10.8 L'effet Edison

            Edison, avons-nous vu, investit beaucoup de temps et d'énergie à produire l'ampoule électrique et le réseau électrique requis pour l'alimenter. Tout comme sir Joseph Swann, il utilise la pompe Sprengel pour évider son ampoule. Et comme sir Joseph, continue à pomper même une fois le filament de carbone de l'ampoule porté à incandescence. C'est seulement dans ces conditions, accompagnées d'un sceau à vide efficace, que l'ampoule a une durée de vie satisfaisante.

            Edison place dans son ampoule, en plus de son filament incandescent F , une plaque métallique P en 1883. Il relie les contacts externes de son filament F et de sa plaque P par un galvanomètre G et une pile dont la différence de potentiel est de quelques volts. Il remarque l'existence d'un courant électrique dans son galvanomètre G si la pile est placée de telle sorte que la plaque P est positive par rapport au filament chauffé F . Le sens du courant dans son galvanomètre est tel que le courant électrique qui doit exister dans l'ampoule doit aller de la plaque P , qui joue le rôle d'anode, au filament F , qui joue le rôle de cathode. Ce courant est d'autant plus grand que le filament est chaud, et nul si le filament est froid.

            Il remarque de plus qu'il n'y a pas de courant si la pile est inversée, et donc si la plaque P est à un potentiel négatif par rapport au filament F . Cet effet est dit effet Edison.

            Nous avons vu dans ce chapitre que le courant est maintenant conçu de plus en plus comme causé par un mouvement de charges. La pompe Sprengel a évacué tout l'air qui se trouvait proche du filament F . Ce n'est donc pas son ionisation qui cause le mouvement de charges et donc le courant dans la lampe. De plus, si le courant était causé par l'ionisation préalable de l'air rémanent, il y aurait un courant quelle que soit la polarité de la pile puisqu'il y aurait des charges des deux signes produites en même temps et en même nombre. Par contre, si dans ce cas, et d'ailleurs dans tous les cas où l'évacuation du tube est très grande, les charges négatives proviennent de la cathode (du filament F ), celles-ci ne seront attirées par la plaque P que si celle-ci est positive; autrement elles seront repoussées.

            En 1899 sir Joseph John Thomson trouve avec la méthode de Lenard le même rapport masse sur charge pour les ions négatifs produits par un filament de carbone chauffé dans un gaz raréfié d'hydrogène. Il en conclut que ces ions négatifs produits sont également des corpuscules. Les charges produites par le filament chauffé, et qui en sont comme évaporées, sont donc des corpuscules. Ceux-ci, extraits des cathodes, composent donc les rayons cathodiques. Ils sont extraits d'autant plus facilement que la cathode est chaude. La différence de tension entre les électrodes n'a pas à être grande dans le cas du filament chauffé: quelques volts suffisent. Alors qu'elle doit être très grande dans le cas d'une cathode froide: plusieurs milliers de volts, dépendant de la forme de la cathode, vu que c'est le champ électrique à sa surface qui doit alors chercher à extraire les corpuscules de la cathode.

            Sir Joseph évalue en 1899 la charge de ses corpuscules à environ 2⋅10^-19 C, valeur fort proche de la charge portée par l'ion atomique d'hydrogène dans l'électrolyse. La masse du corpuscule est donc de 1,4⋅10^-3 celle de cet ion d'hydrogène.

            Les rayons cathodiques de Goldstein sont donc vraiment des corpuscules de charge et masse données. Corpuscules qui, comme ils portent la charge négative de l'ion monovalent d'hydrogène, ont pris par la suite le nom originellement donné à ce dernier par George Stoney en 1891: électron.