# Traité élémentaire de physique (Haüy)/1803/Chapitre V

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## V. DE L’ÉLECTRICITÉ.

377. L’électricité est une des branches de nos connoissances que les physiciens modernes aient cultivée avec le plus d’assiduité et de succès. Elle n’étoit encore connue, au commencement du siècle dernier, que par les attractions et les répulsions que le verre, le succin, les résines et autres substances semblables exerçoient sur les corps légers que l’on présentoit à leur action, et par une foible lueur que le frottement dégageoit de ces substances. Environ 30 ans après, les recherches de Dufay et de Grey, amenèrent une de ces époques fécondes, où une science commence à se développer par un progrès rapide, et où les découvertes semblent se presser à la suite les unes des autres. Un examen plus attentif des phénomènes, conduisit à établir la distinction importante entre les corps qui transmettent le fluide électrique, et ceux qui refusent de le propager : la construction des machines, mieux dirigée, donna de nouvelles facilités pour étudier ses différentes manières d’agir : une découverte imprévue fit ressentir aux êtres animés, l’énergie de ce pouvoir intérieur qu’il exerce sur eux, par le simple contact des vases où il s’accumule : enfin, les physiciens soupçonnèrent que ces phénomènes qu’on s’empressoit d’aller voir, même par amusement, n’étoient qu’une imitation, en raccourci, des explosions de la foudre ; et, pour vérifier cette étonnante analogie, Francklin trouva, dans le pouvoir des pointes, le secret, non moins étonnant, de dérober la foudre elle-même au nuage qui la renfermoit dans son sein, et de l’offrir à l’observation, sous la forme et avec tous les caractères du fluide mis en action par nos machines.
378. À mesure que les faits se multiplioient, on cherchoit à en donner des explications et à en saisir la dépendance mutuelle. Dufay avoit reconnu deux électricités différentes ; l’une qu’il appeloit vitrée, parce qu’elle étoit produite par le frottement du verre ; l’autre qu’il nommoit résineuse, parce qu’on l’excitoit en frottant la résine et les autres substances analogues. Il remarqua que les substances animées de chaque espèce d’électricité se repoussoient, et attiroient celles qui possédoient l’autre espèce d’électricité. Cette idée, qui a été depuis reproduite par Symmer, et ramenée à l’hypothèse de deux fluides co-existans dans un même corps, étoit, pour ainsi dire, la clef de la véritable théorie. Francklin, en présentant les actions électriques sous un point de vue différent, par sa doctrine de l’électricité positive et négative, en fit une application très heureuse à l’expérience de la bouteille de Leyde, dont il ramena la décharge à un simple rétablissement d’équilibre. Cette manière mécanique de concevoir un fait, qui tenoit alors le premier rang parmi les merveilles de l’électricité, attira une foule de partisans au philosophe de Philadelphie. Æpinus, l’un des plus distingués d’entre eux, en appliquant le calcul à sa doctrine, la rendit plus rigoureuse, et forma un ensemble mieux lié de toutes les observations déjà connues ; lui-même découvrit plusieurs faits dignes d’attention, et il mérita ainsi doublement de la science, comme géomètre et comme physicien. Il la servoit encore d’une autre manière, en préparant la voie à Coulomb, qui, après être parti du point où Æpinus s’étoit arrêté, a franchi seul une carrière toute nouvelle. Muni d’un appareil dont l’invention lui est due, et qui réunit au mérite de la simplicité, celui d’une précision jusqu’alors inconnue, il a déterminé, par des expériences décisives, la loi suivant laquelle varient les attractions et répulsions électriques, à raison de la distance ; et cette loi s’est trouvée la même que celle de la gravitation universelle, découverte par Newton dans les espaces célestes. La théorie, établie ainsi sur une base solide, a été appliquée, par le même physicien, à la manière dont le fluide électrique se partage entre différens corps, et à d’autres effets qui n’avoient été qu’entrevus.

### Notions générales.

Avant d’entrer dans le développement de la théorie, nous rappellerons quelques notions qu’il est nécessaire d’avoir toujours présentes à l’esprit pour la bien concevoir.
380. On distingue en général deux classes de corps, relativement à la communication du fluide électrique. Les uns, qu’on appelle corps conducteurs, tels que les métaux et les liquides, à l’exception de l’huile, transmettent plus ou moins facilement ce fluide aux autres corps de la même classe qui sont en contact avec eux. Les autres, qu’on a nommés corps non conducteurs, tels que le verre, le succin, le soufre, les résines, la soie, etc., retiennent le fluide comme engagé dans leurs pores, sans lui permettre de se répandre sur les corps environnans.
Nous devons à Grey et à Wheeler, la découverte de cette différence remarquable entre les corps relativement à la communication de l’électricité. Ces deux physiciens avoient pensé d’abord que tous les corps conduisoient indistinctement la vertu électrique ; et pour essayer de la propager à une grande distance, ils avoient imaginé de soutenir une corde de chanvre qui devoit servir de conducteur, sur un cordonnet mince de soie tendu horizontalement, dans la pensée que ce cordonnet ne laisseroit échapper qu’un filet d’électricité, proportionné à la petitesse de son diamètre, en sorte qu’une grande quantité de fluide seroit transmise par la corde de chanvre. Celle-ci avoit quatre-vingts pieds de longueur, et passoit sur le cordonnet, de manière qu’une de ses parties, longue seulement de quelques pieds, descendoit verticalement, en portant une boule d’ivoire attachée à son extrémité. L’autre partie s’étendoit le long d’une grande galerie, dans une direction horizontale, jusqu’à un tube de verre auquel on l’avoit attachée. Pendant que l’un des physiciens frottoit ce tube, l’autre voyoit un duvet de plume, placé sous la boule, se porter vers elle par attraction, et en être aussitôt repoussé. Mais le cordonnet de soie s’étant rompu, Grey, qui n’en avoit pas d’autre sous la main, y substitua un fil métallique, et depuis ce moment, tous les effets dis parurent. Les deux physiciens comprirent alors, que l’obstacle qu’avoit opposé le cordonnet de soie à la perte de l’électricité, dépendoit, non pas de la finesse du couloir, mais de sa nature même ; et ce qu’ils avoient regardé comme un accident, devint un bonheur dans leur esprit.
381. Les corps non conducteurs ont de plus cette propriété, que quand on frotte l’un d’entre eux, il se produit autour de lui un dégagement de fluide électrique, susceptible de manifester sa présence. On a donné aussi aux corps non conducteurs le nom de corps idio-électriques, c’est-à-dire, électriques par eux-mêmes, et aux corps conducteurs, celui de corps anélectriques, c’est-à-dire, non-électriques, si ce n’est par communication.
382. Au reste, il s’en faut de beaucoup qu’il y ait une ligne nette de séparation entre les deux classes que forment les corps, relativement à la communication du fluide électrique. Outre qu’il n’est aucun corps qui soit, ou parfaitement idio-électrique, ou parfaitement conducteur, il existe entre ceux qui se rapprochent le plus des deux limites, une infinité d’intermédiaires, qui participent plus ou moins de la propriété idio-électrique et de la propriété conductrice. Il y a même telle espèce de corps, dans laquelle le rapport entre l’une et l’autre propriété varie très-sensiblement, suivant les circonstances ; et souvent cette variation est due à un mélange de molécules conductrices, interposées entre celles d’un corps naturellement idio-électrique, ou réciproquement. Ainsi, l’air atmosphérique, qui, en le supposant très-sec, posséderoit, dans un assez haut degré, la propriété idio-électrique, est souvent chargé de vapeurs aqueuses conductrices, qui lui font perdre de cette propriété, à proportion de leur abondance. C’est pour cette raison qu’un air humide est si peu favorable aux expériences électriques, parce qu’en s’emparant du fluide qui se dégage autour de l’appareil, il l’empêche de parvenir à ce degré d’accumulation, d’où dépendent à la fois et son énergie et le succès des expériences.
383. C’est sur les principes que nous venons d’exposer, qu’est fondée la construction de nos machines électriques. Dans celle qui est aujourd’hui le plus en usage, l’électricité est produite par le frottement qu’exercent plusieurs coussins sur les deux surfaces d’un plateau de verre, fixé sur un axe auquel une manivelle que l’on fait jouer imprime un mouvement de rotation. Le fluide électrique, à mesure qu’il se dégage, est attiré par des pointes de fer situées horizontalement à une petite distance d’une des faces du plateau, et de là se répand sur la surface d’un cylindre de cuivre, auquel on a donné plus spécialement le nom de conducteur. Ce cylindre est porté par deux colonnes de verre, qui étant d’une nature non conductrice, s’opposent à la dissipation du fluide dont le conducteur est chargé ; et le fluide ne pouvant d’ailleurs s’échapper à travers l’air environnant, qui, par sa nature, refuse aussi de le transmettre, s’accumule jusqu’à un certain degré autour du conducteur ; en sorte que si l’on en approche le doigt ou un corps quelconque qui soit lui-même conducteur, la présence du fluide électrique s’annoncera par une étincelle.
384. On dit d’un corps électrique qu’il est isolé, lorsque le corps qui le soutient s’oppose à la propagation du fluide dont il est chargé.
385. Nous ne devons pas omettre, que les corps conducteurs, lorsqu’ils sont isolés, acquièrent la propriété électrique, par le frottement d’un corps non conducteur. Mais le fluide dont ils se chargent, dans ce cas, est fourni par le frottoir, en sorte que le corps conducteur ne fait autre chose que le recevoir par communication. Lorsque ce corps, n’étant pas isolé, subit de même le frottement d’un corps non conducteur, il se fait aussi un dégagement de fluide qui est enlevé par le premier corps, mais qu’il transmet aussitôt aux corps environnans avec lesquels il est en communication.
386. L’hypothèse que nous emploîrons pour expliquer les phénomènes, consiste à considérer, avec Symmer, le fluide électrique comme composé de deux fluides différens, qui sont neutralisés l’un par l’autre, dans l’état ordinaire des corps, et qui se dégagent lorsque les corps donnent des signes d’électricité. Au reste, il faut avouer que l’existence de ces deux fluides n’est pas fondée sur des raisons aussi recevables que celle du fluide électrique lui-même, que l’on suppose ici résulter de leur réunion. Mais l’adoption de ces fluides conduit à une manière simple et plausible de représenter les résultats de l’expérience, et sauve les difficultés dans lesquelles nous verrons bientôt que l’on s’expose à tomber, en essayant une autre hypothèse.
Tel est en général la manière d’agir des deux fluides dont il s’agit, que les molécules de chacun se repoussent mutuellement et attirent celles de l’autre fluide. Il en résulte quatre combinaisons différentes d’actions entre les fluides de deux corps, savoir, deux répulsions et deux attractions, d’où dépendent les mouvemens par lesquels les corps eux-mêmes s’approchent ou s’écartent l’un de l’autre, ainsi que nous l’expliquerons bientôt avec plus de détail.
387. Le fluide électrique est répandu dans tous les corps. Le globe terrestre en est comme une source inépuisable, ce qui a fait donner à ce globe, le nom de réservoir commun, lorsque l’on parle de son intervention dans les phénomènes électriques. Chaque corps possède une certaine quantité du même fluide qui dépend de sa nature, et que nous appelons, pour cette raison, la quantité de fluide naturelle de ce corps. Si, par l’effet de quelque circonstance, ce fluide subit une décomposition, le corps se trouvera électrisé ; d’où l’on voit qu’il ne faut pas confondre un corps qui est dans l’état naturel, avec un corps qui n’a que sa quantité naturelle de fluide, puisque la décomposition de celle-ci peut faire sortir le corps de son état naturel, sans aucune addition de fluide étranger. Mais le corps peut aussi passer à l’état électrique, en vertu d’une quantité surabondante de l’un ou l’autre des fluides composans, qu’il auroit reçue d’ailleurs par communication.
388. Comparons maintenant l’opinion de Francklin, sur l’électrisation des corps, avec la manière de concevoir le même phénomène, dans l’hypothèse que nous avons adoptée. Ce célèbre physicien considéroit le fluide électrique comme un être simple ; et dans le passage d’un corps à l’état d’électricité, il pouvoit arriver de deux choses l’une : tantôt le corps recevoit du dehors une quantité de fluide qui s’ajoutoit à la quantité naturelle, et dans ce cas, on disoit de ce même corps, qu’il étoit électrisé positivement ; c’est ce qui arrivoit au verre, et à plusieurs autres substances, par l’effet du frottement : tantôt le corps perdoit une portion de son fluide naturel, et alors il se trouvoit électrisé négativement. C’étoit le cas de la cire d’Espagne, de la résine, de la soie, etc., lorsqu’on les frottoit. De là encore, les expressions d’électricité positive et d’électricité négative, employées par Francklin, pour désigner les deux états opposés dont nous venons de parler ; nous verrons bientôt qu’un même corps pouvoit aussi, suivant les circonstances, passer à l’un ou à l’autre de ces deux états.
Or, dans notre hypothèse, tous les effets attribués par Francklin à l’électricité positive ou à une surabondance du fluide unique admis par ce savant, seront produits par l’action d’un des deux fluides composans, rendu à l’état de liberté ; et les effets qui dépendoient, selon lui, de l’électricité négative ou de la soustraction d’une partie du fluide qui faisoit tout, seront dus à l’action de l’autre fluide composant. En conséquence, nous appellerons le fluide relatif à la première espèce d’électricité, fluide de l’électricité vitrée, ou simplement fluide vitré, et nous donnerons au fluide qui détermine l’autre espèce d’électricité, le nom de fluide de l’électricité résineuse, ou, pour abréger, celui de fluide résineux. Ce langage est à peu près le même qu’employoit Dufay, dans un sens moins déterminé ; et puisque les connoissances nous manquent sur la nature de ces deux fluides, dont l’existence même n’est pas démontrée, nous ne pouvons mieux faire que d’en emprunter les noms de ceux des corps qui les fournissent d’une manière spéciale.
389. Nous devons prévenir qu’il ne faut pas confondre les deux fluides que nous adoptons ici, avec les deux courans, l’un de matière effluente, et l’autre de matière affluente que Nollet avoit imaginés pour expliquer les phénomènes électriques. Ces deux courans appartenoient à un même fluide, et s’élançoient l’un du conducteur vers les corps environnans, et l’autre de ceux-ci vers le conducteur. Il y a loin, sans doute, de ces hypothèses, qui employoient des effluves dont les actions, affranchies de toute loi et de toute méthode rigoureuse, ne conduisoient qu’à des explications vagues d’une partie des phénomènes, et étoient prises en défaut par les autres, à ces théories fondées sur des forces dont la mesure est donnée par l’expérience, et dont les différens effets sont déterminés par le calcul avec une précision qui pourroit les faire prédire.
390. Deux corps idio-électriques se constituent, par leur frottement mutuel, dans deux états différens d’électricité, et les circonstances qui déterminent chacun d’eux à acquérir de préférence telle espèce d’électricité, dépendent de certaines causes qu’il n’est pas toujours facile de démêler. Le verre et les matières dans lesquelles le caractère vitreux est nettement prononcé, comme le cristal de roche et les pierres gemmes, acquièrent presque toujours l’électricité vitrée, quelque soit le frottoir que l’on emploie. Nous disons presque toujours ; car on a observé que le verre frotté avec le poil de chat s’électrisoit résineusement. D’une autre part, la résine, le soufre, la cire d’Espagne acquièrent l’électricité résineuse, par le frottement d’une matière idio-électrique quelconque. Mais il y a ici une restriction à faire, au moins par rapport aux substances vitreuses, qui ne manifestent l’électricité vitrée, après qu’elles ont été frottées, qu’autant que leur surface est lisse et polie. Ainsi le verre qui a été dépoli s’électrise résineusement, par le frottement des mêmes substances qui auparavant lui communiquoient l’électricité vitrée. En général, toutes choses égales d’ailleurs, les substances qui ont leur surface hérissée d’aspérités, paroissent avoir une tendance plus marquée vers l’électricité résineuse. Lorsqu’on frotte un ruban de soie blanc contre un autre de couleur noire, le premier s’électrise vitreusement et le second résineusement, ce que le célèbre Ingen-Housz attribue à la matière colorante du ruban noir, composée de molécules qui donnent une certaine âpreté à la surface de ce ruban.
Parmi les corps métalliques isolés, que l’on frotte avec une substance d’une nature déterminée, telle qu’un morceau de drap, les uns, comme le zinc et le bismuth, acquièrent l’électricité vitrée ; et les autres, comme l’étain et l’antimoine, acquièrent l’électricité résineuse. Nous citons de préférence ces métaux, comme étant de ceux qui donnent le plus constamment le même résultat. Car on observe, dans les expériences de ce genre, des anomalies singulières ; en sorte que tel morceau de métal, placé dans les mêmes circonstances, acquiert quelquefois une électricité différente de celle qu’il avoit d’abord manifestée.
La même diversité a lieu par rapport à certains corps idio-électriques. Quelquefois aussi le frottement fait naître constamment une espèce d’électricité dans tel morceau d’une substance, et en détermine constamment une différente dans un autre morceau d’ailleurs semblable au premier. Nous ne connoissons aucun corps dans lequel ce genre d’anomalie tienne à des nuances aussi délicates et aussi imperceptibles, que le minéral nommé communément cyanite, et que nous avons appelé disthène (qui a deux vertus). Parmi les divers cristaux de ce minéral, les uns acquièrent toujours l’électricité résineuse, à l’aide du frottement, et les autres l’électricité vitrée ; et dans quelques-uns, les deux espèces d’électricité contrastent entre elles sur deux faces opposées, sans que ni l’œil ni le tact puissent saisir, dans l’éclat et le poli des faces, la plus légère indication de cette différence d’états.

### De la loi que suivent les Actions Électriques à raison de la Distance.

392. Les forces des deux fluides qui composent le fluide électrique agissent, ainsi que nous l’avons dit (378), en raison inverse du carré de la distance. Cette loi avoit déjà été aperçue par plusieurs physiciens, et en particulier par Æpinus, qui disoit que s’il avoit à choisir, il donneroit la préférence à cette même loi, parce qu’elle avoit l’analogie pour elle. On voit par là qu’il présumoit que le principe des mouvemens célestes devoit s’étendre sur toutes les actions à distance, et plus cette idée étoit belle et satisfaisante, plus il étoit à désirer qu’elle pût devenir une vérité de fait.
Coulomb l’a démontrée en même temps pour les actions électriques, et pour celles qui dépendent du magnétisme. Il a donné à l’appareil dont il s’est servi dans les expériences relatives à l’électricité, le nom de balance électrique, qui lui convient parfaitement, parce qu’il fournit le moyen d’établir l’équilibre entre une force électrique et une autre force, dont les plus petites quantités sont susceptibles d’être mesurées avec beaucoup de précision.
Cette dernière force est ce qu’on appelle la force de torsion. C’est l’effort que fait un fil qui a été tordu pour se détordre et revenir à son premier état. Soit ac (fig. 33, Pl. V) un fil de métal ou de toute autre matière auquel on ait suspendu, par le milieu, un petit lévier bd ; supposons que ce lévier étant d’abord en repos, commence à tourner autour du point c, en décrivant des arcs de cercle par ses deux extrémités. Le fil se tordra en même temps d’un nombre de degrés égal à celui qui est compris dans chacun de ces arcs, et si on veut le maintenir dans cet état de torsion, il faudra appliquer à l’une ou à l’autre des extrémités b, d, du lévier, une résistance qui balance l’effort de ce fil, pour revenir au point où, le lévier étant immobile, la torsion étoit nulle. Or, Coulomb a prouvé que, toutes choses égales d’ailleurs, cet effort, qu’il nomme force de torsion, est proportionnel à l’angle de torsion ; concevons, par exemple, que dans le cas dont nous venons de parler, l’arc décrit par le point b ou d, ou, ce qui revient au même, la quantité de la torsion soit de 30$^d$, et désignons par r la résistance capable de faire équilibre à cette torsion ; si l’on suppose une torsion double, en vertu d’un arc de 60$^d$, il faudra, pour qu’il y ait encore équilibre, que la résistance soit égale à 2 r.
393. L’appareil employé par Coulomb est composé principalement d’une grande cage de verre ACDB, (fig. 34), recouverte d’une plaque AC de la même matière. Sur le milieu de cette plaque est soudé un tuyau vertical febh, pareillement de verre, et surmonté d’un tuyau de cuivre beaucoup plus court cbhd, dans lequel tourne avec frottement une autre portion de tuyau du même métal. Celle-ci porte une plaque ly, percée d’un trou en son milieu, pour recevoir une petite tige à laquelle est attachée une aiguille ol que l’on fait tourner en même temps que la tige. Le bord de la plaque ly est divisé en 360$^d$ dans le sens lky. La tige porte à son extrémité inférieure une petite pièce qui saisit un fil d’argent très-délié pn, au bas duquel est suspendu un petit cylindre de cuivre nu pour le tenir tendu. Ce cylindre est de plus fendu dans sa longueur, et fait l’office d’une pince, qui presse un petit lévier ag, dont un des bras, savoir, na, est fait d’un fil de soie enduit de gomme laque, et terminé par un petit plan circulaire a de papier doré. L’autre bras est un fil de cuivre ng, qui n’a que la longueur nécessaire pour que le lévier se tienne dans une position horizontale. C’est dans la torsion imprimée au fil métallique pn que consiste la force qui sert à mesurer celle des corps électriques dont elle balance l’effet.
La plaque AC est percée en m d’un trou, à travers lequel passe un second fil de soie, enduit aussi de gomme laque, et maintenu dans une direction mt, à peu près verticale, par le moyen d’un bâton rs de cire d’Espagne. Ce fil de soie porte à son extrémité inférieure t, une balle x de cuivre, qui correspond au point zéro d’un cercle gradué zq, attaché autour de la cage ACDB. On peut toujours, à l’aide du tuyau de cuivre supérieur, que l’on fait tourner doucement dans celui où il est emboîté, disposer les choses de manière que le petit plan circulaire a touche la balle x, sans que le fil de suspension éprouve aucune torsion.
Les choses étant supposées dans cet état, nous allons décrire l’expérience faite par Coulomb, à l’Académie des Sciences, en 1785. Ce physicien électrisa d’abord le cercle doré a et la balle x de cuivre, en les touchant avec un petit conducteur chargé d’électricité vitrée, qu’il introduisit dans la cage par une ouverture qu’on y avoit pratiquée à dessein. À l’instant la balle repoussa le petit plan circulaire à la distance de 36 degrés, laquelle s’estimoit d’après la position de ce plan, relativement à la circonférence circonscrite à la cage de verre. Par une suite nécessaire, le fil métallique se tordit d’un nombre égal de degrés. Coulomb continua de le tordre d’une quantité égale à 126 degrés, en faisant tourner l’aiguille ol attachée à la tige qui tenoit ce fil suspendu, et l’on concevra aisément que, dans ce cas, le mouvement de rotation de l’aiguille devoit être en sens contraire de celui qu’avoit fait le cercle doré.
La force de torsion se trouvant alors considérablement augmentée, et l’action répulsive des deux corps n’étant plus suffisante pour la balancer à la même distance, le cercle doré s’est rapproché de la balle, jusqu’au point où la force de répulsion se trouvât tellement accrue par la diminution de la distance, que l’équilibre fut rétabli : il n’y avoit plus à ce moment que 18 degrés de distance entre les deux corps.
Maintenant il est à remarquer que la torsion imprimée de 126$^d$, étant une continuation de la torsion de 36$^d$ déjà produite par la répulsion des deux corps, si l’on soustrait de cette dernière les 18$^d$ qui mesurent la quantité dont le fil s’est détordu, tandis que le cercle doré se rapprochoit de la balle de cuivre, il restera 18$^d$, les quels, ajoutés aux 126$^d$ de torsion imprimée, donneront 144$^d$ pour la torsion totale relative à la seconde position des deux corps. Mais la torsion qui avoit lieu dans la position précédente étoit de 36$^d$ ; d’où il suit que les deux forces répulsives qui faisoient équilibre à ces torsions, étoient dans le rapport de 4 à 1, le même que celui de 144 à 36. Or, les distances correspondantes étoient comme 18 à 36, ou comme 1 est à 2 ; d’où l’on voit que les forces répulsives suivoient le rapport inverse du carré de la distance.
Cette expérience a été variée de différentes manières, d’après d’autres rapports entre les distances, et tous les résultats se sont trouvés conformes à la même loi.
Les petites erreurs, inséparables des résultats donnés par une machine dont les mouvemens laissent toujours quelque chose à rabattre de la précision géométrique, n’ont pas échappé à l’attention de Coulomb : par exemple, la vraie mesure de la distance entre les deux corps n’est pas précisément l’arc qui les sépare, mais la corde de cet arc. D’une autre part, l’action répulsive de la balle de cuivre, à l’égard du cercle doré, est un peu oblique sur le lévier qui porte ce cercle. Mais la construction de la machine a cela d’heureux, que les deux erreurs marchent en sens contraire l’une de l’autre, en sorte qu’elles se compensent sensiblement lorsque les angles ne sont pas considérables.
Des expériences analogues ont prouvé que les attractions électriques suivent aussi la raison inverse du carré de la distance ; et d’ailleurs, sans avoir ici recours à l’observation, on peut conclure immédiatement la loi des attractions de celle des répulsions, en considérant l’équilibre de deux corps, dont chacun n’a que son fluide naturel. Comme les quantités d’électricité vitrée qui font partie de la quantité de fluide naturel sont toujours proportionnelles aux quantités d’électricité résineuse, dès que les répulsions mutuelles des fluides de la même espèce se font en raison inverse du carré de la distance, il est nécessaire que les attractions suivent la même loi, sans quoi il n’y auroit point équilibre.
394. La loi que nous venons d’exposer conduit à un résultat très-remarquable de l’électricité des corps conducteurs. Il consiste en ce que tout le fluide libre qui tient un de ces corps à l’état électrique, est répandu autour de sa surface, sans qu’il en existe aucune portion sensible à l’intérieur. Cette propriété se prouve également par le raisonnement et par l’expérience, et nous allons présenter successivement l’une et l’autre manière de la démontrer, en observant cependant que la preuve géométrique n’est rigoureuse que pour les corps sphériques, et pour quelques autres dont nous parlerons plus bas. Mais comme un solide d’une forme quelconque peut toujours être censé circonscrit à l’un de ceux dont il s’agit, la manière dont l’action principale est modifiée par la matière excédente, ne doit apporter qu’une différence assez légère dans le résultat.
La démonstration que nous donnerons de ce résultat, considéré dans les corps sphériques, dépend de deux principes de la philosophie Newtonienne. L’un, que nous avons déjà fait connoître en parlant de l’attraction (53), consiste en ce que si toutes les molécules d’une sphère attirent en raison inverse du carré de la distance (et il en faut dire autant de la force répulsive), la somme des actions qu’elles exercent sur une particule de matière placée hors de la sphère, sera la même que si toutes les molécules agissantes étoient réunies au centre de la même sphère. Telle est, dans ce cas, ainsi que nous l’avons remarqué, la manière dont se combinent les actions qui émanent des différens points de la sphère, qu’il y a compensation entre les actions plus foibles des molécules placées au delà du centre, par rapport à la particule attirée ou repoussée, et les actions plus fortes des molécules situées en deçà du même centre ; en sorte que le centre est le point dans lequel il faudroit que toutes les molécules allassent se réunir, pour exercer une force moyenne qui fût égale à l’ensemble de toutes les forces disséminées dans la masse entière.
Le principe que nous venons d’exposer n’a lieu qu’en vertu de ce que chacune des couches dont on peut concevoir la sphère comme étant composée depuis le centre jusqu’à la surface, attire ou repousse elle-même, comme si toute sa matière étoit réunie au centre, de manière que la proposition est également vraie d’une simple enveloppe sphérique qui laisseroit un vide entre elle et le centre.
On suppose, dans l’autre principe, une pareille enveloppe, dont les molécules agissent encore suivant la même loi ; mais la molécule attirée ou repoussée, au lieu de se trouver en dehors de cette enveloppe, est située dans quelque point de sa cavité, et l’on prouve qu’alors elle est également attirée ou repoussée de tous les côtés, c’est-à-dire, qu’elle demeure immobile dans sa position ; c’est ce que Newton a démontré d’une manière extrêmement simple, à l’aide de la construction suivante.
Soit onrs (fig. 35, Pl. VI) la projection de l’enveloppe dont il s’agit, et soit m la molécule ; nous supposerons que l’enveloppe agisse par attraction sur cette molécule, parce que la démonstration s’applique d’elle même à l’hypothèse d’une force répulsive. Menons par m deux lignes bmc, gma, qui interceptent sur l’enveloppe deux arcs infiniment petits ab, cg, qui pourront être pris pour leurs cordes. Concevons maintenant deux portions semblables et infiniment petites de l’enveloppe, qui aient ab et cg pour diamètres. Elles seront entre elles comme les carrés de ces diamètres ; et puisque les attractions suivent la raison directe des masses et l’inverse du carré des distances, elles seront comme $\textstyle {\frac {(ab)^{2}}{(mb)^{2}}}$ : $\textstyle {\frac {(cg)^{2}}{(mg)^{2}}}$. Mais à cause des triangles semblables mab, mcg, on a ab : cg :: mb : mg, ou (ab)² : (cg)² :: (mb)² : (mg)². Donc $\textstyle {\frac {(ab)^{2}}{(mb)^{2}}}={\frac {(cg)^{2}}{(mg)^{2}}}$, c’est-à-dire, que les attractions sont égales. Or, si l’on suppose l’enveloppe divisée en une infinité de petites portions semblables aux précédentes, les attractions de deux d’entre elles situées de deux côtés opposés seront aussi égales ; d’où il suit que la molécule m n’étant pas plus sollicitée vers un côté que vers l’autre, restera immobile.
Telle est donc la combinaison des actions produites par les molécules de l’enveloppe, que si l’on imagine un plan tr qui passe par la molécule attirée ou repoussée, et qui aille couper l’enveloppe en deux parties nécessairement inégales, les actions de la plus petite partie tgr étant en général plus rapprochées, et celle de la plus grande tar s’exerçant à des distances plus considérables, il en résultera une compensation exacte qui tiendra en équilibre la molécule soumise à ces actions contraires.
395. Tout cela étant bien conçu, soit donné un corps conducteur d’une figure sphérique, et rempli de fluide libre de l’une ou de l’autre espèce d’électricité vitrée ou résineuse, et supposons, s’il est possible, qu’il y ait équilibre. Il suit des deux principes précédens, que cet équilibre ne pourra pas subsister un seul instant, et que tout le fluide sera chassé en dehors de la sphère.
Soit os (fig. 36) cette même sphère ; partageons, par la pensée, tout le fluide en une infinité de couches infiniment minces, qui s’enveloppent mutuellement depuis le centre jusqu’à la surface, ainsi que le représente la figure, et considérons l’action de la sphère sur une molécule m, située à la surface extérieure de l’une quelconque den de ses couches. La répulsion de tout le fluide renfermé dans cette couche et dans toutes les autres, qui sont plus voisines du centre, sera la même que celle d’une sphère sur une molécule placée à sa surface. Ainsi, en conséquence du premier principe, cette molécule et toutes celles qui sont à la même distance du centre, tendront à s’en écarter et à sortir de la sphère. Il ne pourroit donc y avoir d’obstacle à cette tendance, que de la part des couches comprises entre la molécule m et la surface extérieure os. Mais le second principe nous dit que les actions de ces couches s’entredétruisent, à l’égard d’une molécule placée plus près du centre, et par conséquent l’action qui s’exerce du dedans au dehors, subsistera toute entière.
À mesure que le fluide sortira de la sphère, il se formera, vers le milieu de cette sphère, un vide qui aura lui-même la figure sphérique. Chaque molécule située dans une des couches intermédiaires entre ce vide et la dernière couche sera, par rapport aux couches situées en dessous, dans le cas d’une molécule placée à la surface d’une sphère creuse, et elle sera, par rapport aux couches situées en dessus, dans le cas d’une molécule située à l’intérieur d’une sphère creuse ; d’où l’on voit que l’action des premières couches continuera de la solliciter à fuir le centre, tandis que l’action des autres couches, pour l’en empêcher, sera nulle ; et ainsi tout le fluide qui occupoit d’abord la sphère, en sortira ; et il se répandroit indéfiniment dans l’espace, s’il n’étoit arrêté par le contact de l’air environnant qui, étant d’une nature idio-électrique, refusera de s’unir avec lui, et le tiendra appliqué et condensé autour de la sphère, sous la forme d’une couche très-mince.
Puisque l’équilibre ne pourroit subsister, il ne pourra s’établir, et ainsi il n’y a pour le fluide libre, appartenant à un corps conducteur, d’autre manière de se distribuer qui s’accorde avec la loi de la répulsion des molécules, qu’en se répandant sur la surface de ce corps.
L’expérience vient à l’appui de cette théorie. Vous prenez une sphère creuse de métal, à laquelle on ait pratiqué une ouverture circulaire de 2 ou 3 centimètres de largeur, et après l’avoir placée sur un isoloir, vous la mettez en communication avec un conducteur que vous électrisez. Vous pouvez même, pour éviter le soupçon de favoriser davantage la surface intérieure qui ne doit, suivant la théorie, donner aucun signe d’électricité, établir une communication entre cette surface et : le conducteur. Ayant ensuite retiré la sphère, toujours portée sur son isoloir, vous appliquez sur un point de sa surface intérieure, un petit cercle fait d’une feuille de métal, et fixé à l’extrémité d’une longue aiguille de gomme laque. Vous présentez ce cercle à un électromètre très-sensible qui reste immobile. Vous appliquez le même cercle sur un point de la surface extérieure de la sphère, et ce cercle, présenté de nouveau à l’électromètre, y produit un mouvement très-marqué ; et si cet électromètre est déjà électrisé, il indique, dans le petit cercle, une électricité de la même espèce que celle du conducteur qui a servi à électriser la sphère.
Il faut avoir l’attention d’introduire dans la sphère, et d’en retirer, le plus promptement possible, le cercle métallique, en le faisant passer par le milieu de l’ouverture, pour l’empêcher d’enlever quelque portion de l’électricité qui est accumulée sur les bords de cette ouverture. Il peut même arriver alors que cette électricité en communique une de l’espèce contraire à l’aiguille de gomme laque qui reste isolée à l’égard de l’ouverture, pendant le petit séjour que le cercle métallique fait dans l’intérieur. Mais on s’assurera que l’électricité dont il s’agit appartient à la gomme laque, en ce qu’elle continue d’être sensible à l’électromètre, lorsque l’on a touché le cercle métallique avec la main.
Le point de théorie qui vient de nous occuper est devenu, entre les mains du célèbre Laplace, le sujet d’une belle application des formules dont ce savant s’est servi pour déterminer la figure de la terre. Elle consiste en ce que le résultat donné par un corps d’une figure sphérique, est également vrai pour tous les ellipsoïdes de révolution, en sorte que le fluide électrique doit aussi se porter tout entier à la surface de ces solides. Le même calcul conduit à cette conséquence remarquable, que la force répulsive, ou la tension du fluide qui répond au pôle de l’ellipsoïde, est à celle du fluide qui couvre l’équateur, comme le diamètre de cet équateur est à l’axe du pôle ; d’où il suit que si l’ellipsoïde est allongé dans le sens de ce dernier axe, la tension sera plus forte à l’équateur qu’au pôle. Biot a étendu ces résultats à tous les sphéroïdes très-peu différens de la sphère, quelle que soit l’irrégularité de leur figure.

