LE MICROPHONE

PAR

P. L. RIJKE.

§. 1. C’est par le Feuilleton scientifique du Journal des Débats que j’eus pour la première fois connaissance de l’appareil inventé par M. Hughes, à Londres, et qui devait être pour l’oreille ce que le microscope est pour l’œil ; cet appareil , en effet , prenant dans un couple téléphonique la place du téléphone transmetteur , ou téléphone A, devait transmettre le son au téléphone récepteur , ou téléphone B , non plus avec une intensité affaiblie , comme c’était le cas jusqu’à présent , mais au contraire avec une amplification considérable. Comme l’appareil me paraissait décrit assez exactement dans l’article cité, je résolus d’en faire construire une copie. Mais les résultats que j’obtins ne me satisfirent pas complètement. Entre autres, on n’était jamais sûr d’avance de la réussite des expériences; toujours il fallait quelques tâtonnements avant que l’appareil répondit même à des exigences modérées. Il en fut de même d’autres modèles , construits d’après des communications que je trouvai, deux ou trois jours plus tard , dans le journal anglais Nature. Les difficultés auxquelles je m’étais heurté, — par ma faute probablement, — me déterminèrent à chercher ma voie propre, et c’est ainsi que, passant avec mon assistant, le Dr. Figée, d’une disposition à l’autre , nous sommes

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enfin arrivés à celle que je vais décrire et qui nous a donné les résultats les plus satisfaisants.

L’appareil consiste simplement en une de ces boîtes de carton dans lesquelles les pharmaciens délivrent les médicaments pulvérulents. La boîte dont je me suis servi (PI. lY, fig. 1) avait un diamètre de 10 cm. et environ 4 cm. de hauteur. Le couvercle en était enlevé, et par le fond, tourné en-dessus, passaient — à environ 3 cm. l’un de l’autre — deux fils très minces de cuivre rouge , dont les bouts extérieurs ah ^tcd étaient roulés en spirale , tandis que chacune des deux autres extrémités était reliée à l’une des vis de serrage ef g h adaptées à la paroi latérale de la boîte. Dans les spirales de cuivre étaient introduits deux morceaux de coke Im et nj?, taillés en forme de cylindres d’environ 25 mm. de longueur et 5 mm. d’épaisseur, et sur lesquels reposait un parallélipipède rectangulaire q s , également en coke , qui avait 70 mm. de long, 7 mm. de large et autant de haut. Sur la boîte , enfin , était posé un poids en plomb i , pesant à peu près 500 grammes , qui était destiné d’une part à donner de la fermeté à l’appareil , et d’autre part à étouffer les tons propres du carton.

Si maintenant l’une des électrodes d’un appareil galvanique — qui dans mes expériences se composait ordinairement de trois éléments Leclanché — est reliée à la vis de serrage e /*, et que la seconde électrode soit en communication avec l’une des extrémités d’un fil téléphonique , dont l’autre extrémité est serrée dans la vis gh^ on aura, à chaque mouvement ascendant ou descendant de la partie supérieure de notre appareil, un mouvement alternatif de la petite plaque en fer du téléphone. En effet , lorsque la face en question s’élève, la pression entre les cylindres de coke et le parallélipipède qs devient plus forte. Il en résulte une diminution de la résistance du circuit, par conséquent un accroissement de l’intensité du courant , et il est clair que la modification ainsi produite dans le champ magnétique du téléphone doit avoir pour conséquence le déplacement de la plaque de fer. Il est non moins évident que, lorsque la face supérieure de l’appareil s’abaisse , la plaque doit se mouvoir en sens opposé ,

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et que par conséquent, si l’appareil est frappé par des ondes sonores, les mouyements vibratoires qui y sont excités se transmettront , de la manière indiquée , au téléphone.

Cet appareil est assez sensible pour que des paroles prononcées le dos tourné vers lui, — mais alors d’une voix un peu élevée , — soient distinctement entendues et comprises près du téléphone placé à grande distance. H est à remarquer aussi que , si l’on introduit dans le circuit quatre téléphones au lieu d’un, les mots articulés continuent à être perçus avec la même netteté même lorsque le nombre des éléments voltaïques n’a pas varié.

§ 2. J’ai supposé qu’un courant électrique, en passant d’un morceau de coke à un autre qui est en contact avec lui , éprouve dans ce passage une résistance de nature spéciale. En effet, les surfaces qui se touchent ne sont pas parfaitement unies, ne constîtuent pas des plans géométriques. Quelque soin qu’on ait mis à les travailler, il y reste toujours des inégalités, des éminences et des dépressions , peut-on dire. Or , les sections transversales de ces inégalités , par lesquelles le courant s’écoule , ayant une étendue relativement petite , il est clair que la résistance peut y être assez considérable. Quant à la diminution que cette résistance éprouve lorsque les morceaux de coke sont pressés avec plus de force l’un contre l’autre, on peut la regarder comme due à ce que les éminences de l’un des morceaux pénètrent alors plus profondément dans les dépressions de l’autre, — car un certain degré de flexibilité , si faible qu’il soit , ne saurait être refusé au coke , — d’où résultera nécessairement un accroissement du nombre des inégalités qui livrent passage au courant. Il va sans dire qu’un effet contraire sera produit par une diminution de pression.

