K LA DKGHAUUK INDUITE DU PREMIER ORDRE

Wollaston (l) et M. Faraday (2) ont prouvé, par d'ingénieuses expériences, que l'électricité d'une machine ou d'une batterie électrique produit, en traversant un liquide conducteur, les mêmes effets électrochimiques que le courant d'une pile : les alcalis, l'hydrogène, les métaux sont transportés dans la même direction que le fluide positif; les acides, l'oxygène et les corps analogues, en sens contraire. Ainsi la direction d'une décharge électrique peut se conclure rigoureusement de Fobservation de ses effets électro-chimiques. Tel est le principe de la méthode que j'ai appliquée & l'étude des décharges induites.

Le procédé expérimental de M. Faraday est très-simple. On place entre deux pointes métalliques un morceau de papier imprégné du liquide dont on veut constater la décomposition, et on verse autour de chaque pointe une goutte d'un réactif coloré , propre à manifester la présence de l'élément basique ou acide qui doit s y rendre. La décomposition de l'iodure de potassium se constate plus aisément encore par la tache d'iode qui se forme toujours au contact de la pointe positive. Mais on n'obtient de résultats satisfaisants que si la décharge est réellement transmise à travers le papier humide. S'il part une étincelle entre les deux pointes métalliques, les phénomènes chimiques ont un caractère différent : avec l'iodure de potassium, on voit une tache d'iode qui s'étend sur tout le trajet de l'étincelle ; avec un sel alcalin , c'est une tache acide. M. Faraday pense que l'étincelle électrique produit dans la couche d'air qu'elle traverse une petite quantité d'acide nitrique qui décompose le liquide dans le voisinage du trajet de l'électricité. Quoi qu'il en soit, la tache d'iode ou d'acide présente, en général, la forme anguleuse ou contournée de l'étincelle qui l'a produite.

Il est donc nécessaire, dans ces expériences, de diminuer beaucoup la tension des décharges électriques en leur faisant traverser

(1 > Transaction philosophique* , année 1801.

W Transactions philosophiques , année i833 , 011 Erporiitirnlal Ilesearrhc* in electricihf. Iroisième Mémoire; Londres, |83<».

une corde humide ou une longue colonne d'eau. Mais lorsque j'ai voulu appliquer ce procédé aux décharges induites, je n'ai pu introduire dans le circuit un conducteur imparfait sans faire disparaître toute action chimique; la tension de l'électricité était tellement réduite, qu'elle ne pouvait plus vaincre la résistance du papier humide.

C'est par le phénomène connu sous le nom de polarisation des élecfrmfof que j'ai manifesté l'action chimique des décharges induites. Il y a assez longtemps, en effet, qu'un habile physicien allemand, M. Henrici, a fait voir qu'une décharge électrique communique une force électro-motrice temporaire h deux (ils de platine ou d'or plonges dans un liquide décomposable : si ces (ils sont mis promptement en rapport avec un galvanomètre sensible, on observe un courant plus ou moins intense, qui persiste pendant quelques instants et dont la direction est toujours contraire (dans le liquide) à colle de la décharge (,) . Le sons du courant est toujours le même, quelle que soit la nature du liquide ; mais son intensité est variable et, en général, d'autant plus grande que le liquide est meilleur conducteur. Le sulfate de cuivre, l'acide chlorhydrique, le chlorure de sodium et surtout l'iodurc de potassium sont les liquides les plus propres à l'observation du phénomène.

J'ai reconnu sans difficulté qu'on peut aussi produire des courants de polarisation très-intenses avec les décharges induites. De la direction de ces courants j'ai conclu la direction des décharges, mais il ne m'a pas paru possible d'obtenir des mesures exactes de l'intensité. Sans doute, les expériences de M. Becquerel (,) démontrent que l'intensité du courant de polarisation est sensiblement proportionnelle à la quantité d'électricité qui a traversé le liquide; mais une cause d'erreur que je n'ai pu écarter ne m'a pas permis de considérer ce principe comme applicable à mes expériences. Toutes les fois qu'un certain nombre de décharges, directes ou induites, toutes dirigées dans le même sens, a traversé l'appareil de décomposition, si l'on y fait passer une série de décharges exactement égales aux précédentes, mais de sens contraire, les courants de polarisation sont moins intenses dans la seconde série d'expériences