### De la manière dont le Fluide Électrique se distribue entre différens Corps en contact les uns avec les autres.

396. Dans tout ce que nous venons de dire, nous avons considéré le corps qui étoit supposé d’abord rempli de fluide électrique, comme n’exerçant aucune action attractive sur ce fluide, soit pour l’empêcher de sortir, soit pour balancer ensuite la résistance que l’air oppose à sa dissipation, lorsqu’il enveloppe le corps. Ceci nous conduit à un nouveau résultat qui est lié étroitement avec le précédent. Nous avons dit (387) que chaque corps possède par lui-même une certaine quantité de fluide électrique, composée des fluides vitré et résineux. Cette quantité, qui dépend de la nature du corps, reste comme enchaînée dans son intérieur, tant que les deux fluides y sont neutralisés l’un par l’autre. Mais aussitôt qu’ils se dégagent, ils perdent leur tendance pour se maintenir dans le corps, et n’obéissent plus qu’à leur force répulsive mutuelle. Viennent-ils ensuite à se réunir de nouveau ? Le fluide composé, qui résulte de leur assemblage, rentre dans le corps et y demeure fixé comme auparavant. De même si un corps reçoit d’ailleurs une portion additionnelle de fluide vitré ou résineux, celui-ci se répand à la surface du corps sans pénétrer à l’intérieur, et ne tient même à cette surface que par l’intermède de l’air environnant qui refuse de le transmettre. Nous citerons, en parlant de l’électricité dans le vide, une expérience qui confirme cette théorie.
397. Puisque le fluide électrique libre d’un corps ne paroît avoir aucune affinité pour lui, il sera également indifférent à l’égard d’un corps quelconque ; en sorte que si l’on met un corps conducteur électrisé en contact avec un autre qui soit dans l’état naturel, la partie qu’il lui communiquera de son fluide libre ne dépendra que de la forme des deux corps, et nullement de leur nature, C’est ce que Coulomb a prouvé d’une manière directe, à l’aide de l’expérience suivante. On électrise la balle de cuivre x (fig. 34), placée, comme nous l’avons dit, dans la cage de verre ACDB, et, après qu’elle a repoussé le cercle doré a, on augmente la torsion d’un certain nombre de degrés, et l’on détermine la torsion totale, et la distance qui en résulte entre la balle x et le cercle a. On fait toucher à l’instant la balle de cuivre par une balle de même diamètre et d’une matière différente, par exemple, de moelle de sureau. Aussitôt qu’on a retiré celle-ci, le cercle doré vient se placer à une moindre distance de la balle de cuivre, qui a perdu une partie de son fluide et en même temps de sa force répulsive. On affoiblit la torsion jusqu’à ce que le cercle soit ramené à la même distance, et l’on trouve que, dans ce cas, la torsion n’est plus que la moitié de ce qu’elle étoit la première fois. Donc la force répulsive est elle-même diminuée de moitié. Or, les actions électriques suivent la raison directe des masses, lesquelles sont ici les quantités de fluide, et la raison inverse du carré des distances ; et puisque les distances sont égales, les actions sont simplement comme les quantités de fluide ; d’où il résulte que, dans le second cas, la balle de cuivre n’avoit plus que la moitié de son fluide, en sorte que la quantité primitive s’étoit partagée également entre cette balle et celle de moelle de sureau, à cause de l’égalité et de la similitude des deux corps.
Ainsi, dans la communication de l’électricité, les surfaces des corps ne font autre chose que servir en quelque sorte de réceptacle au fluide électrique, qui semble y être dans un état passif, et n’y reste qu’autant qu’il y est maintenu par la résistance de l’air environnant. Mais quoique la nature des corps n’entre pour rien dans le rapport suivant lequel le fluide électrique se distribue entre eux, elle influe sur le temps qu’exige le partage, en sorte que les facultés conductrices varient selon les différentes qualités des substances. Les métaux, par exemple, le transmettent beaucoup plus rapidement que le bois et le papier ; et à cet égard, comme à plusieurs autres, la manière d’agir du fluide électrique se rapproche de celle du calorique. Si donc l’on met en contact un corps conducteur électrisé, avec un second corps pareillement conducteur, qui soit à l’état naturel, il y aura, dans la transmission du fluide de l’un à l’autre, un terme, passé lequel le premier cessera de communiquer, et l’autre de recevoir ; et ce terme sera plus ou moins éloigné, suivant que le corps qui reçoit sera plus ou moins susceptible de conduire le fluide. Mais la différence ne portera que sur la durée de la communication, qui se fera toujours sans aucune préférence pour un corps plutôt que pour l’autre, quant à la quantité de fluide communiquée ou reçue.
398. Il étoit naturel, pour prouver par l’expérience ce défaut d’affinité du fluide électrique par rapport aux différens corps, de choisir le cas le plus simple, qui est celui où les corps étant semblables par leur forme, sont de plus égaux en surface. Mais Coulomb, après avoir établi de cette manière le principe dont il s’agit, a étendu ses recherches à des corps dont les surfaces étoient différentes, en supposant toujours que la forme fut sphérique. Pour mieux concevoir les résultats auxquels il est parvenu, il faut considérer que quand on met un globe qui est à l’état naturel en contact avec un autre globe électrisé, à peine le premier est-il parvenu lui même à l’état électrique, que les deux fluides exercent l’un sur l’autre leur force répulsive, et se refoulent mutuellement vers les parties opposées au point de contact ; en sorte que la densité électrique est nulle dans ce point et dans la partie environnante jusqu’à une certaine distance. Lorsque ensuite on sépare les globes, leurs fluides se répandent uniformément autour d’eux, et les quantités de ces fluides se trouvent égales lorsque les surfaces le sont elles-mêmes. Mais si les surfaces sont inégales, suivant un rapport donné, il arrive alors que les quantités de fluide varient dans un rapport différent, qui est moindre que celui des surfaces ; car ces quantités sont déterminées d’après les conditions de l’équilibre qui doit s’établir entre les forces des deux fluides, au moment du contact ; or, cet équilibre exige que le rapport entre la quantité de fluide du plus petit globe et celle du plus gros, surpasse assez celui qui existe entre les surfaces, pour que son excès compense ce que perd le premier globe, à raison d’une surface moins étendue. Ainsi Coulomb a reconnu, par l’expérience, que quand la surface du petit globe étoit à peu près 1/15 de celle du plus gros, sa quantité de fluide étoit environ 1/11 de celle de l’autre.
D’après ces résultats, il étoit facile de déterminer la loi suivant laquelle varioient les densités électriques des corps entre lesquels le fluide s’étoit distribué, c’est-à-dire, les quotiens des quantités de fluide divisées par les surfaces. Coulomb a trouvé que pour deux globes, dont l’un reste le même, tandis que l’on choisit l’autre de plus en plus petit, le rapport entre les densités électriques, augmente suivant une progression toujours plus lente, qui a pour limite le rapport de 2 à 1, en sorte que, dans le cas de cette limite, le second globe doit être supposé infiniment petit.
399. Dans des expériences d’un autre genre, Coulomb a disposé, sur une même ligne, un certain nombre de globes recouverts d’une feuille de métal, et en contact les uns avec les autres ; et il a cherché la loi suivant laquelle le fluide se distribuoit entre ces différens globes, pour que leurs forces fussent en équilibre. Il a employé ainsi jusqu’à 24 globes, tous de même diamètre. On conçoit bien d’abord, en supposant tous ces globes électrisés, qu’il y a égalité entre les tensions ou densités électriques des deux globes extrêmes, et que de même, les densités de deux globes également éloignés des extrêmes, sont égales entre elles. On voit aussi que la densité de chaque globe extrême doit être plus considérable que celle des suivans, puisqu’il fait seul équilibre à tous les autres, tandis que le second, par exemple, est aidé par le premier, pour balancer l’action de tous ceux qui sont derrière lui. Or, telle est la loi suivant laquelle la densité diminue, en partant des globes extrêmes, que ce décroissement est très-rapide, relativement aux globes qui avoisinent les extrêmes, comme le deuxième et le troisième de chaque côté, et qu’ensuite la densité diminue toujours plus lentement, jusqu’au milieu où elle est nulle. Cette inégalité entre les forces des différens globes est une suite de la raison inverse du carré de la distance, qui détermine, par rapport à chaque globe, la quantité de fluide nécessaire pour que l’action de ce globe soit en équilibre avec celle de tous les autres.
Coulomb a déduit des résultats précédens, la manière dont le fluide électrique est distribué sur différens points de la surface d’un cylindre. Elle varie depuis les extrémités jusqu’au milieu, à peu près dans le même rapport que sur une file de globes égaux, et cette ressemblance provient de ce que le fluide est disposé autour des différens globes sous la forme de zones, entre les points de contact, depuis lesquels la densité est presque nulle jusqu’à une certaine distance, à cause de la grande force répulsive qui agit en ces endroits ; mais sur le premier et le dernier globe, le fluide enveloppe l’hémisphère opposé au contact avec le globe voisin, ce qui achève de rapprocher la distribution du fluide de celle qui a lieu sur le cylindre, la surface de ce corps pouvant être considérée comme composée d’une suite de bandes annulaires comprises entre deux hémisphères.
À mesure que l’on emploie des cylindres plus longs et plus minces, la densité électrique des points situés vers les extrémités s’accroît par rapport à celle des points intermédiaires ; et si l’on suppose un cylindre très-délié, qui soit fixé sur un gros globe électrisé, dont l’action favorisera encore l’augmentation de densité qui doit avoir lieu à l’extrémité opposée, parce qu’il faut que la force du fluide situé à cette extrémité fasse équilibre à celle de tout le reste du fluide répandu, tant sur le cylindre que sur le globe, la densité deviendra si considérable qu’elle l’emportera sur la résistance que l’air oppose à la transmission de l’électricité, et c’est par là que Coulomb explique le pouvoir des corps terminés en pointe, pour lancer rapidement le fluide électrique. L’explication que nous adopterons, parce qu’elle est plus susceptible d’être développée par le raisonnement, n’est qu’une manière différente de concevoir la même combinaison d’actions.

### De la loi suivant laquelle les Corps Idio-Électriques perdent peu à peu leur Électricité.

400. Il en est tout autrement des corps idio-électriques que des corps conducteurs. Dès que le fluide naturel de ces derniers vient à se décomposer, par l’action des causes dont nous parlerons bientôt, ses deux principes se répandent aussitôt à l’extérieur. Nous devons concevoir, au contraire, que quand le corps est idio-électrique, les deux principes composans restent dans son intérieur, même après leur dégagement, et se distribuent, par des mouvemens contraires, dans deux parties opposées de ce corps. Ces mouvemens ne s’exécutent qu’avec une certaine difficulté, qui provient de la résistance des molécules propres du corps ; en sorte que quand la cause qui avoit décomposé le fluide cesse d’agir, la réunion des deux principes, qui ramène le corps à l’état naturel, ne se fait de même qu’avec une certaine lenteur. On a comparé au frottement, cette résistance qu’un corps idio-électrique oppose au mouvement du fluide dans son intérieur, et on lui a donné le nom de force coercitive. Les effets de cette force se remarquent surtout dans les corps qui s’électrisent par la chaleur, ainsi que nous le verrons dans la suite.
Au reste, ce que nous venons de dire suppose que la substance du corps jouit de toute sa pureté. Mais le plus souvent il se trouve des molécules conductrices interposées entre les molécules idio-électriques du corps, en sorte que les effets sont toujours un peu compliqués de ceux des corps de l’une et de l’autre espèce.
401. Ceci nous conduit à exposer d’autres recherches de Coulomb, relatives à un objet très-intéressant pour ceux qui ayant des expériences d’électricité à faire, désirent y mettre la précision convenable. Les expériences de physique en général, pour devenir comparables, doivent être ramenées au point où toutes les circonstances seroient les mêmes. Si la température influe, par exemple, sur les résultats, on fait disparoître cette influence, soit en maintenant un degré constant de chaud ou de froid, soit en tenant compte de la variation ; de même, lorsqu’on emploie un corps électrique successivement à différens résultats que l’on veut comparer entre eux, l’état de ce corps doit être censé permanent ; et comme il ne l’est jamais en réalité, parce que dans l’intervalle d’une opération à l’autre, le corps perd toujours une certaine quantité de son électricité, il falloit chercher des moyens pour évaluer cette perte, et y avoir égard dans les résultats.
Or, cette perte provient de deux causes ; l’une est le contact de l’air environnant, qui est toujours plus ou moins chargé de molécules humides ; l’autre est due aux supports idio-électriques qui soutiennent le corps électrisé, et dont les mieux choisis n’isolent jamais parfaitement. Coulomb est parvenu à démêler les actions de ces deux causes, qui s’exercent simultanément, et à rendre l’expérience indépendante de leurs variations.
À l’égard de celle qui provient de l’air, il a trouvé, en prenant d’une part la force électrique perdue par le corps dans un temps donné, tel que dix minutes, et de l’autre la force moyenne qui résulte de la différence entre les forces au commencement et à la fin de l’expérience, divisée par le nombre des minutes, que le rapport entre ces deux forces est un rapport constant pour un même état de l’air, ce qui met à portée de comparer entre eux divers résultats, d’après les forces moyennes qui répondent aux différentes durées des expériences.
402. Restoit à considérer la perte d’électricité qui se fait le long des supports. Les expériences de Coulomb, relatives à cet objet, lui ont fait connoître que quand la densité électrique du corps est considérable, le décroissement, produit à la fois par l’air et par les supports, suit un progrès beaucoup plus rapide que celui qui est dû au seul contact de l’air ; mais depuis l’instant où la densité se trouve très-affoiblie, l’influence du support devient sensiblement nulle ; en sorte qu’en employant, dès le commencement, un corps dont la densité électrique est modérée, on peut se contenter d’avoir égard à la perte qui se fait par le contact de l’air.
Mais cette espèce de résistance du support à la transmission du fluide électrique, ne peut être regardée comme absolue que pendant un certain temps qui suffit, pour l’ordinaire, aux expériences. Dans la réalité, il n’est point de support tellement idio-électrique, que sa substance ne soit entremêlée de particules conductrices, et c’est en vertu de la lenteur avec laquelle le fluide franchit les intervalles entre ces dernières molécules, que la densité électrique du corps qui repose sur le support n’éprouve que des pertes insensibles, dans un espace de temps plus ou moins limité. Or, en donnant plus de longueur au support, on augmente le nombre des intervalles que le fluide est obligé de parcourir avant d’arriver aux corps environnans. De là il suit qu’étant donnée la longueur du support qui isole, aussi complétement qu’il soit nécessaire, un corps dont la densité est pareillement donnée, si l’on veut employer un autre corps chargé d’un fluide plus dense, on pourra obtenir un isolement aussi parfait que le premier, en prenant un plus long support. Coulomb a trouvé que l’état de l’air étant le même, les longueurs des supports devoient être comme les carrés des densités électriques. Ainsi, pour un second corps d’une densité double de celle du premier, il faut un support quatre fois plus long que celui qui isoloit le premier corps.

### Des Attractions et Répulsions Électriques.

403. Les attractions et répulsions électriques sont un des sujets dont les physiciens se soient le plus occupés, et qui ait le plus embarrassé ceux qui ont essayé de ramener à l’action d’un seul fluide deux effets diamétralement opposés, et qui souvent se succèdent rapidement l’un à l’autre dans un même corps. Mais si l’on admet ici les actions combinées de deux fluides, la théorie devient d’une simplicité si heureuse, que le seul énoncé de l’hypothèse semble être une explication abrégée des phénomènes.
Si nous supposons d’abord deux corps qui soient électrisés, chacun par une portion additive d’électricité vitrée ou résineuse, qui lui auroit été transmise, on voit à l’instant ce qui doit arriver, puisque ce principe que les corps animés de la même espèce d’électricité se repoussent, et que les corps sollicités par des électricités différentes, s’attirent, n’est que la traduction, pour ainsi dire, littérale de cet autre principe fondamental, que les molécules de chacun des fluides composans, agissent les unes sur les autres, par des forces répulsives, et exercent des forces attractives sur les molécules de l’autre fluide.
404. Ceci exige cependant quelques détails, qui trouveront leur place dans l’exposé que nous allons faire des moyens que l’on peut employer pour mettre le principe en expérience. Soient A, B (fig. 37, Pl. VI), deux balles de moelle de sureau ou de toute autre matière conductrice, suspendues par des fils à une petite distance l’une de l’autre, et auxquelles on ait communiqué l’électricité vitrée. Les fluides qui enveloppent ces balles se repousseront mutuellement ; et leurs molécules se répandroient dans l’espace par des mouvemens contraires, si l’air environnant ne les maintenoit autour de chaque corps. Elles ne pourront donc que glisser sur la surface des corps, de manière, par exemple, que le fluide du corps A étant refoulé vers la partie postérieure d de ce corps, exercera son effort sur l’air lui-même qui avoisine ce point. L’équilibre alors étant rompu entre cet air et celui qui est contigu à la partie antérieure c, ce dernier agira par son ressort sur le corps A pour le pousser suivant la direction ch ; le même raisonnement s’applique en sens contraire au corps B, d’où nous concluerons que les fluides et les corps entraînés par un mouvement commun doivent se fuir. On aura un résultat semblable, en supposant que les deux corps soient électrisés résineusement.
405. Concevons maintenant que l’un des deux corps, par exemple, le corps A étant sollicité par l’électricité vitrée, celle du corps B soit résineuse. Les fluides alors s’attireront de manière que, relativement au corps A que nous continuerons de prendre pour terme de comparaison, le refoulement se fera vers la partie antérieure c de ce corps. Le fluide, accumulé en cet en droit, agira donc par répulsion sur l’air voisin ; d’où il suit que l’air contigu à la partie postérieure d, poussera le corps suivant la direction dn. Le même effet aura lieu en sens contraire par rapport au corps B, et ainsi les fluides et les corps se porteront l’un vers l’autre.
406. Maintenant, pour bien concevoir les autres cas dans lesquels il y a décomposition du fluide naturel de l’un des corps ou de tous les deux, il est nécessaire de considérer d’abord l’équilibre de deux corps qui sont dans l’état naturel. Désignons ces corps par A et par B, et bornons-nous à déterminer la manière dont A agit sur B, parce que toute action est réciproque. Or, le corps A exerce sur le corps B quatre actions différentes, qui proviennent des répulsions de ses deux fluides sur les fluides homogènes de B, et de leurs attractions sur les fluides de nature différente, et il est facile de prouver que l’équilibre dépend de l’égalité de ces quatre actions.
Nommons U le fluide vitré de A, R son fluide résineux, u le fluide vitré de B, et r son fluide résineux. D’après ce que nous venons de dire, 1°. U attire r ; 2°. R repousse r ; 3°. R attire u ; 4°. U repousse u. Or, les deux premières forces sont égales entre elles ; car si r étoit plus ou moins attiré par U que repoussé par R, il prendroit du mouvement, ce qui est contre l’hypothèse de l’équilibre. Les deux dernières forces sont aussi égales, par une raison semblable, c’est-à-dire, que u est autant attiré par R que repoussé par U.
De plus, la troisième force est égale à la première, c’est-à-dire, qu’autant U attire r, autant R attire u. Car, d’un côté, plus r renferme de molécules attirées, ou, ce qui revient au même, plus r a de masse, et plus l’effort avec lequel r se porte vers U est considérable ; d’un autre côté, plus U renferme de molécules attirantes, et plus chaque molécule de r a de vîtesse pour se porter vers U. Donc la quantité de mouvement, qui mesure l’effort total avec lequel r se porte vers U, est représentée par le produit r×U. On prouvera, à l’aide d’un raisonnement analogue, en substituant u à r, et R à U, que l’effort total avec lequel u se porte vers R, a pour expression le produit u×R.
Or, les fluides étant neutralisés l’un par l’autre dans chaque corps, il en résulte que les quantités de fluide U et u sont proportionnelles aux quantités de fluide R et r, c’est-à-dire, que l’on a r×U=u×R.
Maintenant, puisque des quatre forces que nous considérons ici, trois sont égales entre elles, et qu’il y a équilibre, il est évident que la quatrième force est égale à chacune des trois autres ; et c’est par une suite de cette égalité entre les quatre forces, que deux corps, dans l’état naturel, n’ont aucune action l’un sur l’autre.
407. Cela posé, concevons un corps conducteur A, d’une figure sphérique, électrisé en vertu d’une quantité additive de fluide vitré qu’il ait reçue d’ailleurs, et un second corps sphérique B, pareillement conducteur, et dans l’état naturel. Le fluide vitré, qui environne A, exercera une force répulsive sur le fluide de la même espèce, faisant partie du fluide naturel de B, et une force attractive sur le fluide résineux, qui est l’autre principe composant du même fluide naturel. Ce dernier fluide sera donc décomposé, en sorte que les molécules de son fluide résineux se porteront vers la partie de B la plus voisine de A, et que celles du fluide vitré seront chassées vers la partie opposée. Ces mêmes principes sortiront du corps B et se répandront autour de sa surface, de manière que le fluide de l’électricité résineuse enveloppera l’hémisphère tourné vers A, et celui de l’électricité vitrée, l’hémisphère le plus éloigné de A.
Or, en raisonnant ici du fluide additionnel de A, comme de celui qui fait partie de son fluide naturel, on concevra qu’à égalité de distance il exerceroit, sur les deux fluides de B, des actions qui se détruiroient mutuellement. Mais la distance n’étant plus la même, le fluide résineux de B sera plus attiré que le fluide vitré ; en sorte que les deux corps, s’ils sont suspendus librement, s’approcheront l’un de l’autre jusqu’au contact. Alors, la quantité additive du fluide vitré de A, s’unissant avec le fluide résineux répandu sur la surface de B, il résultera de cette union une certaine quantité de fluide naturel qui rentrera dans B ; et il est bien clair que sur la totalité des fluides qui se trouvoient libres au moment du contact, il restera une portion du fluide vitré hors de l’état de combinaison. Cette portion se distribuera entre les deux corps, suivant une certaine loi dont nous avons parlé (398), et les deux corps se trouvant à l’état d’électricité vitrée, se repousseront, ainsi que l’expérience le fait voir.
Le même raisonnement s’applique, par un simple changement de noms, au cas où le corps A seroit chargé d’une quantité additive de fluide résineux.
408. On voit par là qu’il n’est pas exactement vrai, comme les partisans de Francklin l’avoient d’abord pensé, qu’un corps amené à un certain état d’électricité, attire à lui un autre corps qui est dans son état naturel. Il manque, dans cette manière de concevoir le phénomène, une idée intermédiaire. Le premier corps commence par faire sortir l’autre de son état naturel : il le rend attirable, puis il l’attire.
409. Il est aisé maintenant de concevoir les effets de ces timbres métalliques, frappés alternativement par un petit globe pareillement métallique, qui sert de battant. Des deux timbres voisins g et n (fig. 38), l’un, tel que g, communique avec le conducteur par le moyen de sa chaîne de suspension Gr ; l’autre timbre n est suspendu à un fil de soie, et par conséquent isolé à l’égard du conducteur, en même temps qu’il communique avec les corps environnans, par l’intermède de la chaîne nh. Le globe métallique d est suspendu aussi à un fil de soie. Au moment où l’on charge le conducteur, le fluide, que nous supposerons être celui de l’électricité vitrée, se communique au timbre g. À l’instant, le globule d, attiré par ce timbre, va le frapper, et est aussitôt repoussé, pour la raison que nous avons dite. Il tendroit donc déjà, en vertu de cette seule répulsion, à s’approcher du timbre n : mais il y est de plus sollicité, à raison de l’électricité acquise, puisque le timbre n est dans l’état naturel ; enfin, le mouvement oscillatoire seconde encore cet effet. Mais aussitôt que le globule est en contact avec le timbre n, il lui cède son fluide, qui se perd le long de la chaîne nh. Alors le globule qui, en vertu du seul mouvement d’oscillation, se seroit rapproché du timbre g, se trouve encore attiré vers lui par l’action du fluide électrique répandu à la surface de ce dernier ; en sorte que les mêmes causes recommençant à agir, les mêmes effets se répètent, et ainsi successivement.
410. Si le corps A, dont nous avons parlé plus haut (407), étant toujours conducteur, le corps B est idio-électrique, alors les effets seront les mêmes jusqu’au contact, avec cette différence, que les deux fluides de B resteront accumulés dans l’intérieur de ce corps, l’un vers la partie voisine de A, l’autre vers la partie opposée. Après le contact, le fluide additionnel de A ne pouvant pénétrer le corps B, pour s’unir avec celui d’une espèce différente que renferme ce même corps, l’attraction subsistera, et les deux corps resteront appliqués l’un à l’autre. Suspendez un petit globe de cire d’Espagne à un fil de soie, auprès d’un conducteur ; au moment où ce conducteur sera électrisé, le globe s’en approchera jusqu’au contact, et ne le quittera plus.
411. On peut imaginer d’autres hypothèses, en faisant varier les états et les natures des corps A et B, et obtenir, dans chaque hypothèse, des résultats analogues aux précédens. Parmi tous ces différens résultats, nous nous bornerons à un seul qui nous sera utile pour la suite. Concevons que les deux corps A et B soient idio-électriques, et que le fluide naturel de chacun ait été décomposé dans son intérieur. Supposons de plus ces deux corps situés l’un dans la sphère d’activité de l’autre, en sorte que la partie de A qui renferme le fluide vitré, regarde celle de B qui renferme le fluide résineux. Si chacun des deux fluides de A agissoit, à la même distance, sur l’un ou l’autre des fluides de B, il y auroit équilibre entre leurs actions. Mais comme le fluide vitré agit de plus près, sa force l’emportera, en sorte que l’on pourra considérer A comme un corps qui agiroit uniquement en vertu d’une quantité u de fluide vitré, proportionnelle à la différence des deux actions. Or, il est facile d’en conclure que le fluide résineux de B étant, à son tour, plus voisin du point dans lequel l’action de u est censée résider, que ne l’est le fluide vitré du même corps B, l’attraction de u sur le premier sera plus forte que la répulsion sur le second ; d’où il suit que les deux corps s’approcheront l’un de l’autre. Si, au contraire, les deux parties par lesquelles les corps se regardent, étoient animées d’une même espèce d’électricité, les deux corps se fuiroient.
412. Les attractions et répulsions électriques se présentent, dans certains cas, sous l’apparence d’un effet qui seroit dû à l’action simultanée de deux causes contraires ; et ce sont surtout les phénomènes de ce genre qui ont séduit les partisans des affluences et des effluences. Placez des corps légers, tels que de petites feuilles de cuivre, sur un conducteur qui soit d’abord à l’état naturel, et d’autres en-dessous à une petite distance ; au moment où vous électriserez le conducteur, celles-là seront repoussées, tandis que les autres seront attirées pour être ensuite repoussées à leur tour. On attribuoit le premier effet à la matière effluente, et le second à la matière affluente. De plus, il arrive quelquefois que certaines feuilles, tandis qu’elles étoient attirées, reculent subitement avant d’être arrivées au contact : c’est qu’alors elles se trouvoient aux endroits où les deux courans se heurtoient en se rencontrant. Mais la véritable explication de ces phénomènes se présente comme d’elle-même, d’après les principes que nous avons établis. Les corps légers, placés sur le conducteur, sont repoussés, parce qu’il leur communique une portion de son fluide. Ceux qui étoient situés en dessous éprouvent la plupart une attraction qui les porte jusqu’au contact, et à laquelle succède une répulsion, parce que leur partie tournée vers le conducteur, qui étoit d’abord sollicitée par une électricité contraire à la sienne, en acquiert une de la même nature aussi tôt qu’elles sont parvenues au contact ; et quant aux petits corps qui fuient le conducteur avant de l’avoir touché, leur mouvement rétrograde provient de ce que, quand l’électricité est un peu forte, il y a toujours quelques jets de fluide qui s’échappent du conducteur à travers l’air environnant, et qui se portent de préférence sur ceux des mêmes corps qui, étant terminés en pointe, sont par là même très-propres à soutirer le fluide électrique, ainsi que nous le verrons dans la suite ; en sorte qu’ils subissent d’avance l’effet qui n’auroit eu lieu qu’au contact.
413. Nous observerons ici que la répulsion des corps que l’on regardoit comme étant électrisés négativement, a toujours été l’écueil des théories. Il falloit tâcher de concevoir comment ces corps, dont chacun avoit perdu une partie de son fluide, étoient déterminés à s’écarter l’un de l’autre, tandis qu’une surabondance de fluide produisoit précisément le même effet. La plupart des physiciens qui ont tenté de résoudre cette difficulté, ont eu recours à l’action de l’air environnant, qu’ils expliquoient par différens mécanismes que nous ne nous arrêterons point à exposer.
Cependant il y avoit tout lieu de penser que quand, par exemple, on avoit électrisé, d’une part, deux morceaux de résine, et de l’autre, deux corps vitreux, à l’aide du frottement, la répulsion mutuelle des premiers et celle des seconds étoient des effets, en quelque sorte, parallèles, dont il falloit chercher les causes dans les corps eux-mêmes.
414. Ceci nous conduit à une considération qui achevera de motiver l’hypothèse dans laquelle le fluide électrique seroit composé de deux fluides différens. Tant que l’on s’est borné à employer, relativement à l’électricité, ces méthodes qui ne donnent que des à peu près, et laissent au physicien la liberté d’accommoder à sa manière de voir ce qui se passe dans les phénomènes, on croyoit satisfaire à tout avec un seul fluide. Mais pour bien juger ces méthodes, il faut se reporter au temps où le célèbre Æpinus entreprit de ramener la théorie à la précision et à la justesse, et de la mettre en état de soutenir l’épreuve du calcul. Il partit du principe que les molécules du fluide électrique, qui dans cette théorie étoit considéré comme un être simple, se repoussoient mutuellement, et pouvoient être attirées par tous les corps connus. Supposant ensuite deux corps A et B dans l’état naturel, et par conséquent en équilibre, il trouvoit d’abord que la matière propre du corps A, par exemple, attiroit le fluide électrique de B, et que les fluides des deux corps se repoussoient mutuellement, et il prouvoit que l’attraction étoit égale à la répulsion. Mais de plus, le fluide électrique de A attiroit, à son tour, la matière propre de B, et cette troisième action étoit encore égale à chacune des deux premières. Or, puisqu’il y avoit équilibre, il falloit trouver quelque part une quatrième force qui fût répulsive, et qui balançât l’effet de la troisième. Mais toutes les autres places étant prises, il n’en restoit plus, pour cette répulsion, que dans l’action mutuelle des molécules des deux corps ; et ainsi Æpinus se trouva entraîné, par la théorie, dans cette étrange conséquence, que, sous le point de vue des phénomènes électriques, les molécules de tous les corps se repoussoient. On voit, en lisant son ouvrage, qu’il rejeta cette conséquence avec une espèce d’indignation, la première fois qu’elle s’offrit à son esprit, et qu’il eut besoin de se réconcilier avec elle. Effectivement, il étoit dur d’être obligé d’avouer qu’il ne tenoit qu’à la présence du fluide électrique que les molécules de tous les corps solides ne parussent exercer les unes sur les autres une action directement opposée à la gravitation universelle. C’étoit donner à la théorie un adversaire bien puissant et bien redoutable. On pare à cet inconvénient, en concevant le fluide électrique comme formé par la réunion de deux fluides, dont l’un fait la fonction qu’Æpinus attribuoit aux molécules des corps. Il répugne beaucoup moins d’admettre une répulsion à distance entre les molécules de deux fluides particuliers qui, comme tous les autres, se repoussent déjà au contact, qu’entre celles de tous les corps solides de la nature. Les physiciens qui expliquoient tout avec un seul fluide, avoient commencé eux-mêmes à croire que ses molécules se repoussoient aussi, à distance, d’une surface à l’autre de la bouteille de Leyde ; et comme ce que nous appelons action à distance n’est proprement qu’un fait sur lequel nous appuyons une théorie, sans rechercher la cause qui fournit le point d’appui, il nous suffit que la manière dont nous concevons ce fait puisse s’adapter à notre physique, et que toutes nos hypothèses se lient dans notre esprit, comme les véritables causes, dont elles nous servent à représenter les résultats, sont liées dans les desseins de la Sagesse suprême. Enfin, l’hypothèse des deux fluides est la seule, jusqu’ici, qui ait, relativement aux deux espèces d’électricité, l’avantage d’établir une parité exacte entre les actions qui produisent des phénomènes que l’observation nous offre sous des traits si ressemblans, et de ramener tout à des explications dont l’une n’est, pour ainsi dire, que la contr’épreuve de l’autre.

