Sur les actions électriques des corps isolants sous l'influence extérieure d'un corps électrisé

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Submitted on 1 Jan 1874

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Sur les actions électriques des corps isolants sous l’influence extérieure d’un corps électrisé

R. Belli

To cite this version:

R. Belli. Sur les actions électriques des corps isolants sous l’influence extérieure d’un corps électrisé.

J. Phys. Theor. Appl., 1874, 3 (1), pp.329-335. �10.1051/jphystap:018740030032900�. �jpa-00236985�

329

SUR LES ACTIONS ÉLECTRIQUES DES CORPS ISOLANTS SOUS L’INFLUENCE EXTÉRIEURE D’UN CORPS ÉLECTRISÉ

Avant Faraday, Avogadro et Belli (2 choncerent l’hypothèse de

la

polarisation

moléculaire _{des corps}

isolants,

^{et 8clli mesura les}

pouvoirs spécifiques

^{de ces} corps ^{avec un}

appareil

^à condensation.

Faraday,

^{et llmwis}

(3) après,

^ficent usage aussi d’un

appareil

^{à con-}

densation,

^et donnèrent pour ^ces

pouvoirs

^{des nombres différents}

Je ^ceux de Belli. Matteucci

(4)

^{fit uit}

grand

^nombre

d’expériences :

il ^ne se montra pas

toujours

^{favorable a la}

polarisation,

^{mais il ter-}

mina ses derniers Mémoires sur ce sujet par une série de conclu-

sions

qui,

sauf la diversitc des

dénominations,

^{sont les données}

fomdamentales de la théorie

analytique

^du

magnétisme.

^{-’1. Sie-}

mens

(5) adopta,

non-seulement

l’hypothèse

^{de la}

polarisation.

^mais

encore toutes les autres idées de

Faraday

^sur le mode de propaga- tion des actions

électriques.

^Il

^chargea

un carreau de Franklin

avec les pôles d’une pile, et en déterminant avec une boussole les in-

tensites des courants

décharge et de décharge,

il mesura les

pouvoirs spécifiques.

^M.

^Gaugain

^{(6 )} fit aussi d’intéressantes recherches par ^une méthode qui ^a

quelque

^{analogie avec} celle de M. Siemens,

et il démontra que l’on

peut expliquer,

^{avec la théorie d’Ohm. ).t}

distribution de

l’électricité dans des appareils

^et condensation.

M. Kohlrausch (7) étudia les résidus de la décharge

^et conclut que, pour

expliquer

^cc

phénomène,

il fallait admettre la

polarisation

moicculairc des corps

isolants;

mais MM. Riess. Bezold ^{et W} ull-

uer (8)

^se

prononcèrent

^{contre une telle}

opinion.

Nous devons ad-

(1) Pour plus de détails roir mon Mémoire (Vuovo Cimento, vol. VI).

, vol. III, 1818.-

^{B Canal de / la}

M... ^{FARADAY / - 18.}

(3) HARRIS, Philosophical Trans

(4) MATTECCI, Annales de Chim ^{l ,.}

(5) SIEMENS. Annales de Poggend

(6) GAUGAIN, Annales de Chimie et de Physique, 1862.

(7) KOHLRACSCH, ^{Allnal, s de} Poggendorff, ^1834.

(8) RIESS. - Reibungs El

Phi-

losophical ^J1 chuch der

Leipzig, 1872.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018740030032900

mettre, dit M.

Wùllner,

que les ^deux électricités

pénètrent

^dans

l’intérieur des corps

isolants,

^et

qu’elles

^s’en

rapprochent plus

^ou

moins et donnent lieu à des résultats diflërents suivant la nature de

ces corps.

Cependant

^{31. Clausius}

( 1),

^{sans nier la}

pénétration

^des

charges,

^{est de la même}

opinion

que ^M. rLolilrausch. Enfin M. Can- toni

(2),

^en

Italie, remplace

^{dans ses Cours les}

explications

^ordi-

naires des

phénomènes

d’électrisation

présentés

par les corps ^iso- lants

(électrisés

par frottement ^ou par ^{contact avec un autre} corps

électrisé),

par d’autres

explications qui supposent

^une

polarisation moléculaire,

^{semblable à} celle d’un barreau d’acier aimanté. En Italie

quelques physiciens (3) adoptèrent

les idées de M.

