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samedi 22 novembre 2014

Découvertes et expériences sur l'électricité au dix-huitième siècle.

Découvertes et expériences sur l'électricité
                          au dix-huitième siècle.



La propriété dont jouit l'ambre jaune d'attirer les corps légers à une faible distance, lorsqu'il a été frotté, était connue des anciens Grecs plusieurs siècles avant Jésus-Christ. C'est du nom grec de cette substance, électron, qu'est venu le nom tout à fait moderne d'électricité. Cependant l'ambre portait aussi, dans certains pays, le nom d'harpaga (attirant avec force), motivé par sa vertu attractive; cette substance n'était pas la seule dans laquelle les anciens eussent découvert une vertu de ce genre. Théophraste, qui florissait trois cents ans environ avant Jésus-Christ, dit que, de même que l'ambre, le lyncurium attire non-seulement les pailles et les petits morceaux de bois, mais même les fragments minces de cuivre et de fer. Cette pierre, suivant lui, est fort dure; on s'en servait pour faire des cachets. Toutes ces propriétés conviennent parfaitement à la tourmaline, et ne conviennent qu'à elle, ainsi que le prouva très-bien le docteur Watson, vers le milieu du dix-huitième siècle.
Le jayet, substance charbonneuse fossile, d'origine végétale, vint se ranger, vers la fin du seizième siècle, à la suite des deux premières substances élastiques. L'auteur de la découverte est inconnu; mais ce qu'il est bon de noter, c'est que l'électricité de la tourmaline fut, pour ainsi dire, découverte de nouveau il n' y a guère plus de cent trente ans. On lit dans le volume de l'Académie des sciences pour 1717 que Lémery fit voir une pierre assez rare, venant de Ceylan, et jouissant de la propriété attractive et répulsive pour de petits corps légers, tels que les cendres, de la limaille de fer, des morceaux de papier, etc. En effet, les premières tourmalines qui aient été expérimentées par nos physiciens venaient de Ceylan, où elles portent le nom de tournamal. Elles y sont communes, ainsi que dans d'autres parties des Indes orientales. Elles ne sont même pas rares en France; elles se montrent dans les terrains granitiques de la Bretagne et de la Normandie, parfois en assez grande abondance; mais elles n'ont ni la transparence ni l'éclat qui font ranger la tourmaline parmi les pierres précieuses.
Guillaume Gilbert, né à Colchester, et qui exerçait la médecine à Londres, fut le premier qui, à la fin du seizième siècle, augmenta la liste des substances électriques. Il y rangea le diamant, le saphir, le rubis, l'améthyste, l'opale, l'aigue-marine, le cristal de roche, le verre et généralement toutes les substances vitreuses, le soufre, les résines, le sel gemme, l'alun, etc. Les résultats de ses expériences et de ses recherches sont consignés dans le livre remarquable publié à Londres, en 1600, sous le titre De magnete.
Après lui, Boyle et Otto de Guericke poussèrent plus loin toutes les expériences connues jusqu'alors. Ce dernier surtout ouvrit une voie nouvelle, en construisant la première machine électrique qui ait donné des étincelles. Un globe de soufre monté sur un axe et tournant sur un châssis de bois pendant qu'on le frottai avec la main, tel fut cet appareil. Mais les premières étincelles étaient si faibles que la lueur ne dépassait guère celle d'un morceau de sucre qu'on casse dans l'obscurité, et que, pour percevoir leur pétillement, il fallait tenir son oreille près du globe.
L'Anglais Hawkesbee, qui écrivait en 1709, obtint des effets beaucoup plus considérables en substituant un globe ou un cylindre de verre au globe de soufre. Il fit des expériences variées, mais qui ne fournirent encore aucune données pour la théorie  des phénomènes.
Près de vingt années s'écoulèrent sans que la science fit des progrès sensibles. Mais, de 1727 à 1733, Grey, compatriote de Hawkesbee, constata que l'électricité se transmet à de grandes distances, le long des corps qui jouissent de la propriété de les conduire. De concert avec Wheeler il mena le fluide électrique à plus de 230 mètres sans que l'effet fut diminué d'une manière appréciable par la distance. Il fit la distinction des corps conducteurs et des corps isolants. Le premier, il imagina de faire entrer les corps organisés dans les expériences, et employa le corps humain comme conducteur.
Les français n'entrèrent que tardivement dans la carrière. Mais les premiers essais furent marqués de ce caractère de généralisation et de méthode qui distingue à un si haut point l'esprit scientifique de la nation. Dufay,  de l'Académie des sciences et intendant du Jardin du roi, publia, en 1733 et 1734, une série de mémoires remarquables qui font époque dans la science. Il trouva que tous les corps sans exception pouvaient être rendus électriques lorsqu'on les plaçait sur du verre sec. Il fut le premier à tirer d'un corps vivant l'étincelle électrique. L'abbé Nollet, qui devint lui-même, dans la suite, un physicien célèbre, l'aida dans la plupart de ses expériences, et entre autres dans celle-ci. Il raconte qu'il n'oubliera jamais la surprise que causa à Dufay et à lui-même la première étincelle électrique qui ait jamais été tiré d'un corps humain électrisé.
Parmi les principes généraux qu'on doit à Dufay, il y en a deux surtout qui ont exercé la plus grande influence sur les travaux postérieurs. Le premier consiste en ce que les corps électriques attirent tous ceux qui ne le sont pas, et les repoussent sitôt qu'ils le sont devenus par le voisinage ou par le contact du corps électrique. Ainsi, une feuille d'or est d'abord attirée par un tube électrisé, acquiert l'électricité en s'en approchant, et par conséquent en est aussitôt repoussée; elle n'en est point attirée de nouveau tant qu'elle conserve sa qualité électrique. "Mais si, tandis qu'elle est ainsi soutenue en l'air, il arrive qu'elle touche à quelque autre corps, elle perd à l'instant son électricité, et conséquemment est attirée de nouveau par le tube, lequel, après lui avoir donné de nouveau une nouvelle électricité, la repousse une seconde fois, et cette répulsion continue aussi longtemps que le tube conserve sa puissance."