### Du pouvoir des Pointes.

415. Le phénomène dont nous allons maintenant nous occuper, et que l’on a appelé le pouvoir des pointes, est, parmi ceux que présente l’électricité, un des plus remarquables, soit en lui-même, soit par les applications utiles qui en ont été faites pour préserver les édifices des explosions de l’électricité naturelle. Nous nous bornerons, pour l’instant, à le décrire et à en donner la théorie.
Rappelons-nous d’abord que quand un corps isolé, qui étoit auparavant à l’état naturel, se trouve en présence d’un second corps chargé d’électricité de l’une ou l’autre espèce, il devient lui-même électrique, et cela de manière que sa partie la plus voisine du second corps est toujours sollicitée par l’électricité contraire à celle de ce corps. Il arrive de même des changemens dans l’état d’un corps conducteur non isolé, qui se trouve dans la sphère d’activité d’un corps électrisé. L’action de celui ci attire dans la partie antérieure du corps non isolé l’espèce d’électricité différente de la sienne, et repousse dans la partie postérieure l’électricité de la même nature. Or, le second corps agit à son tour sur le premier ; il tend à attirer son électricité, et cette action est si forte, dans certaines circonstances, qu’elle enlève l’électricité au premier corps, même à une distance très-sensible : c’est ce qui arrive lorsque l’on présente une pointe déliée de métal à un conducteur chargé d’électricité ; et il est singulier de voir un corps, dont l’action sembleroit devoir être proportionnée à sa petitesse, soutirer si puissamment l’électricité accumulée sur une surface considérable, et arrêter presque entièrement, en un clin d’œil, tous les efforts du physicien, pour continuer de charger le conducteur.
416. Francklin est le premier qui ait observé ce pouvoir des pointes, et il crut d’abord l’avoir heureusement expliqué, d’après la comparaison entre une pointe et une petite force, qui exécute, en détail et par des actions répétées, ce dont une grande force est incapable, par une seule action dirigée vers la totalité de l’effet. Mais il se défia depuis de son explication, et il en fait l’aveu avec cette belle franchise qui est, pour les vrais savans, une autre manière encore de s’honorer que par des découvertes.
Sans nous arrêter à d’autres explications déjà réfutées, même par les partisans de ceux qui en étoient les auteurs, nous allons essayer de ramener le fait dont il s’agit à la théorie que nous avons adoptée.
417. L’observation prouve qu’un corps, même arrondi, a déjà une certaine force pour attirer le fluide d’un conducteur électrisé, puisqu’il en fait sortir quelquefois des étincelles à la distance de plus d’un décimètre. Il faut donc faire voir que la force d’une simple pointe, pour produire le même effet, est incomparablement plus grande.
Concevons d’abord une seule aiguille ab (fig. 39), dont la pointe a soit tournée vers un conducteur C que nous supposerons chargé d’électricité vitrée, et dont l’extrémité b communique avec les corps environnans. L’action du conducteur attirera vers la pointe a le fluide résineux r qui s’est dégagé du fluide naturel de l’aiguille, et repoussera vers l’extrémité b le fluide vitré v. Supposons maintenant une seconde aiguille gd, placée à une petite distance de la première, dans une direction parallèle à la sienne, et imaginons, pour un instant, que les deux aiguilles n’aient aucune action l’une sur l’autre. Le fluide V du conducteur attirera de même vers la pointe g une certaine quantité de fluide r′ égale à r, et provenue de la décomposition du fluide naturel de l’aiguille, tandis qu’il repoussera vers la partie opposée d une autre quantité de fluide v′ égale à v. Rétablissons maintenant l’action des deux aiguilles, l’une à l’égard de l’autre ; les fluides r et v′ en s’attirant mutuellement, tendront à se mouvoir l’un de a vers b, l’autre de d vers g. Pareillement l’attraction réciproque des fluides r′ et v agira pour ramener l’un de g vers d, et l’autre de b vers a. Or, ces effets balancent, en partie, celui du conducteur pour attirer vers l’extrémité de chaque aiguille le fluide de l’électricité contraire à la sienne.
L’action mutuelle des deux aiguilles deviendra encore plus sensible, si on les rapproche l’une de l’autre, parce qu’elle s’exercera à une moindre distance, et suivant des directions moins obliques.
Au lieu de deux aiguilles, supposons-en un très-grand nombre qui soient réunies en faisceau, et ne forment plus qu’un même corps. Elles agiront de même les unes sur les autres pour détruire en partie l’action électrique du conducteur par rapport à chacune d’elles, et cela d’autant plus, que leur proximité leur donnera un grand avantage, relativement à la position plus éloignée du conducteur, par une suite de la loi en raison inverse du carré de la distance à laquelle sont soumises les forces électriques. Il en résulte que le fluide de l’électricité résineuse sera incomparablement moins condensé vers l’extrémité du faisceau d’aiguilles, qu’il ne l’eût été vers celle d’une aiguille isolée.
Or, chaque aiguille réagit sur le conducteur dont elle attire l’électricité ; et pour que la force de cette réaction produise l’effet observé, il suffit que l’équilibre soit rompu dans un seul point entre la tendance de l’électricité à s’échapper du conducteur, et la résistance de l’air. La réaction dont il s’agit sera donc beaucoup plus efficace de la part d’une seule aiguille, à l’extrémité de laquelle l’électricité résineuse est très-condensée, et dont toute l’activité se dirige vers un même point du conducteur, que de la part d’un faisceau d’aiguilles dont les forces s’entre-nuisent et ne sont point assez rapprochées ; et ainsi une aiguille isolée deviendra capable de provoquer un effluve rapide de fluide électrique, qui abandonnera le conducteur pour se précipiter sur elle, et qu’elle transmettra aux corps environnans, après quoi elle recommencera aussitôt à soutirer de nouveau fluide, si l’on continue de charger le conducteur.
Or, un corps arrondi peut être comparé à un faisceau d’aiguilles, qui n’exerce qu’une foible action pour dépouiller le conducteur de son électricité ; tandis qu’un corps terminé en pointe soutire puissamment cette électricité, par une action semblable à celle de l’aiguille isolée dont nous venons de parler.
418. On a observé aussi qu’un conducteur, sur lequel on a fixé une aiguille, présente, en quelque sorte, l’effet inverse du précédent. Le fluide électrique, dans ce cas, est lancé rapidement par la pointe de l’aiguille à mesure qu’il arrive au conducteur. On expliquera cet effet de la même manière, en supposant d’abord plusieurs aiguilles attachées au conducteur, et en considérant que les forces répulsives mutuelles des portions de fluide répandues dans ces aiguilles, balancent l’action du conducteur pour chasser son propre fluide vers leurs extrémités. Or, on peut substituer, par la pensée, à une partie quelconque d’un conducteur arrondi, un faisceau d’aiguilles qui agissent les unes sur les autres de la manière que nous venons de le dire. Maintenant, qu’une seule aiguille dépasse les autres, ce qui est le cas d’un conducteur terminé en pointe, cette aiguille isolée se trouvera débarrassée de toutes les actions répulsives qu’exerceroient sur elle d’autres aiguilles voisines, pour empêcher le conducteur de repousser une partie de son propre fluide vers l’extrémité de la même aiguille ; et comme cette partie de fluide, qui n’occupe qu’une très-petite surface, tend à s’y condenser extrêmement, pour faire seule équilibre à tout le reste du fluide répandu autour du conducteur, sa densité deviendra bientôt capable de vaincre la résistance de l’air, et le fluide s’échappera par la pointe, à mesure qu’il sera fourni par le conducteur.
419. De quelque manière qu’un corps aigu soit électrisé, il se produit à son extrémité une lumière que l’on peut apercevoir dans l’obscurité. Mais cette lumière varie dans son aspect, suivant la nature de l’électricité qui agit sur le corps aigu. Supposons qu’un corps de cette figure soit fixé sur un conducteur électrisé vitreusement : dans ce cas, le fluide vitré sortira sous la forme d’une belle aigrette lumineuse, dont les rayons exciteront dans l’air un mouvement de vibration accompagné d’un léger bruissement. Si, au contraire, le conducteur est électrisé résineusement, on ne verra qu’un point lumineux à l’extrémité du corps aigu.
420. La même diversité d’effets aura lieu, dans le cas où le corps aigu, étant en communication avec les corps environnans, auroit sa pointe tournée vers un conducteur électrisé ; le corps aigu donnera une aigrette, si cette électricité est résineuse, et un simple point de lumière, si elle est vitrée. On peut obtenir ces deux effets en présentant une pointe de métal alternativement vis-à-vis du crochet et de la garniture extérieure d’une bouteille de Leyde, chargée à l’ordinaire, et suspendue dans l’air au moyen d’un cordon de soie ; on verra le point lumineux et l’aigrette se succéder en devenant toujours moins sensibles, et finir par disparoître, au moment où la bouteille qui, dans ce cas, se décharge peu à peu, aura repris son état naturel.
Cette expérience fournit, comme l’on voit, un moyen simple de distinguer l’espèce d’électricité dont un conducteur est chargé, en lui présentant une pointe à la distance de quelques centimètres. Nous reviendrons dans la suite sur les circonstances qui peuvent modifier ainsi l’aspect de la lumière produite par les phénomènes dont nous venons de parler.
421. Lorsqu’on approche d’un conducteur électrisé un autre corps de nature conductrice, et d’une forme arrondie, l’action de celle-ci, beaucoup moins forte que dans le cas d’une pointe, se borne d’abord à attirer dans la partie antérieure du conducteur une nouvelle quantité de fluide, qui est maintenue par la résistance de l’air ; cette quantité augmente, et en même temps les deux parties par lesquelles les corps se regardent, s’électrisent de plus en plus, à mesure que la distance diminue ; et il y a un terme où l’air cédant à la force d’attraction qui sollicite les deux fluides, ceux-ci s’échappent avec une espèce d’explosion, pour se réunir l’un à l’autre, et cette explosion est accompagnée d’une vive étincelle.
Tous ceux qui ont vu des expériences électriques, savent qu’un homme placé sur un support à isoler et mis en communication avec le conducteur de la machine, devient à son tour capable d’étinceler, et d’offrir divers autres phénomènes observés, pour la première fois, par Dufay, qui ne pouvoit revenir de sa surprise, en voyant que le pouvoir de les produire, déjà si singulier dans la machine, avoit passé dans l’observateur lui-même.
On sait aussi que lorsqu’on présente à cet homme électrisé une cuiller pleine d’alkohol légèrement chauffé, ou d’éther à froid, l’approche de son doigt fait naître à la fois la lumière et l’inflammation.
422. Une des expériences les plus intéressantes, relatives à la faculté qu’a le fluide électrique d’allumer différens corps, est celle qui se fait au moyen d’un instrument dont l’invention est due au célèbre Volta, et qui porte le nom de pistolet électrique. Il consiste dans un vase de cuivre en forme de sphéroïde allongé, qui est percé à ses deux sommets. Dans l’une des ouvertures, on introduit un tube de verre exactement de même diamètre, qui, d’un côté, dépasse le vase d’environ un centimètre, et de l’autre, se prolonge à l’intérieur jusque vers le milieu de la cavité du vase. Ce tube est traversé par une tige métallique, dont la partie supérieure, qui est saillante au-dessus de la sienne, porte une boule du même métal, et dont la partie inférieure excède aussi le prolongement du tube à l’intérieur. L’autre ouverture, qui est beaucoup plus grande, sert à introduire dans le vase un mélange de parties égales de gaz inflammable et d’air atmosphérique, après quoi on ferme l’ouverture avec un bouchon. On prend ensuite le vase dans la main par le milieu de sa convexité, et l’on présente la boule de métal située au-dessus du tube à un conducteur électrisé, pour en tirer une étincelle. Le fluide électrique ne pouvant se communiquer au vase, parce que le tube l’en empêche, passe le long de la tige qui traverse ce tube, et à l’instant le gaz inflammable s’allume, et sort avec une vive explosion, en faisant sauter le bouchon qui s’oppose à son passage.
423. Nous avons vu que le fluide électrique, vitré ou résineux, à l’état de liberté, n’a aucune affinité pour les différens corps, et n’est maintenu à leur surface que par la résistance de l’air environnant. Cette observation suffit pour indiquer que si l’on supprime l’air qui entoure un corps conducteur électrisé, le fluide sera sollicité par la force répulsive mutuelle de ses molécules à se répandre dans l’espace, et l’expérience fait voir que cette espèce d’effusion est toujours accompagnée de lumière. Ayez un long tube de verre, terminé d’un côté par une virole de cuivre, et de l’autre par un robinet que vous ouvrirez pour faire le vide dans le tube, et que vous fermerez ensuite exactement ; mettez la virole en contact avec un conducteur qui reçoit sans cesse de nouveau fluide au moyen de la machine électrique, et tenez en même temps le tube par le robinet ; vous verrez paroître un flot d’une lumière purpurine, qui remplira le tube, et se renouvellera continuellement. Si vous vous servez de la virole pour faire étinceler le conducteur, le jet de lumière, dont l’apparition, dans ce cas, aura lieu par de petites interruptions, en deviendra beaucoup plus éclatant. On a cherché à diversifier le phénomène, en modifiant de plusieurs manières l’appareil destiné à le produire, pour déterminer le fluide à prendre la forme d’une cascade, d’une gerbe, d’un soleil, et multiplier, par rapport à l’œil, les beaux effets de ces expériences, dignes d’occuper un des premiers rangs parmi celles qui font spectacle.
424. Lorsque le fluide électrique est déterminé à s’échapper d’un corps, et à traverser l’air environnant, il arrive assez souvent qu’il y répand une odeur analogue à celle de l’ail ou du phosphore. Cette odeur devient surtout sensible, lorsqu’on s’approche d’une aigrette lumineuse qui s’élance d’un corps aigu fixé sur le conducteur de la machine.

