensa à appliquer cette curieuse propriété à la condensation des fumées du plomb volatil des fourneaux; cette condensation ne se fait dans les conditions ordinaires que très lentement et très imparfaitement; dans des expériences faites sur les fumées mêmes qui traversaient la cheminée et que l’on recueillait dans un récipient muni d’ouvertures

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fermées par des lames de verre, on étudia l’effet des étincelles électriques; ces étincelles, fournies par unemachine de Yoss, atteignaient 0ra,10 de longueur.

Les fumées étant au repos, lorsque la machine fonctionnait, on les voyait tourner rapidement, puis former de larges flocons et enfin se déposer. Un effet analogue fut observé lorsque l’on opéra sur le courant de fumées émanant directement des fourneaux; il ne se manifestait pas au point où agissaient les étincelles à cause de la rapidité du courant, mais il était très net à l’orifice de sortie.

Si dans les applications pratiques qui doivent être faites les résultats sont aussi avantageux que dans les expériences préliminaires que nous venons de citer, il est certain que ce procédé se répandra et sera appliqué à d’autres industries présentant des conditions analogues. Mais il nous paraît probable que l’on emploiera alors, non des machines électriques, mais des appareils d’induction pour fournir les étincelles qui sont nécessaires.

685. Allumoir électrique. — L’étincelle électrique est susceptible d’enflammer un jet de gaz d’éclairage; cette propriété a été utilisée par M. Clarke pour construire un appareil destiné à remplacer les allumoirs à flamme d’huile ou d’alcool qui sont susceptibles de produire des accidents, d’enflammer accidentellement des corps combustibles.

L’allumoir électrique (fig. 560), comprend une poignée et un manche : la poignée est formée par un cylindre creux en ébonite; à l’intérieur se trouve une partie mobile constituant avec le cylindre une véritable machine électrique analogue au replenisher de sir William Thomson (313). On obtient le mouvement de rotation en pressant sur un bouton c qui, à l’intérieur, porte une crémaillère engrenant avec une roue dentée; lorsque l’on cesse de presser, un ressort à boudin ramène le bouton à sa position primitive. Par ce mouvement de rotation on amène deux conducteurs métalliques à des états électriques opposés.

Le manche est constitué par un cylindre en ébonite E de telle longueur qu’il est jugé nécessaire et présentant une partie ouverte à son extrémité libre ; deux tiges métalliques isolées l’une de l’autre traversent ce cylindre, elles communiquent à une extrémité chacune avec l’un des conducteurs électriques que nous avons signalés audessus. Les extrémités opposées h , abou tissent à la cavité creusée dans le manche où elles sont séparées par un intervalle que l’on a réglé à l’avance.

Lorsque l’on presse sur le bouton et que la machine fonctionne,

Fig. 560. — Allumoir électrique. (La Lumière électrique.)

des étincelles éclatent entre ces extrémités ; si on les produit auprès de l’orifice d’un brûleur à gaz, le gaz s’enflamme.

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Toute action cessant lorsque l’on n’agit pas sur le bouton, il ne peut y avoir d’inflammation accidentelle.

Il est convenable pour le bon fonctionnement de l’appareil que la poignée contienne une substance hygrométrique qui maintienne sec l’air qui entoure la machine électrique ; sans cette précaution, celleci ne pourrait fonctionner.

686. Allumage des becs de gaz par l’étincelle électrique. — Le problème de l’allumage de becs de gaz se présente quelquefois dans des conditions un peu différentes. On peut, par exemple, se proposer d’allumer rapidement tous les becs de gaz d’une salle : le problème a été résolu à la salle de l’Assemblée nationale à Versailles en 1873 et à la salle du Sénat en 1880 par M. Gaiffe.

Prenons pour exemple la salle de Versailles : les 356 becs qu’elle comprenait étaient munis chacun d’un inflammateur constitué par deux tiges de fer entre lesquelles éclataient les étincelles lorsque l’appareil entrait en action. Ils étaient répartis en 18 groupes reliés séparément par des cables isolés dont la longueur totale atteignait 1400 mètres à une bobine d’induction capable de donner des étincelles de 0ra,15 lorsqu’elle était actionnée par une pile formée par 4 grands couples au bioxyde de manganèse. Un distributeur permettait d’envoyer le courant successivement dans chacun des 18 groupes; l’allumage de tous les becs de chaque groupe se produisait simultanément; le mouvement du distributeur consistait dans la rotation d’une manette et s’effectuait rapidement. L’allumage des 356 becs demandait seulement 14 secondes.

D’autres dispositions ont été adoptées, mais elles ne présentent pas de différences essentielles et il est inutile de nous y arrêter.

687. Inflammation des corps explosifs par l’étincelle électrique. — Les étincelles électriques que l’on peut provoquer à une distance quelconque, en un point déterminé à l’avance d’un circuit métallique, ont été utilisées, pour la chaleur qu’elles produisent, à amener l’explosion de corps détonants, de fourneaux de mines par exemple. Ce procédé présente sur l’emploi des mèches de nombreux avantages qu’il nous suffît de signaler rapidement; il assure en effet l’explosion au moment précis où elle doit se produire, ce qui, en temps de guerre, peut être d’une utilité incontestable ; pour les travaux de terrassement ou autres, cette précision permet d’éviter absolument les accidents. De plus, lorsqu’il y a plusieurs mines placées cà peu de distance, la simultanéité absolue d’action produit des effets très puissants que l’on obtient pas si les explosions se font seulement à peu près au même instant.