Cantoni,

mais d’autres

(r.) s’y opposèrent.

Le numéro de novembre

1873

^de

ce Journal contient la

description

^d’une

expérience très-simple

^de

M.

Righi

^{sur ce}

sujets.

^{Dans une} des dernières séances de l’Isti-

tutu

lombardo,

^{M. Cantoni}

répondit

^{à M.}

Righi.

Ce

rapide exposé historique

^{a été fait en suivant presque entiè-}

rement les

premières

pages d’un ^Mémoire de M.

Rossetti (5),

^dont

nous aurons bientôt à

parler.

Dans mon

Mémoire, je

^commence par faire remarquer que ^dans les

appareils

^à

condensation,

^dans

lesquels

^{les armures sont en}

contact avec le corps

isolant,

l’électrisation

permanente, qui

^reste

encore

après

^la

décharge,

^{soit à la}

surface,

^{soit dans} l’intérieur de

l’isolant,

^{est une cause} d’incertitudes assez graves dans les

explica-

tions des résultats des

expériences,

^d’autant

plus qu’elle

^{doit né-}

cessairement

varier avec le

temps,

^{et avec bien d’autres circon-}

stances difficiles à reconnaître et à

analyser.

^Selon

moi,

pour ^dé-

montrer l’existence de la

polarisation moléculaire,

il faut que les résultats des

expériences

conduisent directement à admettre _que l’action

électrique

induite par ^tous les

points

^{de la lnasse de l’iso-}

(1) CLAUSIUS, Abhandlungen ^iiber mech. Wärmetheorie.

(2) ^{CANTONI, Su} alcuni principi ^di... (Sur quelques principes d’électrostatique); Milan, Tallardi, 1873; Rendiconti dell’ Istituto lombardo, 1867, 1869, 1872; Nuovo Cimento,

t. X, p. 55; 1873.

(3) ^{BOUSOTTI et PAULU} CANTONI, Rendiconti dell’ Istitiito lombardo, 1872. ^{- FERRINI.}

Rendiconti dell’ Istituto lombardo, 1872.

(4) ECCHER, ^Nuovo Cimento, 1871. ^- PIERREUCCI, ^Nuovo Cimento, 1873. ^{- RIGHI,} Nuovo Cimento, ^t. IX, p. 141; 1873.

(5) ROSSETTI, ^Nuovo Cimento, ^t. X ; 1873.

laiitidisparaitaum Puissante.

de sorte que l’on ne puis

^avec

l’hypo-

thèse d’un état

életrique que

^{« ,}

embarquement à la

surface du corps isolant ^en

vertu de l’état physique de ladite sur-

face ou du milieu ambiant. C’est seulement ils de

précision que l’on peut faire de telles expériences.

L’appareil dont je me suis servi est représenté dans le

^figure

théorique ci-conttre ^{fig. 1.}

^{. Il}

se compose d’un

dectrometre B

Fig. 1.

forme d’une

aiguille conductrice, suspendue

horizontalement _pu

un

fil f d’argent

^{tres-nn. et}

long

^de

9 décimètres à peu près. Mai- guillc

^se

termine par un petit disque

d. et elle porte un

petit mi-

roir. Un fil d’argent fait communiquer la boule fin.

^{b de cette}

balance de torsion

avec l’extrémité surpérieur du fil de

^{torsion: et}

un autre fil semblable, toujours très-fin, fait communiquer la même extrémité avec un disque conducteur D, isolé et placé loin de la ba-

lance A.

L’isolateur, qui

^{soutient cette} balance avec son micro-

mètre,

^{cstiixe à} des barres de

fer qui

^entrent

profondément

^{dans un}

mur très-solide, au fond d’une chambre assez spacieuse située au

rez-de-chaussée. Toutes les

précautons

^sont

prises

pour détendre la halanee de

l’agitation

^de

l’air,

^{et une lunette avec une}

^règle

^di-

visée sert

pour

^{l la mesure des} déviations de 1 aiguille. ^{1 distance} de 15 ou 20 centimètres du

disque

^{D est}

placée

^une

sphere

^condus-

trice isolée

S,

que l’on

peut charger

^{avec une machine}

tlectritluu.