### De l’Expérience de Leyde.

425. Nous voici arrivés à l’explication d’un des faits les plus importans qui aient été découverts, relativement à l’électricité : c’est celui qui est connu sous le nom d’expérience de Leyde. Quelques-uns attribuent cette découverte à Cunéus, d’autres à Musschenbroek, qui en fit part aussitôt à Réaumur. Jamais la nouvelle d’un événement extraordinaire n’excita une sensation plus générale. Il n’y eut personne qui ne voulût se faire électriser ; c’étoit l’expression dont on se servoit, et qui s’est perpétuée, comme si la singularité de l’expérience avoit fait oublier qu’il y avoit beaucoup d’autres manières d’électriser un corps. L’intérêt même fit des physiciens qui étaloient des machines électriques sur les places, et, pour la première fois, la multitude courut y admirer des merveilles au lieu de prestiges.
Voici d’abord la manière ordinaire dont se fait l’expérience : on a une bouteille de verre ag (fig. 40), dont la surface extérieure est recouverte d’une feuille d’étain battu, jusqu’à une certaine hauteur cd. L’intérieur est rempli, jusqu’à la même hauteur, de menu plomb ou de feuilles minces de cuivre. Dans l’explication que nous donnerons des effets de la bouteille, nous considérerons cette matière intérieure, comme tenant lieu d’une garniture semblable à celle qui est appliquée sur la surface extérieure. La bouteille a un bouchon de liége, traversé par une tige an de métal, dont la partie inférieure communique avec les corps qui garnissent la capacité de la bouteille, et dont la partie supérieure, qui est recourbée, se termine par une boule métallique b. On prend d’une main la bouteille par le bas, et l’on met la boule b en contact, pendant quelques instans, avec le conducteur d’une machine électrique dont le plateau est en mouvement ; on retire ensuite la bouteille, et on touche la boule b avec un doigt de l’autre main, ou avec un corps métallique que l’on tient dans cette même main. Aussi tôt on se sent frappé avec plus ou moins de violence dans les deux bras, surtout aux articulations, et quelquefois même dans la poitrine et dans d’autres parties du corps.
Francklin faisoit consister la cause du phénomène que nous venons d’exposer, dans l’accumulation du fluide électrique sur la surface intérieure de la bouteille, tandis qu’une égale portion de celui de la surface extérieure étoit chassée dans les corps environnans par la force répulsive du premier fluide. Il en résultoit que la quantité absolue d’électricité contenue dans la bouteille étoit la même qu’auparavant, la surface extérieure ayant perdu autant de fluide, dans le passage à l’état négatif, que la surface intérieure en avoit reçu du conducteur dans le passage à l’état positif. La décharge avoit lieu par une restitution subite, que faisoit la surface intérieure à la surface extérieure, de tout le fluide qu’elle avoit de plus qu’elle, au moyen de la communication établie entre les deux surfaces.
Æpinus ajouta à cette explication un nouveau degré de précision et de justesse ; et c’est en nous rapprochant de ses principes que nous allons la développer, d’après l’hypothèse des deux fluides.
426. Pour nous faire une idée plus nette de la manière dont se charge la bouteille, rappelons-nous d’abord le cas où un corps conducteur, à l’état naturel et non isolé, s’approche par degrés du conducteur d’une machine ordinaire, dont le plateau est en mouvement (415). Dans ce cas, le fluide naturel du premier corps est décomposé, et le fluide vitré qui résulte de cette décomposition est repoussé dans les corps environnans, tandis que le fluide résineux est attiré vers l’extrémité qui regarde le conducteur de la machine. La quantité de ce fluide augmente à mesure que la distance diminue entre les deux corps ; mais son accroissement n’a lieu que jusqu’au terme peu reculé, où l’attraction réciproque entre ce fluide et le fluide vitré fourni par la machine, devient capable de surmonter la résistance de l’air, et détermine ces fluides à s’échapper pour se réunir. Supposons maintenant que l’on place entre les deux corps une lame de verre qui, étant à la fois solide et imperméable au fluide électrique, oppose un obstacle comme invincible à la réunion des fluides vitré et résineux qui, dans le cas précédent, s’ouvroient bientôt un passage à travers les molécules mobiles de l’air. Rien alors n’empêchera de mettre le conducteur de la machine et le corps non isolé en contact l’un et l’autre avec les faces de la lame de verre, et cette proximité donnera lieu à un dégagement beaucoup plus abondant des deux fluides, qui d’ailleurs ne pourront se réunir ; et si l’on suppose, de plus, que chacune des faces de la lame de verre soit garnie d’une feuille de métal qui se termine à une certaine distance des bords, pour empêcher la communication d’une surface à l’autre, chaque fluide se répandra sur la garniture située de son côté, et cet effet, dû à l’attraction réciproque des deux fluides, ira en augmentant, jusqu’à une certaine limite que nous déterminerons dans un instant.
Voilà, en général, ce qui se passe lorsqu’on charge une bouteille de Leyde. Cet instrument n’est autre chose qu’un intermédiaire entre deux fluides, l’un vitré fourni par le conducteur, l’autre résineux fourni par les corps environnans, dont le développement, beaucoup plus considérable que celui qui auroit lieu sans cet intermédiaire, prépare une explosion beaucoup plus forte, lorsqu’ensuite ces fluides se réuniront subitement à l’instant de la décharge.
427. Maintenant pour entrer dans les détails relatifs à l’explication du phénomène, concevons que AB (fig. 41) représente un segment de la lame de verre qui forme le ventre de la bouteille armée à l’ordinaire, inpl une portion de la matière métallique contiguë à la surface intérieure, et oxst une portion de la feuille d’étain qui recouvre la surface extérieure ; que D soit un conducteur qui fasse partie d’une machine électrique, et touche le métal in par son extrémité, et qu’enfin ch soit une chaîne ou une matière conductrice quelconque adhérente par une extrémité au métal ox, et en communication avec le réservoir commun par son extrémité opposée.
Supposons que le conducteur D acquière, par le mouvement du plateau, une certaine quantité de fluide vitré. Aussitôt que ce fluide commence à se répandre sur le métal in, son action décompose le fluide naturel de la chaîne et de tous les corps environnans auxquels cette action peut s’étendre ; d’où l’on conclura, en appliquant ici les principes exposés précédemment (426), que la surface ox doit se charger de fluide résineux aux dépens de la chaîne et des corps voisins, tandis que le fluide vitré, sorti de la combinaison, est repoussé dans un sens contraire au mouvement du premier.
Soit v′ une molécule de fluide vitré, qui s’échappe le long de la chaîne. Soit R la quantité de fluide résineux qui, à cet instant, est répandu sur la surface ox, et V celle de fluide vitré qui appartient à la surface in. La molécule v′ en même temps qu’elle obéit à la force répulsive du fluide V, est sollicitée par l’attraction du fluide R qui tend à la retenir ; et puisque la répulsion de V l’emporte, et que d’ailleurs elle agit de plus loin sur la molécule v′, nous en conclurons que la quantité de fluide vitré contenue dans V est plus grande que la quantité de fluide résineux renfermée dans R, ce qui est plus exact que dans la théorie de Francklin (425), où l’on supposoit les deux surfaces également électrisées, l’une en plus, l’autre en moins.
D’une autre part, les molécules qui composent le fluide R, tendent à se fuir en vertu de leur force répulsive mutuelle. Mais cette force est balancée par l’attraction des molécules du fluide V, qui regagnent, par l’avantage du nombre, ce qu’elles perdent encore ici du côté de la distance. Ces dernières molécules sont de même sollicitées à s’écarter, en se repoussant mutuellement, et cette force ne peut être entièrement vaincue par l’attraction du fluide R, dont la quantité est moindre, et qui agit de plus loin que la répulsion dont il s’agit. Ainsi, il y aura une portion excédente de fluide V, qui ne sera maintenue que par la résistance de l’air environnant.
Nous pouvons donc imaginer que le fluide V soit composé d’une portion U, qui est retenue le long de in par l’attraction de R, et d’une autre portion u, dont les molécules ne trouvent d’obstacle à l’effet de leur répulsion mutuelle, que dans la résistance de l’air.
Si l’on continue d’électriser le conducteur D, la quantité de fluide dont V s’accroîtra, déterminera la décomposition d’une nouvelle portion du fluide naturel contenu dans les corps en communication avec ox ; mais en même temps l’attraction du fluide R, devenu plus abondant, s’accroîtra à l’égard de chaque nouvelle molécule v′ qui tend à s’échapper, ce qui exigera que la quantité u de fluide vitré, employée à compenser la distance, augmente de son côté, et il y aura un terme où le fluide u n’aura plus que la force nécessaire pour balancer la résistance de l’air. Passé cette limite, si l’on poursuit l’électrisation, toutes les nouvelles molécules de fluide que le conducteur D fournira, s’échapperont successivement, c’est-à-dire, que la lame de verre se trouvera parvenue à son point de saturation ; car on voit bien qu’alors il ne pourra plus rien se dégager des corps en communication avec ox, parce qu’autant la force de V agiroit pour repousser, par exemple, une molécule de fluide vitré qui sortiroit de la combinaison, autant l’attraction de R agiroit pour la retenir.
Les choses étant dans cet état, vous détachez la chaîne ch, et vous appliquez un doigt sur la surface ox. Il n’arrivera rien de nouveau en vertu de ce contact ; car vous ne faites que substituer votre doigt à la chaîne dont tous les points étoient sollicités, ainsi que nous l’avons remarqué, par des forces qui se faisoient équilibre. Maintenant vous portez le même doigt sur la surface in. Or, ici l’équilibre n’a plus lieu, parce que rien ne balance l’action de la portion de fluide u, qui n’est retenue que par la résistance de l’air. Cette portion excédente agira donc sur le fluide naturel du doigt, pour le décomposer ; elle repoussera le fluide vitré de ce doigt vers les parties postérieures, et s’unira avec le fluide résineux, pour recomposer du fluide naturel qui se perdra dans les corps environnans.
Quant au fluide U, il continuera d’être maintenu sur la surface in, par l’attraction du fluide R, et l’équilibre sera rétabli entre les forces électriques rapportées aux différens points de cette surface. Mais il sera rompu à la surface ox, parce que la portion d’électricité résineuse qui s’y trouvoit retenue par l’attraction du fluide u, que le doigt a enlevé, ne le sera plus que par l’air adjacent. Donc, si vous ramenez le doigt vers la surface ox, il se fera de nouveau une décomposition du fluide de ce doigt en sens contraire, de manière que la partie vitrée du même fluide s’unira avec celle du fluide R, qui étoit en excès.
Il est facile maintenant de concevoir qu’en appliquant successivement le doigt sur les deux faces, où l’équilibre, entre les forces électriques, sera de même troublé tour à tour, vous parviendrez par degrés à décharger entièrement la bouteille, c’est-à-dire, que chacune des deux surfaces se dépouillera de son excès d’électricité vitrée ou résineuse, après quoi elle se trouvera ramenée à son état naturel. On observe, en pareil cas, que le rétablissement de l’équilibre devient sensible, chaque fois, par une petite étincelle qui jaillit entre le doigt et la surface touchée.
Or, si au lieu de décharger ainsi la lame de verre en détail, vous appliquez en même temps les deux mains sur les deux faces opposées de cette lame, tous les effets qui se succédoient dans la première manière d’opérer, concourront à la fois ; en sorte que les deux faces attireront les fluides d’espèce différente, qui font partie du fluide naturel des deux bras, pour se combiner avec ces fluides, et repousseront, avec la même vîtesse, les fluides hétérogènes l’un vers l’autre ; et c’est à cette complication d’effets, qui ont lieu avec une grande énergie et d’une manière sensiblement instantanée, qu’est due, en général, la forte commotion qu’éprouve celui qui fait l’expérience de Leyde. C’est un résultat de mécanique, si l’on se borne à considérer les forces dont il dépend. C’est une double opération d’analyse et de synthèse, si l’on conçoit ces forces comme existantes dans des agens suggérés par une théorie plausible.
428. Lorsqu’on décharge la lame de verre par des contacts répétés, comme nous l’avons exposé il n’y a qu’un instant, les quantités de fluide vitré ou résineux, que le doigt enlève successivement à chaque surface in ou ox, diminuent nécessairement d’un contact à l’autre. Biot ayant cherché, par le calcul, la loi de cette diminution, a été conduit à ce résultat intéressant, que les quantités de fluide dont il s’agit forment une progression géométrique.
429. Ce qui rendoit l’expérience de Leyde encore plus curieuse, c’est qu’on pouvoit la faire en société ; de sorte que plusieurs centaines de personnes rangées en demi-cercle, étoient toutes frappées au même instant. On résolut d’étendre encore le champ de l’expérience, en faisant entrer dans la communication, indépendamment de plusieurs observateurs, l’eau d’une rivière, de longs fils de fer, et même des portions de terrain. Les Français commencèrent, et firent parcourir à la commotion un espace de deux mille toises, à travers lequel elle fut transmise d’une manière très-sensible. Les Anglais enchérirent sur ce résultat, et dans une de leurs expériences, le voyage (car c’en est un) fut de quatre milles d’Angleterre. Ils essayèrent de mesurer la vîtesse de la commotion, par un moyen analogue à celui qu’on a employé pour estimer celle du son (350). Mais la différence entre le moment du départ et celui du retour, leur parut inappréciable.
430. Si l’on vouloit se servir de la bouteille, pour rendre sensible l’explication que nous avons donnée de ses effets (427), en supposant qu’elle soit déchargée progressivement par des contacts répétés aux deux surfaces, on l’électriseroit d’abord comme nous l’avons dit, puis on feroit passer sous le crochet m (fig. 40, Pl. VI), un cordon de soie, à l’aide duquel on la tiendroit suspendue, ou bien on la poseroit sur un isoloir, après quoi on toucheroit alternativement, avec un doigt, la boule b et la garniture extérieure.
431. Si la bouteille étoit isolée pendant que la boule b est en contact avec le conducteur de la machine, elle ne se chargeroit pas, surtout dans le cas où l’air environnant seroit très-sec. Seulement sa surface intérieure recevroit du conducteur une petite quantité de fluide, dont la répulsion étant sans effet sur le fluide de même nom, situé dans la garniture extérieure, ne pourroit faire passer celle-ci à l’état opposé, comme cela est nécessaire pour déterminer la charge de la bouteille.
432. Plus la bouteille est mince, et plus, toutes choses égales d’ailleurs, elle s’électrise fortement. Car, d’un côté, le fluide vitré de ilpn (fig. 41) agit avec plus d’énergie sur celui de la partie opposés, à raison d’une moindre distance entre les deux surfaces. D’une autre part, le fluide résineux à l’état de liberté sur la lame otsx, étant plus abondant, devient capable de maintenir, par son attraction, une plus grande quantité de fluide vitré dans la lame ilpn ; d’où il suit que le point de saturation de la bouteille sera plus élevé que si le verre avoit eu plus d’épaisseur. Dans le même cas, les deux quantités de fluide V et R diffèreront moins l’une de l’autre, ou, ce qui revient au même, la quantité u, qui compense ce que la force du fluide ilpn perd relativement à la distance, sera plus petite, puisque la distance elle-même se trouvera diminuée, en sorte que cette quantité deviendra nulle si l’on suppose l’épaisseur du verre infiniment petite.
433. Comme le verre n’est jamais parfaitement imperméable au fluide électrique, il y a toujours une certaine quantité de fluide vitré ou résineux qui pénètre un peu dans l’épaisseur de la bouteille, où elle est comme refoulée, pendant que celle-ci s’électrise. Au moment où l’on décharge la bouteille, cette portion de fluide reste engagée dans le verre, par une suite de la force coercitive, en sorte qu’elle n’entre pour rien dans l’effet qui se produit alors. Mais ensuite ses molécules se dégagent les unes après les autres, et passent dans la garniture où elles déterminent une nouvelle disposition à donner la commotion, quoique dans un degré beaucoup plus foible que la première fois. C’est ce qu’éprouvent souvent ceux qui ayant fait l’expérience de Leyde, et croyant la bouteille entièrement déchargée, la reprennent au bout d’un instant ; et portant de nouveau le doigt à la boule qui termine le crochet, sont surpris de recevoir encore une commotion ; ce qui peut avoir lieu à plusieurs reprises, par des degrés toujours décroissans.
434. Lorsqu’on veut décharger la bouteille, sans aucune commotion, on se sert d’une verge de cuivre efh (fig. 44, Pl. VII), recourbée en arc et terminée par deux boules, à laquelle on a donné le nom d’excitateur. On la prend dans la main, à l’endroit f de sa courbure ; on pose la boule h sur quelque point de la garniture extérieure de la bouteille, puis on approche la boule e de celle qui termine le crochet, et l’on produit ainsi impunément la décharge, qui est accompagnée d’une forte étincelle. On peut, par le même moyen, allumer du coton. Pour y parvenir, on enveloppe la boule b (fig. 40, Pl. VI) d’une couche mince de cette substance filamenteuse, que l’on saupoudre ensuite de résine broyée ; au moment de la décharge, l’étincelle détermine l’inflammation du coton.
On substitue quelquefois à la bouteille un carreau de verre garni, sur chacune de ses faces, d’une feuille d’étain, qui ne s’étend pas jusqu’aux bords de ce carreau, mais qui laisse tout à l’entour environ 54 millimètres, ou 2 pouces, à découvert. On met le carreau à plat sur une table, et l’on interpose, entre cette table et la garniture inférieure, une petite chaîne qui descend jusqu’au sol. On établit, au moyen d’une tige de métal, une communication entre la garniture supérieure et le conducteur de la machine. Au moment où l’appareil est fortement électrisé, si l’on prend d’une main la chaîne en contact avec la garniture inférieure, et que, de l’autre main, on touche la garniture supérieure, on reçoit une violente commotion. Mais il est facile de l’éviter, en se servant d’un excitateur pour décharger l’appareil. On a donné au carreau de verre dont il s’agit ici, les noms de carreau magique et de carreau fulminant.
435. On peut charger à la fois plusieurs bouteilles, en les disposant de la manière suivante. On suspend au conducteur de la machine une première bouteille, sous laquelle est attaché un crochet. On se sert de ce crochet pour suspendre une seconde bouteille à la première. On continue la série, à l’aide du même moyen, et on suspend au crochet fixé sous la dernière bouteille, une chaîne qui communique avec le sol. Lorsqu’ensuite on met le plateau de la machine en mouvement, le fluide vitré, qui s’accumule sur la garniture intérieure de la première bouteille, décompose le fluide naturel de la garniture extérieure, et repousse la partie vitrée de ce fluide dans la garniture intérieure de la seconde bouteille, et ainsi successivement. Il en résulte que toutes les surfaces se chargent l’une par l’intermède de l’autre, excepté la première, qui reçoit sa charge du conducteur, et la dernière, qui reçoit la sienne des corps environnans. Si l’on détache la chaîne suspendue sous la dernière bouteille, on pourra les décharger toutes en détail, comme nous l’avons exposé dans le cas d’une seule bouteille (427), en se bornant à toucher alternativement, d’abord le bouton qui communique avec la garniture intérieure de la première, puis la garniture extérieure de la dernière. On pourra aussi décharger tout d’un coup l’ensemble des bouteilles, en recevant la commotion, par les contacts simultanés des deux mains appliquées aux mêmes endroits. Cette manière de charger plusieurs bouteilles suspendues l’une à l’autre, se nomme la charge par cascade.
436. D’après l’observation que l’effet de la décharge a lieu avec plus d’énergie, à mesure que l’on augmente l’étendue des surfaces sur lesquelles les deux fluides s’accumulent, on a imaginé ces puissantes batteries qui résultent d’un assemblage de plusieurs jarres que l’on fait agir toutes à la fois. Au moyen de cet appareil, un fil de fer, qui est censé faire partie de l’excitateur, devient incandescent, et se disperse en une infinité de petits grains qui sont à l’état d’oxyde. On place une feuille d’or entre deux glaces que l’on serre fortement l’une contre l’autre, à l’aide d’une petite presse de bois ; l’une des extrémités de la feuille communique avec la garniture extérieure de l’appareil, et l’autre avec une des boules de l’excitateur. On fait passer ainsi la décharge à travers le métal qui se réduit en poudre et s’incruste dans le verre. Un oiseau, placé de manière à recevoir la commotion, est frappé de mort. Le spectateur, effrayé de la violente explosion qui produit ces phénomènes, est moins surpris d’entendre dire que la matière de l’électricité soit la même que celle de la foudre.
437. À l’égard des effets qui ont lieu lorsqu’on fait subir une forte commotion à une lame très-mince de métal, comme dans l’expérience que nous venons de citer, il paroît que leur véritable cause est la force expansive du fluide électrique qui agit pour dilater les corps, et écarter leurs molécules les unes des autres. Si le métal n’est pas oxydable immédiatement, l’action de cette force expansive se borne à disperser ses molécules. L’élévation de température, qui survient dans ce cas, est due vraisemblablement à ce que les parties qui se dilatent davantage, compriment celles qui se dilatent moins ; d’où résulte une espèce de condensation qui occasionne un dégagement de chaleur (148). Bertholet et Charles, ayant fait passer de puissantes décharges électriques à travers un fil de platine, observèrent que ce fil avoit seulement acquis une chaleur qu’ils jugèrent à peu près égale à celle de l’eau bouillante, et qui étoit par conséquent très-inférieure à la chaleur capable d’opérer la fusion du platine. Si le métal est susceptible de s’oxyder facilement ; si c’est, par exemple, un fil de fer ou de cuivre, l’écartement des molécules, en diminuant leur affinité réciproque, les dispose à s’unir avec l’oxygène de l’air environnant, et c’est alors l’oxydation elle-même qui produit le haut degré de chaleur auquel le métal se trouve exposé.
438. Parmi les différens résultats que l’on obtient, à l’aide d’une violente explosion électrique, il en est un qui a fourni aux partisans de la doctrine de Francklin, une objection spécieuse contre l’hypothèse des deux fluides ; voici en quoi il consiste. Soient amb, cnd (fig 45, Pl. VII) deux conducteurs métalliques, dont l’un, tel que amb, communique avec la surface intérieure d’une batterie, et l’autre cnd avec sa surface extérieure. Supposons que l’on place entre ces deux conducteurs une carte dont GH représente la projection verticale, de manière que le conducteur amb touche cette carte en dessous, et que le conducteur cnd la touche en dessus. Si l’on électrise la batterie à l’ordinaire, il y aura un terme où les deux fluides se trouveront tellement accumulés dans les conducteurs, que leur attraction mutuelle donnera lieu à une décharge spontanée de la batterie. Dans ce cas l’étincelle, en partant de l’extrémité m du conducteur qui est à l’état vitré, glisse sur la surface mt de la carte, où elle forme une traînée de lumière ; au même instant la carte est percée en t, et l’on aperçoit un point lumineux à l’extrémité n du conducteur cnd. Cette expérience s’accorde très bien avec la supposition d’un seul fluide qui, après s’être accumulé sur la surface intérieure de la batterie, l’abandonne au moment de l’explosion, et se précipitant sur le conducteur cnd, va remplacer le fluide dont la surface extérieure s’étoit dépouillée.
On a cité encore en faveur de la même opinion, la diversité des aspects sous lesquels se présente la lumière que l’on aperçoit à l’extrémité d’un corps aigu, situé en présence d’un conducteur électrisé. Lorsque l’aigrette avoit lieu, le fluide électrique sortoit du corps aigu pour se rendre au conducteur qui étoit dans l’état négatif ; et lorsqu’au contraire on ne voyoit qu’un point lumineux, le fluide s’échappoit du conducteur électrisé positivement pour se porter vers la pointe qui, étant dans l’état opposé, attiroit à elle ce fluide. Tremery, ingénieur des mines, d’un mérite distingué, a imaginé, pour résoudre ces difficultés, une hypothèse très-admissible, qu’il a confirmée par des expériences ingénieuses. Suivant cette hypothèse, la force coercitive des corps idio-électriques, c’est-à dire, la résistance qu’ils opposent au mouvement du fluide électrique dans leur intérieur (400), ne seroit pas la même pour les deux fluides vitré et résineux, en sorte qu’il pourroit bien se faire que, dans certains corps, elle fût incomparablement plus grande, relativement à l’un des fluides, que par rapport à l’autre. L’air atmosphérique seroit dans ce dernier cas, et opposeroit une très-grande résistance au mouvement du fluide résineux, tandis qu’il ne résisteroit pas, à beaucoup près, avec la même force, au mouvement du fluide vitré.
D’après cette hypothèse, lorsqu’on emploiroit l’appareil que nous avons décrit, il arriveroit qu’au moment de la décharge le fluide vitré sortiroit du conducteur amb, pour aller se réunir au fluide résineux qui seroit maintenu autour du conducteur cnd, par la force coercitive de l’air ; et son passage à travers la carte auroit lieu au point t, situé immédiatement au-dessous du point n, ce que nous avons vu être conforme à l’expérience.
Maintenant si, par l’effet d’une cause quelconque, comme seroit celle qui apporteroit un changement dans la densité de l’air, la force coercitive de cet ait pour le fluide résineux pouvoit diminuer relativement à celle qui auroit lieu pour le fluide vitré, de manière que les deux forces parvinssent à l’égalité, les deux fluides, au moment de la décharge, se porteroient l’un vers l’autre, en sorte que l’on apercevroit une aigrette lumineuse à la pointe de chaque conducteur.
On peut faire d’autres suppositions, d’après lesquelles la force coercitive pour le fluide vitré, l’emporteroit à son tour sur celle qui auroit lieu à l’égard du fluide résineux ; et si la première devenoit incomparablement plus grande que l’autre, on auroit le phénomène inverse de celui qu’on observe dans le cas ordinaire.
Pour vérifier cette théorie, Tremery a placé l’appareil représenté (fig. 45) sous le récipient d’une machine pneumatique, et il a fait le vide jusqu’au point où la pression de l’air, indiquée par un baromètre d’épreuve, n’étoit plus que de 14 centimètres, environ 5 pouces 2 lignes. L’appareil ayant été ensuite électrisé, l’explosion s’est faite de manière que la carte a été percée au point s, situé à peu près au milieu de la distance entre les extrémités m, n, des deux conducteurs. Ce phénomène très-remarquable indiquoit que, par une suite de la diminution qu’avoit subie la densité de l’air, le rapport entre ses forces coercitives, à l’égard des deux fluides, avoit varié de manière qu’elles étoient devenues sensiblement égales.
Le même physicien a laissé ensuite, à différentes reprises, rentrer de l’air sous le récipient, et il a observé que chaque degré de densité déterminoit, pour l’endroit où la carte étoit percée, une position particulière située entre le milieu s de la carte, et l’extrémité n du conducteur électrisé résineusement.
On voit maintenant à quoi tient la différence entre les deux aspects sous lesquels s’offre la lumière qu’on aperçoit à l’extrémité d’un corps aigu, suivant la diversité des circonstances. Si le corps aigu est situé vis-à-vis d’un conducteur chargé de fluide résineux, le fluide vitré du premier s’élancera sous la forme de rayons divergens, pour se porter vers le conducteur où le fluide résineux, qui exerce sur lui son attraction, est maintenu par la force coercitive de l’air. Si, au contraire, le conducteur est électrisé vitreusement, son fluide sera attiré par le corps aigu, et la réunion de ce fluide avec le fluide résineux, qui n’aura lieu qu’à l’extrémité du même corps, produira le point lumineux qu’on aperçoit en cet endroit.

### Description de quelques Instrumens Électriques particuliers.

439. Les physiciens ont inventé plusieurs espèces d’instrumens propres à diverses expériences qui ont chacune un but particulier. Quatre de ces instrumens nous paroissent surtout mériter une explication. Le premier est l’électrophore, ainsi nommé, parce qu’il conserve long-temps sa vertu électrique. Il est composé d’un plateau st (fig. 46) de matière résineuse, sur lequel on place un disque de métal ag, attaché par le milieu à un cylindre de verre mn. Ce disque étant d’abord séparé de la résine, on électrise celle-ci en la frappant avec une peau de lièvre ou de quelque autre animal à poil ; ensuite on applique le disque métallique sur la résine, et l’on pose un doigt sur le même disque pendant un petit instant. Cela fait, on retire d’abord le doigt, puis on enlève le disque au moyen du cylindre de verre mn, destiné à le maintenir isolé. Si l’on présente alors le doigt ou un excitateur au disque, on voit paroître une étincelle entre l’un et l’autre. En replaçant le disque sur la résine, sans être obligé d’électriser de nouveau celle-ci, et en répétant du reste le même procédé, on obtiendra de nouvelles étincelles dont la force ne paroîtra pas diminuer sensiblement ; et si on se sert du crochet d’une bouteille de Leyde pour les produire, on parviendra, en peu de temps, à la charger.
Pour expliquer ces effets, remarquons qu’au moment où l’on place le disque métallique sur le plateau st que l’on a électrisé, le fluide résineux de ce plateau attire à lui le fluide vitré du disque métallique, lequel ne pouvant passer dans la résine dont la nature est idio-électrique, reste sur la surface inférieure du disque. Le fluide résineux de celui-ci se trouve repoussé en même temps vers la surface supérieure. Or, le disque n’ayant ici que sa quantité naturelle de fluide électrique, qui seulement est décomposée, son fluide résineux agit, par cela seul, plus fortement sur le doigt en contact avec ce même disque, que le fluide vitré qui est à une plus grande distance (407). Mais cette action est encore aidée par celle du fluide de même nom qui appartient à la résine, et ainsi le fluide vitré, qui fait partie du fluide naturel renfermé dans le doigt, sera attiré par le disque métallique, et s’unira avec le fluide résineux répandu sur la surface supérieure. Donc si, après avoir rétiré le doigt, on enlève le disque métallique, celui-ci se trouvera à l’état d’électricité vitrée ; après quoi il est facile de concevoir tout le reste.
Ordinairement le gâteau de matière résineuse a pour support un autre disque métallique, sur lequel on a fait couler cette matière au moment où elle étoit en fusion. Le fluide qui occupe la surface supérieure du gâteau, agit aussi à travers l’épaisseur de celui-ci, sur le disque qui adhère à sa surface inférieure. Mais nous nous dispensons ici d’avoir égard à cette action, qui d’ailleurs est foible, pour ne considérer que la première, qui seule est dirigée vers l’effet que l’on se propose d’obtenir.
440. L’invention du second instrument, que l’on nomme condensateur, est due au célèbre Volta. Son usage est de rendre sensibles de très-petites quantités d’électricité fournies par des corps environnans, en les déterminant à s’accumuler sur la surface qu’il présente à leur action. Cet instrument ne diffère de l’électrophore, qu’en ce que le plateau de résine s’y trouve remplacé par un corps du genre de ceux qui n’isolent qu’imparfaitement, et qui tiennent comme le milieu entre les corps conducteurs et les corps idio-électriques : tel est, par exemple, le marbre blanc. Concevons que le disque étant placé sur un plateau de cette substance, reçoive, par communication, un foible degré d’électricité, que nous supposerons être résineuse. Le fluide de cette électricité décomposera un peu le fluide naturel du marbre blanc, en repoussant vers le bas le fluide résineux, et en attirant vers le haut le fluide vitré. Le marbre, à son tour, agira sur le disque, en vertu de son électricité vitrée, dont la force s’exerce de plus près, pour y maintenir la petite portion d’électricité résineuse communiquée. Une seconde quantité de fluide arrivant à la suite dans le disque métallique, décomposera une nouvelle portion du fluide naturel renfermé dans le marbre, qui acquerra de son côté un nouveau degré de force attractive, et ainsi de suite. Voici donc ce que fait le marbre : il laisse un certain jeu au fluide qu’il contient, pour s’y mouvoir, parce qu’il est demi-conducteur ; mais comme il est aussi en partie idio-électrique, le fluide résineux du disque, qu’il attire à lui, se trouve arrêté par la résistance qu’il éprouve à l’endroit du contact, qui se fait d’ailleurs par des surfaces planes, dont la figure se prête moins à l’effet de l’attraction, que celle des surfaces curvilignes. Les petites quantités d’électricité que reçoit successivement le disque, continueront donc de s’y accumuler au point que si, après l’avoir enlevé, on lui présente le doigt, on pourra en tirer une étincelle plus ou moins vive.
441. Le troisième instrument est l’électromètre de Cavallo : il consiste en deux balles de moelle de sureau, d’un très-petit diamètre, suspendues par le moyen de deux cheveux à une boule de cuivre qui repose sur l’orifice d’une espèce de flacon de verre. On présente un bâton de cire d’Espagne, électrisé par le frottement, à une petite distance de la boule, tandis qu’on tient un doigt posé sur cette boule. On retire ensuite, d’abord le doigt, puis la cire ; et il est facile de concevoir, par un raisonnement semblable à celui que nous avons fait pour l’électrophore (439), que tout l’appareil étant alors chargé d’électricité vitrée, les deux balles doivent se repousser et se tenir écartées l’une de l’autre. Chaque fois que l’on présente de nouveau la cire à une certaine distance du point de suspension, les balles se rapprochent, parce que la cire ramène dans la boule de cuivre une partie de l’électricité des balles. Si l’on diminue la distance, il pourra arriver que les balles, en perdant tout leur fluide additionnel, rentrent dans l’état naturel, et parviennent à se toucher ; alors si vous approchez encore davantage le bâton de cire, la force de son électricité résineuse, en déterminant une plus grande quantité de fluide vitré à se porter vers le point de suspension, décomposera le fluide naturel des balles, qui passeront ainsi à l’état d’électricité résineuse, et se repousseront de nouveau ; en sorte qu’aux yeux de ceux à qui cette observation s’offriroit, sans être éclairée par la théorie, elle se trouveroit en contradiction avec la première, où la cire, en s’approchant du point de suspension, sollicitoit les balles à se mouvoir l’une vers l’autre.
442. Cet électromètre fournit un moyen facile de déterminer l’espèce d’électricité d’un corps quelconque. Par exemple, dans le cas que nous venons de citer, tout corps qui aura l’électricité vitrée, si on l’approche de la boule qui termine l’appareil, augmentera l’écartement entre les deux petites balles de moelle de sureau ; si, au contraire, le corps est chargé d’électricité résineuse, le premier mouvement des balles sera de tendre l’une vers l’autre.
Si l’on attache sur la boule de métal une aiguille terminée par un pointe déliée, et qu’on expose l’appareil sur une fenêtre, dans un temps d’orage, on verra souvent les balles s’écarter spontanément l’une de l’autre ; et en les électrisant, par le procédé que nous venons d’indiquer, on pourra connoître l’espèce d’électricité dont l’air est animé.
443. Si l’on suppose que les effets du condensateur soient combinés avec ceux de l’électromètre de Cavallo, on aura une idée du quatrième instrument, auquel Volta a donné une destination bien remarquable, en l’employant à déterminer les effets de l’électricité galvanique, dont nous parlerons dans la suite. La partie de cet instrument, qui fait l’office d’électromètre, est composée de deux brins de paille or, os (fig. 47), qui doivent : être égaux et très-droits. On les suspend au moyen de deux fils déliés de métal terminés en crochet, et qui jouent librement dans deux petites ouvertures pratiquées à l’extrémité inférieure d’une petite pièce de métal, dont l’extrémité opposée est soudée en dessous de l’obturateur d’un flacon fhk. Au-dessus du même obturateur est vissé un plateau ou disque de cuivre cd, garni inférieurement d’un fil métallique terminé par un globule g. On a donné à ce disque le nom de plateau collecteur, parce que son usage est de recueillir les petites quantités de fluide électrique que l’on veut rendre sensibles par leur accumulation. Ce plateau en porte un autre ab, auquel est attaché un cylindre de verre mn, et qui communique avec les corps environnans, au moyen d’une lame métallique ily courbée de manière qu’elle n’approche pas trop du plateau collecteur. Chaque plateau pst verni sur la face par laquelle il est en contact avec l’autre. Le flacon porte à l’extérieur une graduation tz, d’après laquelle on juge à peu près de l’écartement des deux pailles, suivant des lignes telles que op, ux, mais qui n’est pas propre à donner la mesure de la force électrique d’où résulte cet écartement ; car indépendamment du peu de précision d’une pareille mesure considérée en elle-même, elle n’est pas en rapport avec la force, qui suit la raison inverse du carré de la distance, et dont l’action est altérée, dans le cas présent, par l’effet de la pesanteur qui sollicite les pailles en sens contraire de l’écartement produit par l’électricité.
À mesure que le plateau collecteur reçoit successivement, à l’endroit du globule g, de petites quantités de fluide électrique, par les contacts répétés de la substance qui fournit ce fluide, que nous supposerons être celui de l’électricité vitrée, il se fait une décomposition du fluide naturel renfermé dans le plateau supérieur ab ; de manière que le fluide résineux attiré vers le plateau collecteur, se trouve arrêté par les couches de vernis interposées entre les deux disques, tandis que le fluide vitré s’échappe par la lame métallique ilp. Après un certain nombre de contacts, on enlève le plateau supérieur ab, à l’instant les pailles s’écartent ; et pour savoir de quelle espèce est l’électricité dont elles sont animées, et en même temps celle qui a été fournie au plateau collecteur, on emploie le moyen que nous avons indiqué, en parlant de l’électromètre de Cavallo (442).
Dans l’instrument que nous venons de décrire, le plateau collecteur représente le disque métallique du condensateur ordinaire, et le plateau supérieur produit le même effet que le plateau de marbre, avec cette différence, que les fluides s’y meuvent librement, et que l’obstacle qui empêche l’un d’eux de passer dans le plateau collecteur, est une substance idio-électrique intermédiaire.