L’inflammation des mines par l’électricité se produit par l’intermédiaire d’amorces que l’onplace en contact avec les corps détonants; ces amorces peuvent être enflammées soit par l’action d’étincelles électriques, soit par l’action de courants continus; les premières sont dites amorces de tension, les autres amorces de quantité ; nous avons déjà parlé des dernières, occupons-nous maintenant des premières.

11 semblerait qu’il suffit d’amener au milieu de la poudre les extrémités de deux conducteurs entre lesquels on ferait éclater une étincelle électrique pour provoquer l’explosion : il n’en est rien et, dans ces conditions, la poudre ne s’enflamme pas, il semble que l’action est de trop faible durée et pour assurer l’inflammation il faut interposer entre les deux extrémités du fil conducteur une substance

constituant un conducteur présentant une résistance suffisante pour s’échauffer suffisamment. Le fait paraît avoir été observé pour la première fois par Stateham sur un fragment de cable sous-marin (fig. 561) dont on avait entaillé largement l’enveloppe en guttapercha et dont on avait coupé le fil sur une petite étendue : c’était le sulfure de cuivre qui s’était déposé sur la gutta-percha qui servait au courant de conducteur médiocre ; un fragment de ce genre mis en contact avec de la poudre en produisit l’inflammation. Toutes les autres amorces de tension (fig. 562), présentent la même disposition générale et, en plus de détails de construction sans intérêt au point de vue électrique, ne diffèrent que par la nature de la substance interposée entre les extrémités du conducteur qui sont fixées dans une enveloppe cylindrique. Le nombre des modèles différents est très grand, nous n’avons pas à nous y arrêter.

688. — Les amorces de tension ont quelques avantages, elle sont

Fig. 561. — Amorce Stateham.

Fig. 562. — Amorce de tension.

[La Lumière électrique.)

APPLICATIONS DE L’ÉLECTRICITÉ STATIQUE. 471

peu susceptibles, de confection simple; elles peuvent fonctionner sous l’influencé de producteurs d’électricité robustes; elles assurent la simultanéité absolue de toutes les amorces qui sont situées sur le

Fig. 563. — Machine électrique à condensateur pour l’explosion des mines. (La Lumière électrique.)

même circuit. Mais elles présentent également quelques désavantages elles exigent un isolement aussi parfait que possible et, surtout,

Fig. 564.

elles ne se prêtent à aucune vérification permettant de s’assurer que le circuit est dans des conditions satisfaisantes.

Les amorces de tension peuvent fonctionner sous l’influence de

charges fournies par des machines à électricité statique; on a construit des modèles spécialement pour cet usage (fig. 563 à 565) et comprenant des condensateurs e que l’on chargeait par l’action d’une ou de deux machines à plateau B et dont la décharge provoquait l’explosion. Mais ces appareils ne semblent pas devoir être conservés et il y a avantage à les remplacer par des machines d’induction donnant également des étincelles et présentant plus de solidité; nous allons décrire quelques modèles spéciaux.

689. Des exploseurs. — Les étincelles fournies par des appareils d’induction peuvent être utilisées dans les mêmes conditions que

Fig. 565.

celles que fournissent les machines à électricité statique ; nous n’avons donc rien à ajouter à ce que nous avons dit sur le mode d’emploi des amorces dites de tension et sur l’avantage que l’on peut retirer de l’électricité pour provoquer l’explosion de corps détonants, l’inflammation des mines, etc.

Tous les appareils d’induction d’une puissance suffisante peuvent être utilisés pour provoquer l’inflammation des amorces de tension : on fait usage généralement d’appareils magnéto-électriques désignés sous le nom d’exploseurs. L’un des premiers modèles construits dans ce but est connu so us le nom de coup depoing Bréguet (fig. 566) : il se compose d’un électro-aimant en fer à cheval formé de lames d’acier

APPLICATIONS DE L’ÉLECTRICITÉ STATIQUE

superposées; sur les régions polaires sont installées des bobines dont les fils sont réunis de manière à ce que les effets s’ajoutent : les autres extrémités sont reliées au circuit qui comprend l’amorce ou les amorces. Une armature de fer doux est appliquée entre les pôles de l’aimant pouvant tourner autour d’une charnière parallèle à la ligne des pôles : le mouvement lui est communiqué par une pièce métallique terminé par un bouton et constituant avec elle un levier coudé. Lorsque l’on écarte l’armature de fer doux, il se produit une variation de l’état magnétique et un courant prend naissance, courant correspondant à une force électro-motrice d’autant plus forte que le mouvement est de moindre durée, qu’il est plus brusque, ce que l’on obtient en frappant fortement avec le poing

Fig. 536. — Exploseur, coup de poing. ( Bréguet .)

sur le bouton. Un ressort est porté sur le bras du levier coudé et vient toucher une vis de butée, établissant une communication métallique entre les bornes où aboutissent les fils du circuit extérieur ; tant que le contact est maintenu les électro-aimants sont fermés sur eux-mêmes et presque rien ne parvient dans le circuit extérieur qui n’est parcouru par la totalité du courant que lorsque le ressort cesse de toucher la vis, rompant ainsi le court circuit ; cette rupture se produit vers la fin du mouvement et l’appareil est disposé pour que, à cet instant, l’extra-courant vienne ajouter son effet à celui du courant induit.

