Nouvelles recherches sur le potentiel de décharge dans le champ

Nouvelles recherches sur le potentiel de d´echarge dans le
champ magn´etique
A. Righi
To cite this version:
A. Righi. Nouvelles recherches sur le potentiel de d´echarge dans le champ magn´etique. Radium
(Paris), 1911, 8 (5), pp.196-204. <10.1051/radium:0191100805019601>.<jpa-00242474>
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196
bilité de
7
à
1,
le courant
vertical
varie seulement
de
1
a
1,5.
Il
semble
que
l’on
puisse
conclure
a une
constance
relative dans la
valeur
moyennes
de
cet élé-
ment.
Nous
avons
mentionné,
au début
de
cet
article,
les
recherches sur
l’électricité
atmosphérique
exécutées
par
M.
Rouch,
dans
l’Antarctidue 1,
au
cours de
la
dernière
expédition
Charcot. Parmi
les
observations,
figurent
de
nombreuses
mesures
de la conductibilité
faites avec un
appareil
de
Gerdien.
Elles
sont
répar-
ties sur neuf mois
pendant
lesquels
le
champ
était,
d’autre
part, régulièrement
enregistré.
M. Rouch
a
publié2
les
moyennes
mensuelles cor-
respondantes
de
ces deux éléments.
Or,
ces
valeurs
s’accordent
mal avec la conclusion
formulée
plus
haut.
En
calculant,
en
effet,
à l’aide de
ces
données,
les
intensités du courant
vertical,
on
trouve,
pour
l’en-
semble
des
neuf
mois
d’observations :
Sous
un
champ
moyen
relativement
fort,
la
conduc-
tibilité conserve
des
valeurs très
élevées,
de sorte
que
l’intensilé du
courant vertical
est
ici
trois fois
plus
grande
que
la valeur
moyenne
des
résultats
précédents.
1. A l’ile
Peterman
(L ==63° 10’S.
G
= 06°34’ W) ,
due
févl’icr
à novembre 1909.
2.
C.
R.,
18juillet
1910.
Il
est
possible que
les
valeurs trouvées
pour
la
con-
ductililité soient
trop
fortes.
M.
Bouch
a
signalé
les
difficultés
de ces incsures dans les
conditions
Ol1 il
opérait,
soit
par
le fait
de
l’isolement
difficile
à
main-
tenir,
soit
par
l’influence
de
l’air
glacé
qui
alimentait
l’aspirateur.
Néanmoins,
toutes les
précautions
avaient
été
prises pour
assurcr
autant
que possible
la
valeur
des observations.
Une
différence
considérable,
mais
dans
un sens
fréquemment
consl,até
en
d’autres
ré-
lions,
s’est
toujours
manifestée
entre
les
conductibi-
lités des
deux
signes,
la
conductibilité
positive
étant,
pour
certains
mois,
dcux
fois
plus
forte
que
la
néga-
tivc.
(Valeur
moyenne
du
rapport :
1,62).
I)’autre
part,
la marche annuelle de la conductibilité
s’est
montrée
rigoureusement
inverse de celle
du
champ.
S’il
était
permis
de
généraliser
d’après
le
petit
nombre des données
accluiscs,
on
pourrait
supposer
clue
l’intensité du
courant
vertical,
peu
variable
dans
les
régions
tempérées,
aurait tcldance
a
s’accroitre
aux hautes latitudes
et,
peut-être,
à
s’affaiblir
aux
latitudes basses. Hâtons-nous
de
le
dire,
rien
n’auto-
rise
aujourd’hui
une
pareille
conclusion; mais,
mal-
gré
les réserves
qu’il comporte,
le
résultat des con-
sciencieuses observations
de M.
Houch doit
être
retente.
Peut-on
prévoir,
des à
présent,
ce
que
réserve
à
la
physique
du
globe,
la solution du
mystérieux
pro-
blème
scientifique
des
régions polaires!
[Mamiscrit reçu le 27
avril
19111.
Nouvelles
recherches
sur
Je
potentiel
de
décharge
dans Je
champ
magnétique
Par
A.
RIGHI
[Laboratoire
de
physique
de
l’Université
de
Bologne.]
1
4.
Circonstances
qui
influent
sur le
poten-
tiel
de
décharge.
