ÉTUDE D'UNE GÉNÉRATRICE MAGNÉTO OU DYNAMO

Théorie.

Une génératrice d'électricité se compose de deux organes essentiels : l'inducteur, formé d'aimants ou d'électro-aimants fixes, détermine un champ magnétique constant; Finduit, constitué par un anneau de fer doux, autour duquel est enroulée une hélice de fil de cuivre, tourne sur lui-même dans le champ.

L'hélice est le siège de courants induits que l'on recueille

par un certain nombre de collecteurs, sur lesquels appuient deux balais flexibles. Ces balais ne doivent pas toucher des points situés exactement dans le plan de symétrie perpendiculaire aux lignes du champ, mais on les avance d'un angle S qu'on appelle angle de calage. Cet angle est pratiquement déterminé par la condition de supprimer les étincelles.

11 y a à considérer dans une génératrice Tintensité du champ, la vitesse de rotation et les résistances intérieure et extérieure : son action est définie par sa force éleclromotrice et l'intensité du courant.

On démontre que la force électromotrice est proportionnelle, toutes choses égales d'ailleurs, à Tintensité magnétique (lu champ dans lequel a lieu le mouvement de Tanneau; d'autre part, elle est proportionnelle à la vitesse, en dessous d'une limite déterminée, et indépendante de la résistance extérieure.

Nous nous proposons de demandera l'expérience la confirmation de ces lois, formulées par la théorie.

Les essais qu'on peut poursuivre sur une dynamo comportent aussi la recherche de la répartition des potentiels au collecteur, et l'évaluation des perles intérieures par effet de Joule, hystérésis et courants de Foucault.

Description.

Ldijîg, 91 représente une machine Gramme de laboratoire à aimant Jamin. Elle se meut à la main : on obtient facilement une rotation très rapide, de 600 tours à la minute, à l'aide d'un jeu de roues dentées de diamètres très différenls. Mais une poulie peut être montée sur l'axe et, quand on veut procéder à des essais, le mouvement est donné par transmission mécanique.

On trouve aussi dans les laboratoires la machine dynamoélectrique de Gramme, dans laquelle on a substitué à l'aimant {\\Q un système d'électro-aimants alimentés parle courant de la machine elle-même, h^fig. 92 représente un type très répandu dans lequel l'inducteur est constitué par le bàli et comporte deux électros montés en face l'un de l'autre. L'anneau construit à la manière ordinaire tourne entre les

uir H.

ÉTUDE d'une Génératrice magnéto.

plaques polaires de fer doux et reçoit son mouvement par une courroie de transmission passant sur une poulie portée par Taxe de Tanneau.

Certains instituts de Physique mieux montés possèdent des dynamos Schuckert, Manchester, Phénix ou autres, que nous ne décrirons pas.

Ces dynamos sont en série, en dérivation, ou bien elles sont compound; pour une étude de laboratoire, il convient de disposer d'une machine à excitation séparée.

Nous ne voulons parler ici que des petites machines en usage dans les services de Physique comme appareils d'enseignement. Les magnétos usuelles ont une force électromotrice qui ne dépasse guère i5 volts. Les dynamos ont souvent une force électromotrice beaucoup plus considérable, d'environ 1 10 volts : leur puissance est de plusieurs kilowatts. Il

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esl peu de laboratoires de Facultés qui ne disposent pas aujourd'hui d'un moteur à gaz de cette force.

Pour procéder à l'essai de ces machines, il faut installer la transmission de manière à pouvoir déterminer exactement le nombre de tours de l'anneau induit. On peut le calculer,

Fîg. 92.

car il est fonction du nombre de tours du moleur : mais il est préférable de le mesurer directement, attendu que le glissement des courroies introduit une cause d'erreur très grave.

La meilleure méthode consiste à employer un compteur de tours dont on appuie la pointe sur un axe, dans lequel on a pratiqué un coup de pointeau.

Quand on se sert d'un banc intermédiaire actionné à la main, la détermination de la vitesse de rotation devient fort indécise : le mieux est alors de mesurer la durée de 20 tours de la manivelle, en admettant que le mouvement soit uniforme.

Uir H. — ÉTUDE d'une GÉI<rÉRÀTRlCE MAGNÉTO.

L'inlensité du courant fourni par la génératrice peut se mesurer par une boussole des tangentes, ou mieux encore par celle des cosinus connue sous le nom d'Obach {fig. gS), véritable boussole des tangentes dont le cadre vertical est mobile autour de son diamètre horizontal et peut slncliner plus ou moins sur le plan de Taiguille. La déviation pour une intensité donnée est proportionnelle au cosinus de Tangle du cadre

Fig. 93.

avec la verticale et, par suite, diminue quand cet angle croît. MM. Ducretet et Lejeune construisent cet instrument sur le modèle de la figure ci-dessus; le cercle gradué B' permet d'évaluer Tinclinaison du cercle M, et de rendre comparables les mesures faites avec des inclinaisons différentes. La gorge du multiplicateur contient deux fils parallèles et de plus une large bande de cuivre rouge épais qui peut sans danger être ouverte au courant le plus intense; on peut mesurer des courants de près de 100 ampères.

En appelant d l'inclinaison du circuit sur le plan d'oscillation de Taiguille et 9 la déviation, l'intensité du courant est

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donnée en ampères par la formule

. lanp© i = A — ^) cosQ

dans laquelle A est un paramètre variable avec le circuit, égal à i4,t5 ou 1,127, suivant que le courant traverse la bande ou le multiplicateur.

On peut aussi employer très avantageusement le galvanomètre à arête de M. Marcel Deprez : c'est un mesureur de courant tout à fait pratique, composé d'un aimant en fer à cheval et de 18 petites aiguilles en fer doux, qui sautent brusquement à leur position d'équilibre aussitôt que le courant passe; on étalonne cet instrument par comparaison avec un instrument absolu.

Mais on se servira plus commodément encore de Tampèremètre de Lord Kelvin, ou bien de celui de MM. Deprez et Carpentier ou de tout autre analogue, dont on peut contrôler la justesse et qui présentent une sensibilité suffisante pour ces expériences.

Quel que soit le galvanomètre employé, il faut avoir soin de Téloigner le plus possible de la machine, afin de le soustraire à l'action énergique des aimants qui le composent : le mieux est d'installer l'instrument de mesure dans une salle voisine de celle où fonctionne la génératrice.

Deux procédés permettent de mesurer la force électromotrice d'une dynamo.

Le premier consistée employer simplement un voltmètre, à grande résistance, qu'on placera en dérivation sur les points du circuit dont on veut mesurer la différence de potentiel.

Si l'on voulait faire un essai plus minutieux, on pourrait opérer par compensation, ainsi qu'il suit.

Dans le circuit MA£GBM de la machine {Jig, 94)» on introduit un ou plusieurs éléments E et un galvanomètre G, puis, entre les points A et B, on jette un pont dont on modifie la résistance jusqu'à ce que le galvanomètre soit réduit au zéro. Appelant R la résistance du circuit AMB, l celle du pont, E la force électromotrice de la pile auxiliaire et j? la force électromotrice cherchée de la machine, on peut écrire.