HISTORIQUE

Les phénomènes d'induction produits par les décharges électriques ont déjà été l'objet d'un assez grand nombre de travaux. Découverts, sinon à la même époque, du moins dans des recherches tout à fait indépendantes, par MM. Masson (l ', Aimé (2 \ Henry, Riess et Marianini, ils ont été étudiés par ces divers physiciens, ainsi que par MM. Dove, Matteucci et Knochenhauer. Néanmoins on n'a pas en-

{l) Voyei Anmlet de chimie et de physique , V série, t. LXXIV, p. 109, en note.

(,) L'observation do M. Aimé n'est mentionnée, à ma connaissance, dans aucun trait*' de physique, ni dans aucun mémoire publié dans les grandes collections scientifiques. J'en emprunte la description à l'intéressante Notice biographique *tw George* Aimé, publiée

Vkrdet. ï. — Mémoires. 1

core de notions certaines sur la nature du mouvement électrique qui constitue la décharge induite. La plupart des physiciens le considèrent comme an mouvement unique, entièrement comparable au mouvement qui constitue la décharge inductrice, mais ils n'en connaissent pas la direction avec certitude. D'autres pensent que la décharge induite est la succession d'au moins deux décharges d'intensités à peu près égales et de directions opposées, mais ils ne citent à l'appui de leur hypothèse, très-vraisemblable d'ailleurs, aucune expérience concluante.

J'ai essayé de résoudre la question par une méthode qui m'a paru rigoureuse, et je soumets à la Faculté les résultats de mon travail.

J'ai dû commencer par un examen attentif des recherches dont je viens de citer les auteurs, afin de voir s'il était possible de modifier les méthodes déjà employées , de manière à en écarter toute cause d'erreur, ou s'il fallait recourir à une méthode nouvelle.

Une hélice magnétisante contenant une aiguille d'acier trempé est un des appareils les plus simples et les plus sensibles qui puissent manifester l'existence d'une décharge induite; mais le sens et l'intensité de l'aimantation n'ont aucune relation simple avec le sens et l'intensité de cette décharge. Les expériences de Savary ont démontré depuis longtemps que le sens de l'aimantation due à la décharge d'une batterie ne dépend pas seulement de la direction de cette décharge, mais aussi de son intensité et de la distance de l'aiguille au fil conducteur. Quelle que soit la cause de cette singulière anomalie, l'analogie conduit a penser que le sens de l'aimantation due à une décharge induite dépend des mêmes circonstances, et l'expérience confirme cette prévision. Si l'on place dan6 le circuit conducteur de la décharge induite jine série d'hélices magnétisantes de diamètres différents, les aiguilles introduites dans ces lrélices peuvent s'aimanter en sen6 contraire les unes par rapport aux autres. Sans avoir fait de ces phénomènes une étude complète, il m'a paru

par M. Edouard Desains dans la \ouvelle Revue encyclopédique de MM. Firuitn Didol (année 18/16). Sur les deux faces d'une lame de verre, M. Aime avait fixé plusieurs bandes d'étain, de manière à former deux circuits métalliques, parallèles el discontinus. Au moment où il faisait passer à travers l'un des circuits la décharge d'une bouteille de Leyde, il partait des étincelles dans ioules les solutions de continuité du deuxième circuit.

que lot circonstances favorables à l'observation des changements de signe de l'aimantation sont les même» pour les décharges induites que pour les décharges ordinaires. Si une décharge induite faible parcourt un circuit très-peu conducteur, les aiguilles d'acier s'aimantent toujours de la même manière , dans quelque hélice magnétiaante qu'elles soient placées; au contraire, toutes les fois qu'une décharge électrique intense agit par induction sur un circuit entièrement métallique de longueur médiocre, les anomalies de l'aimantation sont à peu près aussi évidentes pour la décharge induite que pour la décharge inductrice. L'expérience suivante le prouve.

