Toir la fin da second chapitre

conducteur, le passage d'un courant lorsqu'on n'a pas dé galvanomètre à sa disposition.

i5. Une aiguille d'acier, placée dans une hélice traversée par un courant, s'aimante paiement, mais elle conserve son aimantation lorsque le courant cesse.

L'aiguille, étant préalablement aimantée, acquiert sous l'action du courant une aimantation plus forte si elle est placée dans un sens convenable par rapport à l'hélice ; dans le cas contraire, elle perd une partie de son magnétisme et peut même s'aimanter en sens contraire. L'aimantation de l'aiguille dépend surtout de l'énergie du courant et très-peu du temps pendant lequel le courant circule dans l'hélice.

46. Hypothèse d'Ampère. — Tous les phénomènes électromagnétiques ont été réunis par Ampère dans une môme théorie qui consiste à admettre qu'autour de chaque particule d'un corps magnétique il existe de petits courants électriques. Dans Tétat ordinaire, ces courants ont lieu dans toutes les directions ; l'orientation dans le même sens de tous ces courants , sous l'influence d'une action étrangère , constitue l'aimantation.

Le passage d'un courant dans le fil qui entoure un électroaimant tend à donner à tous ces petits courants une même direction et, par suite , à produire l'aimantation du fer.

La force coercitive est alors la résistance qu'éprouvent ces petits courants à changer de direction.

47. Znduetîoii. — H est une autre série de phénomènes que nous devons signaler parce qu'ils peuvent avoir une certaine influence en télégraphie.

Considérons (fig. 30) deux circuits voisins et parallèles sur une partie de leur parcours : le premier ZMNQRC en communication avec les deux pôles Z et C d'une pile , et interrompu aux points Q et R; le second ABGD fermé au moyen du fil d'un galvanomètre G. Lorsqu'on réunit les deux points R et Q, le courant traverse le premier conducteur suivant le sens indiqué par les flèches ; on^ observe dans le second conducteur, à l'instant de la fermeture du circuit , un courant de sens contraire au premier, allant par conséquent de A en B. Ce courant , qu'on nomme

NOTIONS PRÉLIMINAIRES

Ui

courant induit, est instantané, c'est-à-dire qu'il dure infîniment peu , bien que le conducteur MN continue à être traversé par le

courant de la pile. Au moment où on rompt le circuit en RQ , un nouveau courant induit traverse Â6GD en sens contraire du précédent (de B en A).

On observe encore des courants induits dans le conducteur ÂB, quand, au lieu de fermer et d'ouvrir le circuit voisin en R et Q, on laisse passer le courant d'une manière permanente, et qu'on approche ou qu'on éloigne MN et AB. Le courant induit persiste tant que dure le mouvement ; il est d'autant plus fort que le rappro* chôment ou l'éloignement sont plus rapides. Dans le premier cas, il est de son? contraire au courant MN ; dans le second , il est de même sens. Les effets sont analogues lorsque le courant MN reste à une distance constante du conducteur AB et qu'il augmente ou diminue d'intensité *.

Le courant induit est proportionnel à l'étendue des fils en présence, MN et AB; aussi, emploie-t-on, pour donner aux phénomènes d'induction une certaine intensité, des bobines de fil recouvert, telles que AB et CD (fig. 31), dont Tune, AB, forme le circuit

1. L'induction est évidemment causée par les actions attractives et répulsircs des molécnlcs électriques. La tension différente aux direrscs parties d'un circuit produit, dans un conducteur vcisin, une disposition nouvelle du fluide électrique dont le mouvement consUtue le courant induit.

induit, et Tautre, CD, mise en communication avec la pile, forme le circuit inducteur.

Fig. 51.

L*énergie du courant induit est, de plus, singulièrement augmentée, si, dans Tintérieur des deux bobines , on place un cylindie de fer doux.

Les courants d'induction sont analogues aux courants instantanés qui proviennent de la décharge d'un conducteur ordinaire électrisé ; ils donnent des étincelles assez fortes eu passant entre deux pointes rapprochées et produisent des effets physiologiques remarquables.