Et quant au second: "Le hasard, dit-il, ma présenté un autre principe plus universel et plus remarquable que le précédent, et qui jette un nouveau jour sur la matière de l'électricité. Ce principe est qu'il y a deux sortes d'électricité fort différentes l'une de l'autre: l'une que j'appellerai électricité vitrée, et l'autre électricité résineuse. La première est celle du verre, du cristal de roche, des pierres précieuses, du poil des animaux, de la laine, et de beaucoup d'autres corps. La seconde est celle de l'ambre, de la gomme copal, de la gomme laque, de la soie, du fil, du papier, et d'un grand nombre d'autres substances. Le caractère de ces deux électricités est de se repousser elles-même et de s'attirer l'une l'autre. Ainsi un corps de l'électricité vitrée repousse tous les autres corps qui possèdent l'électricité vitrée, et, au contraire, il attire tous ceux qui possèdent l'électricité résineuse. Les résineux, pareillement, repoussent les résineux et attirent les vitrés.
Il était impossible d'exposer d'une manière plus nette et plus simple des principes entièrement fondés sur l'expérience et qui n'ont pas cessé d'être la base de toute exposition des phénomènes électriques. Les travaux de Dufay furent pour Grey un sujet d'émulation et un point de départ pour de nouvelles découvertes. Comme Dufay avait remarqué que les étincelles étaient fortement excitées par un morceau de métal que l'on présentait à la personne soutenue par des cordes de soie et électrisée, Grey imagina de renverser l'expérience, d'isoler un morceau de métal en le suspendant sur des cordons de soie, et d'en soutirer lui-même des étincelles. L'épreuve qu'il en fit en commençant par les ustensiles ordinaires qui se trouvèrent sous sa main, pelles, pincettes, etc. , réussit complètement. Telle fut l'origine des conducteurs métalliques.
Désaguliers, fils d'un protestant français établi en Angleterre, appliqua le premier le terme de conducteur au corps auquel le tube électrisé communique son électricité, terme qu'on a étendu depuis à tous les corps qui sont capables de recevoir cette vertu, et il appela électriques par eux-mêmes le corps dans lesquels on peut exciter l'électricité en les chauffant ou en les frottant. (Les modernes ont remplacé cette dernière dénomination par celles de non-conducteurs ou d'isolants.) Désaguliers remarqua que les corps non conducteurs ne reçoivent et ne perdent pas d'électricité sur toute leur étendue à la fois; qu'ils la perdent d'autant plus vite qu'ils ont dans leur voisinage un plus grand nombre de corps conducteurs; que l'humidité est une cause de déperdition rapide de l'électricité; que le fluide électrique s'étend tout autour des corps non conducteurs.
Les dernières expériences de Désaguliers furent faites en 1742, et, vers cette époque, les Allemands recommencèrent à suivre des études dont leur compatriote Otto de Guericke avait été un si habile promoteur. Boze, professeur de physique à Wittenberg, en revint au globe d'Otto de Guericke, laissant de côté le tube qui avait toujours été en usage depuis le temps d'Hawkesbee. Ce fut lui qui, le premier, ajouta à la machine un conducteur consistant en un tube de fer ou de fer-blanc, soutenu d'abord par un homme monté sur des gâteaux de résine, et ensuite suspendu sur de la soie horizontalement devant le globe.
L'usage du globe fut aussitôt adopté dans l'université de Leipzig, où Winkler, professeur de langues, substitua un coussin à l'action de la main qu'on avait employé auparavant pour électriser le globe. Néanmoins, l'action d'une main très-sèche fut encore longtemps après regardée comme le plus efficace pour le développement de l'électricité.
Le père Gordon, bénédictin écossais et professeur de philosophie à Erfurt, employa au lieu d'un globe, un cylindre tournant d'environ 20 cm de longueur sur 10 de diamètre. Il déterminait le mouvement de rotation avec un archet. Toute la machine était portative, et pour l'isoler, il employait, au lieu d'un gâteau de résine, un châssis garni d'un filet de soie.
Les physiciens allemands se servaient d'appareils très-variés et souvent fort coûteux. Quelques-uns employaient plusieurs globes à la fois. Le frottement se faisait tantôt avec la main bien sèche, tantôt avec une étoffe de laine. Ils obtenaient déjà une puissance électrique assez considérable pour déterminer à l'extrémité du doigt une piqûre déterminant soit une ecchymose, soit une espèce de brûlure, une plaie semblable à celle que ferait un caustique. Le père Gordon augmenta les étincelles au point qu'un homme ressentait la commotion de la tête aux pieds, et que de petits oiseaux en furent tués. Ils observèrent encore que l'eau courante d'une fontaine artificielle se dispersait en gouttes lumineuses, de manière à simuler une pluie de feu. Bientôt on parvint à mettre le feu à des matières inflammables. Cet essai réussit pour la première fois, vers le commencement de l'an 1744, au docteur Ludolf de Berlin, qui, à la rentrée de l'Académie  et en présence de quelques centaines de personnes, alluma de l'éther avec les étincelles excitées par le frottement d'un tube de verre. Winkler, déjà cité plus haut, alluma, avec une étincelle tirée de son doigt, non seulement l'éther rectifié, mais encore l'eau-de-vie et quelques essences faibles, préalablement chauffées. Le père Gordon réussit mêmes à enflammer des liqueurs spiritueuses au moyen d'un jet d'eau électrisé.
Les expériences des Allemands furent répétées, variées et développées en Angleterre par le docteur Watson. C'est à cette époque (1745-1746) qu'appartiennent les expériences représentées par nos figures, empruntées à une traduction française des Mémoires de ce docteur.
On voit dans la figure 1 une machine dans le genre de celles qui étaient employées par Hawkesbee à Londres et par Hausen à Leipzig. 