' f * Pogg'ndwjr* \nnnlen der Vhynik und drr Chemie m t. \LVI et \LVII (année 1839). 1 Compte* rendus de V \r minutie dru xciencen. 1. \\|| (;uin< ; o l8^fi).

que dans la première. Ainsi, deux lames de piatine ou d'or, plongées dans un liquide décomposablc, et qui se sont polarisées plusieurs fois de la même manière, possèdent une tendance permanente à se polariser de nouveau dans le même sens. La démonstration de ce fait assez singulier a été pour moi l'objet d'un grand nombre d'expériences; j'ai su depuis qu'un phénomène tout à fait analogue avait déjà été observé par M. Saweljew dans des recherches sur le passage des courants magnéto-électriques instantanés à travers les liquides (1) . D'ailleurs la mesure des courants de polarisation, et, en général, des courants dont la durée est très-courte, n'est pas aussi facile, à beaucoup près, qu'on pourrait le penser. 11 ne suffit pas d'observer la déviation galvanomélrique immédiate, et d'en conclure, au moyen de tables empiriques, d'abord la déviation stable correspondante, ensuite l'intensité. La même déviation initiale peut correspondre à des courants d'intensités très-différentes, si la durée de ces courants n'est pas la même, et il n'est pas douteux que la durée des courants de polarisation ne soit très-variable. Lorsque ces courants sont trèspeu intenses, ils sont aussi très -peu durables : l'aiguille, chassée à une certaine distance de sa position d'équilibre, y revient par une série d'oscillations exactement pareilles aux oscillations qu'elle exécuterait si on l'avait écartée de sa position d'équilibre sans faire passer de courant: mais, lorsque la polarisation est très-forte, l'aiguille revient très-lentement à sa position d'équilibre, et même accomplit souvent une ou deux oscillations en restant du même côté de cette position ; ce qui indique, d'une manière évidente, la persistance du courant. Dans le premier cas, il faudrait évidemment connaître la durée du courant. Dans le second cas, le problème serait plus difficile encore : si la durée du courant de polarisation est sensible, son intensité est sans cesse décroissante, et c'est la valeur initiale qu'il faudrait connaître.

Je ne citerai donc, dans ce mémoire, d'autres données numériques que les déviations galvanométriques immédiatement observées. Pour les conclusions que j'aurai à eu tirer, il suffira d'admettre, <* <\ui est assez évident, que ces déviations sont croissantes avec la *V*Mvl\t£ d'électricité dont le passage produit la polarisation.

' NnpndurJT • Amudm (ter HytiU and tin- Chc.nie. I. LWIII.

J'ajouterai (on verra plus loin l'utilité de cette remarque) que l'intensité du courant de polarisation résultant de la décharge d'une batterie n'est pas sensiblement changée lorsqu'on interrompt le conducteur de la décharge en plusieurs points , de manière qu'il y parte des étincelles.

Je passe h, la description des appareils et des expériences.

L'induction était produite, dans mes recherches, au moyen d'un couple de spirales planes. M. Ruhmkorff, qui me les avait fournies, avait apporté le plus grand soin à l'isolement des différentes spires. Le fil de cuivre, enveloppé de quatre couches de soie, était enroulé en spirale sur une pièce d'étoffe de soie, et recouvert ensuite d'une couche épaisse de vernis à gomme laque. Après avoir complètement desséché chaque spirale par une exposition de plusieurs ours aux rayons solaires, on la fixait sur une plaque de verre égaement vernie. Les deux extrémités du fil traversaient la plaque de verre pour se souder h deux pièces de cuivre percées de trous cylindriques profonds de 1 centimètre, où Ton engageait les extrémités des fils destinés h amener la décharge inductrice ou a recevoir la décharge induite. Je me suis toujours assuré de la continuité de toutes ces pièces, en faisant passer un courant voltaïque à travers chaque spirale, avant d'entreprendre une série d'expériences. J'ai aussi toujours vérifié la perfection de l'isolement, en faisant passer par les spirales la décharge d'une bouteille de Leyde chargée à saturation; je considérais les spires comme suffisamment isolées, lorsque je n'apercevais d'étincelles en aucun point du fil, l'expérience étant faite dans l'obscurité.

