S. m. (Physique) c'est le nom d'un instrument, qui sert à mesurer la force de l'électricité. Il est formé des mots grecs, , ambre, et , mesure.

Avant que d'en donner la description, il est à-propos de faire quelques réflexions sur les avantages qu'on retire dans la Physique des instruments de cette espèce, c'est-à-dire qui servent à mesurer les divers degrés d'une force ou d'une vertu dont on observe les effets.

L'ignorance où nous sommes sur la plupart des causes et sur la chaîne des effets qui en dépendent, fait que souvent nous croyons que tels et tels effets sont produits par différentes causes, lorsqu'ils résultent uniquement du plus ou moins de force de la même cause ; comme on pourrait le prouver par des exemples sans nombre. On ne peut donc trop s'attacher dans la Physique à observer la parité des circonstances ; afin 1°. d'obvier aux variétés qui pourraient naitre de la différence de ces circonstances, ou au moins de pouvoir reconnaitre à quoi l'on peut attribuer ces variétés ; 2°. de pouvoir répéter les mêmes expériences, avec quelque certitude d'observer les mêmes phénomènes ; 3°. enfin pour les décrire de façon que les autres puissent avoir un succès semblable en les répétant, ou si cela n'arrive pas, qu'ils puissent démêler la cause qui les en a empêché. Aussi voyons-nous souvent les plus grands physiciens descendre, dans la description de leurs expériences, dans des détails qui peuvent sembler minutieux à des personnes qui ont peu étudié la nature, mais qui n'en paraissent pas moins nécessaires aux yeux de ceux qui l'ont suivie de plus près. Ils savent bien que dans plusieurs occasions les circonstances qui nous paraissent peu importantes, sont souvent celles qui produisent ces irrégularités que nous remarquons avec tant d'étonnement. On ne peut donc observer trop soigneusement la parité des circonstances. Mais comment le fera-t-on, si l'on n'a pas des moyens de s'assurer que la cause principale qui opère les phénomènes que l'on observe, est toujours à-peu-près la même, ou si elle change, quelle est la nature de ses variations ? Or c'est à quoi on ne peut parvenir que par des instruments tellement construits relativement à la nature de cette cause, qu'ils nous indiquent aussi surement qu'il est possible ses divers changements : on voit par-là combien il est utile de multiplier les instruments de cette espèce. On sait assez les avantages que l'on a retiré des baromètres et des thermomètres, depuis surtout qu'on a fait ces derniers sur des échelles, de manière à pouvoir comparer leurs divers degrés de froid et de chaud dans différents climats.

Or s'il y a une partie de la Physique où un instrument de l'espèce de ceux dont je viens de parler soit nécessaire, c'est surement dans l'électricité qui est si changeante, tantôt forte, tantôt faible ; le seul changement de position des mains par rapport à l'équateur du globe que l'on frotte, l'augmente ou la diminue. Si donc l'on n'est pas en état d'estimer ou de connaitre les variations de cette force, on sera à tout moment exposé à tirer de fausses conséquences des expériences les plus simples ; et il n'y a presque pas lieu de douter, que si plusieurs physiciens ont embrassé des sentiments différents sur divers phénomènes de l'électricité, c'est par cette raison ; parce que l'un ayant fait ses expériences avec une électricité plus forte que l'autre, cette seule différence dans la force a suffi pour en produire de telles dans les effets, qu'elles les ont portés à en déduire des conséquences très-différentes. Un électromètre les eut bien-tôt mis d'accord, en leur faisant voir que ces différences qu'ils ont observées, ne naissaient que de celle de la force électrique. Ceci nous montre clairement combien cet instrument est nécessaire pour faire avec quelque succès des expériences sur cette matière. Il y a plus : c'est qu'avec des instruments de cette espèce, bien construits et universels comme le thermomètre, c'est-à-dire dont on pourrait comparer les degrés d'élévation dans différents pays, on pourrait peut-être parvenir à décider une question importante ; savoir, si l'électricité a le même degré de force dans les différents climats ; si elle est plus forte dans les septentrionaux que dans les méridionaux, et de combien.

