HAL Id: jpa-00242400
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Submitted on 1 Jan 1910
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et liquides
Tchelas Bialobjeski
To cite this version:
Tchelas Bialobjeski. Recherches sur l’ionisation dans les diélectriques solides et liquides. Radium (Paris), 1910, 7 (3), pp.76-80. �10.1051/radium:019100070307601�. �jpa-00242400�
trie est déplacé Bers le Niolet par rapport à la raie initiale; ce déplacement croit comme le carré du champ. On doit s’attend te, conformément aux consi- dérations de symétrie données plus haut et au moins
dans le cas des triplets, que toutes les dissymétries
de position doivent obéir, en première approximation,
à la loi de proportionnalité au carré du champ.
[Manuscrit reçu Ip 7 mars 19101.
Recherches sur l’ionisation
dans les
diélectriques
solides etliquides
Par Tchelas BIALOBJESKI [Laboratoire de physique du Collège de France.]
DEUXIEME PARTIE
L’étude de l’ionisation au voisinage du point
de fusion.
20. - On sait que la température du corps joue
un rôle important dans les phénomènes de conducti- bilité électrique. Or près de certains points de tempé-
rature comme les points de fusion, l’influence de la
température doit prendre des proportions considé-
rables. Le passage du corps à l’état liquide, sur lequel
ont porté mes expériences, est accompagne de chan- gements très grands de la conductibilité en même
temps que la structure de la matière subit des modi- ficalions profondes. On a cependant peu étudié jus- qu’ici les phénomènes correspondants à cause de grandes difficultés pour assurer un isolement suffi- sant dans les appareils de mesure. La conductibilité spontanée de tous les diélectriques solides en effet
croît rapidement aux températures suffisamment élevées. En ce qui concerne l’influence des rayonne-
ments ionisants les indications manquent totalement
sur ce sujet.
21. Conductibilité des solides et des liqui-
des. - Un coup d’0153il sur le tableau des conducti- bilités électriques fait voir due les meilleurs isolants
liquides possèdent une conductibilité notablement plus grande que les solides.
La question se pose de savoir a quoi tient cette
différence. Si nous ne voulons pas sortir de la théorie des ions. nous pouvons donner deux réponses : ou le
nombre d’ions croit. c’est-à-dire le passage du diélec-
trique à l’état liquide s’accompagne de la production
de nouveaux ions, ou silllplelllent leur vitesse devient
plus grande. n’une façon indirecte on peut aborder la solution de ce problème en mesurant le rapport
entre le courant spontané et le courant d’ionisation de part et d autre du point de fusion.
1. Voir la première partie de ce lrantil dans Le Radium.
7 1910 48-36.
En effet tous les faits connus jusqu’ici semblent indiquer que l’ionisation est une propriété essentiel-
lement moléculaire et que par conséquent le nombre
d’ions produits par le rayonnement ne doit pas varier
brusquement pendant le passage du corps d’un état
d’agrégation à l’autre, si toutefois ce passage n’en- traîne pas un changement considérable de densité.
Cette hypothèse admise, si le nombre d’ions transpor-
tant le courant spontané était par exemple deux fois plus petit à l’état solide qu’à l’état liquide, le rapport
du courant d’ionisation au courant spontané dimi-
nuerait deux fois après la fusion du corps.
Au contraire la constance de ce rapport prouverait
que les changements de conductibilité proviennent principalement des changements de mobilités.
D’ailleurs l’étude comparative d’un corps au point
de vue ionique dans ses divers états d’agrégation peut présenter un certain intérêt.
22. Difficultés expérimentales. 2013 Pour cette étude j’ai choisi la paraffine dure, dont je parlais plus haut.
La difficulté principale des expériences consiste
dans l’influence extraordinaire de diverses impuretés
sur la conductibilité spontanée de la paraffine fondue.
Cette influence échappe presque complètement au
contrôle. Le courant spontané augmente alors de telle
façon que l’action du rayonnement devient à peine perceptible.
