L'histoire de la pile électrique

Ce texte est l'œuvre de mon grand-père Michel SIMEON. Cette version n'est pas complète. Il manque encore quelques gravures.

Si ce texte vous a intéressé et que vous souhaitez poser quelques questions, envoyez un message à son adresse michel.simeon@free.fr en spécifiant HISTOIRE dans le sujet du message.


La Pile Electrique

Le portrait de Volta

Au début de l'année 1800, habitait à CÔME un savant physicien, le Comte Alessandro VOLTA. Il était âgé de cinquante cinq ans.

Après avoir été professeur à 1'université de PAVIE et fait plusieurs découvertes concernant l'ELECTRICITE STATIQUE il avait voyagé pour rencontrer d'autres savants. Il avait ainsi parcouru la SUISSE, la FRANCE, l'ALLEMAGNE, les PAYS-BAS et l'ANGLETERRE.

Il venait de se retirer dans son pays natal afin de trouver le calme et poursuivre des expériences sur l'Electricité.

A l'époque où vivait VOLTA la connaissance de l'électricité n'était pas encore très développée.

 Electricité statique

Depuis Deux Mille ans on savait attirer des brins de paille ou des feuilles d'arbre d'un faible poids avec des morceaux d'AMBRE JAUNE frottés sur un tissu de laine.

L'Ambre jaune est une très belle pierre, presque transparente avec laquelle les anciens fabriquaient des bijoux.

En GREC, Ambre Jaune se dit "ELECTRON". C'est l'origine du mot ELECTRICITE.

Pour faire l'expérience, on peut aussi utiliser des baguettes de verre ou de cire à cacheter.

Machine de Ramsden

A partir de 1600, de nouveaux progrès avaient été accomplis et on faisait claquer des étincelles comparables, en beaucoup plus petit, à la foudre, en tournant la manivelle de l'un de ces curieux instruments appelé "MACHINE DE RAMSDEN".

Les savants cherchaient à expliquer ces phénomènes et avaient fait des observations nombreuses et très intéressantes, mais l'électricité ne donnait lieu à aucune utilisation dans la vie de tous les jours.

En ce temps, les lampes électriques n'existaient pas. On éclairait les maisons et les rues avec des chandelles ou des lampes à huile .

Pas de moteurs électriques pour actionner les usines. Pas de trains. Les hommes devaient fournir de gros efforts musculaires pour travailler et se déplacer.

Ils se faisaient aussi aider par les chevaux, les mulets ou les bœufs. Ils utilisaient également la force du vent et de l'eau des rivières pour faire tourner les moulins.

Les machines à vapeur venaient d'être inventées, mais elles étaient très peu répandues.

Pas de Téléphone, pas de Radio ni de Télévision. Les nouvelles étaient transmises par des messagers, les diligences de la poste ou par le TELEGRAPHE de Claude CHAPPE dont les ailes tournantes se voyaient en haut des tours ou des collines.

Volta au travailDonc au mois de Mars de cette année 1800, nous trouvons VOLTA dans son cabinet de physique. Sur une table sont déposées des pièces de monnaie en argent, des rondelles de ZINC, de CUIVRE et de Carton épais. Trois baguettes de bois sont dressées entre lesquelles le vieux savant superpose avec le plus grand soin, toujours dans le même ordre, une rondelle de cuivre, une rondelle de zinc puis une rondelle de carton très mouillé.

Il en EMPILE ainsi plus de soixante. C'est la raison pour laquelle il avait donné le nom de PILE à cet étrange appareil qu'il avait imaginé quelques mois avant.

En touchant avec les doigts et en même temps les extrémités de la colonne, il sentit à travers son corps une secousse désagréable … une secousse électrique !

Ayant fixé des fils métalliques aux rondelles du bas et du haut, il les approcha à une très faible distance. Aussitôt une petite étincelle bleue et très lumineuse jaillit.

La pile produisait donc les mêmes effets que la Machine de RAMSDEN, mais les secousses et les étincelles pouvaient être renouvelées autant de fois qu'on le désirait sans qu'il soit nécessaire de tourner continuellement la manivelle.

Mais comment un homme aussi sérieux que Alexandre VOLTA en était il venu à empiler des rondelles de Cuivre sur des rondelles de Zinc ?

C'est une curieuse histoire ... une histoire de ... CUISSES DE GRENOUILLE !