### De l’Électricité naturelle.

444. L’analogie entre le fluide électrique et la matière du tonnerre avoit déjà été soupçonnée par différens physiciens, lorsque Francklin, après avoir reconnu le pouvoir des pointes, dont nous avons parlé précédemment (415), proposa d’élever en l’air une verge de fer terminée en pointe aiguë, et de s’en servir pour vérifier cette même analogie. Dalibard fut un des premiers qui mit l’idée de Francklin en exécution. Il fit construire auprès de Marly-la-Ville une cabane, au-dessus de laquelle étoit fixée une barre de fer de 13 mètres, ou 40 pieds, de longueur, isolée par le bas. Un nuage orageux ayant passé dans le voisinage de cette barre, elle donna des étincelles à l’approche du doigt, et l’on reconnut les effets des conducteurs ordinaires que nous électrisons à l’aide de nos machines.
445. Romas, qui cultivoit à Lille la physique, poussa depuis la hardiesse au point d’envoyer vers le nuage même, un cerf-volant armé d’une barre qui se terminoit en pointe. La corde du cerf volant étoit entrelacée avec un fil de métal, jusqu’à une certaine distance de son point d’attache, et le reste étoit un cordon de soie destiné à tenir l’appareil isolé et à préserver l’observateur de l’explosion. On vit sortir de cet appareil des jets spontanés de lumière de 32 décimètres, ou dix pieds, de longueur, et dont le bruit étoit semblable à un coup de pistolet. Les dangers de toutes les expériences de ce genre sont si évidens, même en supposant des précautions, qu’elles ne peuvent être tentées que par ceux chez qui la curiosité est plus forte que la crainte. Plusieurs physiciens, renversés par les commotions qu’ils reçurent en tirant des étincelles d’un appareil qui communiquoit avec l’intérieur de leur appartement, ont eu à se repentir de s’être donné un hôte si redoutable. Le célèbre Richman, professeur de physique à Pétersbourg, y perdit la vie dans une circonstance qui sembloit faite pour rendre la leçon plus frappante. Il fut renversé à côté de l’appareil même qu’il avoit disposé pour mesurer la force de l’électricité des nuages.
446. Francklin, en imaginant de soutirer la matière de la foudre, s’étoit proposé un but plus philosophique que celui de faire des expériences électriques. Il pensoit que si l’on dressoit sur un bâtiment une verge de fer terminée en pointe aiguë, et que l’on établît une communication entre cette verge et le sein de la terre, elle pourroit préserver le bâtiment d’une explosion, en épuisant le fluide des nuages orageux qui passeroient dans le voisinage. D’après cette idée, on a construit dans plusieurs endroits des instrumens de cette espèce, auxquels on a donné le nom de paratonnerres.
Beyer, artiste avantageusement connu par ses talens en plus d’un genre, et qui s’occupe spécialement de la construction des paratonnerres, a imaginé de terminer la verge de cet instrument par une pointe de platine, comme étant un métal à la fois très-réfractaire et exempt d’oxydation. Il emploie, pour conducteurs, des espèces de cordes formées de fils de fer tressés, et enduites d’une couche de vernis gras. La corde se prolonge jus qu’au bord d’un puits, où elle est attachée à une tige de fer dont l’extrémité inférieure est plongée dans l’eau. L’emploi de cette matière conductrice a l’avantage d’exiger beaucoup moins de temps pour la communication à établir entre la verge et le réservoir commun, et de diminuer, relativement à l’édifice lui-même, les dommages et les réparations inséparables d’une opération de cette nature.
447. Parmi les physiciens, les uns ont regardé les avantages des paratonnerres comme incontestables. D’autres ont pensé que leur action devoit être trop foible pour protéger l’édifice qui les portoit ; c’étoit vouloir détourner, au moyen d’un simple tube, un grand fleuve prêt à se déborder. Quelques-uns même ont prétendu que les paratonnerres étoient plus propres à provoquer la chute de la foudre sur le bâtiment, qu’à la prévenir. Mais on ne peut douter de l’utilité de ces instrumens, surtout depuis que l’expérience a appris qu’une explosion, qui d’ailleurs paroissoit inévitable, s’étoit faite sur la pointe même du paratonnerre, sans que l’édifice en eût été endommagé. On a présenté, il y a un certain nombre d’années, à l’Académie des Sciences, une verge de paratonnerre sur laquelle la foudre étoit tombée, et dont la pointe étoit émoussée et sembloit avoir été fondue. Le fluide électrique avoit suivi la communication établie entre la verge de fer et le sein de la terre, et la maison étoit restée intacte. Mais lorsqu’on veut élever des paratonnerres sur des édifices d’une certaine étendue, il est nécessaire de les multiplier. Ils ne doivent pas être trop rapprochés, sans quoi ils se nuiroient entre eux, comme nous avons vu (417) que plusieurs pointes situées à de petites distances respectives, vis-à-vis un conducteur électrisé, s’empêchoient mutuellement de soutirer le fluide électrique. D’une autre part, ils doivent être assez voisins, pour que leurs différentes sphères d’activité ne laissent aucun espace intermédiaire ; et l’on a jugé que le rayon d’une pareille sphère devoit être de 10 mètres, ou environ 30 pieds, et qu’ainsi il suffiroit de mettre une distance de 20 mètres, ou 60 pieds, entre un paratonnerre et l’autre.
On voit, par ce que nous venons de dire, que l’effet du paratonnerre ne se borne pas à soutirer en silence le fluide électrique, quoique ses services ne soient pas même à dédaigner dans ce cas. Mais son moment décisif est celui où tout annonçant une explosion prochaine, il se présente pour la recevoir, et détermine le fluide à prendre la route tracée d’avance, par le physicien, à côté de l’édifice, qui en est quitte pour l’ébranlement causé par le bruit.
448. Parmi les différentes manières dont l’explosion de la foudre peut devenir funeste à ceux qui se trouvent sur un terrain dominé par un orage, il en est une qui paroît d’abord inexplicable. Elle consiste en ce qu’il est possible qu’un homme ou un animal, situé fort loin de l’endroit où la foudre éclate, soit néanmoins exposé à être dangereusement blessé, ou à perdre la vie, par une suite de l’explosion ; et l’on a même cité des exemples de cette action, pour ainsi dire, cachée de la foudre. Milord Mahon, savant physicien anglais, qui, dans son Traité d’Électricité, s’est beaucoup occupé de cet effet singulier, en trouve l’explication dans un rétablissement d’équilibre, auquel il a donné le nom de choc en retour, et que nous allons faire connoître, en ramenant à la théorie des deux fluides le point de vue sous lequel nous le considérerons.
Soit ab (fig. 48) le conducteur d’une machine ordinaire, dont on fasse tourner le plateau ; supposons que derrière ce conducteur on en place un second cd, isolé et dans l’état naturel, à une telle distance qu’il ne puisse tirer aucune étincelle du premier ; supposons enfin un troisième conducteur ef, non isolé, situé assez près du second pour que celui-ci étant électrisé, l’autre en tire des étincelles. Des deux fluides qui composent le fluide naturel de cd, celui de l’électricité résineuse restera dans ce corps, en vertu de l’attraction que le fluide vitré de ab exerce sur lui ; l’autre, savoir le fluide de l’électricité vitrée, sera repoussé dans le corps ef, qui le transmettra aux corps environnans, en sorte que le conducteur cd se trouvera électrisé résineusement. Si, dans ce moment, on décharge le conducteur ab, le suivant cd reprendra rapidement son fluide vitré qui lui sera restitué par l’intermède du conducteur ef ; et si l’on suppose, au lieu du conducteur cd, une personne isolée qui présente les mains à la distance convenable des conducteurs ab, ef, la décharge fera naître entre ef et le doigt situé du même côté, une étincelle très-piquante, produite par la rentrée subite du fluide vitré qui étoit sorti du corps de la personne. Parmi les différentes manières d’éprouver le choc en retour, indiquées par milord Mahon, nous avons choisi celle-ci, parce qu’elle offre le cas où l’effet est le plus sensible.
Maintenant on conçoit que si l’électricité du conducteur ab étoit extrêmement forte, le choc en retour auroit encore lieu, dans la supposition même où il n’y auroit en présence de ce conducteur que le seul corps cd qui ne fût pas isolé ; et tel est le cas qui arrive dans la nature, lorsque le choc provient d’un nuage orageux.
449. Soit NG (fig. 49, Pl. VIII) un de ces nuages fortement chargé d’électricité vitrée, et D un voyageur situé dans la sphère d’activité du même nuage. Le fluide vitré de cet homme sera refoulé dans la terre par la répulsion du fluide que renferme le nuage, en sorte que le voyageur se trouvera très-sensiblement à l’état d’électricité résineuse. Que dans ce moment la présence d’un objet terrestre C détermine le nuage à faire explosion. Le fluide vitré repassera dans le corps du voyageur avec une rapidité et une abondance proportionnées à l’énergie avec laquelle agissoit l’électricité du nuage, et la secousse qui en résultera pourra être assez forte pour tuer le voyageur. Il sera possible que, dans le même temps, des hommes ou des animaux situés à des endroits f, b, qui auroient paru plus exposés au danger de l’explosion, n’en reçoivent aucune atteinte.

### 2. De l’Électricité produite par la Chaleur.

450. Indépendamment de tous les phénomènes que tous avons considérés jusqu’ici, et qui appartiennent tout entiers à la physique, il en est plusieurs dont elle partage l’observation avec l’histoire naturelle. Nous nous abstiendrons de parler, pour l’instant, de l’électricité produite par la torpille et par quelques autres poissons qui renferment un organe particulier, dans lequel ils ont la faculté d’exciter des mouvemens, d’où résulte un phénomène semblable à celui de la bouteille de Leyde. Ce sujet sera mieux placé dans l’article où nous traiterons de l’influence de ce qu’on a appelé galvanisme sur l’économie animale. Il ne s’agit ici que de la vertu électrique qu’acquièrent certains minéraux, à l’aide de la chaleur, qui produit, dans ce cas, le même effet que le frottement sur les corps idio-électriques ordinaires. Ce point de minéralogie physique est d’autant plus intéressant, que la distribution de la matière électrique, dans les minéraux dont nous avons parlé, a la plus grande analogie avec celle de la matière magnétique dans le fer à l’état d’aimant, en sorte que ces minéraux offrent le véritable terme de comparaison entre l’électricité et le magnétisme.
451. Chacun des mêmes minéraux a toujours au moins deux points, dont l’un est le siége de l’électricité vitrée, et l’autre celui de l’électricité résineuse. Nous donnons le nom de pôles électriques à ces points, qui sont toujours situés dans deux parties opposées du minéral. Pour distinguer ces pôles l’un de l’autre, on peut se servir d’un petit appareil fort simple, dont nous allons faire la description. Il consiste dans une aiguille mn (fig. 50) d’argent ou de cuivre, terminée par deux globules, et mobile sur un pivot qui forme la partie supérieure d’une tige ca de même métal. On isole cette tige avec l’aiguille, en la plaçant sur un support cylindrique s de résine. On pose un doigt de la main gauche sur la rondelle a qui termine la tige inférieurement, et tenant de la main droite un bâton g de gomme laque ou de cire d’Espagne, que l’on a frotté, on le présente, pendant une ou deux secondes, à une petite distance de la tige ac ; on retire ensuite, d’abord le doigt, puis le bâton g. L’aiguille alors se trouve électrisée vitreusement ; en sorte que, suivant qu’on approche d’un des globules m, n, le pôle résineux on le pôle vitré d’un minéral électrisé par la chaleur, le globule est attiré ou repoussé. On concevra la raison du procédé employé pour électriser l’aiguille, en appliquant ici ce que nous avons dit de la manière dont on produit le même effet, par rapport à l’électromètre de Cavallo (441). L’électricité de l’aiguille se conserve pendant un quart d’heure ou davantage, et on peut, en la faisant naître, la rendre très-sensible ou très-foible, suivant que l’exige l’expérience qu’on se propose de faire, en variant la distance entre la tige ac et le bâton de gomme laque.
452. Prenons d’abord pour exemple la pierre appelée tourmaline, qui est la première dans laquelle on ait reconnu la propriété de devenir électrique par la chaleur, et qui cristallise en prismes ordinairement à neuf pans, terminés par des sommets à trois, six, neuf faces ou davantage. Lorsque cette pierre est à la température ordinaire, elle n’est susceptible d’être électrisée que par frottement, et, dans ce cas, la partie frottée acquiert toujours l’électricité vitrée, comme cela a lieu pour tous les corps d’une nature vitreuse. Mais si on expose une tourmaline pendant quelques instans à l’action du feu, en la tenant avec une pince par le milieu du prisme ; et si on présente ensuite, tour à tour, ses deux extrémités au globule m ou n, on observera que l’une attire, et que l’autre repousse ce globule, ce qui fera reconnoître les pôles dans lesquels résident les deux électricités. On conçoit que la tourmaline n’ayant que sa quantité naturelle de fluide, qui est seulement décomposée, si son pôle vitré est tourné vers le globule, elle se trouve dans le même cas que si elle étoit sollicitée uniquement par une quantité de fluide vitré, dont la force fût égale à la différence entre les forces de ses deux pôles, en conséquence de ce que l’un agit de plus près, et l’autre de plus loin. Donc le globule sera repoussé. Un raisonnement semblable prouvera qu’il doit, au contraire, y avoir attraction, si la tourmaline regarde le globule par son pôle résineux.
Mais si l’aiguille mn n’étoit pas isolée, il est facile de concevoir que la présence de l’un quelconque des pôles de la tourmaline, feroit naître, dans le globule voisin de ce pôle, une électricité contraire à la sienne ; d’où il suit que le globule, dans ce cas, seroit constamment attiré.
453. Si l’on présente un des pôles de la tourmaline à des corps légers, tels que des grains de cendre ou de rapure de bois, chaque grain, devenant de même un petit corps électrique, dont la partie tournée vers le pôle qui agit sur lui a acquis une électricité contraire à celle de ce pôle, se portera vers la tourmaline. Parvenu au contact, il y restera appliqué, parce que le fluide de la tourmaline, qui est un corps non conducteur, ne pouvant se communiquer à lui, tout reste dans le même état qu’auparavant. Cependant il arrive assez souvent que quelques-uns de ces grains, aussitôt qu’ils ont touché la pierre, sont repoussés. Cet effet a lieu, lorsque le petit corps a rencontré quelque molécule conductrice ferrugineuse ou autre, située à la surface de la tourmaline. Dans ce cas, si l’on suppose, par exemple, que cette molécule eût l’électricité résineuse, une portion de son fluide passera sur la partie contiguë du petit corps, qui est occupée par du fluide vitré, et s’unira avec ce fluide en le neutralisant. Alors le fluide résineux qui enveloppoit l’autre partie du petit corps se trouvant en excès, ce corps sera tout entier à l’état résineux ; d’où il suit que la molécule conductrice qui est dans un état semblable, le repoussera. On voit par là de quelle manière on doit entendre ce qu’ont dit quelques auteurs, que la tourmaline attiroit et repoussoit indifféremment par les deux bouts, sans produire ces effets constans d’attraction d’un côté, et de répulsion de l’autre, qu’on lui avoit attribués. Ces derniers effets n’ont lieu qu’avec une tourmaline placée vis-à-vis d’un corps qui est déjà lui-même dans un certain état d’électricité. Les autres, qui sont variables, ont rapport au cas où les corps sur lesquels agit la tourmaline, étoient primitivement dans leur état naturel.
454. Dans une tourmaline, les densités électriques décroissent rapidement, en partant des extrémités, en sorte qu’elles sont nulles ou presque nulles dans un espace sensible, situé vers le milieu du prisme. Par une suite nécessaire, les centres d’action sont situés près des extrémités. Cette distribution est analogue à celle du fluide électrique répandu autour d’un cylindre, ainsi que nous l’avons exposé plus haut (399). On peut la rendre sensible à l’œil jusqu’à un certain point, en faisant aller et revenir une tourmaline vis-à-vis d’un des globules de la petite aiguille. On observera que ce globule a une tendance marquée vers un point de la pierre voisin de l’extrémité ; mais lorsqu’il répondra à la partie moyenne, en sorte que le centre d’action, par son éloignement, n’ait plus de prise sur lui, on ne verra faire à ce globule aucun mouvement.
455. Soit T (fig. 51) une tourmaline qui ait son centre d’action résineuse placé en A, et son centre d’action vitrée placé en a. On prend un bâton de cire d’Espagne au bout duquel on a fixé un fil de soie d’environ un centimètre, ou quatre lignes et demie, de longueur, en faisant fondre la cire, à l’endroit de ce même bout, et en insérant une extrémité du fil dans la partie fondue. Si après avoir frotté le bâton de cire, auquel cas l’extrémité libre du fil acquerra l’électricité résineuse, on met cette même extrémité en présence du point R de la tourmaline, et qu’en même temps on fasse faire à celle-ci de petits mouvemens alternatifs de droite à gauche, et réciproquement, on verra le fil de soie se détourner en sens contraire, pour éviter le point R ; et si l’on approche un peu plus la tourmaline, le fil se portera tout à coup, par un mouvement curviligne, vers le point A. Si l’on présente ensuite au fil les points situés un peu au delà de A, et tous les suivans jusqu’à l’extrémité opposée U, il y aura partout attraction ; mais si l’on emploie un fil qui ait l’électricité vitrée, comme celui qui seroit attaché à un tube de verre que l’on auroit frotté, et qu’on l’approche de l’extrémité U, il évitera de même d’aller toucher cette extrémité, et se portera vers le point a ; et tous les points situés au delà de a jusqu’à l’extrémité R, agiront sur lui par attraction ; en sorte que l’on n’aura point précisément l’inverse des effets précédens, puisque, dans les deux cas, le fil est attiré par la partie moyenne de la tourmaline. Cette espèce de paradoxe s’éclaircira, si l’on fait attention que la partie moyenne étant dans l’état naturel, au moment où elle est présentée au fil, attire indifféremment ce fil, quelle que soit l’espèce d’électricité qui le sollicite ; de manière que, dans les deux cas, l’effet de cette attraction s’ajoute à celui du centre d’action qui agit sur le fil par une électricité contraire à la sienne.
456. Deux tourmalines, présentées l’une à l’autre, s’attirent par les pôles animés d’électricités contraires, et se repoussent par les pôles qui manifestent la même espèce d’électricité. Nous avons déjà démontré ces résultats en parlant des actions réciproques de deux corps idio-électriques, dont le fluide naturel auroit subi une décomposition (411). Pour vérifier encore ici la théorie par l’expérience, on fera chauffer deux tourmalines, et après avoir placé l’une d’elles en travers sur une lame de liége flottante à la surface de l’eau, on choisira l’un de ses pôles, auquel on présentera successivement les deux pôles de l’autre tourmaline. Lorsque les pôles en regard différeront par leurs électricités, on verra la tourmaline flottante se porter vers l’autre, et en suivre tous les mouvemens. Si, au contraire, les pôles les plus voisins sont sollicités par des électricités opposées, la tourmaline flottante se retournera, pour se présenter à l’autre par le pôle contraire, et s’en approcher ensuite, en vertu de l’attraction. Quelqu’un qui assisteroit à ces expériences, sans avoir été prévenu, seroit tenté de les prendre pour des expériences de magnétisme.
457. La tourmaline commence à devenir électrique, lorsqu’elle est parvenue à une certaine élévation de température, qu’Æpinus place entre le 30$^{e.}$ et le 80$^{e.}$ degré du thermomètre dit de Réaumur. Mais parmi les corps de cette espèce, il en existe auxquels on n’a besoin, en quelque sorte, que de montrer le feu, pour qu’ils manifestent leur électricité. Si on chauffe la tourmaline de plus en plus, il y aura un terme où elle cessera de donner des signes de vertu électrique. Il arrive souvent qu’après l’avoir retirée du feu, on est obligé de la laisser revenir d’elle-même à une température modérée, pour qu’elle ait de l’action sur les petits corps qu’on lui présente. Mais il paroît qu’au delà du terme où son électricité est devenue insensible par l’action d’une trop grande chaleur, il y en a un autre où ses effets se reproduisent en sens inverse. Nous avons fait tomber les foyers de deux lentilles sur les extrémités d’une tourmaline, et nous avons observé que chaque pôle, après avoir acquis son électricité ordinaire, cessoit ensuite d’agir, et enfin passoit à l’état opposé ; en sorte que l’attraction, après être devenue zéro, faisoit place à la répulsion, ou réciproquement.
458. Si l’on casse une tourmaline au moment où elle manifeste son électricité, chaque fragment, quelque petit qu’il soit, a ses deux moitiés dans deux états opposés, comme la tourmaline entière ; ce qui paroît d’abord très-singulier, puisque ce fragment, en supposant, par exemple, qu’il fût situé à l’une des extrémités de la pierre encore intacte, n’étoit alors sollicité que par une seule espèce d’électricité. On résout heureusement cette difficulté, à l’aide d’une hypothèse très-plausible, semblable à celle que Coulomb a faite par rapport aux corps magnétiques qui présentent la même singularité, c’est-à-dire, en considérant chaque molécule intégrante d’une tourmaline, comme étant elle-même une petite tourmaline pourvue de ses deux pôles. Il en résulte que dans la tourmaline entière il y a une série de pôles alternativement vitrés et résineux ; et telles sont les quantités de fluide libre qui appartiennent à ces différens pôles, que dans toute la moitié de la tourmaline encore intacte, qui manifeste l’électricité vitrée ; les pôles vitrés des molécules intégrantes sont supérieurs en force aux pôles résineux en contact avec eux ; tandis que c’est le contraire qui a lieu dans la moitié qui manifeste l’électricité résineuse ; d’où il suit que la tourmaline est dans le même cas, que si chacune de ses moitiés n’étoit sollicitée que par des quantités de fluide vitré ou résineux, égales aux différences entre les fluides des pôles voisins. Maintenant, si l’on coupe la pierre à un endroit quelconque, comme la section ne peut avoir lieu qu’entre deux molécules, la partie détachée commencera nécessairement par un pôle d’une espèce, et se terminera par un pôle de l’espèce contraire. Nous donnerons un plus grand développement à cette explication, lorsque nous parlerons du magnétisme.
459. Les corps susceptibles de s’électriser par la chaleur, présentent, relativement à leurs formes, une nouvelle singularité, qui semble annoncer une dépendance mutuelle entre leur cristallisation et leur propriété électrique. On sait qu’en général la manière dont la nature élabore les cristaux est soumise à la loi de la plus grande symétrie, en ce que les parties opposées et correspondantes sont semblables par le nombre, la disposition et la figure de leurs faces. Mais les formes des cristaux électriques par la chaleur, dérogent à cette symétrie, de manière que les parties dans lesquelles résident les deux espèces d’électricité, quoique semblablement situées aux deux extrémités du cristal, diffèrent par leur configuration ; l’une subit des décroissemens qui sont nuls sur la partie opposée, ou auxquels répondent des décroissemens qui subissent une autre loi, ce qui peut servir à faire deviner d’avance, d’après la seule inspection du cristal, de quel côté se trouvera chaque espèce d’électricité, lorsqu’on soumettra ce cristal à l’expérience.
Ainsi dans la variété de tourmaline que nous nommons isogone, et qui est représentée fig. 52, la forme est celle d’un prisme à neuf pans terminé d’un côté par un sommet à trois faces, et de l’autre par un sommet à six faces ; et l’expérience prouve que c’est le premier sommet qui est le siége de l’électricité résineuse, et le second qui manifeste l’électricité vitrée.
460. Mais de tous les cristaux qui offrent cette corrélation, entre la configuration extérieure et la vertu électrique, les plus remarquables sont ceux qui appartiennent à une substance acidifère, nommée magnésie boratée, et dont la forme est, en général, celle d’un cube incomplet dans toutes ses arêtes, et modifié encore par des facettes qui répondent aux angles solides. Ici les deux électricités agissent suivant les directions de quatre axes, dont chacun passe par deux angles solides opposés du cube, qui est la forme primitive. Dans une des variétés (fig. 53) que nous nommons défective, l’un des deux angles solides situés aux extrémités d’un même axe, est intact ; l’autre est remplacé par une facette s. Il y a électricité résineuse à l’angle qui n’a subi aucune altération, et électricité vitrée à la facette qui remplace l’angle opposé, ce qui fait huit pôles électriques, quatre pour chaque espèce d’électricité. Dans une autre variété (fig. 54), les angles solides analogues à ceux de la précédente, qui étoient remplacés par la facette s, continuent d’offrir la même modification. Les autres angles, situés comme ceux qui étoient intacts, sont ici remplacés chacun par une semblable facette s′; mais si elle existoit seule, la symétrie se trouveroit rétablie, et la loi du phénomène veut qu’elle soit altérée. Aussi observe-t-on trois autres facettes r, r, r, situées à l’entour de chacune des premières, en sorte que les angles qu’elles modifient, offrent, à cet égard, une sorte de surabondance, d’où est venu à cette variété le nom de magnésie boratée surabondante.
On pourroit demander si, au milieu de l’appareil imposant de nos machines artificielles, et de cette diversité de phénomènes qu’il offre à l’œil surpris, il y a quelque chose de plus propre à exciter l’intérêt des physiciens, que ces petits instrumens électriques exécutés par la cristallisation, que cette réunion d’actions distinctes et contraires, resserrées dans un cristal qui peut n’avoir pas deux millimètres d’épaisseur ; et ici revient l’observation déjà faite tant de fois, que les productions de la nature, qui semblent vouloir se cacher à nos regards, sont quelquefois celles qui ont le plus de choses à nous montrer.
* ↑ Le nom d’électricité a été emprunté du mot electrum, par lequel les anciens désignoient le succin, appelé aussi ambre jaune.
* ↑ Histoire de l’Électricité, par Priestley, t. I, p. 55.
* ↑ Philosoph. Transact., t. LXI, part. 1, p.340 et suiv.
* ↑ Nouvelles Expér. et Observ. sur divers objets de Physique, t. I., p. 5.
* ↑ Tentamen theorie electricit. et magnet., p.38.
* ↑ On peut, à volonté, donner à cette cage une forme cylindrique, telle que la représente la figure, ou une forme cubique.
* ↑ Philosophiæ natur., princip. mathémat., t. I, sect. XII, propos. LXX, théor. XXX.
* ↑ Voyez l’exposition raisonnée que cet habile géomètre a donnée des mêmes résultats dans les Leçons de l’École Normale, nouv. édit., t. VII, p. 85 et suiv. Il a aussi fait connoître la manière de les soumettre au calcul, dans le Bulletin des Sciences de la Société Philomat., du 3 prairial an 9, p.21 et suiv.
* ↑ Le raisonnement qui le conduisoit à ce résultat étoit semblable à celui que nous avons employé (406) pour démontrer l’égalité des actions qu’exercent, les uns sur les autres, les fluides de deux corps dans l’état naturel.
* ↑ Tentamen theor. electric. et magnet., p.39.
* ↑ Expér. et Observ. sur l’Électricité ; Paris, 1752, p. 144 et suiv. On voit par l’exposé que ce célèbre physicien fait lui-même de son idée, qu’elle lui a été suggérée par le trait si connu de Sertorius, qui, voulant montrer à ses soldats combien la persévérance est plus efficace que la fougue, ordonna à un homme bien constitué et plein de vigueur, d’arracher tout d’un coup la queue d’un cheval vieux et maigre, et à un autre homme, fluet et débile, d’arracher crin à crin la queue d’un cheval jeune et robuste. Ce dernier parvint, avec le temps, à remplir sa tâche : les efforts de l’autre n’aboutirent qu’à faire rire les spectateurs. Ibid., p. 152.
* ↑ Il est visible que la quantité de fluide U sera toujours moindre que la quantité de fluide R, comme cette dernière est moindre que celle qui est renfermée dans V ou dans U+u.
* ↑ Voici la démonstration de ce résultat, telle que son célèbre auteur a bien voulu nous la confier. Soit A (fig. 42, Pl. VII) la surface de la lame de verre qui communiquoit avec le conducteur, B celle qui communiquoit avec le sol ; désignons par E la quantité de fluide vitré qui étoit accumulée sur A au moment où l’on a isolé la lame, et par e la quantité de fluide résineux qui étoit fixée sur B. Il y aura entre E et e un certain rapport dépendant de l’épaisseur de la lame ; ce rapport sera constant pour une même lame, puisque si E dissimule e, kE dissimulera ke à la même distance. On aura donc entre e et E l’équation e+mE=0, m étant une constante positive et moindre que l’unité.Au moment où l’on touche A, une partie du fluide qui s’y trouvoit accumulé s’écoule dans le sol, et il ne reste que la quantité que e peut dissimuler à distance. Soit E′ cette quantité ; il y aura entre E′ et e la même relation qu’entre e et E, ce qui donnera E′+me=0. La tension sera alors du côté de l’électricité e. Si l’on touche ensuite B, il y restera une certaine quantité d’électricité que nous nommerons e′ ; la tension renaîtra sur l’autre face, et l’on aura e′+mE′=0.En continuant de représenter les effets des différens contacts, on trouvera une série d’équations semblables aux précédentes ; et en les réunissant à celles-ci, on aura, e+mE=0. E′+me=0. e′+mE=0. E″+me′=0. e$^n$+mE$^n$=0. E$^{(n+1)}$+me$^n$=0, n étant le nombre des contacts. On tire de là les deux systèmes suivans d’équations, qui se rapportent chacun à l’une des faces de la lame de verre. E′=m$^2$E. e′=m$^2$e. E″=m$^2$E′. e″=m$^2$e′. E$^{(n+1)}$=m$^2$E$^n$ e$^{(n+1)}$=m$^2$e$^n$. Le premier système fait connoître les quantités de fluide qui restent successivement sur la face A, et le second celles qui restent sur la face B. D’après ces formules, on peut calculer les quantités dont il s’agit en fonctions des premières, et l’on aura E′=m$^2$E.e′=m$^2$e. E″=m$^4$E.e″=m$^4$e. E$^{(n+1)}$=m$^{2(n+1)}$E.e$^{(n+1)}$=m$^{2(n+1)}$e. Et il est visible qu’elles forment une progression géométrique. Leurs différences donneront les pertes de fluide faites successivement par les deux faces, en vertu des contacts répétés. Elles seront exprimées par E−E′=(1−m$^2$)E.e−e′=(1−m$^2$)e. E′−E″=(1−m$^2$)m$^2$E.e′−e″=(1−m$^2$)m$^2$e. E″−E$^{(n+1)}$=(1−m$^2$)m$^{2n}$E.e″−e$^{(n+1)}$=(1−m$^2$)m$^{2n}$e. Et l’on conçoit, à la simple inspection de ces formules, que les pertes de fluide qui ont lieu, relativement à chaque face, à mesure que l’on décharge la lame, suivent de même une progression géométrique décroissante, dont la raison est m. Ainsi, plus cette quantité m sera petite, plus aussi les quantités restantes de fluide et les pertes qui leur correspondent décroîtront rapidement ; en sorte qu’après un petit nombre de contacts, elles deviendront insensibles, et la lame paroîtra entièrement déchargée. Comme la valeur de m dépend de l’épaisseur du verre, on voit qu’une lame très-mince exigera plus de temps pour se décharger de cette manière, qu’une lame plus épaisse. À la rigueur, il faudroit une suite infinie de contacts pour décharger entièrement la lame de verre ; car, si l’on ajoute les formules qui donnent les pertes successives, en supposant celles-ci continuées à l’infini, on trouve pour leur somme (1−m$^2$) E (1+m$^2$+m$^4$+…). La série comprise entre les deux crochets a pour somme 1/(1-m$^2$), et il en résulte que la somme totale des pertes relatives à la face A est égale à E. On trouvera de même que la somme des pertes de la face B est représentée par e. Mais c’est là un cas purement mathématique ; et il arrive, en général, qu’après un certain nombre de contacts, la quantité d’électricité restante cesse d’être sensible.
* ↑ Biot a étendu, au cas que nous considérons ici, l’analyse qui lui a servi à déterminer la loi à laquelle sont soumises les pertes que les deux surfaces d’une même bouteille font de leur fluide, par des contacts successifs. Pour développer ce nouveau résultat, il se borne à considérer les états de trois lames de verre (fig. 43, Pl. VII) qui communiquent entre elles, et qui représentent trois bouteilles disposées comme nous l’avons dit. Ces lames étant censées être égales en tout, on aura d’abord e+mE=0. e$_1$+mE$_1$=0 e$_2$+mE$_2$=0. Mais il y a de plus ici des conditions particulières, qui sont que e et E$_1$ résultent de la décomposition du fluide naturel de la face B, et que de même e$_2$, et E$_2$, résultent de la décomposition du fluide naturel de la face B′. De là deux nouvelles équations à joindre aux précédentes, et qui seront e+E$_1$=0. e$_1$+E=0. Si l’on touche la face A,B″ étant isolé, toutes les quantités de fluide varieront, excepté e$_2$ ; et en les désignant par les mêmes lettres, on aura E′+me′=0.e′+E′$_1$=0. E′$_1$+me′$_1$=0.e′$_1$+E′$_2$=0. E′$_2$+me′$_2$=0. Et ainsi de suite à chaque contact. Les formules relatives au premier état d’équilibre donnent, par l’élimination, e+mE=0.E$_1$−mE=0. e$_1$+m$^2$E=0.E$_2$−m$^2$E=0. e$_2$+m$^3$E=0. En sorte que les quantités de fluide dissimulées sur chacune des faces B, B′, B″, suivent une progression géométrique décroissante. Il en seroit de même, quelque fût le nombre des lames mises en communication, et la dernière seroit beaucoup moins chargée que la première. Cette différence sera d’autant plus grande, que m sera moindre, et par conséquent elle croîtra à mesure que les lames seront plus épaisses. En combinant les formules relatives au premier contact, on trouve E′+m$^3$e$_2$=0. E′$_1$+m$^2$e$_1$=0. E′$_2$+me$_2$=0. Et mettant pour e sa valeur, il vient, E′−m$^6$E=0. E′$_1$+m$^5$E=0. E′$_2$+m$^4$E=0. La quantité E′ de fluide qui reste sur la face A, après le premier contact, est donc aussi beaucoup moindre que s’il n’y avoit eu qu’une seule lame.
* ↑ Statique Chimique, t I, p. 209 et 263.
* ↑ Journal de Phys. ; floréal an 10, p. 357 et suiv.
* ↑ Principes d’Électricité ; Londres, 1781 p. 69 et suiv.

