Sur divers aspects de la décharge d'un condensateur

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Submitted on 1 Jan 1912

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A. Aubertin

To cite this version:

A. Aubertin. Sur divers aspects de la décharge d’un condensateur. Radium (Paris), 1912, 9 (5), pp.186-189. �10.1051/radium:0191200905018601�. �jpa-00242546�

riences directes, qui ^feront l’objet ^{d’un travail}

ultérieur.

Il est certain que ^cette association _est, dans les conditions de mes expériences, extrêmement instable.

J’en puis donner pour preuves actuellement, ^{10 la}

facilité avec laquelle, ^la température ^{restant cons-}

tante, ^une faible diminution de pression ^des gaz

dégagés ^{atténue la} fluorescence verte au profit ^{de la}

fluorescence jaune ; ^{2° une} particularité que j’ai

maintes fois observée dans la manière dont ^se fait le brunissement du verre. J’ai déjà signalé (e 11) que le brunissement du verre était, ^{à une} température donnée, beaucoup ^moins rapide quand ^{on chauffe du}

sodium commercial que lorsqu’on chauffe du sodium pur. Voici maintenant, ^en outre, ^ce que l’on cons- tUe : si l’on met un peu de sodium commercial ^au milieu d’un tube assez étroit (15 ^{à 20} mm) ^{et d’une} vingtaine de centimètres de longueur, ^si l’on y fait le vide, ^{et si} l’on chauffe ce tube uniformément ^vers 350°, ^le brunissement est beaucoup plus ^intense

aux deux extrémités que dans la région occupée par le sodium. Cela semble bien indiquer qu’au ^moment

où la _vapeur de sodium se forme, dans de telles conditions, ^{elle est} engagée ^{dans une} combinaison

qui ^{la rend} moins active _pour l’attaque ^{du verre,}

mais qui ^ne dure que pendant ^les quelques ^instants qui ^{lui sont} nécessaires _pour diffuser sur une lon- gueur de 4 ou 5 ^cm.

Je propose donc, provisoirement, ^{de concevoir les}

vibrateurs qui fournissent le spectre ^{cannelé comme} des systèmes complexes formés d’un atome (ou ^d’une molécule) ^de sodium, associé, ^{dans une} combinaison

passagère ^{ou labile en} perpétuelle ^{formation et en} perpétuelle dissociation, ^avec des éléments matériels

plus petits. Ces éléments pourraient ^{être constitués}

par des ^atomes d’hydrogènes, ^ou par des fractions d’atomes (ions ^ou électrons). ^Une image ^de pareils complexes pourrait être trouvée dans les doublets

instables que ^11. Righi ^{et sir} J.-J. Thomson ont découvertes dans les rayons ^canaux.

Quant ^au nombre d’éléments supplémentaires

associés à l’atome de sodium, ^il pourrait ^{être, à} priori, quelconque, ^les associations comprenant 1, ^2,

5,... ^{n ... éléments} supplémentaires ^{pouvant, sauf}

des exceptions ^isolées, figurer simultanément dans la vapeur.

Un avantage ^{de cette} hypothèse, qui s’accorde bien

avec l’ensemble des faits actuellement connus, est

qu’elle permettrait d’expliquer les séries de raies

équidistantes dans l’échelle des longueurs d’onde, observées par M. Wood dans la région ^du spectre cannelé, quand ^{on excite} la vapeur par ^{une source}

monochromatique. ^{De même} qu’un tuyau d’orgue,

dont ^on augmente ^la longueur ^en progression ^arith- métique, ^{émet des sons dont les} longueurs ^d’onde

sont en progression arithmétique, ^{de même on} peut

penser qu’un système ^de résonnateurs formés d’une

partie analogue pour ^tous (l’atome ^de sodium) ^{et de}

1, 2,... n,... éléments supplémentaires pourra ^entrer

en résonance en émettant des longueurs ^d’onde

elles-mêmes en progression arithmétique ^{ou à} peu

près. ^{Les raies} manquantes ^{dans une série} pourraient peut-être ^alors correspondre ^à des associations molé- culaires inexistantes, ^{ou non} représentées prat ique-

ment dans l’ensemble, ^{à cause} d’une trop grande

instabilité.