§ 3. Il m’a paru intéressant de connaître la valeur de cette résistance dans des conditions déterminées , et de savoir comment elle est modifiée lorsque la pression varie. Les recherches suivantes ont été entreprises pour résoudre cette question.

J’ai commencé par déterminer le pouvoir conducteur du coke qui devait servir à mes expériences. A cet effet, dans un

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morceau de cette substance qui était destiné à un élément de Bunsen, j’ai fait scier un parallélipipède , sur lequel j’ai tracé, à 50 millim. l’une de l’autre, deux marques ah et cd (fig. 2). J’ai ensuite mesuré la largeur et l’épaisseur du parallélipipède en ah et en cd^ et aussi en mn^ au milieu de l’intervalle entre a h et cd. Voici les résultats obtenus:

en ah. en mn. en cd. moyenne, épaisseur . . . 10™,8 lQîn’^,9 10™,7 10*““, 8

•largeur 10 ,7 10 ,75 10 ,5 10 ,56

Les expériences de conductibilité ont été faites au moyen d’un pont de Wheatstone ABCD (fig. 3), dont les points A et C étaient reliés aux électrodes d’un élément de Bunsen, et les deux autres points, B et D, aux extrémités du fil d’un multiplicateur très sensible de Thomson. La branche BC a toujours consisté en une bobine d’une résistance égale à 1 ohm , tandis que la résistance de la branche AB, suivant le degré d’exactif ude qu’on désirait atteindre, était portée à 10, 100, 1000 ou 2000 ohms. Le corps dont on voulait mesurer la résistance étant intercalé dans la branche CD, et la résistance de la branche AD étant augmentée ou diminuée successivement par ohms entiers., la détermination se faisait avec une exactitude de j ri u y tôïïtj ou 2ôVü d’ohm.

Les bobines de résistance que j’ai employées étaient toutes en argentane et provenaient des Frères Elliott, à Londres.

J’ai d’abord enroulé autour du parallélipipède, en ah et en trois tours d’un fil de cuivre rouge épais de 0“iin^2 , puis ces fils ont été reliés à deux conducteurs serrés en D et en C et dont la résistance combinée avait été trouvée égale à 0,032 ohm par une expérience préalable. Ayant ensuite déterminé la résistance totale de la branche CD, j’ai obtenu 0,172 ohm, d’où il suivrait que la résistance d’une portion de mon parallélipipède de coke longue de 50 mm. était égale à

0,140 ohm.

Les deux mesures ont eu lieu à la température de 22^,6 C.

Le chiffre élevé de 0,140 ohm pouvait difficilement être exact ,

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et selon toute apparence l’erreur devait provenir de ce que je n’avais pas tenu compte de la résistance au passage entre le cuivre et le coke. Pour acquérir la certitude à cet égard, j’ai procédé de la manière suivante. Par-dessus le parallélipipède a été glissé , jusqu’à la marque a à , un bouchon percé efgh (fig. 4) , qu’on a ensuite enfoncé dans la partie inférieure d’un manchon en bois iklm. Après avoir convenablement fixé ce manchon et l’avoir rempli de mercure , on a placé au-dessous un vase en fer A, dans lequel a été versé du mercure jusqu’au trait cd.

Les conducteurs en cuivre, serrés en C et D (fig. 3), ayant alors été mis en communication l’un avec le mercure du manchon , l’autre avec le mercure du vase A , j’ai mesuré la résistance entre C et D, pour laquelle j’ai obtenu, à 22 \6 , la valeur 0,0545 ohm. Comme la résistance des conducteurs en question fut trouvée égale à 0,028 ohm, il en résulte que la résistance cherchée devait être de

0,0265 ohm,

et par conséquent beaucoup plus faible — environ 5 fois — que la valeur obtenue précédemment *).

§ 4. Pour les expériences que j’avais proprement en vue, j’ai fait scier le parallélipipède en deux parties égales , dont les nouvelles faces de section ont été usées et aplanies autant que possible ; on y a aussi tracé deux nouvelles marques ah et c c? , qui , lorsque les deux morceaux étaient pressés l’un contre l’autre, avaient entre elles un écartement de 50 mm.

Le morceau de coke supérieur fut adapté , de la manière indiquée ci-dessus, dans le manchon de bois, tandis que l’autre morceau fut solidement fixé, également au moyen d’un bouchon de liège npqr^ dans le vase A (fig. 5). Ce dernier bouchon était pourvu d’une ouverture o , par laquelle on versait le mercure, qui remplissait le vase jusqu’au trait cd.

') On aurait pu faire les corrections ordinaires pour la température etc., et les mesures auraient aussi pu être en général plus rigoureuses. La suite montrera, toutefois, combien aurait été mal employé le temps consacré à obtenir ces minces avantages.

