Sur les ombres électriques et sur divers phénomènes connexes

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Submitted on 1 Jan 1883

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Sur les ombres électriques et sur divers phénomènes connexes

A. Righi

To cite this version:

A. Righi. Sur les ombres électriques et sur divers phénomènes connexes. J. Phys. Theor. Appl., 1883,

2 (1), pp.17-25. �10.1051/jphystap:01883002001700�. �jpa-00238072�

SUR LES OMBRES ÉLECTRIQUES ET SUR DIVERS PHÉNOMÈNES CONNEXES

PAR M. A. RIGHI.

1.

Les ombres

électriques (i).

^{-- On a}

expliqué

^les

phénomènes

découverts par M1~T. Hittorff ^et

Crookes,

par ^la convection élec-

trique

^des molécules du gaz. Sans vouloir discuter si ^cette

expli-

cation est vraie ^ou

non, j’ai

voulu examiner si ce mouvement des molécules du _gaz était

possible

^{à des}

pressions

^{élevées. Dans ce}

cas, la

projection

^des ombres doit se faire à peu

près

^{selon les}

lignes

^{de force du}

système

^électrisé.

Imaginons

^une

pointe

électrisée et supposons

qu’on reçoive

^les

molécules d’air électrisées

qu’elle

repousse ^{sur une} lame isolante.

Celle-ci devra s’électriser et

si,

^{entre la}

pointe

^{et la}

^lame,

^on

place

un corps

quelconque,

^{il devra arrêter une}

partie

^{des molécules}

et

produire

^{ainsi sur la lame une ombre} constituée par ^{une ré-}

gion qui

n’est pas

chargée.

^En

projetant

^{alors sur la lame le}

mélange

^{connu de soufre et de}

minium,

^on pourra rendre visi! le

, l’ombre.

L’expérience

^{effectuée en}

prenant

pour électrode étalée ^une ai-

guille

^{à coudre ordinaire a} réussi d’emblée. Comme les

lignes

^de

force ^ne sont

généralement

pas

droites,

^l’ombre

électrique

n’est pas

identique

^{à l’ombre}

géométrique,

^mais

plus petite

^et

plus

^ar-

rondie.

En

répétant

^les

expériences, je

^{suis arrivé à}

produire

^{les ombres}

électriques

par d’autres ^moyens. Dans tous les _cas, on

peut

^em-

ployer

^{un même}

appareil

^fort

simple qui

^se compose d’une colonne verticale sur

laquelle

^on

peut

fixer des bras horizontaux d’ébonite

portant,

^{l’un une}

tige

verticale de laiton terminée ^en haut par ^une bouleF et en bas par ^une

aiguille

^à

^coudre,

^{un second}

l’objet

⁰

qui

doit

projeter

^son

^ombre,

^{un troisième un}

disque

de laiton L hori- zontal sur

lequel

^on

peut placer

^{la lame d’ébonite}

qui reçoit

l’ombre.

(’ ) Extrait d’un Mémoire Sur les on2br~es electriquesJ publié dans les ~~tTénzoines de l’Académie de Bolo~ ne, 4e série, ^{t. II.}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01883002001700

Voici diverses manières de

produire

les ombres

électriques :

a. On met le

disque

^{L en} communication avec l’armature exté- rieure d’une

petite

^{bouteille de}

Leyde chargée, capable

^{de donner}

une étincelle d’au moins

o~-,01

^de

longueur,

^{et l’on}

présente

^{le bou-}

ton de l’armature intérieure à la boule B. En

projetant

^{sur l’ébo-}

nite laissée en

place

^le

mélange

^{de minium et de}

soufi~e,

^l’ombre

apparaît

immédiatement.

D’ordinaire, l’objet

^{0 était une}

espèce

de croix d’ébonite ou de laiton à bords arrondis.

