GRADUATION EXPÉRIMENTALE DU GALVANOMÈTRE

Théorie.

L'inlensilé du courant qui prend naissance dans la pile ihermo-éleclrique de Nobili est proportionnelle à Texcès de la température de la face exposée au rayonnement calorifique sur la température de l'air ambiant : or, lorsque Téquilibn» thermique est établi, cet excès est lui-môme proportionnel, d'après la loi de Newton, à la quantité de chaleur reçue. Mais il n'existe plus de rapport constant entre Tintensité du courant et l'indication du galvanomètre : en effet, l'amplitude de la déviation de l'aiguille dépend de la sensibilité du système astatique et de la distribution du fil sur le châssis, et elle varie avec la construction et avec l'état de l'instrument. C'est pourquoi il est nécessaire de graduer le galvanomètre et d'établir une table ou une courbe de relation entre les ^inantités de chaleur reçues et les déviations correspondantes de l'aiguille.

Plusieurs méthodes ont été proposées. La meilleure, à mon ^vis, est celle qui se pratique dans le laboratoire de M. Desains : elle consiste à doubler, tripler et quadrupler successivement les quantités de chaleur reçues par la pile et à noter les écarts correspondants de l'aiguille. Les angles sont d'abord

ia6 CHAP. VJI. — CHALEUR BATONNANTE.

proportionnels aux forces; mais on observe bientôt que, pour une force double, Tangle ne croît plus, par exemple, que dans le rapport de i,83; l'indication du galvanomètre devra donc être multipliée par -j-ly.

Il y a deux procédés d'observation du galvanomètre qu'il importe de définir aussitôt. Dès que le rayon calorifique frappe la pile, Taiguille se met en mouvement, et elle parcourt en cinq ou six secondes un arc considérable; elle oscille ensuite pendant quelque temps et ne s'arrête définilivement qu'au bout d'une minute et demie à deux minutes environ. C'est cette position d'équilibre de l'aiguille qu'il conviendrait de relever : seulement une observation faite de la sorte serait extrêmement longue, car la pile, profondément échauffée, ne se refroidirait que lentement, et il faudrait dix minutes au moins pour que l'aiguille revînt à zéro. Melloni, ayant constaté que le premier arc est toujours le même pour une déviation définitive, modifia le procédé en n'observant que cet arc d'impulsion : il suffit dès lors d'une minute poui* ramener l'aiguille à sa position initiale. Pour certains galvanomètres, la déviation impulsive est très voisine de l'écart définitif ; pour d'autres instruments, il peut se présenter des différences de plusieurs degrés.

C'est entre les arcs d'impulsion ainsi entendus et les quantités de chaleur reçues par la pile que nous nous proposons de trouver une relation.

Description.

Nous ne nous arrêterons pas à décrire le banc de Melloni {fig. 42). Le galvanomètre à fil gros et court (diamètre =io"»",3 à o'"™,8; 100 à 3oo tours), enveloppé de soie blanche, doit être placé sur une crédence scellée au mur pour être à l'abri des trépidations du plancher.

M. de la Provostaye a recommandé ( * ) de ne pas employer d'aiguilles trop astatiques, parce qu'elles peuvent avoir deux ou plusieurs positions d'équilibre, et le retour au zéro devient poui*

(') Annales de Chimie et de Phjrsique, 3* série, LIV, p. 187; i858.

n EXPimXEHTALE DO GALVANOXËTRI!. 137

ainsi dire impossilile. Il esl donc prudenL de réduire la sensibilité jusqu'à ce que la force direclrice suffise pour triompher <les petites actions locales provenant du disque de cuivre audessus duquel oscille l'aiguille supérieure.

La pièce indispensable à la graduation esl une lenlilie de frowQ à volets (fig. 43) enchâssée dans un large cadre niélal- '"lue : chaque secteur forme un (juadrant, de sorte qu'en abaissant ou en relevant les volets on puisse découvrir \, ', \ ou \ ''e la surface de la lentille collectrice. Cet écran se monte sur le banc entre la source de chaleur et la pile, le centre ù la liauieur de la pile; il est nécessaire de connaître la distance

totale de la lentille, pour calculer la position d'une série do

la» CBAP. TII. — CHALEin lATOIWAHTB.

foyers conjugués par la formule

l'ig. -13.

on peut encore opérer dans la chambre noire avec uni

et chercher les points où se forme une image bien ne

llamme renversée.

On a le choix entre plusieurs sources; Melloni empi

une lampe de Locatelli ou bien une lampe d'Argani ble courant d'air et à nive stant; lorsque ces appare bien préparés et remplis privée de mucilage par l'ac furique, on obtient une flat conserve une tempe ratur riable pendant plus de deui Mais il faut avoir soia d'i au moins quinze minutes i procéder à aucune expériei donner au bec et à la chen verre le temps de parven maximum de température, de Leslie, surmonté d'un l( de dégagement de vapeur une constance plus grande mais c'est une source faib la température ne peut pa ser 100°. J'ai employé avC' une lampe à pétrole à ht laire et à verre étroit ; il • facile d'opérer sur la radia

mineuse de cette source que sur le faisceau obscur éi

cube, et la flamme reste bien égale lorsque la mèche

pée régulièrement.

