Katherine Weinland et Janine Puygrenier – Renaud, L’Enseignement du français au collège, coll. Parcours didactiques, © Editions Bertrand-Lacoste, 1997, pages 237 pour le tableau et 249 à 253 pour les textes

Objectif : montrer la diversité des discours explicatifs en fonction des destinataires différents.

Pré-requis : énoncé et énonciation ; la séquence explicative.

Texte 1

Le physicien Volta, lui, attribue au cuivre et au fer des qualités particulières : deux métaux de nature différente, placés dans certaines conditions, peuvent produire du courant, pense-t-il. Poussé par cette idée, il tente toutes sortes de combinaisons. Au début de l’année 1800, il empile des étages de rondelles alternées : cuivre, zinc, et drap trempé au préalable dans un liquide acide. Aussitôt qu’il touche le pied et la tête de cette pile de petits disques, il ressent une légère commotion qui devient d’autant plus forte que la pile est plus haute. La preuve est faite : cette " pile " fabrique elle-même de l’électricité ; la fameuse pile de Volta est découverte.

Physique et physiciens, Nathan.

Texte 2

Recherches de Volta ; la pile électrique. Les recherches de Galvani sont reprises par Volta qui, dans un premier temps, accepte sa conception des propriétés électriques des muscles de la Grenouille, et constate, comme lui, que le phénomène de la contraction est accentué si le circuit métallique, formé pour le provoquer, est constitué par deux métaux différents. Mais, en étendant ces expériences à d’autres effets physiologiques, il se rend compte que la source d’électricité ne réside pas dans l’organisme vivant, mais dans le contact des deux métaux ; l’utilisation d’un électromètre lui permet, en effet, d’observer une tension électrique dans un circuit formé de zinc et d’argent. Cela l’amène à donner une nouvelle interprétation des expériences de Galvani : le muscle de la Grenouille joue seulement le rôle d’un délicat électromètre, et la majeure partie des phénomènes attribués à l’électricité animale sont en réalité les effets d’une faible électricité artificielle, engendrée sans aucun doute par le simple contact de deux métaux différents. En d’autres termes, Galvani n’a pas mis en évidence une nouvelle sorte d’électricité animale, mais a découvert un instrument électrique particulier et une source d’électricité en mouvement.

Cette nouvelle explication des expériences de Galvani, qui suscite une très vive polémique entre les deux savants et leurs disciples respectifs, conduit Volta à élaborer une théorie de l’électricité de contact. Il énonce, en 1795, la loi des chaînes métalliques et constate ensuite qu’elle n’est plus applicable lorsqu’on intercale un conducteur électrolytique dans le circuit.

En plongeant deux lames, l’une de cuivre, l’autre de zinc, dans une cuve contenant de l’acide sulfurique étendu, il réalise, en 1799, un dispositif qu’il appelle électromoteur, et qui devient bientôt universellement connu sous le nom de pile de Volta : c’est, dit-il, une sorte de bouteille de Leyde faiblement chargée, mais de très grande capacité, puisqu’elle peut fournir continuellement de l’électricité. La possibilité d’obtenir un courant électrique continu se présente pour la première fois, et cela constitue non seulement un précieux moyen d’étude et d’expérimentation, mais encore un fait fondamental qui va transformer profondément les connaissances dans les domaines de la physique et de la chimie, en établissant des relations insoupçonnées entre ces deux disciplines, considérées jusqu’alors comme radicalement différentes.

Un dessin autographe de Volta : projet de la première pile électrique " à colonnes " (1799).

En s’appuyant sur ses découvertes et après une célèbre dispute avec Galvani (cf. Tout l’Univers, p. 1104), Alexandre Volta établit qu’en mettant en contact deux métaux de nature différente, une force électromotrice prend naissance et a pour effet de maintenir deux corps à des potentiels inégaux. Cette tension, pourtant, ne peut produire du courant en quantité appréciable. Imaginons que nous ayons deux plaques de métal différent (les plus adaptés sont le cuivre et le zinc) trempant dans un conducteur d’un autre genre, par exemple une solution d’eau et d’acide sulfurique (une telle solution est appelée électrolyte) ; les réactions chimiques produites par le contact des métaux et de la solution peuvent développer une énergie suffisante pour maintenir, durant un certain temps, un écart de potentiel entre les deux métaux et donc le passage du courant. Entre les deux plaques de métal, (les électrodes) il y aura une différence de potentiel d’un volt environ ; celui du cuivre est supérieur à celui du zinc. L’acide sulfurique attaque le zinc, ce qui provoque, pour des raisons qu’il est difficile d’expliquer, l’accumulation d’un excès d’électrons négatifs sur l’électrode en zinc ou électrode négative. Si nous relions avec un fil métallique les deux électrodes, les électrons du zinc vont aller vers le cuivre à travers le fil et cette migration durera autant que l’action de l’acide sur les électrodes. Ce transport d’électrons n’est autre que le courant électrique ; aussi peut-on dire que, dans ce cas, l’énergie électrique est la transformation de l’énergie chimique libérée par les réactions qui se passent à l’intérieur de la pile. La quantité d’électricité obtenue dépend évidemment de la quantité de substances en transformation dans la pile.

Texte 4

La pile de Volta

" Je vais donner ici une description plus détaillée de cet appareil et de quelques autres analogues, aussi bien que des expériences relatives les plus remarquables.