Je me suis servi tout d’abord d’un condensateur
cylindrique, entre les armatures duquel était coulée
la paraffine. L’appareil était placé dans un baiii reinpli d’huile de vaseline qu’on chauffait à une tem- pérature déterminée à l’aide d’un bec Bunsen muni d’un régulateur. - J’ai dù renoncer à ce dispositif
â cause d’infiltrations de rhuile de vaseline dans le condensateur aux températures élevées.
En outre il ln’a semblé que la paraftine fondue attaquait l’ébonite qui servait d isolant. Cette action
est sans doute minime, lnais suffisante pour altérer la conductibilité spontanée.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:019100070307601
23. Dispositif expérimental. - Aussi ai-je imaginé un dispositif qui s’est trouve suffisamment
approprie à son usage. Le but que je poursuivais
dans la construction était d avoir un système faci-
lement démontable et dont tous les isolants atla-
(iuables se trouvent au dehors du liquide étudié.
En même temps je voulais réaliser l’ionisation la
plus intense possible, et pour cela le rayonnement ne devait traverser que des couches métalliques minces.
L’appareil est un condensateur plan placé dans une
cuvette de porcelaine P jfiu, 7). L armature infé-
Fig. 7.
rieure A est un disque de laiton nickelé muni de trois pieds et mis sur le fond de la cuvette. L’arma-
ture supérieure H, en communication avec l’électro- mètre, est constituée par un disque très mince d’alu-
luinium serré an moyen d’une monture vissée contre le bord inférieur d’un cylindre en laiton nickelé C.
Celui-ci est entouré d’un cylindre protecteur D muni
en bas d’un anneau E qui sert d’anneau de garde pour le condensateur plan ainsi constitué.
Il y a autre anneau en haut F qui supporte le cylindre intérieur muni lui aussi d’un anneau. Entre
eux se trouve une couche débonite G qui sert
d’isolant.
Le système est complété par une couronne II et un
couvercle J reliés au sol. Le cylindre intérieur possède
ainsi une protection électrostatique complète, il com- munique avec l’électromètre :1 travers une ouver- turc k pratiquée dans la couronne et fermée par un bouchon d’ébonite. L’armature inférieure par l’inter- médiaire d’une tige L communique avec une batterie
d’accumulateurs.
«n remplit la cuvette du liquide étudie, et on i met le système décrit.
La substance active M est introduite dans la cavité du cylindre intérieur.
le disque d’aluminium avait dans mes experiences
une épaisseur de 0mm,01.
La distance entre les armatures du condensateur était de 1 millimètre. Elle peut Ure portée il 1 ceii-
timètre à l’aicle d’une couronne mise sur la cuvette.
Le diamètre de l’armature inférieure est 5cm,8. 1
cause de l’importance des courant, étudié, une capa- cite convenable était associée au système1.
24. Variations du courant avec la tempé-
rature. - Voyons maintenant les résultats fournis par l’expérience. A
mesure que la tem-
pérature s’élève. les
deux courants, spon- tané et dù au rayon- nernent, augmentent,
d’abord très lente- ment. Au voisinage
du point de fusion on
observe un aceroi sse- ment rapide: dans
l’intervalle de 10" les deux courants devien- nent huit fois plus
forts. Ensuite Fac- croissement se ralen-
tit. Fig. 8.
Le tableau suivant
représente les résultats des mesures relatives a mie distance de 1 mm. et al une différence du potentiel
Je 720 volts entre les armatures du condensateur.
. Tableau VI.
(Figure
Un Boit qm’ le courant spontane ’tt( courant d’ionisation restent dans un rapport qui varie peu.
Celà conduit à penser, d’une part que les conducti- bilités spontanée et acquise sont du centres analogues, d’autre part que les variations du courant
avec la température proviennent principalement des ions qui le transportent
et que. par conséquent, le nombre d’ions présents
dans la substance ou produits par le rayonnement
reste à peu près constant.
25. Degré d’exactitude des résultats numé-
riques. - Avant d’aller plus loin je ferai quelques
remarques sur le degré d exactitude des valeurs de3 courant"-. Les diuerentcs séries de mesures comlior- taient toujours des écarts qui atteignaient 20 pour 100.