Quand

^la

pointe

^est

positive,

l’ombre ap-

paraît

^en

minium,

^{elle est entourée d’un bord neutre et}

puis

^d’un

fond

jaune

^de

^{soufre ;} quand

^la

pointe

^est

négative,

^le

phénomène

est renversé. En

plaçant

^le

disque d’ébonite, supposé

sans arma-

ture, ^{à une} certaine hauteur ,sur le

disque

^de

laiton,

^{l’ombre res-}

semble

davantage

^{à Fombre}

géométrique;

^la

poudre qui

^adhère

dans l’ombre diminue en

quantité

^{ou même}

disparaît.

b. On

supprime

^le

disque

^{d’ébonite et on met le}

disque

^{L et la}

tige

^en communication

permanente

^avec les conducteurs

princi-

paux d’une machine de Holtz ^en

activité; puis

^on

projette

^{sur le}

disque

^une

poudre légère

^{comme le}

lycopode,.

^{Celui-ci s’accumule}

en dehors de l’ombre .

~’

c. En

conservantladisposition b,

^on

dépose

^{sur le}

disque,

^avant

de faire

agir

^la

machine,

^une feuille de

papier

recouverte d’une couche

légère

^d’une

poudre

^{fine et} conductrice

(zinc, minium,

^verre

humide, etc. j.

Dès que la machine

agit,

^la

poudre

^est

rejetée

^dans

l’ombre

pendant

que ^{tout à} l’entour elle ^ne fait que ^{sauter sur} le

disque, cliaque particule repoussée

^{étant bientôt} rencontrée par l’air électrisé

qui part

^{de la}

pointe. Lorsqu’on

arrête la

machine,

on voit

l’ombre,

constituée par la

portion

^du

disque, privée

^de

poudre.

Si le

papier

^sur

lequel

^{on obtient l’ombre est}

quadrillé,

^{il est fa-}

cile de

copier

^{son contour sur un}

papier

semblable. On

peut

^aussi fixer la

fi-are

^de

poudre

^{sur le}

papier

en y faisait

tomber,

^{à l’aide}

d’un

pulvérisateur

^à

liquide,

^des

gouttelettes

^d’une solution de

gé-

latine.

d. Laissant les communications ^comme en b et c et

opérant

^dans

une chambre

obscure,

^{y on}

place

^{sur le}

disque

^{L une lame de verre}

collodionnée et

sensibilisée,

^comme pour faire ^une

épreuve pho- tographique. ^Si, après cinq

^{à dix minutes d’action de la}

^machine,

on

développe l’ima-e,

^{deux ombres}

superposées

^{et assez visibles}

apparaissent généralement.

^{L’une est l’ombre}

géométrique,

^{due à la}

lumière

qui

^se

produit

^{à la}

pointe; l’autre, plus petite

^et

^arrondie,

est l’ombre

électrique.

^{Celle-ci se forme} apparemment par l’action d’une lumière très faible

accompagnant

^les

décharges

^{des molé-}

cules d’air ^sur la lame.

Quelle

que soit la manière dont on obtient les ombres

électriques,

elles se forment avec

beaucoup

^{de netteté et l’on}

peut

^obtenir

l’image

^{d’un réseau de fils}

métalliques

^ou d’une lame

percée

^de

petits

trous. En substituant ^au

disque

^{de laiton une lame}

rectangulaire

^ou

autre, l’ombre ^se déforme en raison de la déformation des

lignes

de force.

On observe certains

changements

dans l’ombre

quand

^{on élec-}

trise le

corps 0 placé

^{entre la}

pointe

^{et le}

disque.

L’ombre d’un bâton d’ébonite

parallèle

^au

disque

^est limitée par deux droites

parallèles

s’il n’est pas

chargé; mais,

^si

on l’électrise,

^ces

lignes

^de-

viennent courbes et l’ombre

s’amplifie

^ou

s’amincit,

suivant que la

charge

^{du bâton est de même nom ou de nom contraire à celle}

de la

pointe.

Avec la croix

métallique chargée,

^{on a} des effets sem-

blables.

Si, pendant

que l’ombre ^se

forme,

^on

approche

^un corps élec-

trisé,

^{on obtient un}

déplacement

^{et une} déformation très

marquées

de l’ombre. Ces

changements

^{sont dus à l’action}

électrostatique

^du

corps électrisé ^sur les molécules

repoussées

par la

pointe.

^{Pour fa-}

ciliter la

comparaison,

^on

peut

^{fixer sur une même} Iame d’abord l’ombre

ordinaire, puis

^celle

qui

^{se forme sous l’action d’un} corps électrisé. Un conducteur non isolé

agit

^{d’une manière semblable à}

cause de la

charge

^induite.