Enfin un verrou métallique immobilise l’armature lorsque l’appareil ne doit pas fonctionner afin d’éviter les accidents.

Dans un modèle d’exploseur (fig. 567), M. Marcel Deprez dispose une bobine B sur une pièce de fer doux placée entre les branches, d’un aimant en U et mobile autour d’un axe parallèle à ces branches Lorsque, à l’aide de la manette F, on porte brusquement les pièces

mobiles d’un pôle à l’autre, un courant induit prend naissance dans le circuit dont fait partie la bobine.

M. Marcel Deprez a également combiné un exploseur (fig. 568) qui comprend un aimant en fer à cheval A et une armature de fer

ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUE

doux B qui peut s’appliquer exactement contre les pôles et que l’on en peut écarter par l’action d’un levier coudé E sur lequel on donne un coup de poing; mais c’est cette armature qui porte la bobine G dont le fil est gros et court. Le courant qui s’y produit par suite du mouvement n’est d’ailleurs pas utilisé directement, mais il est dirigé dans le fil inducteur d’une bobine de Ruhmkorff munie de l’interrupteur de Marcel Deprez (351). Dans ces conditions on observe des étincelles chaudes et susceptibles de provoquer l’inflammation des corps combustibles.

690. Électricité atmosphérique et terrestre. — L’atmosphère est le siège de phénomènes électriques qui se manifestent de diverses façons : tantôt d’une manière brusque en produisant des effets considérables, comme il arrive par les temps orageux, et tantôt d’une façon à peine sensible et telle qu’il faut employer des appa-

Fig. 568. — Exploseur Marcel Deprez. ( La Lumière électrique).

reils délicats pour mettre ces phénomènes en évidence. Nous nous occuperons d’abord de ces derniers.

Les diverses couches de l’atmosphère ne sont pas dans le même état électrique, elles ne sont pas au même potentiel : les observations montrent qu’elles sont d’autant plus électrisées positivement qu’on s’élève davantage; par convention les couches qui sont au contact de la terre sont supposées au potentiel zéro.

Ce n’est en somme que la différence de potentiel entre les diverses couches atmosphériques ou entre celles-ci et le sol que nous pouvons observer ; nous n’avons aucun moyen de reconnaître l’état absolu d’une couche déterminée au point de vue électrique ; un électroscope quelque sensible qu’il soit ne fournit aucune indication lorsqu’il est placé dans une couche d’air quel que soit le degré d’électrisation de celle-ci. C’est un fait d’observation qu’il est d’ail-

leurs facile d’expliquer par l’hypothèse que nous avons admise sur le rôle électrique du milieu ambiant.

690. — Pour observer des effets électriques à l’aide d’un électroseope à feuilles d’or il faut mettre les feuilles d’or en équilibre électrique avec une couche située à un autre niveau que celui où elles se trouvent, il faut les amener au même potentiel. C’est à quoi l’on arrive par exemple en enlevant le bouton qui surmonte l’appareil et le remplaçant par une longue tige verticale terminée en pointe (fîg. 569) : la partie supérieure de celle-ci, à cause de sa pointe, prend le potentiel de l’air environnant et à cause du conducteur métallique, les feuilles d’or prennent le même potentiel; si, comme il arrive ordinairement, il n’a pas la même valeur que celui

Fig. 569. — Éleetroscope de Saussure.

de la couche dans laquelle se trouvent les feuilles d’or, celles-ci divergent : on peut, suivant la méthode ordinaire, reconnaître la nature de l’électrisation en approchant de l’appareil, que l’on désigne sous le nom d’électroscope de Saussure, un bâton de verre ou un bâton de résine électrisé par frottement.

Lorsque l’on fait des observations dans une station météorologique fixe on peut remplacer l’électroscope par un électromètre de Thomson qui permet d’évaluer la différence de potentiel et non pas seulement de la mettre en évidence. Dans ce cas on peut avoir un conducteur métallique vertical d’une grande longueur; pour que, à la partie supérieure, l’équilibre électrique s’établisse promptement, on a proposé de remplacer la pointe par une baguette de papier roulé imprégné d’azotate de plomb ; lorsqu’on l’enflamme,

ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUE

le papier brûle en s’effilant en pointe et les gaz qui résultent de la combustion en se dégageant amènent rapidement l’égalité de potentiel comme cela avait été indiqué par Volta. L’appareil devient beaucoup plus sensible que par l’action de la pointe; à vrai dire, il peut subsister quelques doutes et l’on peut se demander si la combustion même n’est pas une source d’électrisation. On peut plus sûrement employer le procédé indiqué par sir William Thomson qui établit la communication de l’appareil avec un vase métallique isolé contenant de l’eau qui s’écoule goutte à goutte par un tube métallique de petit diamètre ; l’égalisation de potentiel entre lé vase et la couche d’air est promptement obtenue par ce procédé.