" Je me fournis de quelques douzaines de petites plaques rondes ou disques de cuivre, de laiton, ou mieux d’argent, d’un pouce de diamètre, plus ou moins (par exemple des monnaies), et d’un nombre égal de plaques d’étain, ou, ce qui est beaucoup mieux, de la même figure de grandeur, à peu près : je dis à peu près parce que la précision n’est pas requise, et en général la grandeur aussi bien que la figure des pièces métalliques

est arbitraire ; on doit avoir égard seulement qu’on puisse les arranger commodément les unes sur les autres en forme de colonne. Je prépare, en outre, un nombre assez grand de rondelles de carton, de peau ou de quelque autre matière spongieuse, capable d’imbiber et de retenir beaucoup d’eau ou de l’humeur dont il faudra pour le succès des expériences qu’elles soient bien trempées. Ces tranches ou rouelles, que j’appellerai disques mouillés, je les fais un peu plus petits que les disques ou plateaux métalliques, afin qu’interposés à eux de la manière que je dirai bientôt ils n’en débordent pas.

" Ayant sous ma main toutes ces pièces en bon état, c’est-à-dire les disques métalliques bien propres et secs, et les autres non métalliques bien imbibés d’eau simple, ou ce qui est beaucoup mieux, d’eau salée, et essuyés ensuite légèrement pour que l’humeur n’en dégoutte pas, je n’ai plus qu’à les arranger comme il convient, et cet arrangement est simple et facile.

 " Je pose donc horizontalement sur une table ou base quelconque, un des plateaux métalliques, par exemple un d’argent, et sur ce premier j’en adapte un de zinc ; sur ce second je couche un des disques mouillés, puis un autre plateau d’argent, suivi immédiatement d’un autre de zinc, auquel je fais succéder encore un disque mouillé. Je continue ainsi de la même façon, accouplant un plateau d’argent avec un de zinc, et toujours dans le même sens, c’est-à-dire toujours l’argent dessous et le zinc dessus, ou vice versa, selon que j’ai commencé, et interposant à chacun de ces couples un disque mouillé : je continue, dis-je, à former de ces étages une colonne aussi haute qu’elle peut se soutenir sans s’écrouler.

" Or, si elle parvient à contenir environ vingt de ces étages ou couples de métaux, elle sera déjà capable, non seulement de faire donner des signes à l’électromètre de Cavallo, aidé du condensateur au-delà de dix ou quinze degrés, de charger ce condensateur au point de lui faire donner une étincelle, etc., mais aussi de frapper les doigts avec lesquels on vient toucher ses deux extrémités (la tête et le pied d’une telle colonne), d’un ou de plusieurs petits coups, et plus ou moins fréquents suivant qu’on réitère ces contacts ; chacun desquels coups ressemble parfaitement à cette légère commotion que fait éprouver une bouteille de Leyde faiblement chargée, ou une batterie chargée plus faiblement encore, ou enfin une torpille extrêmement languissante, qui imite encore mieux les effets de mon appareil par la suite des coups répétés qu’il peut donner sans cesse.

" Tous les faits que j’ai rapportés dans ce long écrit et d’autres qu’on pourra encore découvrir, en multipliant et variant les expériences de ce genre, vont ouvrir un champ assez vaste de réflexions, et des vues non seulement curieuses, mais intéressant parti culièrement la médecine. Il y en aura pour occuper l’anatomiste, le physiologiste et le praticien. "

Texte 5

Il s’agissait, dans l’espèce, d’obtenir une pile à courant constant. On sait que les éléments des piles modernes se composent généralement de charbon de cornue, de zinc et de cuivre. Le cuivre manquait absolument à l’ingénieur, qui, malgré ses recherches, n’en avait pas trouvé trace dans l’île Lincoln, et il fallait s’en passer. Le charbon de cornue, c’est-à-dire ce dur graphite qui se trouve dans les cornues des usines à gaz, après que la houille a été déhydrogénée, on eût pu le produire, mais il eût fallu installer des appareils spéciaux, ce qui aurait été une grosse besogne. Quant au zinc, on se souvient que la caisse trouvée à la pointe de l’Épave était doublée d’une enveloppe de ce métal, qui ne pouvait pas mieux être utilisée que dans cette circonstance.

Cyrus Smith, après mûres réflexions, résolut donc de fabriquer une pile très simple, se rapprochant de celle que Becquerel imagina en 1820, et dans laquelle le zinc est uniquement employé. Quant aux autres substances, acide azotique et potasse, tout cela était à disposition.

Voici donc comment fut composée cette pile, dont les effets devaient être produits par la réaction de l’acide et de la potasse l’un sur l’autre.

Un certain nombre de flacons de verre furent fabriqués et remplis d’acide azotique. L’ingénieur les boucha au moyen d’un bouchon que traversait un tube de verre fermé à son extrémité inférieure et destiné à plonger dans l’acide au moyen d’un tampon d’argile maintenu par un linge. Dans ce tube, par son extrémité supérieure, il versa alors une dissolution de potasse qu’il avait préalablement obtenue par l’incinération de diverses plantes, et, de cette façon, l’acide et la potasse purent réagir l’un sur l’autre à travers l’argile.

Cyrus Smith prit ensuite deux lames de zinc, dont l’une fut plongée dans l’acide azotique, l’autre dans la dissolution de potasse. Aussitôt un courant se produisit, qui alla de la lame du flacon à celle du tube, et ces deux lames ayant été reliées par un fil métallique, la lame du tube devint le pôle positif et celle du flacon le pôle négatif de l’appareil. Chaque flacon produisit donc autant de courants, qui, réunis, devaient suffire à provoquer tous les phénomènes de la télégraphie électrique.

Tel fut l’ingénieux et très simple appareil que construisit Cyrus Smith, appareil qui allait lui permettre d’établir une communication télégraphique entre Granite-house et le corral.

L’Île mystérieuse, Jules Verne.