Un fil de cuivre de 1 mètre de longueur et d'environ r m ,b di diamètre fut enroulé autour d'un tube de verre de 9 décimètres de longueur et de 1 centimètre de diamètre extérieur. L'hélice ainsi formée fut introduite dans un autre tube de verre d'un diamètre ultérieur juste assez grand pour la recevoir, et sur lequel on avait aussi enroulé un fil de cuivre à peu près de même longueur et de même diamètre que le précédent. On réunit les extrémités du fil intérieur par une série d'hélices magnétisantes de diamètres différents, où furent placées des aiguilles d'acier, et l'on fit passer par le fil extérieur la décharge d'une bouteille de Leydc de moyennes dimensions. L'expérience ayant été répétée plusieurs fois avec des hélices et des aiguilles de dimensions variées, il arriva souvent que les aiguilles soumises à une même décharge s'aimantèrent en sens contraire les unes des autres. Avec des aiguilles de Ao millimètres de longueur et d'environ o"",2 5 de diamètre (n° 7 du commerce), j'ai observé trois changements de signe : l'une des aiguilles était placée entre le verre et le fil d'une hélice d'un très-grand diamètre , et pouvait être considérée comme aimantée uniquement par la partie des spires qu'elle touchait; ta seconde était dans une hélice de 3 millimètres de diamètre, la troisième dans une hélice de 1 centimètre.

L'appareil d'induction est, dans celte expérience, analogue, par sa jgrande conductibilité, aux appareils dont 11. Henry a fait usage dans ses recherches {l} : c'étaient, comme on sait, tant&t des lames d'étouja irè*>4arçes, enroulées en hélice sur des tubes de verre, tantôt des lames de cuivre enroulées en forme de spirales plates, dont

M Annales de chimie et de phyùqur , 3 e série, '. III.

à RECHERCHES

la longueur ne dépassait pas 3o mètres, et dont la section était d'au moins >8 à 10 millimètres carrés. Une aiguille, soumise à l'action de la décharge induite dans une hélice magnétisante d'un très-petit diamètre, s'aimantait tantôt en un sens, tantôt en sens contraire, lorsqu'on faisait varier l'intensité de la décharge inductrice ou la distance de la spirale inductrice à la spirale induite. Mais il est clair, par ce qui précède, qu'il n'y avait rien à conclure de ces phénomènes quant à la direction de la décharge induite. Si M. Henry avait soumis à l'action d'une même décharge plusieurs aiguilles placées dans des hélices différentes, il est à présumer qu'il ne les aurait pas toujours vues s'aimanter toutes dans le même sens, et sans doute il aurait reconnu que ses expériences n'indiquaient pas avec certitude le sens de l'induction.

M. Marianini, en substituant le fer doux à l'acier, a cru donner plus de rigueur à la méthode de l'aimantation (1) . On admet en effet, d'après Savary, que sous l'influence d'une décharge électrique le fer doux et l'acier non trempé s'aimantent toujours dans le même sens que sous l'influence d'un courant voltaïque de même direction. Conséquemment, si l'on introduit un barreau de fer doux dans une hélice perpendiculaire au méridien magnétique au-dessus de laquelle est suspendue une aiguille aimantée, la déviation du pôle austral de l'aiguille peut faire connaître la direction de toute décharge transmise à travers l'hélice. Tel est le principe d'un instrument, précieux par son extrême sensibilité^, que M. Marianini a appliqué à l'étude des décharges induites, et auquel il a donné le nom de rhéélectromètre. Si l'on en considère les indications comme rigoureuses, les expériences de M. Marianini établissent que la direction de la décharge induite dépend de l'intensité de la décharge inductrice, de la conductibilité du circuit inducteur et de celle du circuit induit.