Il faut remonter quinze années avant, en 1786 et à BOLOGNE. Un célèbre professeur d'anatomie de l'université de cette ville avait eu l'idée d'expérimenter les effets de l'étincelle électrique produite par la machine de RAMSDEN sur des cadavres d'animaux.

Il avait observé que sous l'influence de la décharge, les cuisses d'une grenouille coupée en deux se rapprochaient brusquement. La bête semblait reprendre vie, comme pour sauter.

Un autre jour, alors qu'il disséquait à nouveau une grenouille il constata une contraction de ses cuisses bien qu'aucune machine électrique ne fonctionnât aux alentours.

Il suffisait qu'une tige métallique soit en contact entre l'un des nerfs lombaires (bas de la colonne vertébrale) de l'animal et le muscle de ses cuisses.

BOLOGNE - Grande et belle ville d'Italie du Nord (Entre Venise et Florence.) Près de 500.000 habitants. Son importante université fondée en 425 est la plus ancienne d'Europe. (Anatomie - Droit )

L'expérience de GALVANI fut renouvelée avec encore plus de succès en utilisant un genre de Compas, formé d'un arc en cuivre et d'un autre en Zinc .

GALVANI essaya d'expliquer le phénomène et conclut à l'existence d'une Electricité animale.

VOLTA, alors qu'il était à Côme entendit parler de l'expérience. Il s'y intéressa, travailla dans son laboratoire, mais aboutit à d'autres conclusions.

Pour lui, deux métaux différents mis en contact produisaient de l'électricité. Elle était la cause des réactions de la grenouille.

C'est pour le prouver qu'il commença à imaginer des appareils composés de plaques de métaux très divers et finit par construire la PILE que nous avons déjà vue.

VOLTA et GALVANI n'étaient pas d'accord et ils discutèrent avec passion pendant plusieurs années.

Chacun détenait une part de vérité, mais l'un et l'autre n'avaient pas encore pu tout comprendre.

Nous devons à leur esprit d'observation, à leur travail, à leur patience, à leur intelligence la découverte d'un instrument merveilleux.

La PILE fit faire des pas de géants à la SCIENCE et à l'Industrie.

La Pile à COLONNE présentait certains inconvénients. Sous le poids des éléments métalliques, les rondelles de carton mouillé suintaient et se desséchaient.

VOLTA lui même ne tarda pas à perfectionner son invention.

Il disposa les plaques de ZINC et de CUIVRE dans des petits récipients en verre contenant un mélange d'eau et d'ACIDE SULFURIQUE (3/100 d'acide.)

Une petite bande en métal, reliait la plaque de CUIVRE contenue dans un vase à la plaque de ZINC du vase suivant et ainsi de suite. A l'intérieur des vases, les plaques ne devaient pas se toucher et donc être toujours séparées par le liquide acidulé.

L'instrument vertical prit ainsi la position horizontale, mais conserva son nom car son inventeur l'appela PILE à COURONNE de TASSES.

En 1802 l'anglais CRUIKSHANK créa la PILE à AUGES.

Son compatriote WOLLASTON construisit à la même époque la pile qui porte son nom.

Dans le principe, par les éléments employés (CUIVRE, ZINC, EAU ACIDULEE.) ces piles sont semblables à celle de VOLTA. Par contre, la surface plus importante des plaques et leur disposition permettaient à la pile d'être beaucoup plus efficace.

Les savants anglais construisirent des piles puissantes, effectuèrent de nombreuses expériences et commencèrent à faire des découvertes.

Un jour de l'année 1813, l'Empereur NAPOLEON Ier entendit parler des grands travaux de l'Anglais Humphrey DAVY.

"Avec son impétuosité ordinaire, l'Empereur demanda pourquoi ces découvertes n'avaient pas été faites en France.

- Sire, répondit le savant Français BERTHOLET, c'est que, jusqu'à ce jour, nous n'avons pas possédé de pile voltaïque assez puissante.

- Eh bien ! qu'on en construise sur-le-champ une suffisante, et qu'on n'épargne ni soin ni dépense.

C'est ainsi que fut construite aux frais de l'Etat, la magnifique pile voltaïque de l'école polytechnique.