Cela provient évidemment de l’influence énorme que
produisent sur la conductibilité spontanée les moindres
traces de matières étrangères. Aussi ai-je utilisé dans
mes mesures les plus petites valeurs du courant que
j’ai pu réaliser.
rraillcurs toutes ces causes de perturbation n’affec-
tent que la conductibilité spontanée, le courant d’ioni- sation variant peu dans les mêmes conditions.
En outre il faut tenir compte de ce que la conducti-
bilité spontanée diminue sous l’action’ prolongée du champ électrique. Je donnerai un exemple de cette
diminution : le courant passait dans une couche de
1 cm. d’épaisseur, la différence de potentiel était de
340 volts:
Tableau VII.
Il semble que le courant du au rayonnement n’est
pas sensiblement affecté par l’applicatioti assez longue
du champ.
Les conclusions d’ailleurs qui se dégagent des expériences s’appuient sur les valeurs relatives des courants, et par conséquent les causes d’erreur énl1-
iiiérées ne peuvent pas affaiblir leur validité.
J’ajoute que dans la plupart de, mesures compara- tives l’intervalle entre la création du champ électrique
et l’isolement de l’électrolnètrp était i0 sec.
26. Courant spontané dans des couches minces. - Le passage de l’électricité a travers la couche mince de 1 mm.) de paraffine fondue pré-
sente des particularités analogues a celles qui ont
lu’u dans les couches solides. Il y a pourtant des dit-
férences considérable entre ces deux cas.
Examinons daix’rd ie courant spontané. Un peut
nettement distinguer deux phases dans sa variation
avec le champ électrique. Jusqu’à un champ de
200volts cm.
environ, lu courant suit exactement lit loi-cm.
d’Ohn1. Ensuite l’augmentation drBient plus lente: ;’1
partir de
900volts cm.
les points figuratifs se rangent sen-siblement sur une ligne droite. Ur, la propriété remar- cluablc du courant consiste en ce que les courants de directions opposées présentent une dissymétrie très
Fig. U.
I. Courant positif.
II. Courant négatif.
considérable ; le courant relaif à l’arrivée des charges négatives sur 1 armature en communication avec l’élec- tromètre est plus intense (Boir tableau YIII et fig. 9).
Tableau VIII (t° = 85°) (Figure 9).
Un voit bien que la dissymétrie entre les deux cou-
rants va s’accentuant à mesure que le champ aug-
mente. En effet les lignes droites de la deuxième
phase qui se rapportent au courant négatif et au, cou- rant positif sont très inégalement inclinées sur l’axe
des champ.
Il semble qu’au voisinanc de 18000 volts cm. l’augmen-
tation du courant positif’ s’accélère.
27. Courant spontané dans des couches
épaisses. - Pour la distante d’un centimètre enture les armatures, la variation du courant avec le poten-
tiel change d’aspect, ce qui est naturel, le champ
étant devenu dix fois plus faible. A partir de
1000 volts, OH a sensiblement le courant de satura- tion.
La dissymétrie des deux courants de sens opposés
est peu accentuée et leur allure en fonction du po- tentiel ne diffère guère.
On constate le fait frappant qu’aux mêmes difl’é-
rences de potentiel, l’intensité du courant est toujours
Fig. 10.
I. Courant positif.
II. Courant négatif.
plus grande dans la couche de 1 cm. d’épaisseur. I,c
désaccord avec la loi d’Ohm se montre ici d’une façon
éclatante.
Cela tient évidemment a ce que dans des couches
épaisses, le nombre d’ions qui peuvent prendre part
au mouvement d’électricité est plus grand (voir
tableau IX et figure 10).
Tableau IX (t°=83°).
28. Courant d’ionisation dans des couches minces. - Le courant d’ionisation ne présente pas les singularités décrites tout à l’heure à un degré aussi haut que le courant spontané. Il cil iauteher- cher la cause dans l’ionisation intense produite par la
substance active, le nombre d’ions devenant environ
fois plus grand dans la couche de 1 mm. d’épais-
seur. lu courant croit d’abord proportionnellement à
la force électromotrice, puis plus lentement, et
l’accroissement semble s’accélérer aux plus hauts champs réalisés. La dissymétrie entre les courants de deux signes existe toujours, mais elle est beaucoup
moins marquée que pour le courant spontané (voir
tableau X. figure 11 ).