Mais on trouve, dans le mémoire de M. Marianini lui-même, une expérience d'où il résulte que le fer doux n'est guère plus propre que l'acier à indiquer, par son aimantation, le sens d'une décharge électrique. Ce physicien prit une lame de plomb d'environ 3 mètres

(,) Annales de chimie et de physique . 3* sj'rie, t. X , Xî et X III. ( *j Voir la noie de la page 3 a.

de longueur, et la recourba en deux points distants de 1 mètre, de manière qu'elle pût passer à travers deux vases pleins d'eau dis-» tillée; les deux extrémités du fil de l'hélice du rhéélectromètre furent plongées dans les mêmes vases, et Ton fit passer h travers la lame de plomb une série de décharges d'intensités croissantes et de même direction. Les déviations du rhéélectromètre changèrent de sens avec l'intensité de la décharge. J'ai répété plusieurs fois cette expérience, et j'ai obtenu constamment le même résultat que M. Marianini. Il suffit même de faire passer directement à travers l'hélice une décharge extrêmement faible, pour observer une aimantation contraire k celle que produit toute décharge un peu intense. Ainsi, les indications du rhéélectromètre ne sont pas plus certaines que celles d'une hélice magnétisante, du moins pour de très-faibles décharges. Telles sont précisément les décharges induites étudiées par M. Marianini. L'appareil inducteur de ce physicien consistait en deux lames de plomb de 7 centimètres de longueur, 1 centimètre de largeur et 1 1 millimètres d'épaisseur, séparées par une lame isolante. L'induction était si faible, qu'il eût été à peu près impossible de la constater par toute autre méthode.

Si l'aimantation de l'acier et du fer doux produite par les décharges électriques est sujette aux plus grandes irrégularités, il résulte, au contraire, des expériences de M. Collation et de celles de M. Faraday, qu'une aiguille déjà aimantée est déviée par la décharge d'une bouteille de Leyde dans le même sens que par un courant voltaïque; mais il est nécessaire que les différentes spires du fil galvanométrique soient isolées avec le plus grand soin, ou, si l'isolement est imparfait, on n'obtient de résultats certains qu'en retardant la décharge de la batterie par un corps peu conducteur, tel qu'une corde mouillée, ou en soutirant peu à peu l'électricité de l'armature interne par une pointe. Dans les deux cas, les expériences réussissent d'autant mieux que le fil du galvanomètre est plus fin et plus long; car, ainsi que l'a fait remarquer M. Ricss, alors même que la plus grande partie de la décharge passe à travers la soie dont le fil métallique est recouvert, l'action de la petite quantité d'électricité qui circule à travers le fil est sensible si le nombre des spires est trèsgrand. En négligeant ces diverses précautions, on obtient souvent.

il est frai, des déflations très-considérables: mais ces déflations sont dues tantôt à faction que l'électricité libre de la décharge exercé *ur l'aiguille aimantée comme sur tout autre corps léger, tantôt à un changement permanent du magnétisme de l'aiguille : il n'y a évidemment alors aucune relation entre l'indication du galvanomètre et la direction ou l'intensité de la décharge.

Ces causes d'erreur ne paraissent pas avoir été écartées par M. Mattèucci, lorsqu'il a appliqué la déviation de l'aiguille aimantée à l'étude des décharges induites (1) . Ce physicien employait un galvanomètre à (il gros et court, construit par M. Gourjon pour l'observation des courants thermo-électriques, et par cela même impropre à l'observation des décharges électriques directes ou induites. M. Matteucci reconnaît lui-même l'imperfection de son instrument : ainsi, lorsqu'il déchargeait lentement une batterie ou le conducteur d'une machine électrique à travers le fil du galvanomètre, la déviation de l'aiguille était indépendante de la direction de la décharge, et n'était due qu'à l'action de l'électricité libre; lorsqu'il y faisait passer une décharge induite, le sens de la déviation changeait bien, en général, avec le sens de la décharge; mais il partait presque toujours une étincelle dans le circuit, et l'état magnétique des aiguilles était plus ou moins modifié. On ne peut donc pas accorder une confiance entière à la loi énoncée par M. Matteucci, d'après laquelle la direction de la décharge induite serait toujours la même que celle de la décharge inductrice.