-48. Un aimant qu'on éloigne ou qu'on approche d'une bobine de fil recouvert , produit également des courants d'induction que l'hypothèse d'Ampère sur la constitution des courants explique suffisamment. Quand on place dans la bobine un barreau de fer doux , les courants d'induction augmentent notablement d'intensité , puisqu'à l'effet du rapprochement de l'aimant s'ajoute celui de l'aimantation du fer doux.

On a utilisé cette propriété pour obtenir, sans le secours do

MOTIONS PRÉLIMINAIRES

piles , de forts courants électriques. Qu'on imagine » en effet , un électro^aimant AB (fig. 32) , en face duquel un aimant EF peut

tourner autour d'un axe H qui passe par son centre; chaque demi-révolution de l'aimant donnera lieu à un courant induit dans le fil DÂBGG. Le courant changera de sens chaque fois que Taimant passera en face de l'électro-aimant, et sera d'autant plus fort que le mouvement de rotation sera plus rapide.

Quand on enlève le fil extérieur DGC et que Ton tient à la main les deux extrémités D et C , on ressent de violentes commotions.

Au lieu de faire tourner l'aimant devant Télectro-aimant, on rend souvent l'aimant fixe, et Télectro-aimant mobile. Enfin on obtient le même résultat en plaçant un aimant en fer à cheval dans les deux bobines de fil recouvert et en faisant mouvoir en face un barreau de fer doux.

11 est d'ailleurs facile , au moyen d'un mécanisme assez simple

à imaginer, de faire toujours passer suivant le môme sens le courant dans le conducteur extérieur CGD.

On a essayé d'employer les courants induits pour la télégraphie électrique; mais, bien qu'on ait quelquefois réussi, on y a renoncé, parce que l'intensité est trop variable avec le mouvement des parties mobiles.

En faisant mouvoir, au moyen de machines spéciales, un appareil semblable , on obtiendrait des courants continus et réguliers qui pourraient être utilisés pour la galvanoplastie^ l'éclairage électrique» la décomposition des sels métalliques, etc.

49. — Les courants agissent sur eux-mêmes par induction. Au moment où l'on rompt le circuit d'un courant, il se manifeste en sens contraire un courant d'induction qui augmente beaucoup d'énergie si le conducteur est enroulé en spirale sur une certaine longueur et surtout si un barreau de fer doux est placé dans cette spirale.

50. ZrfMt des eourantfl électriques. — Les propriétés des courants, que nous venons d'examiner, se manifestent avec une énergie proportionnelle à leur intensité. Il est donc essentiel de connaître les rapports qui lient la composition d'un circuit avec l'intensité du courant qui le traverse, afin de pouvoir déterminer les conditions les plus favorables, suivant les effets qu'on veut obtenir.

Le courant est produit par le mouvement des molécules électriques dans un conducteur, et la quantité d'électricité qui traverse, dans l'unité du temps, une section quelconque, représente précisément son intensité. La première conséquence est que l'intensité est la même à tous les points d'un même circuit, quelles que soient, d'ailleurs, la nature et la dimension des corps qui en forment les différentes parties, de même que dans un fleuve la quantité d'eau qui traverse une section dans un temps donné est la n()éme partout, bien que certaines portions puissent avoir des largeurs différentes.

En suivant la décomposition du fluide neutre dans la pile , on voit en outre que le mouvement électrique doit avoir lieu dans les corps qui la composent, comme il a lieu dans le conducteur qui unit les deux pôles ; ainf i elle est traversée (fig. 33) par le même

NOTIONS PRÉLIMINAIRES

courant marchant du pôle zinc au pôle cuivre, 8*il marche du pôle cuivre au pôle zinc dans le conducteur extrême.

FIg. 5S.