Cette pile était composée de 600 couples de cuivre et de zinc de 9 décimètres carrés pour chaque plaque ; toute la batterie avait 54 mètres carrés de surface. "

Avec cette pile énorme et puissante, les physiciens et les chimistes français, GAY-LUSSAC, THENARD, AMPERE, ARAGO et bien d'autres purent à leur tour travailler et faire de grandes découvertes.

Les PILES à AUGES et les PILES de WOLLASTON furent utilisées jusqu'en 1836.

Mais ces magnifiques piles avaient un défaut ! Leur force décroissait à l'usage.

Les Savants qui les utilisaient, après un certain temps, ne parvenaient plus à réussir leurs expériences et devaient interrompre le travail.

La pile était laissée au repos ou nettoyée afin de reprendre ses qualités.

Les chercheurs de l'époque découvrirent que cet inconvénient était dû à des phénomènes chimiques complexes auxquelles on donna le nom de POLARISATION.

Principalement, le dépôt de minuscules bulles d'hydrogène sur le CUIVRE freinait le passage du COURANT.

Les Constructeurs de piles, pendant des années, cherchèrent sans y parvenir à empêcher le dégagement de ces bulles.

1829 - Un grand savant français : Antoine César BECQUEREL se préoccupe de cette question de POLARISATION. Il invente une pile qui évite le phénomène parasite. C'est la pile à DEUX LIQUIDES SEPARES.

BECQUEREL eut l'idée d'enfermer la plaque de ZINC baignant dans l'eau acidulée à l'intérieur d'un petit sac de BAUDRUCHE, c'est-à-dire d'une pellicule très fine fabriquée avec le gros intestin du bœuf, dont on faisait aussi des ballons. Le tout est plongé dans un vase rectangulaire en CUIVRE rempli d'une solution saturée de SULFATE DE CUIVRE.

La baudruche empêche le mélange défavorable des deux liquides, mais ne gène pas les phénomènes électriques.

Cet instrument est reconnu comme la première pile à COURANT CONSTANT.

Après BECQUEREL, beaucoup d'autres inventeurs vont créer des piles toujours plus puissantes, plus constantes et moins encombrantes. Passons en revue les principales :

1836 - Le physicien anglais, John Frédéric DANIELL (1790-1845) membre de la Société Royale, à l'idée de remplacer la baudruche par un vase en TERRE DE PIPE POREUSE ... parce qu'elle n'a été cuite qu'en partie.

La pile de DANIEL qui est très proche de celle de BECQUEREL eut un grand succès. Elle fut longtemps utilisée par ceux qui recherchaient un courant stable.

1838 - William Robert GROVE (1811-1896), avocat anglais qui occupait ses loisirs à des recherches sur l'électricité, remplace la lame de cuivre par du PLATINE plongé dans l'ACIDE AZOTIQUE.

La pile de GROVE, beaucoup plus forte que celle de DANIELL fut moins répandue, car le platine, métal précieux coûte cher.

1843 - Robert Wilhem BUNSEN (1811-1899), célèbre professeur à l'université d'HEIDELBERG, dans l'ouest de l'Allemagne, remplace le platine par du CHARBON DE CORNUE ... beaucoup moins coûteux. Le charbon de cornue est fabriqué avec une poudre fine de charbon, fortement comprimée.

L'appareil que nous voyons démonté se compose de :

I°) Un vase de grès ou de verre F rempli d'une solution au I/10ème d'acide sulfurique.

2°) Un cylindre creux de ZINC : Z

3°) Un vase poreux : V rempli d'acide azotique.

4°) Une plaque de charbon de cornue : C

Dans le vase F est placé le Zinc, puis le vase poreux et au centre le charbon.

La pile de BUNSEN a été très utilisée par ceux qui recherchaient la puissance et a rendu de grands services.

Elle a l'inconvénient de dégager des vapeurs malodorantes et même nocives.

1842 - Johan-Christian POGGENDORFF (1796-1877) physicien célèbre de l'Université de Berlin, remplace l'acide azotique de la pile de Bunsen par une solution rouge-orangé de BICHROMATE DE POTASSE.

Cette pile a deux liquides avait l'avantage de ne pas répandre de vapeurs acides mais sa puissance déclinait assez rapidement.

1850 - L'ouvrier français GRENET a l'idée de supprimer le vase de terre poreuse. Il mélange, eau, acide sulfurique et bichromate de potasse. Les électrodes sont composées de deux lames de charbon de cornue et d'une lame de Zinc AMALGAME (c'est à dire de Zinc bien nettoyé, plongé quelques instants dans le mercure.)