-
Ayant
l’intention
d’étendre
mes
recherches
aux
tubes à
grande
raréfaction,
j’en
ai
tout
d’abord
employé
un de la
forme
usuelle,
c’est-à-dire
un
tube
ayant
deux électrodes circulaires
parallèles plus
ou moins
éloignées
l’une
de
l’autre,
placées
entre
les
pôles
de
l’électr0-ctlnlallt de
Ruhm-
korff,
de
manière
que
les
disques
étaient
soit
paral-
lèles,
soit
perpendiculaires, à
la
direction
du
champ
magnétique.
J’ai tout
de
suite
constaté
que,
même à
des
raré-
factions très
grandes,
le
champ
dans certains
cas
pro-
duit
une
diminution,
dans
d’autres
une
augmentation
1.
Voir
la
première
partie
de
ce mémoire dans Le
Radium,
8
(1911)
135-139.
du
potentiel
de
décharge;
mais
j’ai
observé une
grande
irrégularité
dans
les
phénomènes,
en dehors des diffi-
cultés
signalées
déjà
autrefois.
Souvent,
et d’une
ma-
nière
plus marquée que
dans
les recherches
anciennes,
j’observais
le fait connu
que,
une fois
que
la
décharge
commence
sous certaines
conditions,
elle
continue
lorsque
ces conditions
ont
été modifiées
de manière
qu’elles
exigent
pour
initier
la
décharge
une
différence
de
potentiel
beaucoup
plus
grande
que
celle
réelle-
ment
appliquée
aux
électrodes du tube. Je
me suis
aperçu
bientôt
que
les
phénomènes changeaient
sou-
vent,
soit en
touchant le tube
avec le
doigt,
soit
en y
approchant
des
conducteurs,
soit
en
modifiant la
pro-
priété
isolante
de
la
surface
extérieure du tube de
verre.
Enfin j’ai
constaté,
que
les
phénomènes
variaient
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/radium:0191100805019601

197
lorsque,
sans
changer
la différence
des
potentiels
des
électrodes,
on
changeait
leurs valeurs
absolues,
par
exemple
en
mettant
en
communication
avec la tcrre
l’un ou l’autre des
pôles
de
la
batterie d’accumulateurs.
Tout
cela
semble
indiquer
l’existence de
charges
électriques
sur
le
verre
des
parois.
En
effet,
ayant
rendu
conductrice
la surface
extérieure du tube
en
collant
sur
clle une feuille
d’étain
qu’on
maintenait
en communication avec
la
terre,
les
irrégularités
et
lcs
l’ig. 1.
incertitudes dans les
mesures
disparurent.
L’influence
des valeurs absolues des
deux
potentiels
resta
complé-
tement,
et
pour
l’étuctier
j’ai
donné au tubc
la
forme
indiquée par
la
figure
,1.
Ce
tube
est
cylindrique
et
porte
comme électrodes
deux
petits
disques
A
B,
placés perpendiculairement
à son
axe,
dont la
distance
réciproque
est d’environ
i5
cm. Commc le diamètre
extérieur
du tube
est
un
peu plus
petit que
celui du
trou dont sont
percés
les
noyaux
de fer
des deux
bobines de
l’électro-aimant,
on
peut
faire
entrer
le
tube
dans
ces
trous. L’électro-
aimant est niobile sur
des
rails
longitudinaux,
ce
qui
permet
de
varier
sa
position
relative
par
rapport
au
tube.
Tn
particulier
on
peut placer
une des électrodes au
milieu
de
l’espace
qui
reste libre entre les
pôles,
et
alors l’autre électrode
se trouve au dedans d’une
des
bobines,
et
précisément
au
milicu
de sa
longueur.
Cette deuxième électrode est alors
soustraite à
l’action
du
champ,
au
moins
lorsque
celui-ci
n’a
pas
une
intensité
très
grande.
Pour
m’en
rendre
compte
d’une maniére
exacte,
j’ai
jugé
nécessaire de
mesurcr l’intensité
du
champ
correspondant
à des
intensités
variées du courant
magnétisant,
soit
entre
les
pôles
moitié
distance,
soit
au
centre des
noyaux
des
bobines,
en
employant
pour
cela une
petite
bobine
communiquant
avec
un
galvanomètre
balistique.
Voici
le
résultat de
ces
mesures.
L’allure
irrégulière
des
nombres des
et 4me
colonnes
est
due
vraisemblablement
à une
irrégularité
de
structure du fer
des
noyaux.
Pour les
expériences
suivantes l’électrode
A du
tube se
trouvait au
milieu du
champ
entre
les
pôles,
pendant que
l’électrode
B était au milieu de la bobine
de droite. Le
tube
était
recouvert
extérieurement
par
une
feuille
métallique
en
communication avec
la
terre.