Un jeune clerc ou abbé, à demi agenouillé, tourne la roue qui imprime à un globe de verre un mouvement rapide de rotation. C'est le frottement du verre contre une main sèche qui développe à la surface du verre l'électricité vitrée, tandis que l'électricité résineuse passe de la main à travers le corps de la dame et se perd par le sol dans la terre, qui joue le rôle et prend le nom de réservoir commun. Un personnage suspendu en l'air par des cordes qui l'isolent joue le rôle de conducteur. L'électricité développée à la surface du globe est recueillie par ses pieds et, le traversant tout entier, passe par l'extrémité de sa main droite dans le corps de la jeune fille, qui est placée elle-même sur un bloc de résine faisant l'office d'un tabouret isolant. Celle-ci, tenant le jeune homme de la main gauche, attire avec sa main droite des feuilles d'or légères, placées sur un guéridon isolant. On voit que l'électricité est passée à travers le jeune couple, comme à travers d'une chaîne conductrice, du globe de verre aux feuilles d'or.
La figure 2 représente une machine d'un genre peu différent de la première. 


On y voit encore un personnage dont le rôle  se réduit à tourner la manivelle qui doit, par un renvoi de mouvement simple, imprimer une rotation rapide au globe de verre; puis un autre dont la main fonctionne comme coussin déterminant un développement d'électricité. Le fluide vitré recueilli au contact du globe suit un conducteur métallique qui se réduit à un canon de fusil ou à un simple tube de fer-blanc, supporté par les fils de soie tendus sur des tréteaux; il est saisi par un personnage qui, placé sur un support isolant, tient le conducteur de sa main gauche, et qui de la main droite lève une épée: le fluide traverse d'un bout à l'autre cette série d'anneaux conducteurs et s'accumule vers la pointe de l'épée. A peine a-t-on approché de cette pointe une cuiller pleine d'esprit de vin, que l'étincelle jaillit et enflamme le liquide.
Une expérience connue sous le nom de danse des pantins est devenue célèbre depuis que l'illustre Volta l'a prise comme point de comparaison dans l'explication qu'il a donné de la formation de la grêle.


La figure 3 représente un phénomène de ce genre. Le petit garçon saisit de la main gauche le tube conducteur en communication avec le globe de verre tournant; de la main droite il tient un plat métallique sur lequel on a placé des boules de sureau, des fragments de verre, du fil d'archal et de diverses substances. Il est, d'ailleurs, posé sur un gâteau de résine qui l'isole. L'autre personnage approche peu à peu du plat que tient le petit garçon un autre plat métallique semblable. Lorsque les deux plats sont arrivés à une assez faible distance, les mêmes fragments s'élancent du plat inférieur vers le plat supérieur, avec une légère explosion accompagnée d'étincelles pour les fragments de substances conductrices; puis ils retombent pour recommencer à monter tant que le courant électrique continue: l'interruption de ce courant fait cesser tout le phénomène.

Le magasin pittoresque, janvier 1851.


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