Trois de mes spirales étaient d'ailleurs formées chacune par un (il de cuivre d'un demi-millimètre de diamètre et d'environ àS mètres de longueur, faisant quatre-vingt-dix à quatre-vingt-quinze spires, dont l'intervalle moyen était de 1 7 millimètre. Le fil d'une quatrième spirale avait 1 1 millimètre de diamètre, 98 mètres de longueur, et faisait seulement vingt-quatre tours sur la plaque où il était fixé; c'était presque toujours par cette dernière spirale que je faisais passer la décharge inductrice. Enfin les quatre spirales étaient montées verticalement sur des pieds métalliques très-solides, et il était ainsi facile d'en faire varier la distance à volonté ; comme

14 RECUERCHKS

je ne me proposais pas de déterminer numériquement l'influence de la distance, je n'avais pas disposé les appareils de manière à mesurer cet élément avec une grande précision (I] . Le diamètre des quatre spirales était d'environ a 5 centimètres.

Toutes les expériences qui seront décrites sans indication particulière des dimensions de la batterie ont été faites avec une batterie de neuf jarres, ayant chacune 97 centimètres de hauteur sur i5 centimètres de diamètre et /1 millimètres d'épaisseur des parois.

Cette batterie était chargée à l'aide d'une machine électrique de 3o pouces. Lorsque la machine était en bon état, et que les circonstances atmosphériques étaient favorables, cent à cent vingt tours du plateau communiquaient à la batterie une charge capable de volatiliser une feuille d'or battu, et faisaient dévier de 80 degrés l'électromètre de Henlev. L'armature interne de la batterie communiquaitavec une boule métallique isolée, et l'armature externe avee une deuxième boule, pareillement isolée, que l'on pouvait éloigner ou rapprocher de la précédente a l'aide d'une vis de rappel. On chargeait la batterie jusqu'à ce que l'étincelle partit entre les deux boules; leur distance, mesurée par la vis de rappel à un vingtième de millimètre près, servait de mesure à l'intensité de la décharge.

Quant à l'appareil de décomposition, il consistait simplement en un tube en V, plein dune dissolution concentrée d'iodure de potassium, où plongeaient deux fils de platine. Les extrémités libres de ces fils se rendaient dans des capsules de mercure où l'on plongeait les fite du galvanomètre immédiatement après la décharge. Le diamètre interne du tube était d'environ îa millimètres: la distance des extrémités des fils plongés dans le liquide, de 1 centimètre. Le galvanomètre était d'une extrême sensibilité : son fil n'avait qu'un quart de millimètre de diamètre, et faisait dix-huit cents à deux mille tours sur le cadre; le système des deux aiguilles était assez complètement asiatique pour ne faire qu'une oscillation en ào secondes, lorsqu'on l'écartait de sa position d'équilibre.

(,) Les spirales plates ne sauraient servir à déterminer exactement suivant qeefle loi l'induction varie avec la dislance, (l'es!, en eflui, seulement ù partir d'une assez gronde dislance que les distances de deux éléments quelconques varient à peu prés proportionnellement à la dislance des plans des spirales: mais dans ce cas la faiblesse de la décharge induite ne permet plu« d'apprécier ** "Oee 4e* te niellons de distance.

Lorsque le circuit induit est entièrement continu, on n'obtient de polarisation sensible que par des décharges extrêmement fortes. La distance de la spirale inductrice à la spirale induite étant de 8 millimètres environ , j'ai fait varier la distance explosive de la batterie depuis i millimètre jusqu'à î centimètre (,) , sans obtenir de polarisation sensible. Pour des décharges plus fortes encore, j'ai obtenu des déviations de * ou 3 degrés, dirigées de manière à indiquer que la décharge induite marchait dans le même sens que la décharge inductrice. D'ailleurs les effets magnétiques et physiologiques démontrent que, dans un circuit continu, la décharge induite est (Tufte grande intensité, bien que sans action chimique apparente.