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Le manchon de bois rempli de mercure était suspendu , à l’aide de trois fils , au plateau gauche d’une balance hydrostatique. Dans la paroi latérale de ce manchon était percé un trou s , par lequel passait un fil de cuivre uv^ dont l’extrémité v plongeait dans le mercure du vase B lorsque l’aiguille de la balance se trouvait sur zéro. Directement en face du trou, s on voit la vis wx^ sur laquelle se mouvait le masse y. On pouvait donc déplacer un peu le centre de gravité du manchon avec ses accessoires , et donner ainsi aux arêtes du parallélipipède la direction verticale nécessaire. Après qu’on avait ramené l’aiguille de la balance à zéro , en chargeant convenablement le plateau de droite , le vase A , qui reposait sur une petite table à vis calantes , était exhaussé jusqu’à ce que la face supérieure du morceau de coke fixé dans ce vase vînt toucher la face inférieure du coke fixé dans le manchon de bois. Bien entendu qu’on avait soin de maintenir ces deux faces constamment parallèles l’une à l’autre.

B est maintenant facile de comprendre comment l’expérience était conduite. Quand on voulait déterminer la résistance au passage sous une pression de n grammes , on n’avait qu’à diminuer de ce nombre de grammes les contre-poids placés sur le plateau droit de la balance , à introduire dans le vase A , par l’ouverture O , l’extrémité d’un fil de cuivre dont l’autre bout était serré en D (fig. 3), à relier semblablement le vase B au point C du pont de Wheatstone, et à mesurer alors la résistance de la branche CD. On obtenait ainsi les données nécessaires pour calculer la résistance au passage. Il va sans dire, toutefois, qu’on devait préalablement connaître la résistance de ce qui, en dehors du coke, se trouvait dans la branche CD. A cet effet, le vase B étant relié au point C (fig. 3) , j’ai plongé dans le mercure du manchon de bois l’extrémité libre du fil qui partait du point D, puis j’ai mesuré la résistance de la branche CD. Je l’ai trouvée, à 19°, égale à

0,0985 ohm.

Comme la résistance de 50 mm. de coke s’élève à

0,0265 ohm.

Archives Néerlandaises, T. XIY.

on voit que, de chaque résistance trouvée pour la branche AD (fig. 3) , il faut déduire

0,125 ohm

pour obtenir la valeur cherchée de la résistance au passage.

§ 5. Lorsqu’une mesure a été exécutée, et qu’on la répète sous des conditions en apparence identiques, il s’en faut de beaucoup qu’on retrouve toujours les mêmes résultats. Au contraire , ces résultats peuvent différer considérablement , à tel point même que toute tentative ayant pour but d’en déduire quelque loi peut sembler désespérée. Je ne me suis pourtant pas laisser décourager pas ces fortes discordances ; elles m’ont seulement conduit à augmenter beaucoup le nombre des mesures. Au reste , j’étais bien un peu préparé aux grandes différences que je constatais. Avant chaque mesure, en effet, j’abaissais légèrement à la main le plateau droit de la balance, pour séparer un instant le morceau de coke supérieur du morceau inférieur, sur lequel je le laissais ensuite redescendre doucement. Or , dans cette manœuvre, quel que soit le soin qu’on y apporte, les mêmes inégalités (§ 2) de l’un des morceaux ne viendront pas toujours se remettre en contact avec les mêmes inégalités de l’autre; de là doivent naître des différences, cela va sans dire.

§ 6. Un autre fait m’a surpris davantage. Lorsque l’écart, à gauche par exemple , de l’image projetée par le galvanomètre me faisait conclure que la résistance de la branche AD était trop faible, et que pour cette raison j’ajoutais un peu de résistance, mais d’abord en excès, de sorte que l’image se portait du côté opposé , ce qui m’obligeait à diminuer de nouveau la résistance , — dans ce cas, dis-je, il arrivait assez souvent que je pouvais revenir peu à peu jusqu’à la résistance initiale sans que l’image cessât de s’écarter à droite. Ce phénomène doit-il être expliqué en admettant que les deux morceaux de coke forment une espèce de téléphone et que, vibrant sous l’influence de tout son qui se produit à l’intérieur ou dans le voisinage de la chambre, ils peuvent se déplacer l’un par rapport à l’autre? Ce qui semble plaider en faveur de cette hypothèse, c’est la circonstance que

le phénomène s’observait surtout lorsqu’on marchait bruyamment a proximité de l’appareil. Quoi qu’il en soit , lorsque pour une même résistance on avait trouvé tant un écart à droite qu’un écart a gauche, cette résistance était regardée comme une valeur moyenne et inscrite comme telle dans les tableaux.

§ 7. Ci-dessous sont réunis tous les résultats que j’ai obtenus. Ils sont communiqués in extenso , précisément à cause des grandes différences qu’ils présentent entre eux.

On trouve dans la colonne {a) des tableaux le numéro de la série , dans la colonne {h) le nombre qui indique combien de fois la résistance de A B (fig. 3) est plus grande que celle de B C , dans la colonne (c) le nombre d’ohms introduits dans AD, dans la colonne {d) la position de l’image. Les lettres D et Gr font connaître si l’image se trouvait à droite ou à gauche du point d’équilibre , tandis que la lettre O indique que l’image coïncidait à .peu près avec ce point d’équilibre.