Enfin, ^{il est} possible que la ^{nature même} de la lumière excitatrice ait une influence sur ces asso-

ciations labiles, ^sur leur nombre _par rapport ^au nombre des atomes de sodium restés libres. Cela

expliquerait qu’une faible variation dans l’intensité de certaines des radiations de la lumière blanche - excitatrice rende prédominants ^les phénomènes ^de

résonance dus à l’un ^ou à l’autre des systèmes ^de

résonnateurs.

[Manuscrit reçu le 15 mai 1912.]

Sur divers aspects ^{de la}

décharge

Par A. AUBERTIN

[Faculté des Sciences de Nancy. ^- Laboratoire de M. Gutton.]

1. ^- Divers aspects ^de l’étincelle.

On peut, ^{à la} pression atmosphérique, ^ohtenir

des étincelles de décharge d’un condensateur sous

des formes très variées, depuis l’aspect ^{de la} décharge

dans un tube de Geissler, jusqu’à ^celui de l’étincelle

disruptive ^blanche.

Toepler 1, Kaufrnann 2 ont obtenu la décharge ^de

Geissler ^en employant des électrodes en ardoise ou en

bois. On l’obtient entre des électrodes métalliques ^de

très faible capacité, ^{distantes de moins de 1 mm,} lorsque ^le courant est amené à ces électrodes

1. TOEPLER, Jried. Ann., ⁶³ (1897) ^109.

’?. KAUFMANN, ^{il ied.} Ann., ² (1900) ^158.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0191200905018601

par des conducteurs de très grande résistance.

Une batterie de bouteilles de Leyde ^est chargée

par ^une machine de Holtz dont l’un des pôles ^{est au}

,

sol. Elle se décharge ^entre des électrodes formées de fragments ^{de fil de} platine, ^de quelques ^dixième

de millimètre de diamètre et 1 cm de longueur,

arrondis à leurs extrémités et soudés dans des tubcs de verre de 5 mm à 4 ^mm de diamétre.

Les étincelles s’observent au microscope. ^Les figures,

sur lesquelles la cathode est à gauche, ^{sont des} pho- tographies grossies dix-huit fois.

Lorsqu’on ^{intercale sur le circuit} deux tubes rem-

plis ^{d’eau, de 70 cm de} longueur ^{totale, dont on di-}

minue progressivement ^la résistance en enfonçant ^les

fils reliés à la batterie, puis ^en remplaçant ^l’eau par

l’ 19. ^{1 e}

une solution de sulfate de cuivre, l’étincelle prend

les différents aspects ^suivants (fig. 1) :

On voit d’abord, ^{sur la} cathode, ^{une lueur bleue}

très peu étendue, ^suivie d’un espace ^noir trop ^court pour ^être visible sur la photographie (1), puis ^d’une

ét,roite colonne anodique ^rosé.

Lorsque ^la résistance diminue, ^la gaine cathodique

s’étend de plus ^en plus, la colonne anodique s’élargit

et devient moins lumineuse (2, 5 ^et 4).

Sur la cathode, ^{dans la} gaine ^{bleue et} jusqu’à ^une

distance de l’extrémité beaucoup plus grande que l’intervalle explosif ^on voit ensuite se produire ^des

flammes _roses, desquelles ^sont lancées dans toutes les directions des particules incandescentes. Les parti-

cules projetées ^sont trop peu lumineuses pour être visibles sur les photographies. ^{Pour les} plus grandes

résistances auxluelles ^ce phénomène ^se produit, ^les particules, qui s’éloignent ^{d’abord de la} cathode,

font ensuite un crochet qui ^{les en} rapproche. ^La

teinte rose de la colonne anodique ^devient plus ^vio-

lette (J ^et 6). Lorsqu’on emploie ^{comme cathode,}

non plus ^du platine, ^{mais un fil de cuivre, on observe,}

au lieu de particules incandescentes, ^{des tlammes}

vertes.