Lorsqu'il y avait une interruption et, par suite, une étincelle dans le circuit induit, M. Matteucci n'a presque jamais obtenu de déviation sensible avec son galvanomètre. Il a essayé de déterminer, dans ce cas, la direction de la décharge induite à l'aide d'une méthode toute différente, que lui avait indiquée M. Pacinotti, de Pise. In perce-cartes était introduit dans le circuit soumis à l'induction: une feuille de papier mince, placée entre les deux pointes, était percée par l'étincelle, et l'on admettait, conformément aux expériences de Lullin et de Trémery, que l'étincelle était dirigée de la pointe la plus éloignée du trou vers la pointe la plus voisine. M. Matteucci a conclu de ses observations que la direction de la décharge induite était

<■> Atotûtek * chtoie M Hefih^m, VwM*. I. IV, H irchhèn 4è rÉMrïWV, t. V.

contraire à celle de la décharge inductrice : cette direction ne serait donc pas la même dans un circuit discontinu que dans un circuit entièrement métallique. Mais la méthode du perce-cartes est sujette à d'assez graves objections : si la distance des deux pointes est très-petite, il est bien difficile de dire quelle est la pointe la plus voisine du trou; si la distance est très-grande, le trou est presque exactement au milieu : ce n'est qu'entre des limites particulières qu'on obtient des résultats semblables à ceux de M. Matteucci. Il y a donc quelque différence entre les effets de l'étincelle d'une décharge induite et ceux de l'étincelle d'une décharge ordinaire, et l'on ne doit pas se servir de la même règle pour déterminer la direction de ces deux espèces d'étincelle.

M. Riess est parti, dans ses recherches, d'un principe contraire aux lois énoncées par M. Matteucci (l) . Il a admis que l'action inductrice ne devait être en rien modifiée par l'état de la partie du circuit non soumise à l'induction, et qu'en conséquence la direction du mouvement imprimé aux fluides électriques devait être la même, soit que le circuit fût entièrement métallique , soit qu'il présentât une petite interruption, soit même que les extrémités fussent séparées par un intervalle trop grand pour livrer passage à l'étincelle. D'ailleurs il est facile de déterminer, dans ce dernier cas, la direction de la décharge, en approchant des deux plateaux d'un condensateur les deux extrémités du fil induit. Au moment de l'induction, les deux électricités qui tendent h s'échapper de ces deux extrémités passent sur les plateaux, sous forme d'étincelle, et il ne reste qu'à en reconnaître la nature par les procédés ordinaires. La méthode paratt rigoureuse, mais elle est d'une application difficile, et M. Riess l'a ingénieusement modifiée.

Les deux extrémités du fil induit étaient mises en rapport avec deux pointes métalliques qui pouvaient se rapprocher l'une de l'autre i volonté. Entre ces pointes on plaçait, au lieu d'un condensateur, une plaque de métal recouverte sur ses deux faces d'une couche peu épaisse de poix- résine : les deux électricités qui se seraient répandues sur les plateaux du condensateur se répandaient, au moins en partie , sur les faces de la lame; et, pour en reconnaître la nature,

W Poggendorff'i Annale» der Physik und der (ihemîr. t. LF.