La nécessité de cet instrument étant établie, il ne reste plus qu'à choisir parmi les divers phénomènes de l'électricité, celui qui est le plus propre à donner une mesure exacte et générale de la force électrique ; mais c'est ce qui n'est pas difficile à faire, la répulsion étant le seul dont on puisse faire usage dans cette vue. Car si l'on y emploie l'attraction, ce sera celle d'un corps soutenu ou par des non-électriques ou par des électriques par eux-mêmes : dans le premier cas, à mesure que le corps sera attiré, il dérobera de l'électricité à celui qui l'attire, et ainsi cette vertu se perdant à chaque instant, on n'en pourra estimer la force ; dans le second, le corps s'électrisant à mesure qu'il est attiré, et cet effet diminuant instantanément la force avec laquelle il est attiré, cette manière ne pourra encore servir de mesure ; parce qu'on pourra attribuer à la diminution de l'électricité dans le corps attirant, ce qui sera produit uniquement par l'électrisation du corps attiré ; si l'on se sert des aigrettes, elles augmenteront ou diminueront, non-seulement selon le nombre et la figure des parties aiguës du système des corps électrisés, mais encore selon que les corps non électriques circonvoisins en seront plus ou moins près. De plus ces aigrettes étant formées par le fluide électrique qui s'échappe des corps électrisés, l'électricité diminuera d'autant plus, que ces corps auront un plus grand nombre de points, ou de parties capables de rendre des aigrettes, et que ces parties seront plus aiguës. Ce moyen sera donc encore imparfait ; puisqu'outre son incertitude, on ne pourra en faire usage sans faire perdre aux corps électriques une partie de leur électricité. Enfin les étincelles n'en fournissent pas un plus certain ; car ces étincelles sont plus fortes ou plus faibles, selon que la masse des corps électrisés est augmentée ou diminuée, selon que l'on les tire des parties plus ou moins lisses de la surface d'un même corps, ou que l'on les tire avec des corps qui approchent plus ou moins de la figure sphérique. Voyez ELECTRICITE. Il résulte de tout cela que la répulsion, comme je l'ai dit, est le seul moyen sur et général dont on puisse se servir pour mesurer la force électrique : c'est aussi celui que nous avons employé M. le chevalier d'Arcy et moi, dans l'instrument dont je donnerai la description dans un moment, et qui est, si je ne me trompe, le premier électromètre que l'on ait exécuté. Cependant on dira peut-être, comme je sais qu'on l'a déjà fait, qu'il est trop-tôt de penser à un électromètre ; qu'il faut avant toutes choses que ce que l'on veut mesurer soit saisissable de tout point, sans quoi la mesure ne fait qu'embrouiller. Mais je demanderai ce qu'on entend par ce saisissable de tout point : si on entend qu'un électromètre doit mesurer à-la-fais l'attraction, la répulsion, la grandeur des aigrettes, la force des étincelles, etc. c'est demander un être chimérique. Mais si l'on entend seulement qu'en mesurant la force électrique, ou en nous montrant ses variations, il doit nous indiquer toutes celles qui en doivent résulter, dans les phénomènes dont je viens de faire mention (lorsque toutes les circonstances restent absolument les mêmes), on a raison ; et c'est, je puis l'assurer, ce que fait l'électromètre dont il sera question dans cet article. Car si toutes les circonstances d'un système de corps électriques restent les mêmes ainsi que celles des corps qui les environnent ; quand cet instrument marquera que la force électrique est augmentée, les aigrettes des corps électrisés deviendront plus grandes et plus vives, l'attraction sera plus forte, et les étincelles que l'on tirera avec le même corps, et des mêmes points de la surface d'un des corps électrisés, seront aussi plus fortes, etc. Mais si l'on suppose la figure de ces corps changée, leur masse augmentée ou diminuée, et les corps circonvoisins plus près ou plus éloignés ; alors l'électromètre n'indiquera ni ne pourra indiquer diverses variétés des phénomènes dont je viens de parler, qui résultent uniquement de ces changements de masse, de figure, etc. parce qu'ils suffisent, comme je l'ai exposé plus haut, pour produire des différences dans ces phénomènes, quoique la force électrique soit toujours au même degré, dans chaque partie qui compose le système des corps électrisés.

Il suit de tout ceci, qu'il n'est point trop tôt pour penser à un instrument servant à mesurer la force de l'électricité ; que la repulsion nous fournit un moyen sur et général de le faire ; et qu'un électromètre construit en conséquence, loin d'embrouiller, peut au contraire éclaircir beaucoup de difficultés ; et c'est j'ose dire, ce qu'a fait l'électromètre suivant, nous ayant servi à M. d'Arcy et à moi à nous assurer de plusieurs faits, et entr'autres de ceux-ci : savoir, 1°. que la force électrique est toujours comme les surfaces et non comme les masses. 2°. qu'elle a la propriété des fluides qui, par les lois de pression, se répandent toujours également quels que soient les canaux de communication, etc. Voyez ELECTRICITE. Voyez les mémoires de l'Académie de 1749. pag. 63.