Pour de plus faibles résistances du circuit, ^la gaine

cathodique ^bleue disparait, les flammes roses se pro- duisent moins loin du commet de la cathode où appa- raissent des taches blanches très brillantes. La ^co- lonne anodique ^{est au centre} d’une auréole blanche

qui remplit l’intervalle anode-cathode ( i ).

La cathode devient ensuite de plus ^en plus hrillante;

la colonne anodique disparaît peu à peu. ^La décharge

est presque complètement ^{blanche et a le même} aspect ^au voisinage ^{des deux} électrodes (8).

Si l’on supprime ^{enfin tout à fait la résistance} liquide, ^{on obtient} l’étincelle blanche oscillante.

Une seule étincelle ^a suffi pour obtenir la photo- graphie ^1; l’intensité de l’impression photographique

devenant plus ^faible lorsque la résistance du circuit diminue, ^{on a} du en employer cinq pour la photo- graphie ^8.

Le condensateur était une batterie de 16 bouteilles de Leyde. ^{Pour de} plus ^faibles capacités, l’étincelle

présente ^{la même suite} d’aspects; ^{elle est seulement}

moins brillante.

Pour de très grandes résistances la décharge ^dure pendant ^un temps ^très appréciable ^et devient silen- crieuse.

Influence de la distance des électrodes. ^-- Ces variations d’aspect ^se produisent ^{pour toute dis-}

tance des électrodes intérieure à 1 _{mm ;} mais le phé-

nomène de Geissler disparait pour ^une résistance du circuit d’autant plus petite que la distance est elle- même plus petite. L’expérience ^{suivante le montre :}

la distance étant, _par exemple, égale ^{à 0,2 Inn1 on} règle la résistance de manière à observer le phénomène

de Geissler et une large gaine bleue. En écartant alors les électrodes on obtient des flammes roses ii la cathode.

II. ^- Mesure des potentiels explosifs.

Les potentiels explosifs ^ont été mesurés avec un

électroscope ^à feuille d’étain gradué jusqu’à ^3500v

par comparaison ^{avec un} électrodynamomètre ^Sie-

mens.

Les tubes à eau qui portent les électrodes sont reliés à la boule et à la _{cage de} l’électroscope (fig. 2)

et aux extrémités d’une très grande résistance _p dont

on peut faire varier la grandeur ^d’une façon ^continue.

Pour réaliser cette résistance j’ai employé ^la disposi-

tion suivante : ^un tube de verre étroit, vertical, ^rem- pli d’eau, porte ^{à sa} partie supérieure ^{un entonnoir,}

et est relié à sa partie inférieure par ^un tuyau ^de caoutchouc, ^{à un réservoir} rempli ^{de mercure. En}

élevant ce réservoir on fait monter le ^mercure dans le tube, ^ce qui diminue la longueur ^{de la colonne}

d’eau et par suite la résistance de l’ensemble.

Pour faire une mesure, ^on augmente ^{lentement la}

résistance _2. ce qui fait croitre la différence de potcn-

tiel entre les électrodes. La feuille de l’électroscope

dévie. Au moment où jaillit l’étincelle elle retombe

Fig. 2.

brusquement; ^son

écart à cet instant

mesure le poten- tiel explosif.

Résultats des

mesures. - La clitfërence de po- tentiel pour la-

quelle jaillit ^l’étin- celle, ^{tant sous la} forme blanche et

bruyante ^{que sous}

la forme du phé-

nomène de Geiss- ler, ^n’est pas ^cons- tante ; elle dépend

de la vitesse avec

laquelle ^{on la fait}

croitre, ^et est

d’autantplus ^faible

que ^cette vitesse

est plus ^{lente. Ce}

fait n’est _pas sur-

prenant, l’étincelle

se produisant ^seu-

lement ^an moment ou des centres électrisés qui

existent dans l’atmosphère ^sont, par hasard, ^amenés

au voisinage des électrodes.