On mesure la

charge

^{de la}

sphère

^{avec une balance}

B,

^semblable

à la balance

A,

^mais dont le fil de

torsion f1

^{est gros et}

beaucoup plus

^{court ; et l’on} mesure ses déviations snr un cadran ordinaire.

Dans

l’espace compris

^{entre la}

sphère

^{et le}

disquc, il 3-

^{a une très-}

grande

^lame

métallique

^verticale

^L, qui

^est

toujours

^{en commun-}

cation avec le sol. Cette lame défend le

disque

^{de toute induction}

sensible de la

part

^{de la}

sphère

inductrice. Une

très-grande

^caisse

à

vitrage

^{renferme les}

balance,

^le

disque

^{et la}

sphère.

^{La table sur}

laquelle

^sont

placés l’appareil

^{et la caisse est} pourvue de deux

grands

tiroirs

remplis

^{de chaux et}

qui communiquent

^avec l’intérieur de la caisse.

i° On

charge

^la

sphère

inductrice

S ;

^{2° on}

sépare

^la

sphère

^{et la}

balance B de la machine

électrique,

que ^{l’on met à} l’instant en

communication avec le

sol;

^{3° on note} la déviation de la balance

B;

I°

^{on isole de la}

sphère

la balance B que l’on ^{met à}

l’instant,

^elle

aussi,

^en communication avec le

sol;

^{5° on abaisse}

rapidement

^la

lame

métallique,

^en la laissant

glisser

^{dans une rainure}

pratiquée

sur la table de

l’appareil,

^{dessous cette}

^table,

^{loin de tout le l’este}

de

l’appareil;

^6°

après

avoir lu la déviation

impulsive

^{de la ba-}

lance

A,

^{due à}

l’induction

exercée par la

sphère

^{sur le}

disque,

^on

la mct

rapidement

^en communication avec le sol.

Quand

^{la caisse a été fermée}

pendant

^un

mois,

^à peu

près,

^{av ec}

l a cl1aux et avec

quelques

^vases

reinplis

^d’acide

sulfurique,

^l’isole-

ment est si

grand

que l’on

peut

^{faire les}

opérations

^{sans voir dimi-}

nuer sensiblement la

charge

^{de la}

sphère,

^{et toutes ces}

opérations s’accomplissent

^{en une minute à} pcu

près,

^à l’aide de leviers

qui

aboutissent ^au dehors de la caisse. Comme les cxtrémités des

aiguilles

des balances ne Louclient

jamais,

^{dans les}

positions

de repos, leurs boules

fixes,

^{et comme}

l’aiguille

^de la balance B

porte

^un

appendice

isolant

qui plonge

^dans

^l’huile,

^il

n’y

^a

jamais

^{choc entre ces}

^boules,

et l’on

peut

^lire

rapidement

^la déviation fixe de la balance B et la déviation

Impulsive

^de la balance A. Une

pointe métallique

^{en com-}

munication avec le sol est

placée

^à peu de distance du conducteur de la machine

électrique,

^{et elle sert à limiter} la tcnsion de la

machine,

selon Li

charge

que l’on ^veut donner à la

sphère.

^Cela

permet

^de

charger rapidement la sphère,

sans aucune autre

précaution

^{et sans}

perte

^4c

temps.

^La

graduation

^de la balance B se fait en réduisant

ai cc lu micromètre ses déN iations à une autre déviation constante,

et cette

graduation

conduit immédiatement ^{ci ,} elle de la balance B.

Entre le

disque

^{et la}

sphère

^on

place,

^{saii, les t«uollur, un cube E}

de

soufre,

^{ou de verre,} pte.. soutenu par deux lames de wlrti vt’u-

ticales

longues

^{et minces. Plusieurs de ces cubes sont III massifs et}

d’autres sont creux. et ces derniers sont percés d’un ^trou pour le dessèchement de l’air intérieur. Tous ces cubes ont été renfermés dans la caisse

pendant plusieurs ^mois,

^{avant les}

expériences.