Description de l'électromètre. Dans un grand vase A B plein d'eau (Pl. Phys. fig. 75), on plonge une bouteille C D de verre, que les marchands appellent œuf philosophique ; à l'extremité de cette bouteille, on adapte une verge V parfaitement cylindrique d'une ligne de diamètre et de 12 pouces de long. Le vase A B se recouvre d'une plaque de laiton H percée d'un grand trou à son centre (qui est aussi celui du vase), afin que la verge puisse passer à-travers très-librement. Sur l'extrémité supérieure de la verge, on fait entrer une petite plaque circulaire L de laiton de 14 lignes 1/6 de diamètre. L'œuf est plongé dans le vase A B (plein d'eau, comme je l'ai déjà dit) à une certaine profondeur, qui doit être telle, que l'instrument étant en repos, c'est-à-dire n'étant pas électrique, l'extrémité inférieure de l'œuf soit fort près du fond du vase, sans cependant y toucher. Pour que l'œuf et la verge soient toujours dans une situation verticale, on met dans le premier du mercure qui sert de leste ; par ce moyen le centre de gravité étant fort bas, le tout se tient perpendiculairement à l'horizon, et éprouve en haussant ou en baissant le moins de balancement qu'il est possible. Comme cet œuf, s'il n'en était empêché, irait vers les bords du vase, et flotterait tantôt d'un côté, tantôt de l'autre ; on l'oblige de rester au centre de la manière suivante. Sur la plaque H dont j'ai parlé, on fixe en croix des fils d'argent fort deliés, tels que ceux des micromètres ; cette croix est formée par des fils doubles qui laissent entr'eux au centre de la plaque un petit espace carré, qui étant plus grand que le diamètre de la verge, lui permet de monter et de descendre entre ces fils, sans éprouver aucun frottement sensible, et cependant sans s'écarter du centre ; il arrive même un effet fort singulier, c'est que lorsque toute la machine est bien électrique, la verge est contenue au milieu de ces fils presque sans y toucher, parce qu'étant électrique comme eux, elle les évite continuellement.

Après cette description, on imaginera sans peine comment cet instrument fait son effet, surtout si l'on réfléchit sur ce principe d'Hydrostatique (Voyez HYDROSTATIQUE), qu'un corps plongé dans l'eau surnage ou s'y enfonce selon qu'un volume d'eau semblable à celui qu'il occupe est plus leger ou plus pesant que ce même corps. Il suit de ce principe qu'un volume d'eau égal à celui de l'œuf et de la partie de la verge qui trempe dans l'eau, lorsque le tout est en repos, pese autant que l'œuf, la petite plaque et toute la verge ; conséquemment si le tout s'éléve d'un pouce, la puissance qui le soutiendra à cette hauteur, soutiendra un poids égal à un volume d'eau de la grosseur de la verge et d'un pouce de haut, puisque le volume d'eau que l'œuf et la verge occupent alors, est diminué de cette quantité. Si donc différentes puissances le soutiennent à 1, 2, 3, 4 pouces, etc. de hauteur au-dessus du point de repos ; ces puissances seront entr'elles comme ces nombres, c'est-à-dire, doubles, triples, quadruples, etc. Or l'électricité produit le même effet sur cet instrument, c'est-à-dire, qu'elle fait la fonction d'une puissance qui le soutiendrait à 1, 2, 3, 4 pouces, etc. au-dessus de son point de repos ; on peut donc par son moyen mesurer tous les differents degrés de force de cette vertu. En effet si l'on suppose pour un moment toute la machine composée du vase A B de l'œuf, etc. posée comme elle est en K, dans la fig. 76, sur un récipient de verre, ou sur quelqu'autre matière qui ne laisse point passer l'électricité, et que le vase A B devienne électrique, la verge V le deviendra aussi, comme la plaque L. Mais tout le monde sait que les corps électriques se repoussent ; ainsi la petite plaque L et la verge V étant repoussées par la grande plaque H, s'éleveront nécessairement plus ou moins selon que l'électricité sera plus forte ou plus faible. L'électricité fera donc alors, comme je l'ai dit plus haut, la fonction d'une puissance qui soutiendrait l'instrument à une certaine hauteur ; et comme ces puissances sont proportionnelles aux hauteurs de l'instrument au-dessus du point de repos, ces mêmes hauteurs seront aussi proportionnelles aux différentes forces électriques ; ce qui prouve ce que j'ai avancé, que notre instrument mesure exactement tous les différents degrés de la force électrique ; il est donc un véritable électromètre : mais il y a plus, cet électromètre peut être employé comme instrument, soit pour faire un grand nombre d'expériences sur l'électricité, soit pour déterminer les lois d'attraction, de répulsion, de diffusion, de transmission, etc. de l'électricité ; propriété qui n'est pas moins importante que celle de mesurer la force électrique.