691. — M. Mascart a combiné une disposition dans laquelle il a réuni cet appareil à écoulement et son électromètre (277) de manière à obtenir l’enregistrement photographique des indications de l’él’ectromètre. L’eau s’écoule d’un vase en laiton de grandes dimensions placé sur des supports isolants par un tube métallique de lm,5ü à 2 mètres de longueur. Le vase est relié à l’électromètre par un fil métallique soutenu par des supports isolants.

L’électromètre est placé dans une chambre obscure ; on dirige sur le miroir un faisceau lumineux de direction constante ; le faisceau réfléchi vient frapper une plaque photographique se mouvant verticalement, c’est-à-dire dans une direction perpendiculaire au plan dans lequel se déplace le faisceau réfléchi.

Le faisceau lumineux peut être produit par une petite lampe au gazogène qui possède un pouvoir photogénique suffisant et qui dépense peu ; la lampe est placée dans une lanterne fermée et la lumière reçue par une lentille est dirigée à travers une fente verticale et projetée sur le miroir de l’électromètre qui la renvoie sur une plaque sensible placée dans une caisse présentant, à cette hauteur une fente horizontale. La plaque sensible reçoit son mouvement vertical descendant d’une horloge à pendule et à poids.

La ligne de repère est donnée par la lumière qui est réfléchie sur la face plane de la lentille fixée à T électromètre l’intensité du faisceau est plus faible, mais donne une trace suffisante; l’orientation de la lentille doit être telle que sa face plane soit parallèle à la direction du miroir lorsque l’aiguille est mise en communication avec le sol.

Enfin la plaque sensible est placée dans un châssis entre une lame de verre noir et une lame de verre blanc sur laquelle on a gravé des traits équidistants tels que leur distance mesure le dépla-

cernent du châssis pendant une heure; il y a en outre des chiffres permettant le repérage.

692. — Il faut employer des dispositions particulières lorsqu’il s’agit d’observations à faire dans des voyages, des explorations. L’électroscope porte alors une courte tige à la partie supérieure ; on a d’autre part un conducteur métallique souple terminé à une extrémité par un anneau que l’on enfile sur la tige de l’appareil et à l’autre par une flèche. On lance cette flèche qui, terminée en pointe, se met successivement au même potentiel, ou à peu près au moins, que les couches qu’elle traverse ; arrivée à une certaine hauteur l’anneau est entraîné, glisse sur la tige métallique et quitte l’électroscope qui reste chargé comme il était à l’instant où le contact a cessé, c’est-à-dire comme la couche dans laquelle était la flèche à cet instant. Il a fallu s’assurer, pour pouvoir compter que les résultats de ces observations sont exacts, que le frottement de la flèche contre l’air n’est pas susceptible de charger l’électroscope. On fait aisément cette vérification en recommençant la même expérience, mais lançant la flèche horizontalement, c’est-à-dire dans une couche qui est au même potentiel que l’électroscope et reconnaissant que les feuilles d’or ne divergent pas.

693. — Ainsi que nous l’avons dit d’une manière générale, le potentiel des diverses couches s’accroît à mesure que l’on s’élève; si l’on cherche à déterminer la forme d’une couche qui est à un potentiel déterminé, on reconnaît qu’elle est horizontale si le terrain au-dessus de laquelle elle se trouve est plan ; mais s’il est accidenté, s’il présente des parties saillantes, des constructions qui s’élèvent au-dessus du plan horizontal, cette couche se relève également au-dessus de cette partie, suivant ainsi la forme de la surface matérielle, ces surélévations sont d’autant moindres que la couche considérée est à une plus grande altitude, si bien que, à partir d’une certaine hauteur, elles s’effacent de plus en plus et que les couches d’égal potentiel tendent à devenir des plans horizontaux.

En faisant des observations en un même point, on trouve que l’état électrique change d’un instant à l’autre, présentant en général deux maxima et deux minima chaque jour et que, de plus, la valeur moyenne de la journée (qui correspond à peu près à celle que l’on observe à 11 heures du matin) varie d’un jour à l’autre.

Toutes les circonstances atmosphériques influent d’ailleurs et modifient d’une manière très notable les conditions électriques.

Quelques chiffres donneront une idée approximative de la grandeur des phénomènes et de ses variations. Sir William Thomson a

ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUE

trouvé que pour deux points distants verticalement de 1 pied, la différence de potentiel atteignait, à l’île d’Arran, la valeur de 23 volts. D’autre part l’électricité en janvier, à Bruxelles, a été trouvée treize fois plus considérable qu’en juin.

694. — Quelle est l’origine de cette électricité? Existe-t-elle naturellement dans l’atmosphère, sa répartition changeant seulement sous des influences qui n’ont pas été définies nettement jusqu’à présent? ou bien est-elle la conséquence d’actions diverses qui, à chaque instant provoquent une rupture électrique et amènent ainsi une différence de potentiel entre la terre et l’atmosphère? Pour expliquer qu’il en puisse être ainsi, on a invoqué comme cause, les combustions vives ou lentes qui se font à la surface du sol, la respiration des animaux, l’évaporation des liquides, etc. Toutes ces causes peuvent avoir une certaine influence; il semble douteux qu’elles donnent une explication complète et il est préférable d’avouer que l’on ne connaît pas l’origine réelle de l’électrisation de l’atmosphère.