An contraire, lorsque le circuit induit est interrompu quelque port, et que la décharge induite traverse la solution de continuité sous forme d'étincelle , la polarisation est en général assez forte , et d'ailleurs variable de sens et d'intensité, suivant diverses influences qui seront étudiées plus loin. Au premier abord , ce singulier phénomène parait s'expliquer très-simplement. En effet, lorsque le circuit induit est continu, il faut supprimer la communication du tube à décomposition et de la spirale induite avant de réunir les fils de platine au galvanomètre, si l'on ne veut que la plus grande partie dn courant de polarisation passe à travers la spirale; lorsqu'il y a étincelle, on peut mettre immédiatement en rapport le galvanomètre avec le tube de décomposition : l'opération est do oc un peu plus tnpftde dans le second cas que dans le premier, et, comme la polarisation des fils de platine s'affaiblit toujours assez vite, on peut croire qne cette différence de durée est la cause de la différence des phénomènes. Mais le courant de polarisation est encore trèssensible dans le cas d'un circuit discontinu, lorsque après le passage de In décharge on rétablit la continuité, et qu'on attend quelques secondes avant de réunir les fils de platine au galvanomètre. L'exflicnÉÎon que je viens d'indiquer ne peut donc être admise. J essayerai plus loin d'en donner une meilleure; pour le moment, je me conteste d'exposer le résultat des expériences.

Les phénomènes de polarisation qui s'observent lorsque le circuit est discontinu paraissent d'abord extrêmement irréguliers ; mais on

f) LVtafoomètrc do ffonley marquait 6o degré* dans In dernier ca«.

reconnaît aisément que la grandeur de l'intervalle traversé par l'étincelle d'induction exerce une influence importante. Tout devient clair et régulier dès que la loi de cette influence est connue. Pour la déterminer, j'ai fait partir des étincelles d'induction entre l'extrémité inférieure d'une vis micrométrique terminée en pointe, et la surface d'une petite masse de mercure placée dans une capsule de Terre. Il était ainsi facile de mesurer avec précision l'épaisseur de la couche d'air traversée par l'étincelle , ou de laisser cette épaisseur constante dans une série d'expériences où l'on faisait varier quelque autre élément.

Je suppose maintenant qu'on laisse constante la distance de la spirale induite à la spirale inductrice, ainsi que la distance explosive, et par conséquent la charge de la batterie, mais qu'on fasse varier graduellement la distance de la pointe à la surface du mercure. Si la disposition des appareils est telle, qu'en supposant dans le (il induit un courant voltaïque dirigé dans le même sens que la décharge inductrice la pointe soit le pôle positif et le mercure le pôle négatif, le galvanomètre indique un courant de polarisation dont la direction est constante, quelle que soit la distance de la pointe au mercure, et dont l'intensité croît rapidement avec cette distance; la direction de la décharge induite, conclue de celle de la polarisation, est d'ailleurs semblable à la direction de la décharge inductrice. Si la disposition des appareils est inverse, tant que la vis est peu éloignée du mercure, la polarisation est irrégulièrement variable de sens et d'intensité; mais, à partir d'une certaine distance, le sens de la polarisation est constant, son intensité croissante, et la direction de la décharge induite parait encore identique à celle de la décharge inductrice.

Pour rendre évidents ces résultats, je cite les données numériques de quelques expériences. Je fais précéder du signe + ou du signe — les déviations du galvanomètre, suivant que la direction de la décharge induite, conclue de ces déviations, est semblable ou contraire à celle de la décharge induite. J'appelle D la distance explosive de la batterie, h la hauteur de la vis micrométrique audessus de la surface du mercure, a x et 04 les déviations du galvanomètre correspondantes aux deux directions de la décharge inductrice.

D = 5 MiLLuirrus.

o,ia5 0,900

ao -1-10

80 j 4-6o Pas d'étincelle.

D=l MILUMÉTII.