## 3. De l’Électricité Galvanique.

461. L’électricité, enrichie par les travaux de tant de physiciens distingués, sembloit être arrivée au terme où une science n’a plus de pas importans à faire, et ne laisse à ceux qui la cultiveront dans la suite, que l’espoir de confirmer les découvertes de leurs prédécesseurs et de répandre un plus grand jour sur les vérités dévoilées. On eût cru que toutes les recherches pour diversifier les résultats de l’expérience étoient épuisées, et que la théorie elle-même ne pouvoit plus s’accroître, qu’en ajoutant un nouveau degré de précision aux applications des principes déjà connus. Tandis que la science paroissoit tendre ainsi vers le repos, les phénomènes des mouvemens convulsifs, observés par Galvani dans les muscles d’une grenouille mis en communication avec des métaux, vinrent s’offrir à l’attention et à l’étonnement des physiciens, avec des caractères faits pour en imposer sur le mécanisme qui les produisoit. Mais au moins l’électricité fut nommée dans les premières explications qu’on essaya d’en donner. Tous les esprits se tournèrent dès lors vers cette nouvelle branche de physique. On varia, ou plutôt on accumula les expériences ; et les phénomènes, qui d’abord avoient été bornés à jouer un rôle dans l’économie animale, passèrent depuis dans le domaine de la chimie, où leur manière d’opérer la décomposition de l’eau devint, pour plusieurs savans, un sujet de douter que le fluide électrique fût ici le véritable agent.
Pendant que les incertitudes se multiplioient avec les discussions, Volta, placé au sein de cette même Italie, qui avoit été comme le berceau des nouvelles connoissances, découvrit le principe de leur véritable théorie, dans un fait également remarquable par sa simplicité et par sa fécondité, en ce qu’il ramène l’explication de tous les phénomènes au simple contact de deux substances de différentes natures. La doctrine de cet homme célèbre se répandit d’abord dans les pays étrangers, et n’a été bien connue en France que depuis l’époque à laquelle il est venu lui-même la développer en présence de l’Institut national. On se rappellera toujours cette séance, où il fut accueilli avec tant d’intérêt par un Héros que les savans ambitionnent de voir au milieu d’eux, comme les guerriers de le voir à leur tête, et où cet accueil fut suivi d’une distinction qui a doublé la gloire attachée à la découverte elle-même.
Nous allons exposer d’abord les phénomènes qui ont donné naissance à l’électricité appelée galvanique ; nous ferons connoître ensuite la théorie à l’aide de la quelle Volta est parvenu à les expliquer ; de là nous passerons à d’autres phénomènes qui, comme les premiers, tiennent à l’économie animale, mais qui sont produits par les mouvemens spontanés de certains poissons, dont le plus connu est la torpille ; enfin, nous considérerons l’électricité galvanique sous les rapports qui la lient avec la chimie par la décomposition de l’eau.

### De l’Origine de l’Électricité Galvanique.

462. Les premières traces de l’espèce d’électricité dont il s’agit ici, se trouvent dans le récit que Sulzer a publié en 1767, de l’expérience suivante, aujourd’hui très-connue. On prend deux pièces de deux métaux différens, tels que le plomb et l’argent ; on en place une sur la langue et l’autre en dessous, de manière qu’elles dépassent le bout de cet organe, puis on les incline l’une vers l’autre par leurs extrémités saillantes, jusqu’à ce qu’elles se touchent ; au moment du contact, on éprouve une saveur que Sulzer compare à celle qu’excite le sulfate de fer. Il en conclut que la jonction des deux métaux opère dans l’un et l’autre, ou dans tous les deux, une vibration de leurs particules, qui doit nécessairement agir sur les nerfs de la langue, et y produire la sensation dont nous avons parlé. Il arrive assez souvent à ceux qui font cette expérience d’être en même temps affectés par une espèce de lueur qui semble leur passer devant les yeux.
463. Le phénomène que nous venons de citer, quoique du même genre que ceux qui appartiennent à la nouvelle branche d’électricité, n’eut d’abord aucune suite. Ce ne fut qu’en 1789 qu’un autre fait, amené par le hasard, donna l’impulsion aux esprits pour se porter vers une carrière où tant de résultats intéressans les attendoient. Un étudiant en médecine, de Bologne, étoit occupé à disséquer une souris vivante, qu’il tenoit d’une main dans une position fixe, lorsque ayant touché un des nerfs avec son scalpel, il ressentit aussitôt une commotion semblable à celle que produit l’électricité. Ce fait, dont le bruit se répandit en Italie, donna lieu à diverses conjectures sur la nature de l’agent dont il dépendoit, et que plusieurs physiciens regardèrent comme étant le fluide nerveux, qu’ils identifioient avec le fluide électrique.
464. Peu de temps après, un nouveau phénomène se présenta, et d’une manière encore inattendue, chez Galvani, professeur d’anatomie dans la même ville. On avoit placé sur une table où se trouvoit une machine électrique, des grenouilles écorchées que l’on destinoit à faire des bouillons. Un élève s’avisa d’approcher la pointe d’un scalpel des nerfs cruraux d’un de ces animaux ; à l’instant tous les muscles de la grenouille éprouvèrent de fortes convulsions. Un autre élève crut avoir remarqué que cet effet avoit eu lieu au moment où l’on tiroit une étincelle du conducteur de la machine. Galvani, qui alors étoit occupé d’un objet différent, ayant été averti de ce qui venoit de se passer, répéta l’expérience, tantôt en faisant de même concourir l’étincelle électrique avec l’application de la pointe du scalpel sur les nerfs de la grenouille, tantôt en employant séparément, soit l’action de la machine, soit celle du scalpel, et il vit que les contractions n’avoient plus lieu dans ce dernier cas, et que l’étincelle suffisoit pour les faire naître. On conçoit aisément que les grenouilles se trouvant dans la sphère d’activité de la machine, et n’étant pas isolées, devoient acquérir l’électricité résineuse, pendant que la machine étoit en jeu. Venoit-on à tirer une étincelle du conducteur ? la rentrée subite du fluide vitré dans le corps de la grenouille, déterminoit un effet semblable à celui qui est connu sous le nom de choc en retour (448).
Galvani varia l’expérience de plusieurs manières ; il se servit de l’électrophore et de divers appareils ; il essaya même l’action produite par l’électricité de la foudre ; et dans tous les cas où les moyens qu’il employoit se trouvèrent propres à mettre en activité une certaine quantité de fluide électrique, il obtint des effets analogues.
465. Jusqu’ici ce physicien s’étoit agité vainement, pour chercher quelque chose de nouveau dans des phénomènes, où des connoissances plus approfondies ne lui auroient laissé apercevoir que des résultats de l’électricité ordinaire. Toutes ses tentatives n’avoient abouti qu’à manifester l’extrême susceptibilité des animaux à sang froid relativement à l’action électrique, et s’il y avoit ici un fait remarquable, il n’intéressoit que la physiologie. Un jour qu’il tenoit une grenouille suspendue par la moelle épinière à un crochet de cuivre, il lui vint en idée de presser ce crochet contre les barreaux de fer d’un balcon, et en répétant cette opération, il vit plus d’une fois les muscles de la grenouille entrer en contraction ; et peu s’en fallut qu’il ne s’éblouit sur cette heureuse indication, en rejetant la cause du phénomène sur l’électricité de l’atmosphère. Mais ayant transporté la grenouille dans un appartement dont les fenêtres étoient fermées, il la plaça sur une plaque de fer, et tandis qu’il pressoit contre cette plaque le crochet auquel étoit attachée la grenouille, il vit les contractions se renouveler. Une suite d’expériences du même genre le conduisit à écarter tout ce qui étoit étranger au phénomène, et à circonscrire l’appareil dans ses véritables limites, en réduisant tout à une communication établie entre les muscles et les nerfs d’une grenouille, par le moyen d’un arc métallique.
466. Galvani avoit remarqué que quand cet arc n’étoit formé que d’un seul métal, les contractions étoient ou nulles ou, très-légères, et que pour les rendre fortes et durables, il falloit employer un arc composé de deux métaux différens. Une autre observation, non moins importante, qui est due au même physicien, consiste en ce que pour exciter des contractions dans la grenouille, il n’est pas indispensable de faire intervenir l’action d’un corps étranger. Lorsque les grenouilles sont fraîches, et que leur irritabilité jouit de toute son énergie, il suffit de mettre les muscles cruraux en contact avec les nerfs lombaires, pour obtenir des effets sensibles. Aldini, neveu de Galvani, et l’un de ses collaborateurs, a vérifié ce fait, depuis peu, dans des expériences entreprises sur de grands animaux, et sur des hommes dont la mort étoit récente.
467. Reprenons maintenant, avec plus de détail, les résultats obtenus par Galvani, en y joignant ceux des autres physiciens qui se sont occupés des mêmes expériences. Le but général de ces expériences est d’établir, au moyen d’un conducteur composé ordinairement de plusieurs métaux différens, une communication entre deux points de l’animal, pris dans une suite d’organes nerveux ou musculaires. On a nommé arc animal la partie de ces organes située entre les points de contact, et arc excitateur les substances métalliques, à l’aide desquelles ces mêmes points sont mis en communication.
468. Les organes que l’on a choisis de préférence pour les soumettre à l’expérience, sont les nerfs cruraux et les muscles de la même partie, dans lesquels les premiers se distribuent. Lorsqu’on a mis, par exemple, un nerf crural à nu, si l’on place une feuille de plomb au dessous de ce nerf, puis une feuille d’argent sous la cuisse située du même côté, et qu’ensuite on établisse la communication entre le plomb et l’argent, au moyen d’un excitateur de cuivre, les muscles cruraux éprouveront, au moment du contact, une forte contraction, qui se manifestera par un mouvement convulsif de la cuisse et de la jambe.
469. Si l’on place un des supports à l’extrémité du nerf, et l’autre sur le milieu du même nerf, le double contact de l’arc excitateur produira également des convulsions dans la cuisse et la jambe voisines.
470. Si on laisse la grenouille revêtue de sa peau, et qu’après l’avoir fixée on place une feuille de plomb sur le ventre et une d’argent sur le bassin, les mouvemens convulsifs auront encore lieu, par le double contact de l’arc excitateur, mais ils seront beaucoup plus foibles.
471. On peut supprimer un des supports, par exemple, celui du nerf, et se contenter de mettre en contact ce nerf nu avec une des extrémités de l’arc excitateur, tandis que l’autre extrémité va toucher la feuille d’argent placée en dessous du muscle. Les convulsions ont lieu dans celui-ci, comme dans le cas de deux supports.
472. Enfin, on réussira encore à produire les convulsions, en plaçant le nerf et le muscle sur des pièces faites d’un même métal, et en rapprochant ensuite ces pièces l’une de l’autre jusqu’au contact. Mais alors les commotions sont moins sensibles ; on ne les obtient pas indifféremment par tous les temps, et elles deviennent nulles, si les grenouilles sont foibles ou fatiguées.
Les détails relatifs à une belle suite d’expériences de ce genre, exécutées avec autant de sagacité que de soin, se trouvent consignés dans un rapport fait par le célèbre Hallé, à la Classe des Sciences Mathématiques et Physiques de l’Institut national, au nom de la commission nommée pour examiner et vérifier les phénomènes du galvanisme.
On ne connoissoit pas encore à cette époque la théorie de Volta sur le même sujet, et il ne sera pas indifférent de reprendre ici plusieurs circonstances particulières qui s’étoient offertes à Hallé et à d’autres physiciens, dans le cours des expériences entreprises sur les grenouilles, et qui ont dû faire naître une surprise que les résultats du célèbre physicien de Pavie ont dissipée.
473. Nous avons déjà dit que pour mieux assurer le succès de ces expériences, il étoit nécessaire de composer l’arc métallique de plusieurs métaux différens. Ainsi, dans la première expérience que nous avons citée, l’arc métallique étoit formé d’une lame de plomb, d’une pièce d’argent, et d’un conducteur de cuivre. On pouvoit encore réussir, en composant l’arc métallique seulement de deux pièces, pourvu qu’elles différassent au moins en quelque chose par leur nature ; et ici de simples nuances qu’on auroit été tenté de regarder comme d’une légère conséquence, sembloient faire la loi aux résultats.
Vailli, que l’on pourroit regarder comme le successeur de Galvani, relativement aux recherches sur la nouvelle branche d’électricité, avoit observé que quand les deux pièces dont on armoit les organes de la grenouille étoient faites avec du plomb de vitrier, un arc excitateur du même plomb ne produisoit aucun effet ; mais si on substituoit du plomb d’essai, qui est toujours beaucoup plus pur, à une des armures seulement, et que l’on continuât d’employer un excitateur fait avec du plomb de vitrier, ainsi que l’autre armure, les convulsions reparoissoient. Hallé, pour déterminer une différence entre deux métaux, qui étoient d’ailleurs identiques, se contentoit d’en frotter un avec quelqu’autre métal. Ainsi, il plaçoit sous le nerf une plaque d’argent qui étoit intacte, et sous le muscle une autre plaque du même métal, frottée auparavant avec du cuivre, de manière que la partie qui avoit subi le frottement fût en contact avec l’organe, et il suffisoit de réunir les deux plaques pour obtenir un effet sensible. Dans une autre expérience, il combina une plaque d’argent pur, avec une seconde, où le même métal étoit allié seulement de 1/10 ; d’un métal différent, et les convulsions se manifestèrent. Les faits suivans méritent encore de fixer l’attention : une des armures étant d’argent, et l’autre de plomb, l’expérience a réussi avec un excitateur de plomb, mais elle a manqué, lorsque les deux armures étant d’argent, on s’est servi d’un excitateur de cuivre. De là il résultoit qu’une différence quelconque entre les métaux qui composoient l’arc excitateur donnoit à cet arc une influence très-marquée sur les phénomènes. Mais il falloit éviter d’employer des supports parfaitement identiques, lors même que l’excitateur étoit d’un métal différent. Nous verrons bientôt que ces effets, qui paroissoient si difficiles à concevoir, tenoient de si près au véritable principe de la théorie, qu’il seroit difficile de choisir des expériences plus propres à le vérifier et à en faire des applications intéressantes.
474. Donnons maintenant une idée de la manière dont on a d’abord envisagé la cause des phénomènes que nous venons d’exposer. Galvani les faisoit dépendre de ce qu’il appeloit le fluide nerveux électrique, et pensoit que les convulsions qu’éprouvoit la grenouille, semblables à la commotion que produit la bouteille de Leyde, avoient lieu par un rétablissement d’équilibre entre deux électricités opposées, l’une positive, l’autre négative. Et comme il avoit quelquefois observé qu’un arc formé d’un seul métal agissoit sur la grenouille, il ne lui paroissoit nullement naturel d’imaginer que ce métal unique pût être le siége des deux électricités, et ainsi il ne restoit, selon lui, d’autre parti à prendre, que de les placer dans l’animal lui-même.
Il s’agissoit ensuite de savoir si l’une de ces électricités résidoit dans le muscle, et l’autre dans le nerf, ou si elles existoient simultanément dans chacun des deux organes. Galvani, après avoir tenté inutilement de résoudre la question par des expériences décisives, s’arrêta à l’hypothèse qui lui parut la plus vraisemblable. Suivant cette hypothèse, le muscle étoit le siége des deux électricités ; sa partie intérieure se trouvoit dans l’état positif, tandis que sa surface extérieure étoit négative. C’étoit comme une petite bouteille de Leyde, toujours prête à se décharger. Les nerfs qui communiquent avec les muscles, faisoient simplement l’office de conducteurs. L’électricité positive passoit de l’intérieur du muscle, d’abord dans le nerf, et ensuite dans l’arc excitateur, qui la transmettoit à la surface extérieure du muscle, et cette décharge, analogue à celle qui a lieu dans l’expérience de Leyde, produisoit la commotion.
475. Vailli adoptoit aussi le concours des deux électricités dans le phénomène des contractions musculaires, avec cette différence, qu’il regardoit l’intérieur des muscles comme étant électrisé négativement, et l’extérieur, comme étant à l’état positif.
476. Volta s’étoit d’abord déclaré lui-même en faveur de cette existence d’une double électricité inhérente à l’animal ; mais il pensoit qu’elle agissoit d’une manière différente. Ce célèbre physicien prit une bouteille de Leyde très-foiblement chargée ; il mit le crochet de cet instrument en contact avec les nerfs d’une grenouille, et fit communiquer la garniture extérieure avec les muscles. Il crut apercevoir que, dans ce cas, la grenouille recevoit des impressions, tandis qu’elle paroissoit insensible lorsqu’on présentoit la bouteille en sens contraire aux deux organes. Il fut porté à en conclure que les nerfs étoient le siége de l’électricité négative, et les muscles celui de l’électricité positive. Galvani ayant eu connoissance de cette explication, la trouva si plausible qu’il se rendit, en avouant néanmoins qu’elle lui sembloit laisser encore quelques doutes à éclaircir. Mais la science réservoit à Volta une victoire plus digne de lui.
477. Un de ceux qui ait attaqué avec le plus d’avantage la théorie de Galvani, est le savant Pfaff, professeur à Kiel. Il prouva qu’il s’en falloit de beaucoup que la comparaison entre les organes de la grenouille et la bouteille de Leyde, fût exacte sous tous les rapports. Il citoit, entre autres expériences, celle où les deux armures étant appliquées sur le nerf, les contractions ne laissoient pas de se manifester, quoique, dans ce cas, l’arc excitateur qui produisoit la décharge reposât, par ses extrémités, sur le conducteur de la prétendue machine électrique. Il est facile de juger que cette observation attaquoit également toutes les autres manières de concevoir le phénomène, qui jusqu’alors avoient été proposées.

