Rétro 1900: l'ABC de la Physique

Un bâton de cire ou un morceau d'ambre échauffé par frottement attire de petits objets: fragments de papier, de moelle de sureau, etc., et les repousse ensuite.


Deux carrés de moelle de sureau étant touchés l'un avec une barre de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...), l'autre avec un bâton de résine s'attireront, tandis que si ces deux morceaux de moelle sont frottés tous deux avec la barre de verre, ils se repousseront. Il y a donc deux électricités, l'une positive (+), l'autre négative (-).

L'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...) n'existe qu'à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) des corps, et les surfaces arrondies conservent les charges électriques, tandis que les pointes les laissent échapper.


Conductibilité

Les corps bons conducteurs se laissent facilement traverser par l'électricité (ex. le corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.), les métaux, etc.) ; le verre, la porcelaine, les étoffes, le liège, etc., sont mauvais conducteurs. On les emploie comme isolants.

Production de l'électricité


La première pile électrique (Une pile électrique (ou plus simplement pile) est un dispositif électrochimique...) fut créée par Volta en 1800. Elle se compose d'une série de couples ou d'éléments empilés les uns sur les autres dans un ordre régulier: un disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une...) de cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre...), un disque de zinc (Le zinc (prononciation /zɛ̃k/ ou /zɛ̃ɡ/) est un élément...) soudés l'un à l'autre, une rondelle de drap imbibée d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) acidulée, et ainsi de suite; le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) renfermé dans un cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée...) formé de trois tiges de verres.


Pôles

Dans une pile, le pôle positif (+) est l'extrémité où l'électricité prend le potentiel maximum: c'est dans la pile Volta (fig. 18), le zinc vers lequel sont tournés tous les zincs de chaque couple; le pôle négatif est constitué ici par le cuivre. Mais, dans la plupart des piles, le pole positif correspond au métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) peu attaquable (cuivre, platine).


Électrodes

Les électrodes on rhéophores sont deux fils métalliques fixés aux pôles de la pile et destinés à les faire communiquer entre eux.

Machines électriques


Destinées à produire par frottement (Les frottements sont des interactions qui s'opposent à la persistance d'un mouvement relatif entre...), de l'électricité à haut potentiel. La plus connue est la machine de Ramsden, formée d'un plateau en verre fixé sur un axe, et qui produit de l'électricité par frottement (V. plus loin).

Condensateurs

Appareils servant à accumuler sur de petites surfaces de grandes quantités d'électricité.


Bouteille de Leyde

C'est le plus connu des condensateurs. Elle se compose d'un flacon en verre mince dont l'intérieur est rempli de feuilles de bisulfure d'étain. Une feuille (La feuille est l'organe spécialisé dans la photosynthèse chez les végétaux...) d'étain recouvre à l'extérieur les parois à mi hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) et le fond. Une tige (La tige est chez les plantes à fleurs, l'axe, généralement aérien, qui prolonge la racine et...) de cuivre recourbée et terminée par un bouton passe à frottement dur à travers un bouchon de liège et communique avec les feuilles de bisulfure.

On charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) la bouteille en l'approchant d'une machine électrique (Une machine électrique est un dispositif permettant la conversion d'énergie électrique en...) (fig. 14). L'électricité positive s'accumule sur les feuilles et la négative sur l'étain, la main (La main est l’organe préhensile effecteur situé à...) établissant la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle,...) avec le sol.


Pour décharger la bouteille, on met en communication les deux armatures au moyen d'un excitateur (fig. 13); il se produit alors une forte étincelle électrique, entre le bouton et l'extrémité supérieure de l'excitateur.

Courant électrique

Le phénomène qui résulte de la transmission électrique continue d'un pôle à l'autre de la pile, en décharge continue, est le courant électrique, qui ne prend naissance qu'au moment où la communication est établie (circuit fermé).


Unité du courant

Le débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers...) ou l'intensité d'un courant, est la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) d'électricité qui s'écoule pendant un temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) déterminé.

On a adopté comme mesure d'intensité l'unité CGS (centimètre, gramme (Le gramme est une unité de masse du Système international (l'unité de base est le kilogramme) et...), seconde), ou unité absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un...). L'ampère (Ampère peut désigner :) est la 10e partie de cette unité.

Les capacités sont évaluées en farads; les potentiels en volts, les quantités en coulombs. L'ohm vaut 100 millions de CGS; sa puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) est égale à la résistance à 0° d'une colonne de mercure, dont la section est de 1 mm, 2 et la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) 1 m, 106. Sa résistance est à peu près celle d'un fil de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...) de 4 mm de diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...). et d'une longueur de 100 m. ou celle d'un fil de cuivre de 1 mm de diamètre et de 48 m. de long.