Enfin avec deux

tiges parallèles

^{terminées en}

pointe

^{et deux}

croix,

^on

_peut

^{obtenir sur une même} lame deux ombres simul- tanées. Elles sont

toujours

^{déformées et}

plus ^voisines,

^ou

plus éloignées

^entre elles que

lorsqu’elles

^{sont obtenues}

séparément.

^Ici

donc,

^{comme dans une}

expérience

^{de M.}

^Crookes,

^{les deux cou-}

rants de molécules

chargées

^{de la même} électricité ^se

repoussent

au lieu de s’attirer ^comme deux courants

voltaïques

^{de I11cI11e di-}

rection,

^ce

qui

^{est dû}

probablement

^{à ce} que ^la vitesse de transla- tion n’est pas ^assez

grande.

II.

Déplacelnents

^et

déforlnations

des étincelles par des actions

électrostatiques (1 ).

^{- Des}

expériences

^{connues montren t} que la

décharge électrique

^commence

lorsque

^{la densité}

électrique

^{sur les}

électrodes a une valeur

suffisante,

^{en relation avec la}

dimension,

la

forme,

^la

distance,

^{la nature des}

électrodes,

^etc. Si l’on admet que la

décharge

^est constituée par l’émission de

particules

^élec-

trisées,

elle devra commencer sur celle des électrodes où la den- sité est la

plus grande,

^d’où

l’explication

^d’un

grand

^{nombre de}

phénomènes.

Si l’on suppose

qu’à

peu de distance du lieu ^{oi1 se} forme l’étin- celle se trouvent d’autres corps

électrisés,

^les

particules

^doivent

dévier de leur chemin en

s’éloignant

des corps

qui

^{ont une}

charge

de même nom et

s’approcher

^des corps

chargés

d’électricité con-

traire. Or l’étincelle doit suivre le chemin des

premières particules émises,

^car la chaleur

développée

^{diminue la} résistance

opposée

par le gaz. L’étincelle elle-même devra donc être déviée comme

si c’était un corps

chargé

d’électricité de même

signe

que celle de l’électrode où la densité avant la

décharge

^{était la}

plus

^forte.

J’ai vérifié ce genre d’effets de la manière suivante : ^{-. on}

dispose

verticalement l’ une au-dessus de l’autre les deux boules entre les-

quelles

^doit

jaillir

^la

décharge,

^à

égale distance_

^{de deux}

plateaux

verticaux

parallèles,

que l’on maintient

chargés,

^l’un

positivement,

l’autre

négativement,

par ^une machine de

Holtz.,

^à

peignes

^auxi-

liaires dont les excitateurs sont assez

éloignés

^{l’un de} l’autre pour que ^les étincelles n’éclatent _pas. On observe aisément que,

lorsque

les

plateaux

^{ne sont} pas

chargés,

l’étincelle

produite

^{entre les deux}

boules,

_{par la}

décharge

^d’un

condensateur,

^{est à} peu

près

^{une droite}

verticale,

pourvu que les boules ^ne soient pas

trop éloignées.

^Mais

si les

plateaux

^sont

chargés

^et si les deux boules ^ne sont pas iden-

tiques

^{sous tous les}

rapports,

l’étincelle devisent

courbe en s’appro-

( t ) ^Extrait d’un Mémoire pul3lié ^{dans le t. II de la} 48 série des Mémoires de l’AcadénIie de Bologne.

chant de l’un ou de l’autre

plateau.

^Ces

changements

^{de forme sont}

très

remarquables lorsqu’on

^{insère dans} le circuit de

décharge

^une

résistance

liquide

telle que l’étincelle devienne

jaune.

^{Celle-ci ac-}

quiert

alors des formes très

curieuses,

^et l’on observe

qu’elle part

de

points

des électrodes

placés

latéralement.

Supposons, par exemple

que les deux boules soient

identiques

^en

dimension et en nature, mais que l’une

d’elles,

^la

négative,

^com-

munique

^{avec la terre. C’est alors sur la boule}

positive

que la den- sité est

plus ^forte,

^et c’est là que la

décharge

^{doit commencer.}

L’étincelle,

^en

effet,

^se

déplace

^{et se déforme comme le ferait un}

corps flexible électrisé

positivement.