### De la Théorie de Volta.

478. Dans les premières expériences entreprises par Galvani, les effets étoient dus à l’influence de l’électricité ordinaire sur les organes d’une grenouille. Galvani écarta bientôt cette influence, et réduisit tout à une combinaison des mêmes organes et d’un arc métallique. Rien ne paroissoit alors si simple que cet appareil. Mais le moment n’étoit pas arrivé, où Volta devoit annoncer aux physiciens qu’il ne falloit que des métaux pour mettre en évidence le véritable principe de la théorie. Nous allons essayer de développer les principes de ce savant célèbre, tels qu’il les a communiqués à l’Institut national.
479. On avoit cru que, dans les expériences auxquelles on soumettoit les grenouilles, l’impulsion donnée à l’électricité dépendoit de l’arc animal. Il ne sert, au contraire, qu’à la recevoir et à en manifester l’effet, et la véritable cause réside dans l’arc métallique. On avoit remarqué que, dans cet arc, la réunion de deux métaux de différente nature étoit une circonstance importante pour le succès des expériences. Elle l’est au point que c’est le contact de ces métaux qui détermine l’action électrique. Voici donc le fait principal d’où dérivent tous les autres.
480. Si deux métaux différens, isolés, et n’ayant que leur fluide électrique naturel, sont mis en contact, ils se constituent dans deux états opposés d’électricité, de manière que si on les sépare ensuite, l’un donnera des signes d’électricité vitrée, et l’autre des signes d’électricité résineuse. Supposons, par exemple, que l’on applique l’un contre l’autre deux disques, l’un z de zinc, l’autre c de cuivre (fig. 55, Pl. IX), attachés par le milieu de leurs surfaces opposées au contact à des cylindres de verre df, ab, dont l’observateur tienne les extrémités dans ses mains, pour que les disques restent isolés. Le zinc, dans ce cas, acquerra l’électricité vitrée, et le cuivre l’électricité résineuse. C’est ce dont on pourra s’assurer, à l’aide du condensateur (fig. 56) que nous avons déjà décrit (443). Après avoir séparé les deux disques, on portera celui de zinc sur le bouton g, et en même temps on touchera avec celui de cuivre quelqu’un des corps environnans, pour remettre ce disque dans l’état naturel. On répétera cette opération un certain nombre de fois, afin d’accumuler dans le plateau collecteur, les petites quantités de fluide vitré qu’acquiert le zinc chaque fois qu’on applique les deux disques l’un contre l’autre. Si l’on enlève ensuite le plateau supérieur ab, les pailles de l’électromètre s’écarteront, et la proximité d’un bâton de cire d’Espagne électrisé par le frottement, indiquera dans les pailles une électricité vitrée, en les déterminant à se rapprocher. Si l’on recommence l’expérience, et que l’on substitue le disque de cuivre à celui de zinc, en le menant en contact avec le bouton g, après chaque application des deux disques, on trouvera que l’électricité des pailles est résineuse.
481. Pour faciliter l’explication des phénomènes, nous représenterons par l’unité la somme des deux électricités vitrée et résineuse, dont l’une appartient au zinc, et l’autre au cuivre ; cette somme, partagée également entre les deux disques, donne ½ pour la quantité de fluide de chacun d’eux ; et si, pour distinguer la fraction qui indique l’électricité résineuse, nous lui donnons le signe négatif, l’état du zinc sera exprimé par +½, et celui du cuivre par −½. Nous verrons bientôt que les quantités absolues de fluide peuvent varier dans les deux métaux, par l’effet de certaines circonstances. Mais la différence 1 entre les états des deux disques reste constamment la même.
Cette manière d’exprimer les états des deux disques suppose qu’ils soient isolés. Mais concevons qu’au moment même où ils le sont, on établisse une communication entre le disque de cuivre et les corps environnans ; alors ce disque tendra à reprendre au sol une quantité d’électricité vitrée propre à neutraliser son électricité résineuse ; d’où il suit que son nouvel état sera représenté par zéro. Mais si le zinc dont l’état étoit +½, n’éprouvoit en même temps aucun changement, la différence entre les états des deux disques seroit simplement ½ ; or, d’après ce que nous avons dit, elle doit être égale à l’unité. Ainsi, pour que cette condition ait lieu, le zinc acquerra, aux dépens du sol, une nouvelle quantité de fluide vitré égale à celle qu’il avoit déjà ; en sorte que l’état du cuivre étant toujours zéro, celui du zinc sera représenté par l’unité.
Si, au contraire, c’étoit le disque de zinc qui fût en communication avec les corps environnans, son état deviendroit zéro, et celui du cuivre seroit −1, comme il est facile de le concevoir.
482. Introduisons maintenant dans l’appareil des corps humectés d’eau, et voyons ce qui doit en résulter. Selon Volta, lorsqu’un de ces corps est placé entre deux métaux, son effet se borne, au moins sensiblement, à transmettre le fluide d’un métal à l’autre, et alors la répartition se fait comme dans les cas ordinaires, c’est-à-dire, que si les métaux sont semblables par leurs formes et égaux en surface, il y aura de même égalité entre leurs quantités de fluide, après la communication.
Ainsi, il y a deux cas d’équilibre, l’un au contact, qui exige une différence d’état égale à une constante entre les métaux différens par leur nature, l’autre à distance, avec interposition d’un corps humide, qui exige, toutes choses égales d’ailleurs, que les métaux soient dans le même état électrique.
483. Les expériences suivantes offrent, d’une manière très-sensible, ces deux cas d’équilibre. On prend une lame métallique formée de deux morceaux, l’un de zinc, l’autre de cuivre, soudés bout à bout ; et, tandis que l’on tient à la main l’extrémité cuivre, on touche, avec l’extrémité zinc, le bouton g du plateau collecteur qui est de cuivre. Si l’on enlève ensuite le plateau non isolé, les pailles de l’électromètre ne donneront aucun signe d’électricité. Car l’état du cuivre que l’on tient à la main étant zéro, parce que le métal communique avec les corps environnans, l’état du zinc sera 1 ; et comme la même différence doit exister entre le zinc et le plateau collecteur, l’état de celui-ci sera encore zéro ; d’où il résulte que l’appareil n’aura subi aucun changement.
484. Supposons maintenant que l’on place un papier imbibé d’eau entre le zinc et le plateau collecteur ; celui-ci se chargera d’électricité vitrée. Car, pour que les deux cas d’équilibre aient lieu, il faut que l’état de l’extrémité cuivre, que l’on tient entre les doigts, soit toujours zéro, que l’état du zinc soit toujours 1, et que celui du plateau collecteur, que l’on suppose avoir les mêmes dimensions que le morceau de zinc, soit de même représenté par l’unité, et il est d’ailleurs évident que l’électricité de ce plateau doit être vitrée comme celle du zinc.
485. La manière dont Volta conçoit la production d’électricité qui a lieu au contact des deux métaux, est un peu différente de celle que nous venons de présenter. Ce célèbre physicien paroît admettre une impulsion qui agit pour chasser dans le zinc une partie du fluide électrique que possédoit le cuivre, et de là vient que le premier se trouve électrisé positivement, et l’autre négativement. Dans l’expérience (482) où l’on met en contact immédiat avec le plateau collecteur du condensateur, une pièce de zinc adhérente à une pièce de cuivre que l’on tient à la main, le plateau collecteur reste dans son état naturel, parce que le zinc est en contact des deux côtés avec cuivre et cuivre ; d’où il suit que l’on a deux forces égales qui, agissant en sens contraire, se détruisent mutuellement. Nous avons préféré d’en user ici comme par rapport à l’électricité produite par le frottement ou par la chaleur, c’est-à dire, de nous borner au simple énoncé des faits, sans entrer dans la considération de la force motrice, qui ne semble pas être encore bien connue.
486. Nous sommes maintenant en état d’expliquer les effets de l’appareil que l’on a nommé la pile de Volta, et, dans cette explication, nous prendrons pour guide l’ouvrage le plus méthodique et le plus lumineux qui ait paru sur cette matière ; savoir, le Rapport fait à la Classe des Sciences Mathématiques et Physiques de l’Institut national, par Biot, au nom d’une commission composée de douze membres pris dans cette même Classe. La pile dont il s’agit est composée de disques de deux métaux différens, par exemple, de cuivre et de zinc, réunis par paires base à base, avec des disques de carton ou de drap mouillé, interposés un à un entre chaque paire et la suivante, ainsi que le représente la figure 57, où la lettre c indique les disques de cuivre, la lettre z les disques de zinc, et la lettre h les conducteurs humides. Chaque paire de disques est regardée comme formant un des élémens de la pile.
487. Pour procéder avec plus de simplicité, considérons d’abord la pile comme isolée, et supposons que l’on ait commencé à la construire, en plaçant seulement la première paire c1, z2 sur l’isoloir, le cuivre étant en dessous. Il est clair, d’après ce qui a été dit, que l’état du cuivre sera −½, et celui du zinc +½. Plaçons maintenant en dessus du disque z un conducteur humide h, et au-dessus de ce dernier un disque de cuivre c3. Pour que la condition de l’équilibre à distance fût remplie, il suffiroit que le zinc z2 cédât au cuivre c3 la moitié de son fluide, et alors l’état du cuivre c1 étant toujours −½, celui du zinc z2 seroit ¼, et celui du cuivre c3 seroit aussi ¼. Mais alors la différence entre les deux premiers disques seroit seulement ¾, au lieu qu’elle doit être égale à l’unité. Il s’établira donc entre les trois corps une nouvelle distribution de fluide, en vertu de laquelle l’état du c1 deviendra −⅔ ; celui du zinc z2 sera −⅔+1, ou +⅓, et celui du cuivre c3 sera de même +⅓ ; ce qui satisfait aux deux conditions d’équilibre.
Si nous ajoutons un quatrième disque z4, il faudra qu’il ait une unité de plus que le cuivre c3, ce qui exigera un nouveau changement dans les quantités relatives de fluide des disques inférieurs ; en sorte que l’on aura −1 pour le cuivre c1, 0 pour le zinc z2, 0 pour le cuivre c3, et 1 pour le zinc z4.
En poursuivant le même raisonnement, il sera facile de trouver les états électriques des différentes parties de la pile, quel que soit le nombre des disques qui la composent. Les quantités d’électricité vitrée et celles d’électricité résineuse formeront deux progressions arithmétiques, dans chacune desquelles la différence entre deux termes consécutifs sera l’unité.
Si l’on suppose que le nombre des disques soit pair, on aura l’état du premier c1, en divisant ce nombre par 4 et en donnant au résultat le signe négatif. Ainsi, dans la pile que représente la figure, et qui est composée de 12 disques, l’état du premier est −12/4, ou −3 ; ce qui donne successivement pour les différentes paires −3−2, −2−1, −1+0, 0+1, +1+2, +2+3. Dans ce cas, la somme des deux progressions sera toujours zéro ; le disque inférieur qui est de cuivre, et le disque supérieur qui est de zinc, seront dans deux états égaux et opposés d’électricité ; et il en sera de même pour deux disques quelconques pris à égale distance des extrémités. De plus, l’action deviendra nulle, avant le passage de l’électricité résineuse à l’électricité vitrée ; en sorte qu’il y aura deux disques dans l’état naturel, qui seront situés au milieu de la pile.
Si le nombre des disques est impair, on trouvera l’état du premier c1, en prenant d’abord le quart de ce nombre avec le signe négatif, et en ajoutant au résultat l’unité divisée par quatre fois le même nombre. Supposons que le nombre des disques soit de 7 ; l’état du premier sera −7/4+1/28, ou −12/7. Ainsi, on aura successivement pour les différens disques, −12/7, −5/7, −5/7, +2/7, +2/7, +9/7, +9/7. Dans tous les cas de ce genre, la somme totale est aussi zéro.
488. Supposons maintenant que l’on établisse la communication entre l’extrémité inférieure de la pile et le sol. Alors le premier disque c1 tendra à se mettre en équilibre avec les corps environnans, et à reprendre l’état naturel, ce qui ne pourra se faire sans que les autres disques ne changent eux-mêmes d’état, de manière que la différence entre ceux d’une même paire soit toujours l’unité, et qu’il y ait égalité entre les deux disques situés de part et d’autre d’un même conducteur humide. D’après cela il est aisé de voir que les états des différens disques de la pile seront successivement 0 pour c1, 1 pour z2, 1 pour c3, 2 pour z4, 2 pour c5, 3 pour c6, etc. ; d’où il suit que les états de chaque espèce de métal formeront une progression arithmétique, dont le premier terme sera zéro pour le cuivre, et l’unité pour le zinc, et dans laquelle la différence entre deux termes consécutifs sera aussi l’unité.
Dans le même cas, la somme des termes des deux progressions réunies sera exprimée par le carré du nombre des disques d’une même espèce, en supposant toujours que le nombre total des disques soit pair. Ainsi, dans la pile représentée par la figure, et qui renferme six disques de chaque espèce de métal, la somme des termes, ou, ce qui revient au même, la charge de la pile a pour expression 36. Il en résulte que, toutes choses égales d’ailleurs, les phénomènes qui dépendent de la quantité d’électricité accumulée dans la pile, croissent plus rapidement que ceux qui dépendent de la quantité répandue sur le disque supérieur. Par exemple, si l’on ajoute deux disques aux douze qui composent la pile que nous considérons ici, la charge sera représentée par 49, dont la différence, avec la précédente, est 13, tandis que l’état du disque supérieur sera exprimé par 7, dont la différence, avec celui de la pile précédente, est simplement égale à l’unité.
La loi que nous venons d’exposer, relativement aux divers états des disques qui se succèdent dans la pile, est la plus simple que l’on puisse imaginer ; mais il est très-probable que des expériences plus précises que celles qui ont été faites jusqu’ici pour la reconnoître, y apporteront des modifications. On peut même présumer qu’il existe ici d’autres actions dont l’influence, quoique beaucoup plus foible que celle des métaux, méritera d’être appréciée, lorsque l’on voudra parvenir à une détermination rigoureuse, qui exigera toutes les ressources de la physique la plus adroite, réunies à celles de la plus savante analyse.
489. Pour mieux saisir encore la différence qui existe entre la pile isolée et celle qui ne l’est pas, comparons-les l’une avec l’autre, relativement à leurs effets, pour charger le condensateur. Si l’on met la pièce supérieure d’une pile isolée en contact avec le plateau collecteur de cet instrument, celui-ci enlevera une partie de l’électricité de la pile, de manière que les quantités de fluide des différens disques subiront une variation, jusqu’à ce que l’équilibre soit rétabli. Mais la charge du condensateur sera limitée d’après la circonstance même de l’isolement, qui réduit la pile à n’avoir que sa quantité naturelle de fluide, sans rien pouvoir dérober aux corps environnans. Supposons, au contraire, que la pile communique avec le sol par sa base. À mesure qu’elle cédera de son fluide au plateau collecteur, elle réparera ses pertes aux dépens du réservoir commun ; en sorte que la tension de sa pièce supérieure restera la même, et que le condensateur se chargera graduellement d’une quantité de fluide proportionnelle à sa capacité et à sa force condensante. On voit par là que, dans ce dernier cas, la charge du condensateur, toutes choses égales d’ailleurs, sera sensiblement plus forte que si la pile étoit isolée.
490. Nous avons dit (487) que dans le cas de l’isolement, et lorsque le nombre des disques est pair, il y en a toujours deux dans l’état naturel, et que ce sont ceux qui occupent le milieu de la pile. Cette dernière circonstance n’a plus lieu, lorsque la pièce supérieure de la pile communique avec le condensateur. Alors, la position du point, où l’électricité est zéro, varie suivant la force condensante et la capacité de l’instrument. Car, pour que l’équilibre soit établi, il faut que la charge du condensateur, ajoutée aux quantités de fluide vitré répandues sur les disques situés entre l’instrument et le point de zéro, forment une somme égale à celle des quantités de fluide résineux répandues sur les disques compris entre le zéro et l’isoloir. Or, il est d’abord facile de concevoir qu’en général, l’action du condensateur tend à faire monter le point de zéro au dessus de sa première position. De plus, à mesure que l’on emploie des condensateurs susceptibles de se charger plus fortement, le point de zéro se rapproche toujours davantage de la pièce supérieure, ou, ce qui revient au même, le nombre des pièces électrisées vitreusement diminue, tandis que celui des pièces électrisées résineusement va en augmentant. Donc, si l’on suppose que la force du condensateur soit infinie, il absorbera toute l’électricité vitrée de la pile, en sorte que le zéro correspondra à la pièce supérieure, tandis que le reste de la pile sera à l’état résineux. Ce cas est celui d’une pile isolée par le bas, et dont le disque supérieur, qui est de zinc, communique avec le réservoir commun qui, ayant une capacité immense, par rapport à celle de la pile, fait ici l’office d’un condensateur dont la force seroit infinie.
491. Tous les résultats qui viennent d’être exposés, tendent à prouver que les accroissemens de densité électrique, qui ont lieu successivement dans les différens disques, en allant de la base au sommet dans une pile non isolée, et du milieu vers les extrémités dans une pile isolée, dépendent de l’interposition des conducteurs humides. Concevons une pile non isolée, uniquement composée d’élémens métalliques placés immédiatement les uns au-dessus des autres. L’effet du premier élément se répétera de la base au sommet, sans aucun accroissement ; en sorte que si la pile commence, à l’ordinaire, par un disque de cuivre, les états électriques de ses différens élémens seront représentés par cette suite, 0+1, 0+1, 0+1, etc. Si, au contraire, la pile est isolée, la série deviendra, −½+½, −½+½, −½+½, etc. Ainsi, on ne gagneroit rien, dans l’une ou l’autre hypothèse, à augmenter le nombre des élémens, ou la hauteur de la pile.
492. Quelques physiciens avoient adopté une manière de construire la pile, différente de celle que nous avons décrite. Dans cette dernière, les disques et les conducteurs humides sont disposés comme il suit, en allant de bas en haut ; cuivre, zinc, humide ; cuivre, zinc, humide, etc., et la pile se termine par deux disques qui sont encore cuivre et zinc. L’autre construction étoit disposée dans l’ordre suivant : zinc, humide, cuivre, zinc, humide, cuivre, etc., et au-dessus du dernier conducteur humide, on plaçoit un seul disque, qui étoit de cuivre. Ces deux manières de former la pile ont donné lieu à diverses discussions entre les physiciens, dont les uns soutenoient que le véritable élément de la pile étoit une paire de disques ; savoir, cuivre et zinc, suivie d’un conducteur humide, tandis que, selon l’opinion des autres, l’assortiment qui donnoit l’élément de la pile étoit zinc, humide et cuivre. La question est facile à résoudre, d’après les principes que nous avons exposés. Dans la seconde manière de disposer la pile, le disque de zinc, qui sert de base, est censé faire partie du réservoir commun, et la véritable pile commence au premier disque de cuivre qui est en contact avec un disque de zinc. D’une autre part, le disque de cuivre, qui occupe seul le haut de la pile, ne fait autre chose que partager, par l’entremise du corps humide qui le précède, le fluide du zinc qui est en contact avec ce dernier corps. De là vient que si l’on met un fil métallique en communication avec le zinc qui commence la pile, et un autre en communication avec le cuivre qui la termine, le premier fil sera électrisé résineusement, et le second vitreusement, en sorte que cette pile paroîtra produire des effets inverses de ceux qui ont lieu avec la première ; mais tout se conciliera, si l’on distingue les points par lesquels se font les contacts des deux fils, de ceux qui donnent les véritables limites de la pile.
493. Parmi les différens corps qui ont servi à faire des expériences électriques, avant la découverte du galvanisme, la tourmaline (454) paroît être celui qui ait le plus d’analogie avec une pile isolée, au moins quant à la distribution des deux électricités. Dans la tourmaline, ainsi que dans la pile, les actions de ces électricités diminuent graduellement depuis les extrémités jusqu’à un certain terme, où elles se réduisent à zéro. De plus, il est facile de concevoir que si l’on divisoit une pile en plusieurs portions composées chacune d’un certain nombre d’élémens, et que l’on isolât ces différentes portions, elles deviendroient à l’instant des piles complètes, dont les moitiés seroient sollicitées par des électricités contraires, comme cela a lieu dans les fragmens détachés d’une tourmaline. Cependant, à en juger d’après l’état actuel de nos connoissances, il existe plusieurs différences remarquables entre les deux corps. Dans l’électrisation de la pile, chaque fluide se transmet d’un disque à l’autre, par l’intermède d’un conducteur humide ; au contraire, lorsque la tourmaline s’électrise, chaque fluide reste, après son dégagement, dans la molécule où il étoit auparavant à l’état de combinaison (458). De plus, les densités électriques de la pile décroissent lentement depuis les extrémités jusqu’au milieu, où elles deviennent nulles, tandis que, dans la tourmaline, elles diminuent rapidement, en sorte que les points où elles se réduisent à zéro sont plus ou moins rapprochés des extrémités. Malgré ces diversités, une commission, composée de plusieurs membres de l’Institut national, a jugé que la comparaison des minéraux électriques par la chaleur, avec la pile de Volta, méritoit de fixer l’attention des physiciens.
494. On substitue quelquefois à la pile l’appareil que l’on nomme à couronnes de tasses ; il est composé d’une suite de verres remplis d’eau jusqu’à une certaine hauteur, entre lesquels la communication est établie par des arcs métalliques, qui ont une plaque de zinc soudée avec l’une de leurs extrémités, et une plaque de cuivre soudée avec l’extrémité opposée. On dispose chacun de ces conducteurs de manière que le cuivre soit plongé dans l’eau que renferme un des verres, et le zinc dans celle que contient le suivant ; de plus, il y a toujours dans un même verre une plaque de cuivre et une de zinc, qui appartiennent à deux conducteurs différens, et qui laissent entre elles un certain intervalle. Il en résulte que la succession des métaux et des conducteurs humides est la même que dans la pile.
495. On voit, par ce qui précède, que la théorie du célèbre physicien de Pavie repose toute entière sur le phénomène inconnu jusqu’alors, d’une électricité produite, non plus par le frottement, par la communication ou par la chaleur, mais par le simple contact de deux métaux. Si l’on pouvoit trouver chez les anciens, relativement à cet objet, quelqu’une de ces premières lueurs qui précèdent quelquefois de loin les découvertes brillantes, mais qui ne font que passer, ce seroit dans le peu que Newton a écrit sur l’électricité, qui alors étoit à peine naissante. Ce savant illustre, après avoir remarqué que les attractions produites par la gravité et par les vertus magnétique et électrique, s’étendent à des distances très-sensibles, en sorte qu’elles ont été reconnues même par les hommes ordinaires, ajoute qu’il pourroit bien exister encore des attractions resserrées dans un espace si étroit, qu’elles eussent échappé jusqu’alors à toutes les observations, et que peut-être l’attraction électrique en particulier s’exerce-t-elle à des intervalles extrêmement petits, sans avoir besoin d’être excitée par le frottement.

### Diverses Expériences faites avec la Pile.

496. L’action électrique qui avoit lieu au contact mutuel des métaux, dans les expériences sur la grenouille, étoit très-foible en elle-même, et ce qui contribuoit surtout à en rendre les effets sensibles, c’étoit la grande irritabilité des organes qui en étoient le sujet. Cette même action, transportée dans la pile, où elle s’agrandit en se multipliant, est devenue capable de produire, par sa seule énergie, une multitude de phénomènes analogues à ceux de l’électricité ordinaire, avec les différences que doivent naturellement amener celle qui existe entre les mouvemens du fluide dans les appareils employés de part et d’autre.
497. Reprenons le cas où la pile communique avec le sol. Si l’on touche d’une main le sommet de cette pile et de l’autre sa base, on éprouve une commotion continue qui agace, pour ainsi dire, les organes, et tantôt se fait sentir seulement dans la main, tantôt s’étend jusqu’au coude, selon le degré de tension de la pile. Dans ce cas, la pile se décharge, par le haut, des excès de fluide de ses différens disques, en même temps qu’elle répare ses pertes, à l’aide du fluide qu’elle reprend par sa base, et il en résulte un courant électrique non interrompu, qui se partage entre les organes et le sol, et qui occasionne, à l’égard des premiers, la sensation que produit cette expérience.
498. Supposons maintenant la pile isolée : sa moitié inférieure étant alors à l’état négatif ou à l’état d’électricité résineuse, tendra d’abord à reprendre subitement, aux dépens des organes, la quantité de fluide vitré nécessaire pour la faire repasser au même état que quand elle n’étoit pas isolée, c’est-à-dire, à celui où elle étoit chargée uniquement par des quantités de fluide vitré qui croissoient depuis la base jusqu’au sommet. Ensuite la circulation s’établira à travers les organes, comme dans le cas d’une pile non isolée. Or, les organes étant des conducteurs imparfaits, il en résulte que quand la pile est isolée, la colonne se recharge en général moins rapidement que lorsqu’elle répare ses pertes aux dépens du sol, avec lequel elle est en communication, et à cet égard l’effet de la commotion doit être moins sensible. Mais il paroît que cette diminution est plus que compensée par le mouvement plus rapide du fluide dans le premier instant, et par l’action plus concentrée de la décharge, dont l’effet ne se partage plus entre les organes et le sol. Cette explication s’accorde avec les expériences du célèbre Van-Marum, qui a obtenu généralement d’une colonne isolée des effets plus sensibles, que d’une colonne non isolée, et a remarqué que, dans le premier cas, les commotions en particulier étoient très-fortes.
499. Si l’on a pris la précaution de mouiller ses mains avant de toucher la pile par ses parties supérieure et inférieure, la commotion deviendra beaucoup plus sensible. Dans ce cas, le liquide, dont la faculté conductrice est plus grande que celle des organes, favorise la transmission de l’électricité à travers ces derniers. On augmentera encore l’énergie de la commotion, en se servant, pour toucher la pile, de deux tubes de métal que l’on tient dans les mains mouillées. Si l’on forme une chaîne de plusieurs personnes, dont les deux qui sont aux extrémités touchent, l’une la partie supérieure et l’autre la base de la pile ; et si, de plus, toutes les mains sont mouillées, la commotion deviendra générale, pourvu que le nombre des personnes ne passe pas une certaine limite qui dépend de la charge de la pilé.
500. Nous avons supposé jusqu’ici que les corps mouillés interposés dans la pile, étoient imbibés d’eau pure. Mais si l’on emploie une dissolution saline faite, par exemple, avec le muriate de soude, ou mieux encore avec le muriate d’ammoniaque, la commotion devient incomparablement plus forte. Volta a conclu de cette observation, que les dissolutions salines favorisoient l’action de la pile, principalement en ce qu’elles augmentoient la faculté conductrice de l’eau dont le carton ou le drap étoit imbibé.
Les effets dont nous avons parlé ont également lieu avec l’appareil à tasses. Il suffit alors, pour éprouver la commotion, de plonger une main dans l’eau que contient le verre placé à l’une des extrémités de la série, et l’autre dans celle que renferme le verre situé à l’extrémité opposée.
Si l’on met le crochet d’une bouteille de Leyde en contact avec le haut de la pile, tandis que sa surface extérieure communique avec les corps environnans, cette bouteille se chargera de manière que sa tension sera à peu près égale à celle de la pile.
501. Supposons que l’on attache au sommet de la pile un fil métallique délié, et un second à la base, de manière que les extrémités de ces fils se regardent, et soient à une petite distance l’une de l’autre. Si les fils ont en même temps une mobilité suffisante, leurs électricités contraires les détermineront à s’approcher l’un de l’autre jusqu’au contact, et si l’on dérange alors un des fils de sa position, l’autre le suivra, en conservant avec lui son adhérence.
On voit par ce qui précède, qu’il y a cette différence entre les effets qui ont lieu avec les machines ordinaires, et ceux qui sont produits par la pile, que les premiers sont anéantis par un seul contact, au lieu que les autres se perpétuent pendant tout le temps du contact. La pile une fois montée, devient ainsi comme un réservoir d’électricité, qui, sans le secours et comme à l’insçu du physicien, se remplit spontanément, qui regagne continuellement ce qu’on lui enlève, et qui seroit inépuisable si les corps humides, dont la pile est composée en partie, étoient à l’abri du desséchement.
502. Nous avons vu (437) que la décharge d’une batterie déterminoit la fusion d’un fil métallique à travers lequel on la faisoit passer. On obtient beaucoup plus facilement un effet analogue, en se servant de la pile. Il suffit alors de toucher à la fois les deux extrémités de cette pile avec un fil de fer : on voit naître une étincelle à l’endroit du contact, et si la pile est fortement chargée, le fil devient incandescent, et se fond sur une longueur plus ou moins considérable.
503. Tout ce qui précède nous conduit à comparer les effets de différentes piles que l’on suppose varier entre elles par le nombre et par l’étendue des disques. Nous adopterons ici les résultats auxquels Van-Marum est parvenu, dans des expériences faites avec la sagacité et l’exactitude que tout le monde lui connoît. Nous avons vu (487) qu’à mesure qu’on augmente le nombre des disques dont la colonne est composée, elle agit, toutes choses égales d’ailleurs, avec plus d’énergie, à raison d’un plus haut degré de tension. Mais si l’on suppose deux colonnes formées d’un nombre égal de disques, dont les diamètres diffèrent sensiblement de l’une à l’autre, qu’arrivera-t-il, si l’on soumet ces colonnes aux mêmes expériences ? D’après les observations de Van-Marum, les tensions seront égales des deux côtés ; il n’y aura pas de différence sensible dans la force des commotions ; mais la colonne, dont les disques seront plus grands, aura beaucoup plus d’efficacité que l’autre pour fondre un fil de métal.
504. L’égalité de tension n’est pas difficile à concevoir. On peut considérer ici une pile à larges disques, comme un assemblage de piles à disques étroits, placées les unes à côté des autres, et dont chacune auroit une tension égale à celle d’une seule pile séparée ; il en résulte seulement que la quantité totale de fluide sera plus grande dans la pile à larges disques que dans l’autre ; mais la tension, qui dépend de la densité (391), ou de la quantité de fluide accumulée dans chaque point, sera la même des deux côtés.
505. Maintenant, pour concevoir comment les commotions produites par les deux piles ne diffèrent pas sensiblement entre elles, on doit faire attention que la commotion n’est pas ici un effet instantané, comme dans l’expérience de Leyde ; elle est le résultat d’une multitude de petites secousses qui se succèdent, à la vérité avec une rapidité inconcevable, mais cependant se succèdent. Il faut considérer de plus, que le rétablissement des différens disques dans leur état primitif, à mesure que l’on décharge la pile, ne se fait aussi que par degrés, et c’est pour cela que quand on se sert de conducteurs métalliques d’une grande étendue, la pile emploie un certain temps pour revenir au même degré de tension. Or, d’une part, l’effet initial qui a lieu au commencement de la décharge est plus grand avec la pile à larges disques, où la masse de fluide est plus considérable ; mais, d’une autre part, dans les instans suivans, le retour à l’état primitif ne s’opère pas aussi rapidement dans cette pile que dans celle dont les disques sont d’un plus petit diamètre, parce qu’il faut plus de temps au fluide pour se répandre sur de plus grandes surfaces, et y parvenir à la même densité. Il paroît donc qu’il s’établit une sorte de compensation entre l’effet de la plus grande masse qui agit dans le premier instant et celui de la moindre vîtesse qui a lieu dans les instans suivans, en sorte que l’effet total ne surpasse pas sensiblement celui qui est produit par une pile à petits disques, où, en général, la vîtesse du fluide est plus accélérée, mais où sa masse est d’ailleurs moins considérable.
506. Reste à considérer la plus grande facilité de la combustion, lorsqu’on emploie une pile à larges disques. Or, ici le fluide agit de même beaucoup plus sensiblement par sa masse dans le premier instant, ce qui lui donne d’autant plus d’avantage pour déterminer le commencement de la combustion, que le fil métallique peut être comparé à un canal délié qui se présente pour recevoir un effluve abondant et rapide. Mais dès qu’une fois la combustion a pris naissance, elle s’entretient par la chaleur du fil de fer, jointe à l’action des nouvelles quantités de fluide qui arrivent.
507. Van-Marum dirigea ses expériences vers une comparaison non moins intéressante, entre la charge de la pile et celle d’une batterie de 25 verres, dont les garnitures formulent ensemble une surface de 137 ½ pieds carrés. Il observa d’abord qu’une pile de 220 paires métalliques d’argent et de zinc, à l’aide d’un seul contact aussi court que possible, chargeoit la batterie à un degré qui égaloit celui de sa propre tension, en sorte que la pile et la batterie produisoient le même effet sur l’électromètre. Cependant les commotions produites par la batterie n’avoient pas la même force que celles qu’on éprouvoit en se servant de la pile : c’étoit une suite de ce que la décharge de la batterie étoit bornée à l’action du fluide qui s’y trouvoit répandu à l’instant de la commotion, au lieu que pendant cet instant nécessairement composé, quelque court qu’il fût, la pile avoit déjà commencé à se recharger.
Les effets de la pile furent ensuite comparés avec ceux d’une machine électrique, dont le plateau avoit 31 pouces de diamètre. Il s’agissoit de savoir combien de contacts du conducteur de cette machine seroient nécessaires pour charger une batterie au même degré de tension que celui qui seroit produit par un seul contact de la pile. Mais pour que les résultats fussent comparables, il falloit faire en sorte que la batterie ne reçût, pendant son contact avec le conducteur, que la quantité d’électricité que celui-ci pouvoit fournir par un mouvement du plateau d’une durée égale à celle de ce contact. Pour parvenir à ce but, Van-Marum appliquoit d’abord un doigt sur le conducteur, tandis que le plateau étoit en jeu, et laissoit ensuite un intervalle à peine sensible entre l’instant de retirer le doigt, et celui de mettre en contact avec le conducteur un fil métallique, qu’il lui présentoit de l’autre main, par l’intermède d’un corps isolant, et qui communiquoit avec le fond de la batterie. De cette manière, la charge de la batterie se réduisoit au fluide que le plateau développoit pendant le moment du contact. L’expérience fit voir qu’il falloit six de ces contacts pour charger la batterie au même degré de tension que celui qui résultoit d’un seul contact de la colonne.
On ne peut lire ces résultats sans être étonné de l’immense quantité de fluide électrique qui s’accumule, pendant un temps très-court, dans la pile de Volta, et de l’extrême vîtesse avec laquelle le même fluide est mu dans cet instrument, déjà si propre à exciter la surprise, en ce qu’il n’a besoin que de lui-même pour acquérir sa puissance.

### Des différentes Substances qui peuvent être employées pour former la Pile.

508. Nous avons considéré la pile jusqu’ici comme étant composée de trois substances qui concourent le plus ordinairement à sa formation. Mais les tentatives que l’on a faites pour varier la combinaison de ses élémens, ont conduit à des résultats intéressans relativement à l’influence qu’exercent, les uns sur les autres, les différens corps que l’on peut employer.
509. Deux métaux quelconques, mis en contact, se constituent, comme nous l’avons dit (479), dans deux états différens et opposés d’électricité. Mais Volta a découvert que ces états, comparés entre eux dans divers métaux, présentent une gradation très-remarquable. Si l’on forme l’échelle suivante, argent, cuivre, fer, étain, plomb, zinc, l’état de chacun de ces métaux différera en plus de celui du métal précédent que l’on suppose en contact avec lui, et en moins de celui du métal suivant. Or, telle est la loi à laquelle est soumise cette gradation, que la différence d’état entre le premier et le dernier métal est égale à la somme de toutes les différences, en allant d’un métal à l’autre.
Pour fixer nos idées, représentons par 1 la différence d’état entre l’argent et le cuivre, dans le cas du contact, par 2 celle entre le cuivre et le fer, par 3 celle entre le fer et l’étain, par 1 celle entre l’étain et le plomb, et par 5 celle entre le plomb et le zinc ; si nous supposons une petite pile formée de ces six métaux ainsi rangés, et qui soit en communication avec le sol, l’état de l’argent étant zéro, celui du cuivre sera 1, celui du fer 3, celui de l’étain 6, celui du plomb 7, et celui du zinc 12. La différence d’état entre les deux extrêmes, argent et zinc, sera donc 12 moins zéro, ou simplement 12, quantité qui est égale à la somme des différences 1, 2, 3, 1, 5 entre les états consécutifs des six métaux.
Il suit de là qu’une pile de telle hauteur qu’on voudra, dont chaque élément offriroit cette série de métaux, ne produira pas plus d’effet que si elle n’étoit composée que des deux métaux extrêmes réunis par paires. Mais le résultat qui a conduit Volta à cette conséquence, mériteroit d’être vérifié par des expériences exactes.
510. Nous avons supposé que les corps imbibés d’eau qui entrent dans la construction de la pile, n’y faisoient que l’office de conducteurs. Il est néanmoins probable qu’ils influent même sur la production de l’électricité.
Mais il paroît que cette action est très-foible, en comparaison de celle que les métaux exercent entre eux. On a essayé de diversifier la construction de la pile, par la variété des substances dont on la composait. Volta a reconnu que l’on pouvoit employer, au lieu des métaux ordinaires, la pyrite et le charbon de bois. Gautherot a obtenu des effets sensibles, en substituant cette dernière substance au cuivre, et le même physicien a construit des piles, dans lesquelles un des agens étoit encore le charbon de bois, et l’autre le schiste connu sous le nom de crayon des charpentiers. M. Davy a combiné, avec succès, les actions du charbon, de l’acide nitrique et de l’eau, et M. Pfaff celles d’un métal avec l’eau et un sulfure, etc..
D’après ces observations et d’autres du même genre, il paraît exister entre les corps humides et les corps solides une corrélation, qui tend à faire varier, suivant les circonstances, les fonctions de ces corps ; en sorte qu’une substance humide qui, dans telle combinaison, faisoit la fonction de conducteur, exerçant dans une autre combinaison une action très-marquée sur un des corps solides en contact avec elle, s’associe à ce corps pour produire la vertu électrique, et réduit l’autre corps, dont l’action est beaucoup plus foible, à n’être plus qu’un simple moyen de communication, relativement à l’électricité.
Les combinaisons dans lesquelles il n’entreroit que des substances solides, ou des substances humides, n’ont pas encore été offertes par l’expérience. Mais Volta soupçonne, ainsi que nous le dirons dans la suite, que la seconde est réalisée par la nature dans le règne animal.
511. Dans les piles ordinaires, les métaux subissent une prompte oxydation, dont l’inconvénient n’est racheté par aucune influence sensible pour favoriser le développement de l’électricité, comme nous le ferons voir dans la suite. De plus, les rondelles de drap mouillé que l’on interpose entre les élémens de la pile, se dessèchent en peu de temps, ce qui fait perdre à l’appareil son efficacité. De toutes les tentatives qui ont été faites pour parer à ces inconvéniens, aucunes n’ont eu plus de succès que celles d’Alliseau, jeune physicien recommandable par son zèle. Il a construit une pile dont les élémens sont séparés par des cercles de porcelaine remplis de cristaux de sel marin humecté d’eau. Cette pile ayant été soumise à des expériences comparatives avec une pile ordinaire, on a observé qu’au bout de 53 jours ses effets se soutenoient à peu près au même degré que quand elle étoit nouvellement montée, tandis que ceux de la pile ordinaire étoient anéantis au bout du troisième jour. Il falloit seulement avoir soin de réparer de temps en temps les pertes occasionnées par l’évaporation. La pile ayant été démontée, on trouva que les disques métalliques n’étoient que légèrement oxydés, ce qui offre un nouvel avantage joint à celui d’une permanence d’effets qui peut être très-utile dans certaines expériences.