Pile Bunsen

Inventé en 1843. Chaque élément comprend; 1) 1 vase en grès on en verre, rempli d'une solution d'acide sulfurique (L'acide sulfurique (anciennement appelé huile de vitriol ou vitriol) est un composé...) au I/10e ; 2) un cylindre creux en zinc amalgamé; 3) un vase poreux en terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...) de pipe (La pipe est un objet servant à fumer (tabac, opium...). Elle est en général composée de deux...); 4) une plaque de charbon. Le vase F reçoit d'abord le zinc, puis le vase poreux; au centre, le charbon sur lequel on fixe une pince (Une pince est un dispositif mécanique ou un outil, ayant pour fonction de pincer quelque chose...) de cuivre sur laquelle est une borne avec un fil de cuivre, qui est l' électrode positive: une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) pince fixée an zinc constitue l'électrode négative.

La pile est inactive tant que la communication n'est pas établie par un conducteur entre le zinc et le charbon: dès que cette communication a lieu, il y a décomposition (En biologie, la décomposition est le processus par lequel des corps organisés, qu'ils...) chimique, le zinc attaqué devient le pôle négatif; le charbon devient le pôle positif.


Couplage des piles

On peut augmenter la puissance du courant en couplant les piles, de manière à relier les pôles contraires; le zinc de la 1ère au charbon de la 2nde, etc. Il en est de même pour les autres piles.


Pile Daniell


Inventée par Becquerel en 1829: modifiée par Daniell en 1836. Diffère de la précédente en ce que le vase poreux contient du sulfate de cuivre (Le sulfate de cuivre est formé par la combinaison d'un ion cuivre (Cu2+) et d'un ion sulfate...) dissous dans l'eau, dans laquelle plonge un cylindre de cuivre (pôle positif); une lame de zinc amalgamée et courbée en cylindre forme le pôle négatif.


Pile Leclanché


A un seul liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...). Le charbon est enfermé dans une enveloppe composée de coke en fragments et de bioxyde de manganèse (Le manganèse est un élément chimique, de symbole Mn et de numéro atomique 25.) fortement pressés et moulés. Le pôle négatif est constitué par une tige de zinc plongeant dans une solution de chlorhydrate d'ammoniaque.


Pile Grenet

Un vase de verre à large col contient le liquide; 2 plaques de charbon fixées parallèlement sur un disque de caoutchouc durci, constituent le pôle positif. Le pôle négatif est formé d'une lame de zinc, qui s'introduit entre les 2 plaques de charbon, et qu'on peut, par une coulisse, remonter à volonté.

Effets chimiques des courants

Le courant électrique décompose l'eau avec rapidité, lorsqu'elle contient un sel ou un acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions...). Il décompose de même la plupart des composés binaires (oxyde métallique, chlorure, etc.).

La plupart des sels étant décomposés par la pile, Jacobi et Spencer eurent l'idée de modeler les métaux en les précipitant de leurs dissolutions salines par l'action lente (La Lente est une rivière de la Toscane.) d'un courant électrique; ce fut l'origine de la galvanoplastie et de l'électrochimie.


Galvanoplastie


On fait un moule en creux, en gutta-percha, de l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) dont on veut reproduire le relief (Le relief est la différence de hauteur entre deux points. Néanmoins, ce mot est souvent employé...) (médaille, bijou. etc.). Ce moule est ensuite enduit de plombagine et porté dans une cuve contenant une solution saturée de sulfate de cuivre. Au dessus de cette cuve sont posées deux barres de laiton, reliées aux pôles d'une pile Daniell. On suspend le moule à la barre du pôle négatif; et à celle du pôle positif sur une plaque de cuivre. Le courant se trouvant ainsi fermé, le sulfate de cuivre est décomposé, son acide et l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) de l'oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins...) se rendent au pôle positif, tandis que le cuivre se dépose lentement au pôle négatif. Au bout de 48 heures (L'heure est une unité de mesure  :) chaque moule est recouvert d'une couche solide de cuivre.


Électrochimie. (Dorure, argenture, etc.)

Procédé par lequel on revêt à la pile un métal d'une autre couche de métal précieux ou de plus bel (Nommé en l’honneur de l'inventeur Alexandre Graham Bell, le bel est unité de...) aspect. La pièce est dégraissée à chaud, s'il y a lieu, puis débarrassée des couches d'oxyde par dérochage et par décapage.

Le bain est ordinairement pour la dorure composé de chlorure d'or (1 gr.), de cyanure (Les cyanures sont les composés de l'anion CN-, formé d'un atome de carbone lié par...) de potassium (Le potassium est un élément chimique, de symbole K (latin : kalium, de...) (10 gr.) et d'eau (450 gr.).

Les pièces à dorer sont, comme pour la galvanoplastie, plongées dans la cuve contenant le bain et suspendues au pôle négatif, tandis qu'on accroche une plaque d'or au pôle positif. Mêmes procédés, sauf que le bain et la plaque varient selon les métaux, pour l'argenture, le cuivrage, le nickelage, etc.
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