On évite cet inconvénient en éclairant les électrodes par la lumière ultra-violette d’un arc électrique ^dans

le charbon positif duquel ^{est un} fil d’aluminium.

L’étincelle Geissler jaillit ^alors toujours pour ^une même différence de potentiel. ^Par exemple, ^{avec des}

électrodes de 0,6 ^mm de diamètre distantes de 0,5 ^mm j’ai ^obtenu régulièrement 1930 volts.

Le potentiel explosif de l’étincelle blanche et

bruyante, ^même éclairée, n’est pas aussi ^exactement constant ; il continue à dépendre ^{de la} rapidité ^avec laquelle ^{on fait} croître le potentiel. Dans les mêmes conditions que plus ^haut j’ai obtenu successivement :

1730v 1750v 1680v 1640, 1680v 1640v

Cependant ^en maintenant la différence de potentiel

à 1640v et en attendant un temps plus ^{ou moins} long l’étincelle finissait toujours par ^se produire.

Lorsque ^la décharge ^a la forme de Geissler, ^on peut

au contrairè maintenir très longtemps ^{une valeur}

de quelques volts inférieure au potentiel explosif ^sans

que ^la décharge ^se produise.

Lorsqu’on éclaire les électrodes, ^le potentiel explo-

sif’ de l’étincelle Geissler est donc bien défini; celui de l’étincelle blanche et bruyante ^est plus ^{faible et 1 écart} dépend ^{de la vitesse avec} laquelle ^on fait croitre la différence de potentiel ^{entre les} électrodes.

MM. Villard et Abraham ⁱ ont montré que, pour des distances de plusieurs centimètres, ^une décharge peut ^se produire pour deux potentiels ^{V1 et Vg bien}

différents à chacun desquels correspond ^{un mode} particulier ^de préparation de l’étincelle. Le plus ^has V1, ^celui que l’on ^constate généralement, n’est cepen- dant qu’accidentel ^et peut ^être facilement dépasse.

dans l’air _sec, mais non dans le _gaz carbonique.

Pour rechercher si les phénomènes que j’ai ^étudiés présentent quelque analogie avec ceux qui ^{ont été}

découverts par ^MM. Villard et Abraham, j’ai ^{fait des} expériences dans l’air sec et dans le gaz carho-

nique.

Dans l’air sec le potentiel explosif ^de l’étincelle Geissler est bien constant; celui de l’étincelle disrup-

tive lui est en général inférieur de 50, environ.

Dans le gaz carbonique sec2 et constamment renouvelé on constate une différence plus grande,

150v à 200v, ^{entre les} potentiels explosifs ^{des deux}

étincelles; ^mais celui de l’étincelle disruptive ^est

fixé avec moins de rigueur que dans l’air.

Enfin dans l’air et le _gaz carbonique très humides la différence atteint 200v mais la constance de cet écart est beaucoup moindre que dans ^ces gaz ^secs.

III. ^- Décharge incomplète d’un conden- sateur par l’étincelle Geissler.

L’étincelle disruptive ^{ne laisse à une} bouteille de

Leyde que la charge résiduelle.

L’étincelle Geissler, ^au contraire, laisse subsister entre les armatures d’un condensateur une différence de potentiel ^d’autant plus grande que la résistance ^du circuit de décharge ^est plus grande. ^On peut ^{le cons-}

tater de la manière suivante :

Les armatures du condensateur C qui ^{doit se} décharger ^{sont reliées aux} points ^{D et E} (fui-. 5). ^On

le charge ^en augmentant la résistance p. On coupe ensuite les communications en 1,, I;, 15 ^et I,F, puis ^on

referme 1,.

L’électroscope ^{mesure alors la} différence de poten- tiel entre les armatures du condensateur C. On rap-

proche ^les électrodes jusqu’à provoquer l’étincelle ^et

on constate que l’électroscope indique encore une

différence de potentiel ^d’autant plus grande que la résistance du circuit de décllarge ^est plus ^élevée.