^Pour

obtenir exactement les mêmes dé, iations de la balance

A,

^corres-

pondant

^{aux mêmes}

eliargcs

^{de la}

sphère,

^{dans le cas des mêmes}

cubes

isolants,

il faut que non-sculeinciit l’isolement t so!t t aussi

parfait

que ^nous l’avons

dit,

^{mais il faut encore ne} pas ^maintenir

pendant trop longtemps

^les

appareils clectrisès ;

et, ^{aBant de recom-}

mcncer la série des

opérations

que nous avons

décrites,

^{il faut main-}

tenir, pehdant quinze

^{minutes ii} peu

près,

^{tous les}

appareils

^en

communication avec le sol. De telles conmunications doivent s’éta- blir avec des soins

particuliers.

^{Ceci nous montre combien de causes}

d’erreur on

peut

rencontrer dans ^ce _{genre de} recherches. Nous passons ^sous silence d’autres détails.

Voici les

principaux

^{résultats des}

expériences. L interposition

d’un cube

isolant,

^{entre la}

sphèrc

inductrice et lu

disque,

augmente

toujours

^la

cliargc

^{induite sur ce}

dernier,

^{et cette}

charge

l’st, dans les mêmes cas,

proportionnelle

^{à la}

charge

inductrice de la

sphère.

La

charge

^induite

dépend

^{de la nature} du corps

isolant;

^{mais elle}

ne

change

pas sensiblement ^{cl couvrant} la surface de _{ce corps}

avec une couche très-mince d’un autre corps isolamt de nature dif- férente. Elle est considérablement

augmentée

par les cubes massifs.

mais peu

parues

^{cubes creux à minces}

parois. Par exemple,

^mh’r-

position d’un cube de verre pie ni augmentait ^{la charge} induite prèsque

dudoublede ce

qu’elle

^ètait

quand

^{1 j n y avait} que

l’air entre le disque

et la

sphère. Quand,

^{dans lu}

premier

^{cas, on aB ait 1 8,}

⁴⁰

^{pour la dé-}

v iation de la balance

A,

^{la même} balance donnait 1 (’ - .00 seulement

sans

l’interposition

^du

^cube;

^{mais si ce} cube était ^{creux, son} inter-

positions (aB ec

^{la mème}

^lmly’

^{de ta}

""ll!II’11

) produisait seulement

une déviation de _{1 a, oo} il peu

près,

dans la balance A. lieu de

18,40.

Les résultats des

expériences

^sont

représentés

non-seulement par des nombres suffisamment ^{exacts et constants} pour les ^mêmes cas, mais aussi par des différences ^assez grandes, ^{(’1111’(’ ces}

nombres,

dans les cas différents.

J’ai étudié la

rapidité

^avec

laquelle

^un corps isolant

pcrd

^{son ac-}

tion

électrique illduitc’B

^en

plaçant

la lame conductrice entre le

disque

^et le cube. Par cette

disposition,

^la

sphère pouvait

^exer-

cer

pendant plusieurs

^{minutes son action} inductrice ^sur le cube.

Cela

fait,

^{on mettait}

rapidelnent

^la

sphère

^en communication avec

le

sol,

^{au moment même où l’on abaissait la lame}

métallique

^in-

terposée.

^{On n’a}

jamais

^{réussi à} obtenir de cette manière la moindre dé, iation dans la balance

A,

^{mais il est} vrai aussi

qu’alors

on ne

pouvait

pas

apprécier

^uii intervalle de

temps plus petit

que

i7

de seconde entre l’instant de l’électrisation de la

sphère

^et

l’instant où la lame conductrice laissait

l’espace

^{libre entre le cube}

et le

disque.

^Dans le r’Vuovo Cinzento

de 1873, j’ai

décrit d’autres

expériences,

^{faites en} introduisant dans

l’appareil

^des

silnplifica-

tions autorisées par les

expériences précédentes,

^{et cn} faisant usage d un mécanisme

spécial

pour établir instantanément les communi- cations avcc le

sol,

^et l’isolement de certaines

parties

^de

l’appareil.