Les effets de cette électrisation ne sont pas mieux connus, d’une manière générale, que ses causes. Laissant de côté les phénomènes qui se produisent dans les temps d’orage et dont nous parlons un peu plus loin, nous ne pouvons guère rien citer de certain. Il résulterait cependant d’in téressantes recherches et d’expériences faites dans les régions polaires par M. Lemstrôm que, comme on le soupçonnait, les auroles boréales ou aurores polaires sont des conséquences de l’électrisation du sol et de l’atmosphère.

Il paraît vraisemblable que l’état électrique de l’atmosphère agit sur les êtres vivants; chez certains sujets nerveux les approches de l’orage s’accompagnent de sensations, mal déterminées d’ailleurs, dont on ne connaît pas la cause, mais qu’il semble d’autant plus naturel de rattacher à l’état électrique que souvent ces sensations disparaissent ou s’atténuent considérablement au premier coup de tonnerre qui ramène l’équilibre électrique au moins pour un temps. Il n’ est pas douteux que lorsque l’air est fortement chargé d’électricité, c’est-à-dire lorsque la différence de potentiel entre deux couches voisines est considérable, le corps ne doive être le siège de phénomènes électriques, de manifestations électriques diverses. Le fait a été observé et on connaît les récits classiques des étincelles que lançaient les piques des soldats de Bélisaire et les feux qui surmontaient les javelots des légionnaires de César. On a même cité des cas dans lesquels en élevant les mains pendant la nuit on voyait des aigrettes lumineuses qui se produisaient au bout des doigts. Il

TRAITÉ D’ÉLEGTRICITÉ.

n’a pas été constaté que, dans ces conditions assez spéciales pourtant et qui dénotent une électrisation intense, il ait été observé de sensations spéciales, d’effets particuliers.

Si l’on n’a pas de renseignements précis sur l’action de l’électricité atmosphérique normale sur l’homme et les animaux, on a pu faire des expériences sur les végétaux. Une plante placée au centre d’une cage métallique en treillage métallique à très larges mailles peut être considérée à tous égards comme dans les conditions ordinaires d’air, de chaleur, de lumière, d’humidité, mais elle doit être au potentiel zéro, n’étant influencée en rien par les phénomènes électriques qui se produisent dans l’atmosphère au dehors de la cage. On a fait pousser comparativement des plantes ainsi protégées contre l’électricité et des plantes de même espèce à l’air libre entièrement; malheureusement les résultats n’ont pas été tous concordants et, tandis que MM. Grandeau, Leclerc et Geli ont trouvé que les plantes sous cage étaient moins vigoureuses que celles à l’air libre, M. Naudin arrivait à un résultat inverse : il est vrai que les recherches n’avaient pas porté sur les mêmes plantes et que les conditions climatologiques n’avaient pas été les mêmes. Mais lorsque l’on songe à l’influence que l’électricité exerce sur les combinaisons de l’azote, même lorsque cet agent agit à très faibles doses, comme l’a montré M. Berthelot (397), on ne peut s’empêcher de croire que l’électricité atmosphérique doit jouer un rôle réel dans les phénomènes chimiques de la végétation. Nous pensons qu’elle n’est pas sans action sur les animaux.

695. Électricité des nuages orageux. — Indépendamment des traces d’électricité que l’on peut recueillir à diverses hauteurs, même dans une atmosphère calme, il est possible d’observer des phénomènes beaucoup plus intenses par les temps orageux; les variations du potentiel peuvent être beaucoup plus rapides et, de plus, les nuages peuvent présenter une électrisation très marquée.

Cette électrisation a été mise en évidence par l’expérience classique de Franklin, par les recherches de Dalibard, de Romas et de Richer; dans toutes ces expériences, en somme, un conducteur terminé en pointe est élevé à une certaine hauteur ; la partie inférieure qui est isolée se met en équilibre avec la partie supérieure qui, elle-même, est en équilibre avec la couche où elle se trouve : il y a donc à la base une différence notable de potentiel avec les couches voisines du sol, d’où résultent des effets qui peuvent être considérables. Aussi ces expériences sont-elles dangereuses et ont-elles amené des accidents. Elles sont abandonnées mainte-

ÉLECTRICITÉ ATMOSPHÉRIQUE

nant. Mais les effets des variations électriques de l’atmosphère se font sentir dans les lignes télégraphiques étendues dans lesquelles, sous cette influence, naissent des courants qui peuvent être assez énergiques.

696. — On a recherché l’origine de l’électricité des nuages et l’on a invoqué diverses causes : il serait possible que, sans avoir recours à aucune hypothèse particulière, il fût possible d’expliquer cette électrisation, qui peut être très accentuée, simplement par l’électrisation même des couches d’air.