On en revenait ainsi à une pile puissante à un seul liquide dont la dépolarisation s'effectuait parfaitement.

La seule précaution à prendre était de sortir la lame de Zinc du liquide lorsque l'appareil n'était pas utilisé, pour éviter la corrosion.

Ainsi naquit la PILE BOUTEILLE dont on trouve encore de nombreux: exemplaires. Elle a été très utilisée par les expérimentateurs de physique de la fin du XIXème et au début du XXème siècle.

D'autres solutions ont été préconisées pour protéger les lames de Zinc pensant les périodes de repos.

Avec la pile de TROUVE, elles étaient relevées au moyen d'un treuil à manivelle.

Avec la pile CHARDIN du Dr BOISSEAU du ROCHER, on faisait monter et descendre le liquide par pression d'air dans des récipients perfectionnés en porcelaine.

1868 - L'ingénieur parisien Georges LECLANCHE (1839-1882) , crée une pile qui va connaître un grand avenir.

Dans un bocal en verre à fond carré se trouvent :

- Un crayon de Zinc amalgamé

- Un cylindre de terre poreuse où sont placés, une plaque de charbon de cornue et un dépolarisant solide composé de deux poudres noires BIOXYDE DE MANGANESE et charbon.

Le tout baigne dans un ELECTROLYTE composé d'eau dans laquelle a été dissoute une poudre blanche : le CHLORURE D'AMMONIUM.

La pile LECLANCEE est un peu moins puissante et moins stable que la pile GRENET, mais convient parfaitement aux usages intermittents, (de courte durée et répétés.)

On lui reconnaît de gros avantages : Elle demande peu d'entretien et de manipulation. Les produits utilisés ne sont pas dangereux et surtout ELLE NE S'USE QUE SI L'ON S'EN SERT.

Les piles qui s'achètent de nos jours (120 ans après) dans les bureaux de tabac ou les supermarchés du monde entier sont des piles LECLANCHE légèrement modifiées, fabriquées en très grandes quantités dans des usines.

Le liquide est immobilisé par une substance visqueuse (agar-agar) et bien fermé dans le boîtier en Zinc et une enveloppe de matière plastique.

Ces piles dites SECHES sont ainsi transportables sans crainte de les briser ou de voir couler l'électrolyte.

Et maintenant, voici une curiosité qui nous fait revenir aux années 1840 - 1850.

Le charmant manège représenté sur la gravure était autant un jouet qu'un instrument scientifique.

Les petits personnages dessinés sur un carton léger, tournaient jour et nuit pendant des années sans le secours d'une force extérieure visible.

Certains croyaient qu'on avait inventé le MOUVEMENT PERPETUEL.

Nous pouvons penser qu'il s'agit du premier modèle de MOTEUR ELECTRIQUE rotatif... mais sa force était infime. Il ne pouvait être d'une grande utilité.

L'appareil fonctionnait grâce à une PILE très particulière appelée pile de ZAMBONI, du nom de l'inventeur italien de VERONE qui la construisit pour la première fois en 1810.

On utilisait des rondelles de papier recouvert d'ETAIN sur une face et de BIOXYDE DE MANGANESE humide sur l'autre. On en empilait ainsi PLUS de 1800 , ce qui est assez impressionnant.

Pour éviter que les rondelles ne se dessèchent, on enduisait l'extérieur d'une couche de soufre ou de gomme laque.

Le tout était caché dans le socle du manège.

L'électricité obtenue était très semblable à celle que nous produisons en tournant la manivelle d'une de ces anciennes machines "STATIQUE". Mais elle était permanente, c'est à dire qu'elle avait l'avantage de rester active pendant des années (tant que les rondelles de papier demeuraient humides) sans qu'il soit nécessaire de tourner une manivelle.

Les extrémités de la pile étaient reliées à des boules + et - placées en haut des colonnes a et b.

Les petits "étendards" en métal très léger accrochés et isolés au bout des supports soutenant les nacelles, étaient attirés fortement par les boules + et - chargées d'électricité. Dès qu'ils entraient en contact avec les boules, ils étaient repoussés et le manège se mettait à tourner. Alors les étendards suivants étaient eux-mêmes attirés et repoussés... et ainsi de suite.


Contact : Frédéric GUILLIEN