Il
est
facile,
avec
une
telle
disposition
de
1 expë-
rience,
de
niettre
CIl
évidence l’influence
)
exercée
par
la valeur
absolue
du
potcn-
tiel de
chaque
électrode,
connue aussi
cellc des
signes
de leurs
charges ;
voici
une série
d’observations
laites
avec
une
pression
de
0,02
mm.de
l’air
dans
le tube.
La
différence de
potentiel
V,
appliquée
aux élec-
trodes
(environ
5000
volts),
était
beaucoup plus
petite
que
le
potentiel
de
décharge.
En
changeant
les
communications et mettant à
terre
l’un
ou l’autre des
pôles
de
la
batterie,
on
pouvait
réaliser
les
quatre
cas
suivants :
Ilans
les cas
2, 5, 4,
il fallait
un
champ supérieure
a 5000
gauss pour
déterminer
la
décharge
dans le
tube;
dans
le
cas 1
un
champ
de 1250
gauss
était
suffisant
pour
obtenir
ce
même résultat’.
Laissant
à
part
les cas 2 rt
4. dans
lesquels
le
champ
électrique
près
de
l’électrode A est certaine-
ment
très
faible,
on
doit
remarquer
la différence
qui
existe entre 1
et
5.
Cette différence
peut
être due
principalement
à
deux
circonstances :
10
au fait
que
dans
le cas
1
la
paroi
de
verre
qui
entoure A
peut
fonctionner
comme
cathode,
et
qu’ainsi
on
a une
cathode
qui
entoure
l’anode tandis
que
dans
le
cas
5 c’est
le
contraire ;
2°
à une manière
différente
de se
comporter
de
la
part
de cathodes de différente nature.
L expérience
suivante
parle
contre une
telle influencc
de
la nature du
corps
sur
lequel
se terminent
les
lignes
de
force
électriques.
Avec
un
tube
semblable
à
celui
de
la
figure
4,
mais dans
lequel,
au lieu de la
feuille
d’étain
extérieure
on
a revêtu
intérieurement
la
paroi
avec une lame d’aluminium
communiquant
avec
la
terre,
j’ai
obtenu les mêmes
résultats
qu’avec
le
tube
fi,.
4.
Malgré
cela
il m’a semblé
qu’on
ne
pouvait
pas
exclure la
possibilité
d’une
influence de
la
nature de
la
cathode,
ou
généralement
des
corps
qui,
recevant
des
lignes
de
force,
peuvent
se
comporter
comme
cathodes
dans
un tube
a
décharge.
Ainsi
j’ai
réalisé
1. Cette
expérience;
et
quelques
autres
entre
celles
dont suit
la
description,
ont été décrites
déjà
ailleurs
(C.
R.,
30
jan-
,
vier
1911).

198
une
expérience
spéciale
avec le
tuhe,
dont
la
ngure
5
montre
la
section
transversale.
Dans
ce
tube
(diamètre
t
cm environ)
la
cathode
est
formée
par
une
lame
cylindrique
d’aluminium C
appliquée
contre
sa
paroi
intérieure,
tait-
dits
(lue
l’anode
est
une
lame
rectangu-
1,,tire A
(3
cln
sur
1,7).
Cette
lame
est
excentrique
pour
faire
place
à uoc
au lre
L
placée
paral-
lèlement
longueur
5
et
largeur
1,2
cm.,
Fig. 5.
formée
par
dcux
lames
juxtaposées,
l’une
d’aluminium
et l’autre
d’une
substance
diffé-
rente,
par exemple
de
plomb.
Cette
double
lame L
peut
tournerautour
d’un
axe
parallèle
à
l’aac du
tube,
de
manière
qu’elle
présente
à
l’anode
A
soit
la
l’acc
en
aluminium,
soit
la face
en
plomb.
Dans
ce but
elle est fixée
â
un
bouchon
de
verre travaille
à l’é-
l11erl.
Dans
l’expérience
ell’ectuée,
l’air
dans le
tube
avait
la
pression
de
0,012 mm.,
la batterie
fournissait
aux
électrodes
une
dIfférence
de
potentiel
de 1750
volts,
et,
à un
moment
donné,
on
créait
un
champ
d’environ,
2500
gauss
dirigé
colllme
la
flèclie
de la
ngnrc
3.
Voici
ce
que j’ai
observé.