La condeiîsation de la vapeur à l’état vésiculaire, qui paraît constituer les nuages, en diminuant l’étendue sur laquelle est répartie une quantité donnée d’électricité doit élever le potentiel, la capacité devenant moindre. Mais en outre, M. Pellat a fait ressortir qne la variation de potentiel des diverses couches suffirait pour expliquer qu’un nuage, par l’ascension d’un niveau à un autre, pût atteindre un potentiel bien supérieur à celui d’un nuage qui serait resté immobile. Cette différence pourrait être environ de 600 unités (électrostatiques) pour deux nuages dont l’un serait à une altitude de 1200 mètres, l’autre à une altitude de 600 mètres. D’après les recherches de M. Mascart, on doit considérer que cette différence de potentiel suffit pour expliquer les effets et notamment les étincelles électriques qui peuvent jaillir entre ces nuages.

697. Éclairs et tonnerre. — Lorsqu’un nuage fortement électrisé, comme il s’en trouve dans les temps orageux, se trouve à une certaine distance du sol, il agit par influence sur les corps qui sont à-la surface du sol et aussi sur les couches superficielles, notamment sur les couches aquifères qui sont conductrices ; si l’action électrique augmente soit par suite d’un rapprochement du nuage, soit par suite d’une électrisation plus forte qu’il acquiert par une cause quelconque, l’équilibre électrique se rétablit par une ou plusieurs étincelles éclatant à travers l’air et suivant, non pas le chemin géométriquement le plus court, mais vraisemblablement le moins résistant au passage de l’électricité ; on dit alors que la foudre tombe. L’éclair, c’est l’étincelle même et le tonnerre est le bruit qui l’accompagne. Les corps qui sont sur le passage de l’électricité peuvent subir des actions très énergiques, on dit qu’ils sont foudroyés .

Des effets analogues peuvent se produire entre deux nuages voisins dont l’un au moins est électrisé; quoique, alors, la foudre ne tombe pas, il peut en résulter des effets spéciaux pour les corps qui sont dans le champ d’action de ces nuages.

Les éclairs sont constitués par un trait lumineux présentant une

forme en zigzag caractéristique ; leur longueur peut être considérable, dans certains cîas, elle a été évaluée à plus de 10 kilomètres. Ils sont de très courte durée : Wheatstone examinant un disque tournant rapidement à la lueur d’un éclair ne put observer aucun déplacement apparent des figures qui y étaient tracées, il en conclut que la durée était inférieure à 0%00 1 .

Cette courte durée, jointe à l’éclat très vif de l’étincelle et à sa production inopinée, fait qu’il est difficile de l’observer aisément. On l’a étudiée cependant, et maintenant l’étude devient relativement facile depuis que les progrès de la photographie rapide ont permis d’obtenir l’image photographique des éclairs. On a reconnu que, comme il arrive pour les autres étincelles, l’éclair est souvent formé de plusieurs traits lumineux présentant quelquefois un certain parallélisme et quelquefois se ramifiant pour aboutir à des points différents.

Nous parlerons plus loin du phénomène connu sous le nom à' éclair en boule.

698. — Le tonnerre est un bruit fort qui accompagne l’éclair. Quelquefois il est bref, le plus souvent il est prolongé et présente des renforcements caractéristiques. Le bruit est sec, bref lorsque l’éclair est relativement court et que ses divers points sont à peu près à la même distance de notre oreille ; s’il en est autrement, à cause de la vitesse relativement faible du son, l’impression dure un certain temps; le bruit est bien produit simultanément, ou à peu près, en tous les points de l’éclair, mais il parvient avec un retard d’autant plus grand que les points d’où il émane appartiennent h une partie plus. éloignée de l’éclair; il est possible en outre que la production de l’écho sur les nuages contribue à allonger la durée du tonnerre.

C’est aux échos qui peuvent aussi prendre naissance qu’on attribue en général les augmentations de bruit, les grondements si caractéristiques du tonnerre; cette cause doit intervenir dans une certaine mesure; elle peut n’être pas la seule et l’on peut invoquer également la forme sinueuse, brisée, de l’éclair qui change la loi suivant laquelle le son nous parvient : pour certaines parties, le son émané de divers points arrive successivement, pour une autre direction de l’éclair, le son arrive simultanément de tous les points.

Les effets de la foudre sur les corps qui sont foudroyés sont analogues à ceux que produisent les étincelles des machines ou des batteries, ils sont seulement plus puissants. La foudre produit la combinaison des corps, comme il est prouvé par l’acide azotique que

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Ton a observé dans des pluies d’orage; elle produit la formation d’ozone, l’inflammation des corps combustibles, allume des incendies; elle amène l’incandescesce des conducteurs métalliques qu’elle traverse, leur fusion, leur volatilisation même; elle brise, fait éclater les corps qui présentent une conductibilité insuffisante; elle fond des matières, presque réfractaires comme le sable; elle transporte à distance des masses d’un grand poids; elle produit l’aimantation de barreaux d’acier et affole les aiguilles aimantées.