on projetait successivement sur chaque face le mélange de soufre et de minium pulvérisés qui sert à produire les figures de Licbtenberg. Le minium et le soufre se séparaient et affectaient des dispositions très-différentes sur les deux faces. Sur l'une, il se formait une tache centrale rouge, entourée d'un grand nombre de filaments jaunes, divergents et ramifiés, constituant une sorte d'auréole; sur l'autre, c'était un groupe de taches rouges et jaunes, environné d'un cercle rouge et presque toujours accompagné d'nn petit nombre de filaments jaunes. Le rapport de ces figures avec les figures électriques ordinaires n'était pas évident a priori, et il n'était pas possible de conclure du phénomène la direction de la décharge induite. Mais, si l'on répétait plusieurs fois l'expérience en faisant varier l'écartement des deux pointes et les dimensions de la plaque de résine, sans rien changer à la décharge inductrice, les deux figures se reproduisaient toujours avec la même forme du même côté; elles s'échangeaient l'une dans l'autre, si l'on changeait la direction de la décharge inductrice. La position de ces figures dépend donc uniquement de la direction de la décharge induite, et leur observation est tout à fait propre à manifester si, dans une série d'expériences, cette direction est constante ou variable : tel est aussi l'usage auquel l'a appliquée M. Riess. Des expériences très-nombreuses lui ont fait voir que ni l'intensité de la décharge inductrice, ni la distance du fil induit au fil inducteur, ni la conductibilité de l'un ou de l'autre circuit, n'a d'influence sur la direction de la décharge induite.

Cette loi remarquable une fois démontrée, M. Riess a pensé qu'il lui suflisait, pour résoudre définitivement la question, de déterminer, dans un petit nombre d'expériences, la direction de la décharge induite, au moyen du condensateur. 11 a effectivement annoncé, en i84o, que la direction de la décharge induite était constamment la même que celle de la décharge inductrice; mais ayant répété ses expériences deux ans plus lard (,) , il a quelquefois obtenu avec le condensateur des signes d'après lesquels la direction de la décharge induite aurait été contraire à celle de la décharge inductrice, sans qu'il fût possible d'apercevoir la cause de cette anomalie. Comme d'ailleurs les figures produites sur la résine ont conservé toujours la

<•> Rttpeiioi-ium dei' Phy$ik\ t. VI; Berlin, 18 fi a.

même position, M. Riess a conclu de ses nouvelles expériences que la décharge induite est un phénomène plus complexe qu'il ne l'avait pensé d'abord, et qu'on ne peut lui assigner une direction unique comme à la décharge inductrice. Tout ce qu'on peut affirmer, c'est que la nature du mouvement électrique dont le fil induit est le siège demeure constamment la même, et que, le plus souvent, ce mouvement produit les mêmes effets qu'une décharge unique dirigée dans le même sens que la décharge inductrice.

Lies recherches de M. Riess sur le pouvoir calorifique des décharges induites b\ et le mémoire de M. Dove, relatif à l'influence que les masses métalliques exercent sur l'intensité de ces décharges (2) , sont étrangers au sujet de mon travail. Les seules expériences qu'il me reste à citer sont celles de M. Knochenhauer (3) . La méthode de ce physicien diffère essentiellement des précédentes. Elle consiste à faire passer simultanément la décharge inductrice et la décharge induite à travers le fil de platine d'un thermomètre électrique, en disposant les communications, dans deux expériences successives, de manière que l'une des décharges doive traverser le fil do platine alternativement dans les deux sens opposés, le sens de l'autre décharge y demeurant le même. L'élévation de température indiquée par le thermomètre n'est pas la même dans les deux circonstances, et si l'on admet que la plus grande élévation de température corresponde au cas où les deux décharges passent dans le même sens à travers le thermomètre, la plus petite au cas où elles y passent en sens contraire, les expériences assignent à la décharge induite une direction contraire à celle de la décharge inductrice. Ce résultat sera discuté plus loin.

En résumé, si on laisse de côté, pour le moment, les expériences de M. Knochenhauer, on voit que la méthode de M. Riess est seule rigoureuse, mais qu'elle ne peut résoudre complètement la question. Il était donc nécessaire d'employer une méthode nouvelle dans nos recherches.

M \imalex de chimie et de physique , :i f série, t. LWIV. M Annales de chimie et de phytique. V série, t. IV. W Annale» de chimie et de physique, .V série, l. \\ II.