Les écrans sont formés de deux lames en cuivre do

l'St polie, l'autre maie; on tournera la face polie vers

Annales de Chimie et de Physique i833)!LV, p. 3Î7(i836].

, XLVUI, p. 191(1!

XXXIl* M. — GRADUATION EXPÉRIMENTALE DU GALVANOMÈTRE. I 29

Un écran sera disposé tout contre le foyer et un autre à égale distance de la source et de la pile ; le calcul démontre que c'est la position la plus convenable pour annuler les influences de conductibilité et de rayonnement. Le banc sera du reste installé loin des croisées, dans le milieu d'une salle sans feu, et on l'entourera d'une ceinture de paravents métalliques à double paroi, d'environ o™,6o de hauteur; enfin toutes les pièces seront manœuvrées par des cordons.

On perd beaucoup de temps d'une expérience à l'autre, parce qu'il faut attendre le retour de l'aiguille au zéro; pour abréger ces intervalles d'inaction, Melloni découvrait la face postérieure de la pile et en approchait la main ou bien une bougie allumée. J'ai trouvé très avantageux de placer une faible source de chaleur à demeure à l'extrémité du banc; ouvrant de temps en temps le petit volet qui recouvrait la pile, j'ai pu travailler plusieurs heures de suite sans que le zéro se déplaçât sensiblement. Il arrive cependant quelquefois que l'aiguille ne revient plus au zéro; or, d'après M. Desains, on peut tolérer un écart de i^; il est probable en effet que les causes auxquelles est dû ce dérangement persistent pendant loute la durée de l'expérience : on peut donc compter les déviations à partir du point où l'index s'est arrêté.

Enfin on observe parfois que l'aiguille s'écarte plus ou rooins du zéro lorsqu'on s'approche pour lire les indications tlu galvanomètre. Il faut alors être fort en garde contre les objets de fer qu'on peut avoir dans sa poche ou sur ses habits, <îiefs, boutons, etc. ; certaines perturbations, qu'on ne peut expliquer d'abord, n'ont souvent pas d'autre cause.

Manuel opératoire.

I* L'aiguille étant relevée, à l'aide du bouton F, à 0^,002 environ au-dessus du disque de cuivre, l'opérateur procède à la Dïise de niveau du galvanomètre : ce résultat est atteint lorsque l'aiguille oscille librement sans frotter sur aucune des parties du cadre et que son centre coïncide avec celui du <îercle gradué. Puis il oriente l'instrument en le tournant sur lii-même, jusqu'à ce que l'index s'arrête au zéro du limbe.

W. — Manip, Q

1^ CHAP. YII. — CHALEUR RATONNÀNTE.

Il devra y rester après que le galvanomètre aura été relié à la pile.

2*> La source de chaleur, le centre de la lentille et la pile ^ sont disposés sur une droite horizoqtale parallèle au banc; le plan de la lentille est perpendiculaire à cette direction; enfin la source et la pile occupent la position de deux foyers conjugués. Ces conditions vérifiées avec le plus grand soin, on abaisse les écrans et oji lit . la déviation de haut en bas, pour éviter les erreurs de parallaxe; Tare d'impulsion ne doit pas dépasser i5% les quatre volets étant ouverts, car il est rare que la proportionnalité des écarts subsiste au delà.

3<» L'observateur répète la même expérience en relevant tour à tour, un, deux ou trois volets, et il note la déviation produite par chacun des secteurs.

4* En modifiant les positions de la pile et de la lentiUe, on augmente facilement la quantité de chaleur concentrée sur le s soudures antérieures, parce que la lentille embrasse une portion plus ou moins grande du faisceau divergent émané étk foyer. On peut atteindre ainsi une déviation de 4o® à 60".

Il faut au moins cinq observations successives pour établii* chacun des nombres de la Table de réduction : le limbe n*es* divisé qu'en degrés, mais le demi-degré s'apprécie au jugé, et on accepte le chiffre des dixièmes dans la moyenne arithmâ— tique des résultats. L'erreur moyenne ne doit pas dépasser i** c'est la meilleure preuve de la constance de la source et d^ l'exactitude des observations.

Résultats.

En opérant sur un galvanomètre médiocrement sensible» construit par la maison Ruhmkorff, nous avons trouvé I^s angles suivants de déviation, qu'il est utile de mettre sous 1^^ yeux des élèves :

Secteurs décoarerts.

Lentille — ■ i ^ ^^

décoarerte. 1. 2. S. 4. Total.

3o,i io%2 8°,55 9^,o 7%i 34,5

EXPERIMENTALE DU GALTAKOHËTEE.