Enfin la foudre agit sur les êtres vivants; quelquefois elle les atteint sans produire aucune action spéciale autre qu’un éblouissement passager ; mais quelquefois elle provoque des désordres graves, la paralysie de tout ou partie du corps et souvent la mort même. Ces actions peuvent être accompagnées de lésions matérielles apparentes qui peuvent cependant ne pas exister, même dans les cas de mort ; on peut admettre que, dans ces cas, il y a eu action sur le système nerveux, sur le cerveau, sur le bulbe, c’est au moins ce qui semble résulter d’autopsies faites sur des individus foudroyés ou tués accidentellement par de puissantes décharges et sur des animaux que l’on soumettait à des actions électriques énergiques émanant de machines d’induction.

699. Éclairs en boule. — A côté de la foudre et de l’éclair que l’on observe assez souvent, il y a lieu de signaler un phénomène plus rare et dont l’existence même a été niée, quoique des observations très nettes le décrivent : nous voulons parler du tonnerre en boule, de l’éclair globulaire. On désigne sous ce nom un globe lumineux dont les dimensions ont été variables suivant les cas, mais dont le diamètre n’a que rarement été évalué supérieur à 1 mètre (il est vrai que comme souvent on ignorait la distance, on a dû se borner à des comparaisons basées sur la grandeur du diamètre apparent, comparaisons qui ne peuvent rien apprendre de précis). Ce globe, dont on ne signale pas le point de départ, se déplace lentement pendant un temps qui, dit-on, a dépassé 5 à 6 minutes, ne produit aucun effet sur son passage, jusqu’à ce que, soudainement, sans cause apparente, en général, il éclate, produisant des ravages analogues à ceux de la foudre même.

Pendant longtemps, faute de pouvoir expliquer ce phénomène, on n’était pas éloigné de le nier et d’admettre que les observateurs avaient été trompés par des apparences; mais, outre qu’il existe des relations très précises, émanées d’observateurs instruits, M. Planté a pu reproduire un phénomène analogue : il prend deux disques de papier à filtrer, humectés d’eau distillée et -séparés par

une couche d’air et mis en rapport avec les pôles d’une pile secondaire de 800 couples : on voit apparaître une véritable boule de feu qui court de côté et d’autre entre les deux surfaces, présentant ainsi une grande ressemblance avec le tonnerre en boule. On ne sait d’ailleurs, au juste, en quoi consiste ce phénomène qui exige pour se produire à la fois une grande tension et un puissant débit d’électricité.

700. Choc en retour. — Ce n’est pas seulement au point où tombe la foudre que les êtres vivants peuvent être impressionnés, mais à une distance quelquefois assez grande; des effets analogues peuvent aussi se produire à la suite de décharges entre les nuages et sans que la foudre tombe à proprement parler : c’est là ce qui constitue le choc en retour. L’explication en est facile.

Considérons un nuage électrisé agissant par influence sur les objets placés sur le sol et les amenant à un état électrique contraire au sien; si le nuage se décharge lentement, ces objets reviendront progressivement à l’état neutre et aucun effet ne se manifestera. Mais si le nuage est brusquement ramené à l’état neutre par une décharge avec un autre nuage, par exemple, l’influence cessera brusquement et brusquement, s’ils sont en contact avec le réservoir commun, avec le sol conducteur, ces objets seront aussi ramenés à l’état neutre : ils seront donc le siège d’un mouvement brusque de l’électricité. Il ne semble pas que cette action soit suffisante pour produire des effets appréciables sur les corps inorganisés, mais ils suffisent pour agir sur les êtres vivants, produire des secousses et même amener la mort d’animaux et d’hommes qui s’y sont trouvés exposés.

701. Paratonnerres. — Pour éviter les effets fâcheux qui peuvent résulter de l’électricité des nuages orageux, il suffit d’éviter le rétablissement brusque de l’équilibre électrique, il suffit d’éviter que les corps que l’on veut protéger soient soumis à l’action de l’étincelle. Franklin, se basant sur le pouvoir des pointes, parvint à réaliser en 1752 les conditions qui permettent d’atteindre ce résultat.

Si, au-dessous d’un nuage orageux, on vient à placer un conducteur métallique terminé en pointe à sa partie supérieure et aboutissant à sa partie inférieure dans des couches aquifères, constituant vraiment le réservoir commun, l’influence se produira et, peu à peu, comme nous l’avons expliqué pour l’expérience classique (74), le nuage sera déchargé soit par l’action directe de la pointe, soit par l’action des molécules d’air électrisées qui, repoussées par la pointe,

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viennent le neutraliser. On aura ainsi agi préventivement, on aura empêché la foudre de se produire : ce conducteur métallique que nous venons de décrire, c’est le paratonnerre. 11 est clair qu’il doit, pour être le plus efficace possible, être placé au-dessus des objets qu’il doit protéger. On n’est pas d’accord d’ailleurs sur la zone que protège un paratonnerre déterminé : on admet approximativement qu’il garantit l’espace compris dans un cône dont il serait l’axe, la pointe du paratonnerre étant le sommet, et dont la base serait égale à 1 fois 1/2 la hauteur.

702. — Les paratonnerres sont généralement placés sur les toits

des édifices; on distingue alors deux parties : le paratonnerre, qui est la tige, s’élevant au-dessus du toit, et le conducteur qui relie celle-ci au réservoir commun.