Le
courant n’exibtait
pas
dans le
tube,
et
il
ne
s’éta-
blissait
pas,
en excitant
le
elianip,
lorsque
la
face
en
aluminium
de
la
double lame L était
tournée
vers
l’anode
A;
mais
si
alors
on
tournait la
lame
jusqu’à
ce
que
le
plomb
fùt
presque
tout
à
fait. tourné vers
l’anode,
le
courant
de
décharge
se montrait
brusque-
ment. Par une
rotation
continue
de
la
double laine
la
décharge
apparaissait
toutes
les fois
que
la
face
plomb
était tournée vers
l’anode.
,
En
remplaçant
le
plomb
par
le
platine, j’ai
observé
le
même
effet,
mais
d’une manière
nloins
accentuée ;
avec
le verre,
l’argent,
le
cuivre,
le
laiton,
le
zinc
et
le
bismuth,
je
n’ai
pas
obtenu
de
résultat
sûr.
Donc,
bien
que
la différence
entre les cas 1
et 5 soit
due
surtout
à la différence
de
forme des deux électro-
des,
une attitude
à
favoriser la
décharge
existe certai-
nement
pour
le
plomb,
lorsque
des
lignes
de force
électriques
aboutissent
à sa
surface. Ce fait
pourrait
être
attribué
à une
trace de
radioactivité,
ou à une
tendance
plus
marquée
à
émettre
des
électrons
sous
l’action du
champ
électrique.
En
tout cas il
s’agit
d’un
phénomène étranger
à ceux
qui
sont étudiés
dans
ce
travail.
J’ajoute
toutefois,
qu’une
différence
d’action entre
des
cathodes de
nature
différente
pourrait peut-être
a’expliquer
aussi
par
une
différence
dans
l’émission
des
gaz
occlus. Cette idée
est
suggérée
par
le (ait sui-
vant,
que
j’ai
maintes
fois
constaté .
Si
après
avoir
détermine
le
potentiel
de
décharge
pour
un tuhe
donué,
on eherehe il
dépouiller
les
eteetro(tes
des
gaz
adhérents ou
occlus,
par exemple
en
mettant de nou-
veau en
action
la
pompe
à air
pendant
qu on
fait
passer
des
décharges,
et
puis
on
rétablit
la
pression
initiale,
on
trouve une
nouvelle valeur
du
potentiel
de
décharge,
qui
cst
plus
élevée,
et souvent
beaucoup,
de la valeur
primitive.
hes
expériences
décrites
dans
ce
paragraphe
on
reçoit
l’impression,
que
si vraiment
le
champ magné-
tique
peut
ioniser
le
gaz,
c’est
principalement
près
de
la cathode
que
cela
a
lieu,
ce
qui
concorde avec ce
qu’on
a
dit
2.
Mais
on
ne
doit
pas
exclure
que
la
magnéto-ionisation
ne
puisse
se
produire
aussi
ailleurs ;
c’est
pour
éclaircir ce
point
que
j’ai
institue certaines
des
expériences
qui
seront
décrites
plus
loin.
5.
Mesures du
potentiel
de
décharge
dans
un
champ
magnétique,
dans des cas
de
gi
ande
raréfaction.
-
En
vue
des
inconvénients
produits
par
le
verre des
parois
du tube à
décharge,
j’ai
du
adopter,
pour
les
mesures,
des
tubes
dans
lesquels
une
des
électrodes
est formée
par
une lame
métallique
appliquée
contre
la
paroi
du tube.
La
figure
6 montre un de ces
tubes
avec
lequel j’ai
fait
beaucoup
de
déterminations
très coucordautes.
Une
des
électrodes
est le
cylindre
BCDE
(hauteur
10
cnl.,
diamètre
3,5) ;
l’autre est
la
lame
plane
A
(3
sur
1,7
cm.).
Le tube
peut
être
tourné
sur
son axe de
figure,
et
par
conséquent
être
place
de
manière
que
l’électrode
A
soit,
ou
parallèle,
ou
perpendiculaire
à
la
direction
du
chalnp
magnétique,
indiquée par
les
flèches
dans la
figure,
A
cause
de
la
difl’érencc
de forme
des électrodes et
aussi
de la circon-
stance
que
l’électrode A
n’a
pas
unc .
formc de révolution
par
rapport
!l
l’axe du
tube,
on
aura
à
considérer
Fig.
6.
quatre
cas distincts. En effet
pour
chacune des
deux
orientations
principales
de
la lame
A,
celle-ci
pourra
être
ou
anode
ou
cathode.