Par ces dernières

expériences, j’ai

établi que le

temps employé

par ^un cube de _vcrrc, de soufre ^ou de

spermacéti,

pour revenir ^sen- siblement a l’état

naturel,

^il

partir

^{de l’instant de la cessation de}

l’action

extérieure,

^ne

peut

^{pas être}

plus grand

que

1

de seconde.

On sait que, dans les conditions

décrites,

la moindre trace d’élec- tricité

acquise

par ^{contact ou} par action

mécanique quelconque,

dans un corps

isolant, _peut

^{durer des}

jours

^entiers.

Comme toute force

électrique

^est nécessairement due à la

sépara-

tion des états

électriques,

^et que ^les résultats obtenus

impliquent

nécessairement que ^cette

séparation s’acclmplisse

^{dans toute la}

masse, mais

qu’elle

^{soit limitée à}

cl1aque molécule,

^{il me}

parait

que l’on doit

adopter

la tliéorie de la

polarisation

moléculaire des corps isolallts.

Je ne llle suis pas

occupé

^{de la mesure des}

pouvoirs spécifiques;

^cette

mesure a été le but d’un récent Mémoire de 1’1. Rossctti. La iné- thode de ce dernier

physicien

^{est fondée sur des lois}

déjà

^établies

par lui dals un autre

Mémoire,

^{relatives aux}

appareils

^{et condensa-}

tion et à

1 application

^de la loi d’01un à ces mêmes

appareils.

^Dans

le cours de son

travail,

^M. Rossetti démontre que, si l’on

analyse

avec sa tlléoric les

expériences

que

j’ai ^faites,

^on

^arrive,

pour les POUB oirs

spécifiques

^des

isolants,

^a des lloln1res sensiblement

égaux

a ^(eux

qu’il

^{a trouvés a l’aide de ses} propres

expériences,

^très-dif-

rentes de celles décrites ici: mais di-

vers

physiciens différents

^{n nt L Le}

pouvoir de l’air

^étant

^l’unité,

^{pour le}

spermaceti,

^{M. Siemens donne}

0.78.

^Faraday

1, 45,

M. Rossetti

2,2.).

^Suivant Matteucci, le _sper- niacéti aurait ul

pouvoir beaucoup plus grand

^{1’( .}

tandis que 31. Rossetti ^{trouve 2,}

pour

^le spermlaceti ^L’t 5 pow.

le verre. Pour Faraday l’t pour

llattcucci,

^le

pouvoir

^{du soufre est}

sensiblement

égal

^{;t celui du Berre,} tandis que M. Rossetti ^donne

1,78

pour le

soufre,

^et

3,35

pour le verre. Belli donne

3,21

ⁱ pour le

soufre,

^et

7,83

pour le ^verre. La cause dc ces différences ne nous

semble _pas devoir exister dans lus dillérentes idées théoriques ces

physiciens,

parce que, ^en dernière

analyse,

^{ils ont voulu mesurer}

la méiiic constante, ^bien

qu’ils

lui aient donné des noms diflércnts.

DÉMONSTRATION DES THÉORÈMES RELATIFS AUX ACTIONS

ÉLECTRODYNAMIQUES;

PAR M. J. BERTRAND.

(FIN.)

La démonstration des théorèmes

précédents n’emprunte

^à

l’expé-

rience

qu une

^seule

proposition :

L’action d’un

conducteur fermé

^est

toujours

^{normale // / le-}

ment attiré.

Alais. pour aller

plus

^{loin et} déterminer la forme la fonc- tion indeterminée

p (r), qui figure

^{encore dans no , II iaut}

recourir de nouveau à l’étude des faits. Une seule expérience suffira.

Nous admettrons le théorème suivant:

THEOREME. IX. ²⁰¹³

Le système nommé par Ampère

^{solénoide et}

compose d’un nombre

infini de courants fermés, infiniment petits,

(101it

les

^sont distribués

perpendiculairement

^{à une méme}

courbe et à distance

égale

^{les uns}

des autres, éprouve,

^{de la} l’art

d’un courant fermé quelconque,

^{des actions}

independantes

^{de la}

forme

du solénoide et

équivalan dépen-

dant seulement Iti

position des

^{(-.1 11.}