^{Le même} effet s’obtient avec

des boules

isolées,

^{en donnant à la boule}

négative

^{un diamètre}

supérieur

^{à la boule}

positive.

III.

~’oj~me curieuse de l’étincelle dans l’air

(f).

^{- Il est d’ordi-}

naire très difficile d’obtenir deux étincelles simultanées en bifur- quant ^la

décharge

^d’un

condensateur;

^{mais la chose devient aisée}

si l’on a deux boules

égales

^a

et h, placées

^à

égale

distance d’un

plateau d communiquant

^avec l’armature extérieure du condensa- teur, y tandis que les boules

communiquent

^avec l’armature inté- rieure par deux tubes

égaux

^contenant de l’eau. Cela

étant,

^on ap-

proche

^{l’une de l’autre} les boules c~ et b en les maintenant à la même distance du

plateau ^d,

^et l’on obtient une étincelle en forme d’Y

s’appuyant

^{sur les deux boules et sur le}

disque.

Le même effet s’obtient ^en substituant au

disque

^{une troisième}

boule d.

Si les trois boules sont

disposées

l’une au-dessus de

l’autre,

^on

peut

^{obtenir en même}

temps

l’étincelle bd et l’étincelle

ab,

^bien

que ^cette dernière ait lieu entre deux boules

qui communiquent

avec la même armature.

Pour

expliquer

^ces

^faits,

considérons le cas de la

décharge

^{en Y}

où les boules sont

disposées

^{ainsi :}

(1) Mémoires de l’Académie de Bologne, 41 série, ^{t. II.}

à cause de la résistance du

circuit,

^la

décharge

^{a une durée relati-}

vement

grande.

^{Elle commence} par

exemple

^{entre b et}

^d; mais,

avant

qu’elle

^soit

^terminée,

^le

potentiel

^{de a se trouve très}

élevé,

et comme l’étincelle bd

présente

^{un chemin} peu

résistant,

^une

deuxième étincelle de a en d

s’ajoute

^{à la}

première

^{en suivant en}

partie

le même chemin.

~ Les étincelles sont

jaunes

^ou rouges suivant la

résistance,

^mais

l’expérience paraît

^{mieux réussir avec les} étincelles

jaunes.

IV.

Sur les

figures électriques

^en

fo~°me

^d’anneau

(t).

^{- Ces}

figures que j’ai

^obtenues

plusieurs

fois par hasard se forment sou- vent au lieu des

figures ordinaires, lorsqu’une décharge

^{arrive sur}

une lame isolante au moyen ^d’une

pointe dirigée perpendiculaire-

ment à l’une de ses

faces,

^et

qu’on proj ette

^{ensuite sur} la lame le

mélange

ordinaire de soufre et de minium.

Quand

^la

pointe

^est po-

sitive,

^au lieu d’une

étoile jaune,

^{on obtient}

quelquefois

^{un anneau}

jaune

^{étoilé souvent avec} du rouge ^au

milieu, ;

^{avec la}

pointe néga-

tive on a, ^au lieu d’un

disque

rouge, ^{un anneau} de minium très

régulier,

^{souvent avec une}

petite étoile j aune

^{au milieu .}

Après quelques essais, je

^{suis arrivé à trouver}

l’explication

^de

ces

phénomènes (2).

^"

Prenons une lame d’ébonite

horizontale, portant

^{sur sa face in-} férieure une armature en communication avec la terre.

Disposons

au-dessus une

tige

verticale de

laiton,

^terminée par ^une boule à sa

partie supérieure

^et par ^une

aiguille

^{à coudre à sa}

partie inférieure,

et

approchons

^{de la} boule l’armature intérieure d’une bouteille de

Leyde

dont l’armature extérieure

communique

^{avec le sol.} Dès que l’étincelle a

éclaté, projetons

^sur la lame le

mélange

^{ordinaire de}

soufre et de minium. Si la

tige

^est

parfaitement ^isolée, qu’elle

^ne

(z ) ^Extrait d’un Mémoire publié ^{dans le t. III de la} 4e série des Alélnoires de l’.Académie de Bologne.