Les efI’els
produits
par
le
champ
sont
différents
dans
ces
quatre
cas,
et l’on a à tracer
quatre
courbes
pour
représenter
le
phénomène,
si,
comme
toujours,
on
prcnd
le
champ
comme alocissc
et
le
potentiel
de
décharge
comme ordonnée.
Voici
les résultats obtenus
dans un
groupe
de
mesures,
la
pression
de
l’air
à
l’intérieur
du
tulo
étant
0,056
mm.
Les nombres
de
ce
tableau ont
une
disposition
un
peu
différcnte de
celle des
tableaux
précédents.

199
Cela
dépend
du fait
que j’ai
modifié
ma
métlode
dans les
mesures.
Au lieu de donner
au
champ
une valeur
particu-
lière
et
d’augmenter
successivement d’une
unité le
nombrc
des accumulateurs
jus-
qu’à
la
production
de la
dé-
charge,
j’ai
reconnu
qu’il
y
a
avantage à
opérer
de la
manière
contraire,
à donner
précisément
une
valeur déterminée
à la
diffé-
rCllCC de
potentiel
fournie
par
la
batterie,
et
alors
faire
varier len-
tement
l’intensité
du
champ,
au
moyen
de
rhéostats à
curseur
insérés
dans
le
circuit
du cou-
rant des
hohines,
jusqu’à
ce
que
la
décharge
s’établisse t.
Par
exemple,
dans
le cas de
la
pre-
mière
des
déterminations
du
ta-
bleau,
après
avoir
établi
entre
les
électrodes
en
différence
de
potentiel
de
550
volts,
j’ai
fait
croitre
depuis
zéro
le
champ,
et
le
courant dans le tube
a
pris
naissance
brusquement
lorsque
le
champ
a
atteint
l’intensité
153
gauss.
Mais
souvent à une
même
valeur du
potentiel
de
décharge
correspondent
des
valeurs différentes
( deux,
quel-
quefois
trois)
du
champ.
Après
avoir
trouvé
la va-
leur J55 il
fallait donc
vomir
s’il
y
en avait
d’autres.
J’ai
procédé
de la manière suivante.
J’ai donné
au
champ
une
valeur très
élevée,
par exemple
2000
gauss,
Pt
ayant
constaté
qu’alors
il
n’y
a
pas
de
décharge
1.
Je
o’ai
pas
tenu
compte
des
décharges
momentanées
qui
précèdent
quelquefois
l’établissement
de
la
décharge
durable.
dans le
tube,
j’ai
diminué 1 intensité du
champ
peu
peu. J’ai
vu
se
rétablir
la
décharge
pour
450
gauss,
est
j’ai
enregistré
cette
valeur dans le
tableau;
et
j’en
ai
conclu
qu’il
y
a
décharge pour
les
valeurs du
champ
comprise
entre 133
et 450.
Si
j’avais
remarqué que
pour
une
autre
valeur
plus
grande
due
430
gauss,
on
avait
encore
la
dé-
clarge, j’aurais
dù
enregistrer
cette
troisième
valcur
aussi
en
correspondance
au
potentiel
de 550
volts.
11
peut
se faire
que lorsque
je
n’ai
enregistré
(me
deux
valeurs
pour
le
champ
il
en
existe de même un
troisième
qui
est
plus
grand que
le
champ
maximum
que je pouvais
attcindre.
Aux
quatre
séries
de
mesures
du
tableau
précé-
dent,
désignées
par
les lettres
A,
B,
C,
D,
corres-
pondent
les
quatre
courbes,
désignées par
les
mêmes
lettres,
dans la
figure
7.
L’allure
des
trois
premières
courbes
ressemble
li
celle des
courbes obtenues
la
plupart
du
temps
avec
les raréfactions
moyennes,
mais
la
courbe D
diffère
beaucoup
des
autres.
En
effet,
avec des
potentiels plus
petits
que
le
potentiel
de
décharge
ordinaire
(c’cst-à-
F ig.
7.
dire
sans
champ
magnétique)
le
champ
ne
produit
pas
d"effet
scnsible,
et il faut avoir
recours à dcs
poten-
tiels
plus
élevés
pour
constater
que
le
champ
fait
augmenter
la valeur du
potentiel
nécessaire
pour
la
production
du
courant.
6.
Expériences
avec des tubes
de
formes
variées.
-
L’explication
ordinaire,
aussi
bien
que
l’explication
nouvelle
proposée
ici
pour
la
cviiipléter,