Manière de se servir de cet instrument. Les corps électriques ayant cet inconvénient, qu'on ne peut en approcher sans leur dérober l'électricité ; il est clair que si l'on était assez près de l'électromètre pour juger de ses mouvements avec précision, on lui enleverait l'électricité. Afin donc de parer cet inconvénient, on place dans une partie de la chambre où l'on fait ses expériences une grande lanterne dans laquelle on met une grosse bougie, qui projette sa lumière par un trou, sur un ou deux électromètres situés comme on le voit en K dans la fig. 76. Derrière ces électromètres on fixe un cadre Q très-solide, dont toute la partie X est de bois ; elle peut être de toute autre matière opaque. Dans ce cadre on fait deux ouvertures rectangulaires ou fenêtres F T, on met dans ces fenêtres des glaces G G qui ne sont qu'adoucies ; et sur ces glaces, on marque des divisions très-précises avec de l'encre de la Chine bien noire.

Il faut que ce cadre soit toujours placé de façon que la projection des électromètres tombe sur ces glaces ; et au moyen de la figure conique qu'on donne à l'extrémité de la verge, elle y forme une ombre très-nette. Comme ces glaces sont transparentes, l'observateur placé derrière en F, voit de la manière la plus distincte, toutes les différentes élevations de l'électromètre, et est par-là en état de juger avec la dernière précision de toutes ces variations. Le plan du cadre étant supposé perpendiculaire à l'horizon, et l'électromètre, ou plutôt sa verge, haussant et baissant dans un plan parallèle ; il est évident que l'élévation et l'abaissement de l'ombre sont toujours proportionnels à ceux de l'électromètre. On sent facilement que le cadre que je viens de décrire pourrait n'avoir qu'une fenêtre, mais l'électromètre pouvant aussi servir d'instrument, comme je l'ai dit, il est à propos qu'il y en ait deux, afin que l'électromètre véritable, et celui qui ne sert que d'instrument, étant plus près, on puisse les observer plus commodément : au reste, l'intervalle entre l'un et l'autre doit être tout au moins de 30 pouces.

On voit par la construction de cet électromètre, qu'il a les propriétés essentielles à un instrument de cette espèce ; car, 1°. la force électrique étant très-foible, il faut un instrument très-mobile et fort sensible, aussi un poids de 8 grains posé sur la petite plaque, le fait-il baisser de plus de 4 pouces.

La force électrique étant fort changeante, il faut un instrument, lequel n'agissant pas par saut, soit en état de donner à chaque instant ses variations ; et celui-ci tendant toujours au repos, et n'étant soutenu hors de cet état que par la répulsion des plaques, il baisse au même instant que cette répulsion diminue, et hausse de même aussitôt qu'elle augmente. C'est un fait dont des expériences sans nombre nous ont assurés, M. d'Arcy et moi.

Enfin il est universel ; car on voit que le véritable électromètre est la verge cylindrique V, qui détermine par le nombre de ses parties élevées au-dessus du point de repos, la quantité de la force électrique. Or il n'est pas difficile d'avoir une verge cylindrique d'une ligne de diamètre. Il est vrai que le diamètre de la petite plaque L, et sa distance à la grande H au point de repos, peuvent produire quelques différences dans la répulsion ; mais il est facile d'observer toutes ces proportions : de sorte que tout le monde pourra faire un électromètre qui s'élevera de la même quantité pour la même force électrique. Propriété qui me parait une des plus remarquables de cet instrument, et qui est une de celles qui y est le plus à désirer, comme je l'ai remarqué au commencement de cet article.

On objectera peut-être, que la différente densité de l'eau dans les différents climats, formera un obstacle à cette universalité. Il est clair cependant que toutes les fois que l'on fera une verge qui descendra de 4 pouces pour 8 grains, on aura un électromètre qui indiquera à très-peu-près les mêmes degrés de la force électrique que le nôtre ; car quoique dans un pays chaud une pareille verge fût un peu plus repoussée, puisqu'elle serait plus grosse que la nôtre, ce serait d'une quantité si peu considérable, que cette répulsion ne pourrait entrer en comparaison avec celle de la plaque.