Le paratonnerre est une tige de fer de hauteur variable, de 3 à 5 mètres en général, et de 0m,02 de diamètre; elle est terminée à sa partie supérieure (fig. 570) par une pièce de cuivre qui y est solidement vissée, qui a le même diamètre et dont la hauteur est est de 0m,20 à 0m,25: elle se termine par un cône de 30° d’ouverture environ; le paratonnerre est relié à sa partie inférieure avec le conducteur qui est constitué par un câble en fil de fer ou plutôt par une série de barres de fer; l’ensemble ne doit présenter aucune solution de continuité, aussi convient-il de recouvrir tous les joints de nœuds

de soudure. Ce conducteur, comme le paratonnerre, peut être traversé par de grandes quantités d’électricité; aussi il faut lui donner une section suffisante. On n’a pas d’exemple qu’une barre de fer de 0m,015 de côté ait été amenée à l’incandescence par le passage de la foudre; on prend donc des barres de fer ayant 0m,015 ou mieux 0m,020 de côté.

La partie inférieure du conducteur doit être largement en relation avec une couche conductrice constituant vraiment le réservoir commun. S’il est possible, il faudra le descendre jusqu’à une nappe d’eau qui ne tarisse pas, alors même qu’il faudrait pour arriver à ce résultat prolonger le conducteur à une certaine distance du bâtiment; si l’on a une couche qui reste toujours humide, on peut à la rigueur s’en contenter; on y creuse alors une tranchée que l’on emplit de charbon de bois ou de braise et où aboutit la partie inférieure du conducteur ; mais c’est là un pis-aller qu’il ne faut accepter qu’en cas de nécessité absolue.

Il importe de remarquer qu’il ne suffirait pas de faire aboutir le conducteur dans une citerne, fût-elle même toujours remplie d’eau; il faut, de toute nécessité, que le conducteur soit en communication avec le réservoir commun, et non pas seulement avec de l’eau.

On a obtenu, à l’étranger, de bons résultats en reliant les parties inférieures des paratonnerres avec les conduites d’eau ; bien qu’il ne semble pas y avoir d’inconvénient, cette solution n’est pas acceptée en France.

703. — Lorsqu’il s’agit de garantir un édifice d’une certaine étendue, on emploie plusieurs paratonnerres dont le nombre et la position rfont rien d’absolument déterminé; chaque paratonnerre présente un conducteur spécial jusqu’à la base de l’édifice ; ces conducteurs peuvent être réunis en un conducteur unique de large section pour se relier à la couche aquifère.

Il est bon, en outre, que les tiges des divers paratonnerres soient reliées à leur base par un conducteur métallique qui règne sur le toit.

Si dans la construction qu’il s’agit de protéger, il existe des pièces métalliques de quelque étendue, des réservoirs, des planchers ou des combles en fer, il est nécessaire de les relier métalliquement au conducteur. Faute de cette disposition, il pourrait éclater des étincelles, même à travers les murs, entre ces pièces et le conducteur, étincelles qui amèneraient un véritable foudroiement, secondaire pour ainsi dire.

La nécessité absolue d’une continuité métallique parfaite entre

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toutes les pièces, depuis le sommet du paratonnerre jusqu’à la couche aquifère, est la condition essentielle; pour éviter les accidents qui pourraient résulter de ce que cette condition n’est pas remplie, il serait bon de pratiquer de temps à autre un véritable essai de la conductibilité électrique du conducteur; c’est là, d’ailleurs, une pratique qui commence à s’établir.

Il arrive quelquefois qu’à la suite d’un orage, la pointe du paratonnerre est fondue; le paratonnerre agit encore cependant d’une manière utile. Son action est moins préventive et il décharge moins rapidement les nuages orageux; mais dans le cas où la foudre viendrait à tomber, l’électricité suivrait de préférence, pour rétablir l’équilibre entre le nuage et le réservoir commun, le chemin peu

Fig. 571. — Paratonnerre Melsens.

résistant que lui offre le paratonnerre et le conducteur, d’autant que le sommet de la tige est plus voisin du nuage que les autres points delà construction.

704. Paratonnerres système Melsens. — M. Melsens a proposé de remplacer les paratonnerres tels qu’ils ont été construits jusqu’à présent par un autre système qui a été appliqué sur divers édifices et notamment à l’hôtel de ville de Bruxelles. Dans ce système, au lieu d’avoir un petit nombre de tiges élevées, on garnit toutes les parties saillantes de l’édifice, angles, pignons, clochetons, etc., de petites aigrettes formées de tiges de cuivre rouge de 0m,006 de diamètre et terminées en pointe (fig. 571). Toutes ces aigrettes sont reliées à un réseau métallique, formé de conducteurs de section relativement faible, descendant jusqu’à la partie inférieure et de

tiges métalliques horizontales ou obliques reliant les diverses aigrettes; ce réseau est relié intimement à la couche aquifère.

L’action est la même que celle que nous avons expliquée plus haut : le bâtiment est garanti dans chacune de ses parties. La protection paraît être très satisfaisante. L’avantage de ce système, c’est principalement son prix peu élevé. Cet avantage est réel pour les cas où on aurait appliqué à tout prix un système de paratonnerres comme il arrive pour les bâtiments publics; mais déplus, il permet d’en établir dans nombre de cas où la dépense aurait fait hésiler à adopter le système classique.