Voici ^un exemple d’une série de ces mesures : le condensateur est une batterie de 4 bouteilles de

Leyde chargée ^{à 2000 volts.}

L’étincelle fait diminuer cette différence de poten-

tiel de :

1. "ILLBRD et ABRAHAM. Comptes ^{rendus, 25} )Iai 1910.

p. 1286.

’2. Dans le gaz carbonique la colonne anodique ^{est blanche} verdâtre, la gaine cathodique ^{est bleue.}

Avec la très grande résistance de 50 ^{cm on} peut, ^en rapprochant ^de plus ^en plus ^les électrodes, tirer de la

Fig. 3.

batterie, un grand nombre d’étincelles dont chacune fait baisser le potentiel ^d’une quantité comprise ^entre

100 et 1 ;jOv.

Si la hatterie est sans cesse rechargée par ^la machine de Holtz les étincelles la déchargent ^d’autant

moins que la résistancc est plus grande ^et par suite

se succèdent à des intervalles de temps ^de plus ^en plus ^courts.

Il. Villard 1 a montré que les mêmes phénomène

se produisent dans des ballons vidés jusqu’à ^la pres- sion de 1 à 2 ^cm de mercure. La décharge peut y prendre deux formes : la forme de la décharge ^de

Geissler et la forme de la décharge disruptive; ^et

c’est toujours par accroissement de l’intensité que l’on passe ^{de la} première à la deuxième.

Dans mes expériences, ^la décharge ^{de Geissler,}

durant plus longtemps ^et déchargeant incomplète-

ment la batterie, correspond ^{aussi à unie} plus ^faible

intensité du courant que l’étincelle disruptive. ^Ce

fait explique ^{que la} décharge ^de Geissler tend ^vers la forme disruptive quand, ^sans changer la résistance

liquide, ^on augmente ^{la distance des} électrodes. De cette augmentation ^{résulte en effèt un} accroissement du potentiel explosif ^et l’intensité du courant des

décharge ^s’élève.

J’indiquerai, pour terminer, ^un moyen d’observer,

entre les mêmes électrodes, ^{à la fois} des étincelles blanches et des étincelles Geissler,. Il suffit d’attacher

aux électrodes, _pour augmenter ^leur capacité, ^des plaques ^de métal. On voit alors à la tois, ^{en obser-}

vant au microscope les étincelles successives, ^les

deux aspects ^{de la} décharge.

Cette dernière expérience ^donne l’explication ^d’une particularité ^que présente l’étincelle (’.eissler lors-

qu’elle ^{est très} fréquente, c’est-à-dire lorsque ^la

résistance est très grande ^{ou les} électrodes _{très rap-}

prochées : ^la gaine cathodique ^{bleue est} alors par-

semée de points blancs brillants. Cela tient à ce que les électrodes, quoique ^{de très faible} capacité, ^se déchargent encore sous forme d’une petite ^étincelle

blanche que l’on voit en même temps que la décharge principale ^{sur la cathode.}

[Manuscrit reçu le 11 mai 19121.

1. YlI,L.BRO, Journal de Physique, ⁷ (1908) ^325.

Émission de

charges

Par E. HENRIOT

[École ^Normale supérieure. ²⁰¹⁴ Laboratoire de Physique.]

Ce travail se partagera ^{en deux} parties, la pre- mière relative à l’émission de charges par les métaux, ^la seconde relative a l’émission de charges par les sels.

PREMIERE PB)mE

Émission de charges ^{par les métaux.}

Ce genre de recherches ^est très délicat, ^{car on se}

trouve aux prises ^{avec une} triple diftlcul té :

1° Idéalisation de vides élevés et obtention de sur-

faces métalliques convenables;

2" Protection électrostatique minlltieuse ii 1 Ïnté- rieur des cellules a vide :

3° Protection contre la lumière, ^{doot les moin-} dres traces perturbent complètement ^le phéno-

mène.

Les phénomènes parasites qu’on ^{obtient en} négli-

geant ^{une de ces trois} précautions ^sont d’un ordre de