Enfin on pourra alléguer encore, que les différentes positions de l'électromètre par rapport au cadre et à la lanterne, changeront ses élévations apparentes, mais il est toujours facile d'avoir le rapport de ces élévations par la méthode suivante. Ayant placé l'électromètre, et arrangé le tout comme pour faire des expériences ; chargez la petite plaque de cet instrument de 8 grains par exemple, et voyez de combien de degrés son ombre descend en conséquence sur le cadre ; la somme de ces degrés comparée à celle qu'un même poids aura fait parcourir à l'ombre d'un autre électromètre sur lequel on aura fait la même expérience, donnera le rapport précis de leurs élévations.

D'après cette description de l'électromètre, et de la manière de s'en servir, il pourra paraitre à quelques personnes d'un usage peu commode, par les diverses attentions qu'il exige, et par la nécessité où l'on est d'obscurcir le lieu où l'on fait ces expériences, pour pouvoir juger de ses élévations et de ses abaissements : mais si l'on fait attention à la nature de l'électricité, et à l'impossibilité d'observer de près, comme je l'ai dit, les divers mouvements des corps électriques ; on verra que si cet instrument a quelque chose d'embarrassant dans son usage, c'est en quelque façon une suite nécessaire de la nature de la force électrique qu'il doit mesurer.

J'ai fait voir au commencement de cet article, que de tous les phénomènes des corps électriques la répulsion était le seul qui fournit un moyen sur et général de mesurer la force de l'électricité. Cependant comme il y a des cas où l'on est indispensablement obligé d'employer les étincelles, tels que ceux, par exemple, où l'on veut, par leurs différentes grandeurs, juger des densités respectives du fluide électrique dans les corps entre lesquels ces étincelles partent ; je crois devoir ajouter ici la description d'une espèce de spintheromètre ou mesure-étincelles, dont je me sers, et au moyen duquel on peut-être à très-peu près sur, que les différentes grandeurs ou forces de ces étincelles naissent uniquement des différentes forces de l'électricité, ce qu'on ne peut faire en les tirant à la manière ordinaire : car, selon cette manière, on peut, quoique l'électricité reste toujours la même, on peut, dis-je, faire partir ces étincelles de plus près ou de plus loin, comme je l'ai dit, non seulement en les tirant de corps de figures et de volumes différents, mais encore en les tirant de parties plus ou moins lisses de la surface d'un même corps. L'instrument dont je viens de parler, est construit de la manière suivante.

Dans un tube de verre TT (fig. 77.) recouvert par les deux bouts de deux plaques PS, PI, se meut librement, mais sans jeu, une balle de métal B, adaptée à l'extrémité d'une verge de fer carrée VV ; cette verge passe à-travers un trou de la même forme, percé dans la plaque P S, dans lequel elle s'ajuste parfaitement. On voit par cette disposition, qu'on peut bien faire mouvoir la balle dans le tube d'un bout vers l'autre, mais qu'on ne peut lui faire prendre d'autre mouvement. Sur l'extrémité de la verge VV, qui déborde la plaque P S, sont marqués des degrés, afin qu'on puisse juger de la distance où la balle se trouve de la plaque P I : on pourrait pour une plus grande précision, en place de ces degrés, adapter à l'extrémité de la verge une vis qui ferait la fonction du micromètre.

D'après la description de cet instrument, il est facile de concevoir comment on s'en sert, et comment il remédie aux inconvénients que j'ai spécifiés plus haut. On voit en premier lieu, qu'en le prenant par le tube, et le faisant toucher par la plaque P I sur le corps électrique dont on veut tirer une étincelle, cette plaque s'électrise au même degré que ce corps, et qu'au moyen de la verge VV, on approche graduellement de la même plaque la balle B (qu'on en tenait auparavant fort éloignée) jusqu'à ce que l'étincelle parte. Or cet effet arrivant dans l'instant précis où cette balle se trouve à la distance requise pour qu'il ait lieu, on reconnait cette distance par le nombre de degrés marqués sur cette verge. On voit, 2°. que ces distances ne peuvent venir ici que de la différence de la force électrique, parce que l'étincelle part toujours entre les mêmes corps, la plaque P I, et la balle B ; et que c'est toujours des mêmes points de la balle et de la plaque, puisque cette balle ne pouvant que s'en éloigner ou s'en approcher, les différents points de sa surface inférieure doivent toujours regarder les mêmes points respectifs de cette plaque. (T)