( z ) ^{Ces anneaux} avaient été souvent observés, ^notamment par ~1~f. Reitlinger

et Wâchter qui ^{déclarent ne} pouvoir ^les expliquer (Wiedemann’s Annalen, ^t. XII, p. 606). Plus récemment encore, 11I. Antolik les ^a observés; ^{il en donne une} expli-

cation différente de celle qu’on ^lira ici, ^et qui, par conséquent, ^{ne me} paraît pas exacte ( I~riedemann’s Annalen, ^t. XV, p. !~’75).

présente

pas d’au tre

pointe

que celle

qui

^{est tournée vers la}

^lame,

et

qu’on

évite d’en

approcher

^{la main}

après

que l’étincelle ^a

’

éclaté,

^{on a}

toujours

^{sur la lame la}

figure ordinaire. Mais,

^{si la}

tige

est mal isolée ou

qu’elle

porte ^d’autres

pointes

^{en haut. ou}

qu’en-

fin on attende

longtemps

^{a~ ant de}

projeter

^le

mélange

^des

poudres,

on obtient

toujours

^une

figure

^{en anneau.}

Il suffit donc

qu’une

communication

puisse

s’établir d’une ^ma- nière

quelconque

^{entre la}

tige

^et l’armature de l’ébonite pour que les ^anneaux

apparaissent.

^Dès

^lors,

^{voici comment} les choses ^se

passent.

Après

que l’étincelle ^a

éclaté,

^{la face}

supérieure

de l’ébonite

reste

électrisée, positivement

^par

exemple

^{si tel est le}

signe

^de

L’armature intérieure du condensateur. La face inférieure ^ou l’ar- mature

qui

^{la touche se}

chargera négativement.

La lame devient donc ^un

petit

condensateur

chargé.

^{Si l’on} touche alors la

tige

^ou

si l’on établit ^une communication

quelconque

^{entre la}

tige

^{et l’ar-}

mature, celle-ci ^se

déchargera

^{et cette}

décharge (instantanée

^ou

graduelle

^{selon les}

cas)

^aura lie u par ^un

transport

d’électricité né-

gative

^{de la}

pointe

^{sur la lame.}

^Mais,

^{comme cette}

décharge

^est

moins intense que celle ^du

condensatemr,

l’action de la

pointe

^est

limitée à une

région

de la lame

plus

^étroite

qu’aupara~Tant.

^La

surface de la lame ^ne reste donc pas ^à l’état neutre, mais elle ^con-

serve sa

charge positive

^{sur les}

parties

^un peu

éloignées

^{de la}

pointe

et

acquiert

^une

charge négative

^{en son} milieu. De

là,

la formation d’un

disque

^{rouge au milieu} de l’étoile

jaune qui

^{est ainsi}

changée

en anneau.

Si la

pointe

^est trop

éloignée

^{de la}

lame,

^{on a}

toujours

^la

figure

ordinaire au lieu de l’anneau. Si la

pointe

^{est très}

près

^{de la lame}

ou

qu’elle

^{la touche et si en haut la}

tige

^{est terminé e en}

pointe,

^on

a

toujours

^{les anneaux}

qui,

^{y dans ce cas, se} transforment

graduel-

lement dans les

fgures composées

^{de 1B1. von}

Bezold, figures

que le

physicien

^{a voulu}

expliquerpar les

oscillations de la

décharge (’).

L’expérience

^{réussit méme avec} des lames de

plusieurs

^centi-

mètres

d’épaisseur.

Au milieu de l’anneau

positif jaune

^{et tout à} l’entour du

disque

(’ ) Pogg. ^{Ann" t.} CXL, p. Il’1.

rouge

qui

^en occupe le centre, des ramifications

jaunes

^très

pâles

restent souvent

visibles ;

^{elles sont sur le}

prolongement

^{de celles}

qui

^forment

l’anneau jaune.

L’explication qui précède

^{a été vérifiée} par de nombreuses

expé-

riences. On ne résumera ici _{que les} suivantes :

a. Aussitôt

après l’étincelle, déplaçons

la lame d’ébonite dans

son

plan, puis projetons

^le

mélange

^des

poudres.