### Des Poissons électriques.

512. On connoissoit depuis long-temps la vertu qu’a un poisson du genre des raies, d’engourdir les membres de ceux qui le touchent : de là le nom de torpille qu’on lui avoit donné. Mais tandis que les premiers observateurs étoient embarrassés pour déterminer la cause de l’effet exprimé par ce mot, les Arabes avoient rencontré, comme par instinct, une dénomination puisée dans une analogie à la fois plus savante et plus vraie ; ils appeloient ce poisson râad ou raasch, nom qui, dans la langue de ces peuples, signifie tonnerre.
513. L’organe dont la torpille se sert pour exercer son pouvoir engourdissant, est composé d’un grand nombre de tubes aponévrotiques, d’une forme hexagonale et quelquefois pentagonale, rangés parallèlement les uns aux autres autour des branchies, et dont une base est adjacente à la peau de dessus et l’autre à celle de dessous. Tous ces tubes sont exactement fermés à leurs extrémités par une membrane aponévrotique, qui s’étend de chaque côté sur toute la surface de l’organe. De plus, chaque tube est traversé horizontalement par des feuillets aponévrotiques placés l’un au-dessus de l’autre à de petites distances, en sorte que le tube peut être considéré comme un assemblage de cellules superposées. L’intérieur de ces cellules est rempli d’une substance qui, d’après les expériences de Geoffroy, est composée d’albumine et de gélatine. Enfin, tout cet appareil est fourni de nerfs remarquables par leur volume, qui s’insèrent entre les tubes, et finissent par se distribuer dans leur intérieur.
514. Réaumur a observé que quand la torpille vouloit mettre son organe en activité, elle diminuoit d’abord insensiblement la courbure de son dos, qui s’aplanissoit, et même quelquefois devenoit concave, puis le relevoit par un mouvement subit qui lui faisoit reprendre sa convexité. Si dans ce moment on touchoit la torpille avec le doigt, on éprouvoit une commotion semblable à un engourdissement.
515. Parmi les physiciens, les uns attribuoient ce phénomène à l’émission d’une infinité de corpuscules qui sortoient continuellement de la torpille, mais dont l’effluve étoit plus abondant en certaines circonstances, et qui, en s’insinuant dans les membres, les engourdissoient, soit parce qu’ils s’y précipitoient en trop grand nombre, soit parce qu’ils y trouvoient des routes peu assorties à leurs figures. Selon d’autres, l’action de la torpille consistoit dans un ébranlement particulier qu’elle imprimoit aux nerfs, et d’où résultoit une sensation désagréable qui engourdissoit le membre où elle étoit produite.
516. Une nouvelle opinion, qui n’avoit pas plus de fondement que les précédentes, mais qui méritoit mieux que l’on fit des efforts pour la détruire, est celle de Schilling, qui avoit cru reconnoître dans l’anguille de Surinam, que l’on sait avoir la même vertu que la torpille, des effets magnétiques très-sensibles. Selon ce physicien, l’anguille, placée dans le voisinage d’un aimant, étoit attirée par ce corps et y restoit attachée ; on parvenoit avec peine à l’en séparer, et alors elle étoit languissante, et l’on pouvoit la toucher impunément. De plus, l’aimant qui avoit servi à l’expérience paroissoit couvert de particules de fer, et lorsqu’on mêloit de la limaille de ce métal à l’eau dans laquelle l’anguille étoit plongée, celle-ci se ranimoit et reprenoit ses forces.
Ces assertions ont été entièrement détruites par plusieurs physiciens distingués, entre autres par Ingenhousz et Spallanzani, qui, ayant répété, avec beaucoup de soin, les expériences indiquées par Schilling, n’ont pas remarqué que l’aimant exerçât la plus légère action sur l’anguille. M. Hahn, professeur de médecine à Leyde, qui a sagement discuté l’opinion de Schilling, observe que les fleuves d’Amérique, dans lesquels on trouve l’anguille de Surinam, charrient du sable magnétique, et présume que des grains de ce sable s’étant attachés à la peau gluante du poisson, qui en étoit probablement tout couvert, au moment où Schilling a fait les expériences, ont pu être une des principales causes de l’illusion qui a séduit ce physicien.
517. Le docteur Bancroft paroît être le premier qui ait soupçonné de l’analogie entre les phénomènes de la torpille et ceux que produit l’électricité. Walsh s’étant proposé de vérifier cette conjecture, fit plusieurs expériences, dont le but étoit de reconnoître si la torpille agiroit de la même manière qu’une bouteille de Leyde chargée. On plaça un de ces poissons récemment retiré de l’eau, sur une table ou étoit une serviette mouillée. On suspendit au plancher deux fils courbes de laiton, à l’aide de deux cordons de soie qui les soutenoient par le milieu. L’un des fils de laiton reposoit par un bout sur la serviette mouillée, et étoit plongé par l’autre bout dans un bassin plein d’eau posé sur une seconde table, où l’on avoit mis quatre autres bassins semblables. Le second fil métallique descendoit par une de ses extrémités dans l’eau du dernier bassin. Cinq personnes étoient rangées autour de cette seconde table. La première plongeoit un doigt d’une main dans le bassin où étoit le fil de laiton en communication avec la serviette mouillée, et un doigt de l’autre main dans le bassin suivant. La seconde plongeoit un doigt d’une main dans ce même bassin, et un doigt de l’autre main dans celui qui venoit après, et ainsi de suite, jusqu’à ce que les cinq personnes communiquassent l’une avec l’autre, par l’intermède de l’eau contenue dans les cinq bassins. Walsh ayant pris le second fil de laiton par la partie située hors de l’eau, toucha le dos de la torpille avec l’extrémité de cette même partie, et à l’instant les cinq personnes ressentirent une commotion qui, suivant le rapport qu’elles en firent, ne différoit de celle que fait éprouver l’expérience de Leyde, qu’en ce qu’elle étoit plus foible. Walsh, qui n’étoit point compris dans la chaîne, et n’avoit fait que tenir l’excitateur, ne reçut aucune impression. Cette expérience fut répétée plusieurs fois, même par huit personnes, et toujours avec un égal succès. On remarqua que chaque effort que faisoit la torpille, pour donner la commotion, étoit accompagné d’une dépression de ses yeux, à laquelle on pouvoit même reconnoître ses tentatives pour produire le même effet sur des corps inorganiques.
518. On a découvert la même vertu dans plusieurs autres poissons, dont les plus connus sont le gymnote engourdissant ou l’anguille électrique de Surinam, dont nous avons déjà parlé (516), et le silure trembleur ; d’où l’on voit que la propriété électrique, que l’on auroit été tenté de regarder comme l’indice d’un rapport générique entre les animaux qui la partagent, n’est qu’une qualité spécifique, qui forme comme des saillies dans des familles d’ailleurs très-distinguées les unes des autres. Il arrive ici à peu près la même chose qu’à l’égard des minéraux, où la propriété de s’électriser par la chaleur est dispersée, pour ainsi dire, dans des espèces de différentes natures.
On retrouve dans les poissons électriques différens de la torpille, un organe analogue au sien, qui est un assemblage de cellules composées de feuillets aponévrotiques entrelacés, et dont l’intérieur est rempli d’albumine et de gélatine. Mais la forme générale de cet organe et sa position varient d’une espèce à l’autre.
519. Walsh, en répétant les expériences de la torpille sur le gymnote engourdissant, dont la vertu est beaucoup plus énergique, parvint à obtenir un effet qui acheva de le confirmer dans l’opinion que le véritable agent étoit ici l’électricité. Il appliqua sur un morceau de verre une feuille d’étain, dans laquelle il avoit laissé une petite séparation. Cette feuille avoit ses deux bords en communication avec les corps à travers lesquels se faisoit la décharge du poisson. À l’instant de cette décharge, on voyoit très-distinctement paroître une étincelle qui franchissoit le petit intervalle pratiqué dans la feuille d’étain. Il falloit pour cela que le poisson fût exposé à l’air libre, et lorsqu’on essayoit de faire l’expérience dans l’eau, on ne voyoit plus d’étincelle.
520. Les effets des poissons électriques avoient été remarqués, depuis long-temps, par les pêcheurs. Redi rapporte que c’étoit une opinion généralement répandue parmi ces derniers, que la vertu de la torpille se communiquoit à la main et au bras de celui qui la pêchoit, par l’intermède du filet et du bâton auquel elle étoit suspendue. Les poissons doués de cette vertu s’en servent comme d’une arme invisible, pour transmettre à travers l’eau une violente secousse aux poissons d’une espèce différente, sur lesquels ils se jettent après les avoir étourdis, et dont ils font leur proie.
521. Terminons cet article par quelques détails sur la théorie à l’aide de laquelle on a essayé de lier les phénomènes dont il s’agit avec ceux de l’électricité ordinaire. Quoique Walsh eût tenté inutilement d’obtenir des attractions et répulsions entre des balles de moelle de sureau suspendues à des fils qui communiquoient avec la torpille, il n’avoit pas laissé de regarder ce poisson comme une espèce d’instrument électrique animé, et il avoit cherché à expliquer les différences qui modifioient les rapports qu’il avoit d’ailleurs avec la bouteille de Leyde. Il observoit que la même quantité de fluide électrique qui, concentrée dans cette bouteille, étoit capable de produire les effets connus de tous les physiciens, n’agiroit plus de la même manière, si on la raréfioit en la distribuant sur plusieurs grandes jarres, dont les parties, garnies de feuilles d’étain, offriroient une surface totale quatre cents fois plus grande que celle des garnitures de la bouteille. Car alors il n’y auroit plus d’attractions ou de répulsions sensibles, tandis que le même fluide, ainsi dilaté, seroit encore capable de faire éprouver une commotion à l’instant où l’on déchargeroit l’appareil. Or, cette distribution avoit lieu dans la torpille, où le fluide électrique étoit répandu et raréfié sur la somme de toutes les surfaces des prismes qui formoient l’organe de ce poisson. C’étoit tout ce que la théorie pouvoit alors suggérer de plus plausible ; et ce qui est très-remarquable, c’est que l’on n’ait pas balancé à faire dépendre de l’électricité ces phénomènes qui, dans la réalité, ne sont autre chose qu’un résultat de cette même action galvanique, qui, depuis, a donné naissance à de nombreuses discussions entre les savans des divers pays, sur la véritable nature du fluide qui la produit.
Les physiciens qui sont venus après Walsh ont continué de comparer les commotions données par la torpille avec celles que l’on éprouve en se servant de la bouteille de Leyde. Mais depuis les découvertes de Volta, c’est la pile qui doit être le véritable terme de comparaison. Ce célèbre physicien présume que parmi les substances humides dont l’organe de la torpille est composé, les unes sont propres à faire naître la vertu électrique par leur contact mutuel, et les autres à la transmettre ; en sorte que la superposition des différentes couches formées de ces substances est analogue à celle des métaux et des conducteurs imbibés d’eau qui se succèdent dans la pile. La détermination exacte de ces mêmes substances et de leurs fonctions est l’objet d’un problème intéressant, dont la solution, réservée aux efforts réunis de la physique et de la zoologie, offrira une nouvelle preuve des secours mutuels que les Sciences peuvent se prêter, en marchant de concert vers un même but.

### Des Effets Chimiques de l’Électricité Galvanique.

522. Deux savans Anglais, Carlisle et Nicholson, ayant plongé dans l’eau deux fils métalliques, dont l’un communiquoit avec le disque supérieur d’une pile ordinaire, et l’autre avec le disque inférieur, aperçurent les indices de deux gaz qui se dégageoient aux extrémités de ces fils, et qu’ils reconnurent être les mêmes que ceux qui entrent dans la composition de l’eau. Pour faire cette expérience, on se sert ordinairement d’un tube recourbé, dont les deux branches sont remplies d’eau jusqu’à une certaine hauteur, et fermées avec des bouchons à travers lesquels on introduit les fils métalliques. Les extrémités de ces fils sont plongées dans l’eau, de manière à laisser entre elles un certain intervalle. L’oxygène paroît sous la forme de bulles, à l’extrémité du fil en communication avec le disque de zinc qui produit l’électricité vitrée, et l’hydrogène se dégage, sous la même forme, à l’extrémité du fil en contact avec le disque de cuivre qui forme la base de la pile, c’est-à-dire, de celui qui donne l’électricité résineuse. Si les métaux sont oxydables, on ne voit que très-peu de bulles à l’extrémité du fil qui répond au disque de zinc, parce que l’oxygène se fixe sur ce fil, en même temps qu’il le fait passer à l’état d’oxyde.
523. Ce nouveau phénomène attira bientôt l’attention des savans, et surtout des chimistes, auxquels il offroit un problème délicat à résoudre, pour le concilier avec la théorie relative à la nature de l’eau. On voulut d’abord savoir si l’oxygène et l’hydrogène provenoient de la même molécule d’eau, ou de deux molécules distinctes. On avoit remarqué que quand on plongeoit les fils dans deux vases séparés, il ne se faisoit aucun dégagement de gaz ; mais cela pouvoit venir de ce que la communication nécessaire pour que la décharge de la pile eut lieu, se trouvoit alors interrompue. Davy trouva un moyen fort simple pour prouver que c’étoit effectivement cette interruption qui empêchoit les gaz de se dégager. Il plongea deux doigts d’une même main dans les deux vases, et aussitôt les gaz se montrèrent.
524. Ici se présentoient diverses questions. Peut-on concevoir que ce soit la même molécule d’eau qui se décompose, lorsqu’il y a un intervalle très-sensible entre les gaz qui se dégagent ? et si la décomposition a lieu par rapport à deux molécules différentes, que devient l’hydrogène à l’endroit où l’on n’aperçoit que de l’oxygène, et que devient à son tour l’oxygène, à l’endroit où l’hydrogène seul se manifeste ?
La solution la plus naturelle que l’on ait imaginée jusqu’ici de cette difficulté, est celle qui a été proposée par Monge et Bertholet. Selon ces savans, le fluide vitré a la propriété de dégager l’oxygène préférablement à l’hydrogène ; c’est le contraire par rapport au fluide résineux. D’une autre part, l’eau a la faculté de recevoir comme toutes les autres substances composées, différentes quantités relatives des principes qui concourent à sa formation. Ainsi l’eau de la rosée est oxygénée, et c’est pour cela qu’elle contribue au blanchîment des fils et des toiles qu’on expose à l’air ; l’eau distillée, au contraire, est hydrogénée, et c’est à cela qu’elle doit cette saveur particulière qu’on lui fait perdre, en l’agitant fortement avec le contact de l’air. On peut donc supposer que dans l’expérience citée, l’eau de chaque vase, ou celle qui est renfermée dans chaque portion d’un même tube, conserve en excès celui des deux gaz qui ne manifeste pas sa présence.
525. Le phénomène de la décomposition de l’eau, par l’électricité galvanique, offroit un nouvel objet de comparaison entre les effets de la machine ordinaire et ceux de la pile. Van-Marum a obtenu le même phénomène, en faisant passer une forte décharge à travers un fil de fer plongé dans l’eau. Wollaston a répété l’expérience avec un fil d’or très-délié, tellement engagé dans un tube capillaire de verre, que son extrémité, qui étoit à peine visible, se trouvoit au niveau de la surface du tube. Ce célèbre physicien, en réduisant ainsi à une extrême petitesse la quantité de métal soumise à l’action de l’électricité, est parvenu à décomposer l’eau, par une succession de petites étincelles qui sortoient d’un conducteur chargé à l’ordinaire. Il a essayé aussi de provoquer, par des expériences du même genre, le dégagement des deux principes composans de l’eau, en employant deux fils métalliques plongés dans ce liquide à distance. Mais il dit avoir constamment observé que chacun des deux fils donnoit à la fois l’hydrogène et l’oxygène, tandis que l’action de la pile les détermine à se montrer séparément. Jusqu’à présent, il faut l’avouer, l’expérience n’a pas parlé assez clairement pour que la théorie relative au phénomène dont il s’agit ne laisse plus rien à désirer : il faudra de nouveaux faits qui puissent servir d’interprètes aux premiers.
526. Un autre effet chimique, qui s’opère spontanément dans toutes les piles construites à la manière ordinaire, est l’oxydation des surfaces métalliques en contact avec les conducteurs humides. Quelques physiciens ont pensé que cet effet avoit une grande influence sur la production de l’électricité qui se développoit dans la pile. Biot, dans la vue d’éclaircir cette question intéressante, a entrepris des expériences où il a porté cette exactitude et ces attentions éclairées, qui seules peuvent conduire à des résultats décisifs. Le condensateur dont il s’est servi avoit son plateau collecteur fixé sur une tige mobile de bas en haut, et à l’aide de laquelle on pouvoit élever ce plateau jusqu’au niveau du sommet de la pile. On avoit placé sur ce sommet un petit vase de fer rempli de mercure ; l’extrémité de la tige flexible du condensateur étoit aussi en fer. Celui-ci étant amené à la hauteur de la pile, on abaissoit la tige flexible dans le mercure, au moyen d’un tube de verre verni, après quoi on abandonnoit cette tige à son élasticité. De cette manière, le condensateur recevoit toujours des charges comparables. Son contact avec le mercure, qui lui transmettoit l’électricité de la pile, étoit toujours le même, et l’on pouvoit le prolonger plus ou moins. Les quantités de fluide dont il se chargeoit étoient mesurées à l’aide d’une balance électrique construite d’après la méthode de Coulomb (393).
On a pris une pile composée seulement de vingt couples de disques métalliques ; les conducteurs humides étoient des rondelles de drap imprégnées d’une dissolution de sulfate d’alumine. La pile étant isolée sur un gâteau de résine, le condensateur mis simplement en communication avec son sommet, ne prenoit aucune électricité appréciable, par une suite du peu de hauteur que l’on avoit donné à la pile ; et cette circonstance étoit favorable au succès de l’expérience, parce qu’elle mettoit à portée de mieux apercevoir l’augmentation d’électricité qui auroit pu survenir dans la pile, par l’action prolongée de l’oxydation ; il en résultoit en même temps que la pile étoit bien isolée. D’une autre part, elle étoit en pleine activité ; car, si l’on appliquoit le condensateur à son sommet, seulement pendant une demi-seconde, et que l’on touchât en même temps la base, on avoit une charge qui, mesurée à l’aide de la balance, produisoit une répulsion de 90$^d$.
On a établi ensuite une communication entre les deux extrémités de la pile, au moyen d’un fil métallique, qui, en contact d’une part avec la base, étoit plongé, de l’autre part, dans le vase de fer rempli de mercure qui reposoit sur le sommet de la pile. On s’est assuré qu’alors le condensateur ne se chargeoit pas, soit que l’on touchât, ou non, la base de la pile, tandis qu’il étoit appliqué au sommet ; et ainsi la communication étoit bien établie.
On sait que, dans ce cas, le courant électrique circule dans l’intérieur de l’appareil, et que l’oxydation se fait avec autant de vivacité qu’à l’ordinaire. Maintenant, en supposant que le contact mutuel des métaux eût seul de l’influence sur le développement du fluide électrique, la quantité de ce fluide ne devoit pas augmenter, puisqu’elle ne pouvoit dépasser celle qui existoit au moment où la pile étoit parvenue au degré de tension dont elle étoit susceptible. Si, au contraire, l’oxydation développoit une quantité additionnelle de fluide, on devoit retrouver celle-ci dans l’appareil, qui, n’étant point en communication avec le sol, n’avoit pu rien perdre. Or, lorsqu’après un intervalle de deux minutes on détachoit du sommet de la pile le fil conducteur, à l’aide d’un tube de verre verni, et qu’on appliquoit ensuite le condensateur au même sommet, il n’y avoit point d’électricité sensible ; et cependant la pile avoit encore toute son activité, puisqu’il suffisoit de toucher sa base pendant l’application du condensateur, pour que cet instrument se chargeât, comme auparavant, d’une quantité de fluide, dont la force répulsive étoit de 90$^d$.
527. Voici les conséquences que Biot déduit de ces résultats. Supposons que l’oxydation eût développé seulement assez d’électricité pour produire une répulsion de deux degrés ; cette quantité n’auroit pu échapper à l’observation. Or, d’après les calculs de l’auteur, les intensités électriques, mesurées par la balance de Coulomb, sont à très-peu près proportionnelles aux cubes des angles de répulsion. Donc la quantité d’électricité produite par l’oxydation, pendant deux minutes, étant nécessairement plus petite que deux degrés, son rapport avec l’effet total, observé auparavant, étoit moindre que celui de 1 à 90 000 ; et comme il ne falloit, dans le premier cas, qu’une demi-seconde pour charger le condensateur, la part qu’avoit l’oxydation à cet effet instantané devoit être au-dessous de 1/10000000, quantité tout-à-fait inappréciable. Ainsi, quoiqu’à la rigueur l’oxydation doive développer de l’électricité dans la pile de Volta, l’effet de cette cause n’est nullement comparable à ce que produit le contact des métaux, sans cesse alimenté par la communication avec le sol.
528. Les physiciens qui ont attribué une si grande influence à une si foible cause, n’ont pas fait assez d’attention à la possibilité de diminuer cette influence, sans altérer la quantité d’électricité développée par l’appareil. Biot a construit des piles dans lesquelles les substances humides étoient remplacées par des disques de nitrate de potasse fondu, que l’on avoit garantis avec soin de toute humidité. Ces piles donnent autant d’électricité que celles où les conducteurs sont imprégnés de dissolutions salines très-énergiques, par exemple, de celles qui renferment du sulfate d’alumine. Seulement, le condensateur met une demi-minute, au lieu d’une demi-seconde, à se charger, lorsqu’il communique avec le sommet d’une pile composée de vingt disques. L’auteur, en faisant varier la durée du contact, a trouvé que la marche de l’opération étoit soumise à une loi représentée par une logarithmique.
529. Si nous faisons maintenant un retour sur les divers résultats que nous avons exposés, nous apercevrons partout une analogie frappante entre l’agent qui les produit et le fluide électrique. Arrêtons-nous d’abord aux phénomènes les plus propres à faire ressortir cette analogie. Une bouteille de Leyde, mise en contact avec la pile, se charge et devient capable de donner la commotion, précisément comme si elle eût été appliquée sur le conducteur d’une machine ordinaire. La pile produit des attractions et des répulsions semblables à celles des corps électrisés. Le fluide qu’elle fournit, accumulé dans un condensateur, donne des étincelles à l’approche d’un excitateur. Jusqu’ici la ressemblance des effets indique l’identité des causes. À la vérité, la sensation que l’on éprouve en touchant la pile par ses deux extrémités, n’est pas la même que celle qui est produite par la bouteille de Leyde ; mais c’est que la première est modifiée par le mouvement progressif et continu du fluide qui, au lieu de frapper les organes d’un seul coup, comme dans l’expérience de Leyde, les attaque par une succession rapide de petites impulsions ; et la preuve que c’est bien ce fluide qui est l’ame de la pile, c’est que, s’il passe dans la bouteille, le seul changement de vase lui rend tous ses caractères.
Nous avons vu qu’il étoit de même facile d’expliquer d’autres singularités de la pile, et en particulier la facilité avec laquelle un fil métallique, mis en contact avec elle, entre en combustion, tandis qu’à en juger d’après l’action peu sensible qu’elle exerce sur l’électromètre, on ne seroit pas tenté d’attendre d’elle un effet si puissant.
L’action réciproque qu’exercent entre eux les autres corps solides, même les nerfs et les muscles d’un animal, est réellement du même genre que celle qui a lieu entre les métaux ; et il étoit inutile d’avoir recours à un fluide particulier, pour expliquer des effets qui ont d’ailleurs tant d’analogie avec ceux que produisent les substances métalliques.
Le parallèle entre les deux électricités se soutient, relativement au phénomène de la décomposition de l’eau ; et si les circonstances qui l’accompagnent varient, suivant que l’on emploie une pile ou une machine ordinaire, on entrevoit de même la raison de cette diversité, à travers celle qui existe entre les appareils. Les nouvelles recherches qui restent à faire pour dissiper le nuage encore répandu sur cette partie de la science, ne peuvent avoir pour résultat d’établir une distinction essentielle entre le galvanisme et l’électricité, mais seulement de concilier l’électricité avec elle-même.
Enfin, nous demanderons si ces différences, qui en ont fait présumer une entre les agens des phénomènes produits de part et d’autre, sont plus marquées que celles qu’on observe dans les effets qui dépendent uniquement de l’électricité ordinaire. Tel corps transmet rapidement le fluide électrique aux corps contigus, tandis que tel autre corps le tient enchaîné dans ses pores. Ici, c’est la communication, par l’intermède du contact, qui fait naître la vertu électrique dans un corps ; là, c’est le frottement ; ailleurs, c’est l’action du calorique. La petite sensation que produit une simple étincelle que le doigt tire du conducteur, contraste encore plus avec la secousse qu’occasionne la bouteille de Leyde, que celle qui a lieu par la décharge de la pile. Partout le fluide électrique semble se multiplier par la diversité des phénomènes ; et il nous avoit tellement accoutumés à ses métamorphoses, que la nouveauté même de la forme sous laquelle il s’offroit dans le galvanisme naissant, sembloit être une raison de plus pour le reconnoître.
* ↑ Dans la séance tenue le 16 brumaire an 9, par la Classe des Sciences Mathématiques et Physiques de l’Institut National, le Premier Consul, après la lecture d’un Mémoire où Volta exposoit sa découverte, proposa de décerner une médaille d’or à ce physicien. Le 11 frimaire suivant, la Classe adopta unanimement l’avis de la Commission nommée à cet effet, qui étoit d’offrir à Volta la médaille de l’Institut, en or, comme un témoignage de la satisfaction de la Classe, pour les belles découvertes dont il venoit d’enrichir la théorie de l’électricité, et comme une preuve de sa reconnoissance pour les lui avoir communiquées. Dans la séance du 26 prairial an 10, le Ministre de l’Intérieur, Chaptal, communiqua à la même Classe une lettre, par laquelle le Premier Consul témoignoit qu’il avoit intention de fonder un prix consistant en une médaille de trois mille francs pour la meilleure expérience qui seroit faite, dans le cours de chaque année, sur le fluide galvanique ; et que, de plus, il désiroit donner en encouragement une somme de soixante mille francs à celui qui, par ses expériences et ses découvertes, feroit faire à l’électricité et au galvanisme un pas comparable à celui qu’ont fait faire à ces sciences Francklin et Volta, et ce, au jugement de la Classe. Le programme relatif à ces deux prix, rédigé par une nouvelle Commission, a eté lu dans la séance publique tenue par l’Institut National, le 17 messidor de la même année.
* ↑ Essai sur l’Histoire générale des Sciences, pendant la révol. franç., par J.-B. Biot, p. 19.
* ↑ Aloysii Galvani, de viribus electricit. in motu musculari commentar., p. 2.
* ↑ Aloysii Galvani, etc., commentar., p. 17.
* ↑ Ibid., p. 20.
* ↑ Histoire du Galvanisme, par Sue, t. I, p. 138.
* ↑ De viribus electricit. in motu musculari commentar., p. 21 et 22.
* ↑ Ibid., p. 40 et suiv.
* ↑ Hist. de l’Électricité, t. I, p. 58.
* ↑ Voyez la lettre de Carminati à Galvani, insérée p. 67 et suiv., dans le Commentaire déjà cité.
* ↑ Voyez la réponse de Galvani, à la fin du même ouvrage.
* ↑ Journal de Phys. ; vendémiaire an 10, p. 212.
* ↑ De l’Électricité dite Galvanique, par Volta ; Annales de Chimie ; 30 frimaire an 10, p. 250.
* ↑ Voyez le Rapport fait à la Classe des Sciences Mathémat. et Phys. de l’Institut national, sur le prix fondé par le Premier Consul, p. 5.
* ↑ Optice Lucis, edit. Lausannæ et Genevæ, lib. III, quæst. XXXI, p. 304.
* ↑ Annales de Chimie ; 30 frimaire an 10, p. 305 et 306.
* ↑ Histoire du Galvanisme, t. II, p. 8.
* ↑ Annales de Chimie ; 30 frimaire ans 10, p. 289 et suiv.
* ↑ Annales de Chimie ; frimaire an 10, p. 297 et suiv.
* ↑ Annales de Chimie ; frimaire en 10, p, 251.
* ↑ Annales de Chimie ; 30 frimaire an 10, p. 252.
* ↑ Histoire du Galvanisme, t. II, p. 208.
* ↑ Bulletin des Sc. de la Soc. Philom. ; nivôse an 10, p. 77.
* ↑ Extrait du Rapport fait à la Classe des Sciences Mathématiques et Physiques, le 8 messidor an 11, par Charles et Hallé, chargés d’examiner la pile dont il s’agit.
* ↑ Voyez la description détaillée que ce savant naturaliste a donnée de la torpille et des autres poissons pourvus de la même vertu, dans le cinquième cahierdesAnnales du Muséum d’Hist. Nat., p. 392 et suiv.
* ↑ Mém. de l’Acad. des Sc. ; ann. 1714.
* ↑ G. W. Schilling, Diatribe de morbo in Europâ penè ignoto, Jaws dicto., 1770.
* ↑ Recueil de Mém. sur l’Analogie de l’Électric. et du Magnét., par H. Van Swinden ; 1784, t. I, p.439 et suiv.
* ↑ Ibid., p, 438.
* ↑ Philosophic. transact., t. LXIII, p. 461, et t. LXIV, p. 465.
* ↑ Experimenta circa res diversas naturales.
* ↑ Annales de Chimie ; 30 frimaire an 10, p. 255.
* ↑ Biblioth. Britan., t. XV, p. 11.
* ↑ Statique Chimique, t. I, p. 216.
* ↑ Annales de Chimie, N°. 121, p. 77.
* ↑ Biblioth. Britan., t. XVIII, p. 33 et suiv.
* ↑ Nommons F la force répulsive à une distance représentée par l’unité. Soit a l’arc de cercle parcouru en vertu d’une répulsion donnée. Si cet arc est assez petit pour être censé se confondre avec sa corde, la force répulsive à la distance a sera (F/a²). Soit T la force de torsion à la distance 1 ; elle sera Ta à la distance a ; et puisqu’il y a équilibre entre les deux forces, on aura F=T.a³. Si, dans une autre expérience, la distance est désignée par a′, et si l’on nomme F′ la force répulsive correspondante dans la même balance, on aura F′=T.a′³. Donc F:F′ :: a³:a′³. À l’aide de ce résultat, on a l’avantage de pouvoir comparer entre elles les forces répulsives qui ont lieu dans plusieurs expériences consécutives, sans être obligé d’estimer les forces de torsion. L’auteur a étendu ce résultat aux attractions électriques, et il a aussi déterminé le rapport entre les deux forces qui se font équilibre, dans le cas où l’arc a devient trop grand, pour que l’on puisse, sans erreur sensible, le substituer à sa corde, qui mesure la distance réelle.
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