Fig. 11.
I. Courant positif.
II. Courant négatif.
Tableau X (t°=87°).
29. Courant d’ionisation dans des couches
épaisses.2013Pour la couche d’un centimètre, j’ai
obtenu les nombres suivants (tableau figure 12).
Tableau XI (t°=87°).
courant qui transporte les charges positives vers
l’électromètre.
Nous voyons aussi que. contrairement à ce qui se
passe dans le cas du courant spontané, le courant
Fig. 12.
I. Courant positif.
II. Courant négatif.
d’ionisation est plus faible dans la couche plus l’paisse aux mêmes potentiels. La proportionnalité
inverse d’ailleurs entre l’intensité du courant et
1 épaisseur de la sultstance traversée par lui n’existe
point et le rapport des courants correspondants est
variable.
30. Application de la théorie des ions. - Il est clair que les formules simples de la tlléorie des
ions indiquées plus haut (; 16) ne sont pas suffi-
santes pour représenter les phénomènes du courant électrique dans le diélectrique liquide que nous avons étudié. Ainsi on ne peut pas espérer obtenir la valeur exacte de la solnme des iiiobilités à l’aide de la for- niule (8). L’incertitude provient tout d’abord de la
dissnmétrie qui existe entre les courants de deux signes.
Il est possible cependant que le degré d’approxilla-
tion soit plus grand que pour la paraffine solide, si
l’on emploie des couches épaisses.
Les valeurs ainsi obtenues ont eu tendance à dimi-
nuer à mesure que les conditions expérilrlentalce
devenaient meilleures.
En utilisant les nombres indiqués dans le tableau IX
(§27) relatifs au courant positif,, on obtient, pour la
somme des mobilités, la valeur 1.6X10-1cm:sec volt:cm.
Je tiens à exprimer, en terminant, ma reconnais-
sance à M. Langcvin pour le bienveillant intérêt qu’il
a porté a mon travail, ct à Mme Curie pour m’avoir
obligeamment prêté la substance dont je me
suis servi.
[Manuscrit reçu le 19 janvier 1910].
Recherches sur les rayons
magnétiques
Par A. RIGHI
[Laboratoire de Physique de l’Université de Bologne.] 1 1. Parmi les phénomènes lumineux, que l’on observe
lorsque la décharge a lieu dais un tube à gaz raréfié
placé dans llu champ magnétique, il y en a un très remarquable, (lui a été décrit par Plücker2 et plus
tard par Hittorf3, et qui consiste dans la formation d’une colonne de lumière généralement limitée par les lignes de force magnétique passant par le contour de la cathode.
Suçant Implication que l’on a donnée jusqu’à présent de ce phénomène, on admet que ladite colonne est tout simplement constituée par les rayons
1 f mémoire L: le résumé des travaux présentés en pallIe à différentes sociétés.
Physique. 1908, Mém. de l’acad. R. de Bologne,17
juin 1908; 17 janvier 1909; 14 novembre 1909. C. 1:. de la R. 3 juin 1909; 20 juin 1909; C. n, de l’Acad. R de Bologne, 16 janvier 1910.
2. Pogg. Ann.. 103 1838 88-131.
3. Pogg. 136 (1869 213.
cathodiques qui, dans le champ, prennent une forme llélicoïdale en s’enroulant autour des lignes de force
du champ magnétique. Si la vitesse des rayons ii’e;t pas très grande, ils s’enroulent très étroitement, et au
lieu de distinguer leur forme réelle Oll ne verra que la luminosité formée par leur ensemble.
Lorsque, comme dans I*expérience de Hittorf, ou
dans celles bien connues de Villard, on a un faisceau cathodique de section très petite, on voit nettement
la forme hélicoïdale qu’il prend sous l’action du champ. Mais souvent on voit alors aussi la colonne lumineuse de Pincker, qui cette fois est creuse et présente la forme du tube de force 11lagné6que sur lequel est enroulé le faisceau cathodique.
Ainsi il faut compléter l’explication en tenant compte des rayons cathodiques secondaires, qui ont
leur point de dl’part nil les molécules gazeuses sont rencontrées par lu, rawo· principaux e 1