^Pour peu que ^la

tige

soit mal isolée et

qu’on

^{tarde à}

projeter

^les

poudres,

^{le creux}

due l’anneau se forme sous la

pointe

^{dans la nouvelle}

position

^{de la}

lame. Souvent aussi on obtient un creux de forme

allongée

^{dans le}

sens du mouvement.

b. Si l’on fait

communiquer

^la

tige

^{avec l’un des}

peignes

^{de la}

machine de

Holtz,

et l’armature de la lame

avec l’autre, puis qu’on

fasse faire une fraction de tour au

disque

^{de la}

^machine,

^{la lame}

se

chargera

^{comme un} condensateur. Si alors on met les électrodes de la machine en contact, la lame devra se

décharger.

^En

proje-

tant les

poudres

^{à sa}

^surface,

^on obtient effectivement la

figure

^en

forme d’anneau.11 faut noter que, si la lame ^est

trop chargée,

^l’an-

neau est si

large qu’il

^sort de la lame.

c.

Après

^avoir

chargé

^{la lame comme dans}

l’expérience précé- dente,

^{isolons son armature} ainsi que la

tige qui porte

^la

pointe

^et

projetons

^les

poudres

^{lentement et} d’une manière continue. Si pen- dant ce

temps

^on touche alternativement la

tige

^et

l’armature,

^on

voit bientôt se former sur la lame des anneaux de

plus

^en

plus larges.

Si l’isolement n’est pas

parfait,

^on

peut

^ne pas toucher la

tige

^et

l’armature,

^{et l’on voit se former sous la}

pointe

^{un anneau}

qui s’élargit

peu ^à peu ^sur la

laine,

^{comme une} onde sur l’eau. Cet

anneau révèle la

décharge

successive de la lame du milieu au con- tour.

d. En

adoptant

^la

disposition ordinaire,

c’est-à-dire en

produi-

sant les

figures

^avec l’étincelle d’un

condensateur,

intercalons ^un tube

plein

^{d’eau distillée entre la}

tige

^et l’armature de la lame. De

cette manière et avec des

décharges

^assez

fortes,

^{on obtient tou-}

jours

^{des anneaux.}

Dans ce cas, la

décharge qui

^{se forme entre la}

pointe

^{et la lame}

peut

^être considérée comme une

déclzarg’e

latérale. Si le conden-

sateur

donne,

par

exemple,

^de l’électricité

positive,

^{la face}

supé-

rieure de la lame se

charge positivement,

mais aussitôt

après

^elle

se

décharge

^{à travers la} résistance

qui

^fait

communiquer

^la

tige

^à

I’armature,

^{ou ce}

qui

^{est la même} chose de l’électricité

négative

passe de la

pointe

^au milieu de la lame. Cette dernière

façon

^d"ex-

primer

^{les faits est la}

meilleure ;

car,

lorsqu’une décharge

^{a lieu}

entre une

pointe

^{et une surface}

plane,

elle s’effectue au moyen d’un

transport

d’électricité de la

pointe

^{à la surface.}

La dernière

expérience

^est

peut-être identique

^{à celle de 31. von}

Bezold

( 1 ),

par

laquelle

^ce

physicien

^{avait cru}

démontrer,

^{dans les}

décharges électriques,

^{un effet}

d’aspiration analogue

^{à celui de}

l’injecteur

^Giffard.

SUR LA SURFACE DE L’ONDE;

PAR M. B. DOYEN.

i. Dans son Commentaire au Mémoire de Fresnel ^sur la double

réfraction,

de Senar~nont effectue très habilement l’élimination des coefficients

différentiels, qui

^{conduit à}

l’équation

^{de la surface}

de l’onde. Nous nous proposons de ^montrer ici que les

princi- pales

circonstances du calcul ont leur

origine

^{dans des}

principes généraux

^{bien connus}

d’Analyse.

I. Si l’on veut rendre maximum

(ou minimum)

^{une fonction}

de trois

variables,

^entre

lesquelles

existent deux relations

on

peut regarder a, fi,

Y ^{comme des} variables

indépendantes,

chercher les valeurs

qui

rendent maximum

(’ ) Pogg. Ann., ^t. CXL, p. 544.