Celte loi se vérifie aisément par l'expérience en faisant agir, sur une aiguille aimantée , deux portions égales, mais placées en sens contraire d'un même circuit [fig. 34 ). L'aiguille reste stationnaire.

Fig. S4.

La propagation de l'électricité dans un circuit tient à la répulsion des molécules électriques et à la résistance que les corp? offrent à ce mouvement. L'intensité dépend donc en premier lieu de la tension produite par la pile, c'est-à-dire de la nature des surfaces en contact qui , par leur action chimique , opèrent la décomposition du fluide neutre et du nombre des éléments, ou, en d'autres termes, de la force électro-motrice; elle est, en outre, en raison inverse de la résistance qu'offre ie circuit , et , pour le calcul de cette résistance, il faut tenir compte des corps qui forment la pile aussi bien que des conducteurs extérieurs. Quant à cette résistance, elle dépend de la nature des corps qui composent le circuit de leur section et de leur longueur.

Ces lois sont trop importantes pour que nous n'entrions pas dans de plus grands détails.

61. —Soit une pileP(/îp. 35) aux deux pôles de laquelle sont placés deux fils conducteurs ZA et CB, un galvanomètre G étant disposé sur le parcours du fil CB. Si on réunit au moyen

Fjg. S5.

d'un fil AMB les deux points A et B, le courant s'établit et fait dévier Taiguille du galvanomètre. La déviation et par suite l'intensité du courant augmentent si " — " on remplace le fil AMB par un

autre de même métal et de mémo section, mais plus court ANB , ou de même longueur, mais d'une section plus grande ; elles diminuentsi on le remplace parun fil de même section et plus long, ou de même longueur et d'une section moindre. L'intensité reste la même, si le fil par lequel on remplace AMB est deux fois, trois fois, quatre fois plus long , mais si en même temps, sa section est double , triple ou quatruple de celle de AMB.

On peut donc, dans un circuit, remplacer un fil conducteur par un autre de même nature, si le rapport de la longueur à la section reste constant.

Quand les fils ANB et AMB ne sont pas de même nature, mais ont la môme section, les longueurs qu'il faut, pour obtenir la même intensité du courant, sont inégales Si le fil ANB doit être deux, trois ou quatre fois plus long que le fil AMB , on dit'que sa résistance est deux , trois ou quatre fois moindre , ou , en d'autres termes , que sa conductibilité est deux , trois ou quatre fois plus grande. Ainsi un fil peut en remplacer un autre de même section et de nature différente si le rapport de la longueur à la conductibilité est le même pour les deux fils.

Enfin , dans le cas plus général où les deux fils sont de section inégale et de nature différente, ils auront la même résistance et produiront le même effet dans un circuit si les rapports des longueurs aux produits des sections par les conductibilités sont égaux.

Considérons maintenant un fil ayant pour section l'unité de

NOTIONS PRÉLIMINAIRES. 67

surface et dont la conductibilité soit prise pour unité ; une certaine longueur de ce fil pourra toujours , dans un circuit, remplacer un conducteur quelconque ; on la nomme longueur réduile ou résistance , et on l'obtient en prenant le rapport de la longueur du conducteur au produit de sa section par sa conductibilité *• Ainsi, par exemple, la longueur d'un fil de cuivre de 4 millimètre carré de section qui présenterait la même résistance qu'un fil de fer de 3 millimètres carrés de section et d'une longueur égale à 800 mètres, sera ;

• r ou 4600"*, — étant la conductibilité du fer par

6 rapport au cuivre.

52. — Le rhéostat eàt un instrument qui sert à comparer par l'expérience les résistances. Il se compose d'un fil très-fin dont on peut faire à volonté varier la longueur. On le met dans un circuit muni d'un galvanomètre à la place du conducteur dont on cherche la résistance , et l'on augmente ou Ton diminue la longueur du fil jusqu'à ce que la déviation de l'aiguille du galvanomètre soit égale à celle que donnait le conducteur. La longueur ainsi obtenue est la longueur réduite prise par rapport au fil du rhéostat.

On peut donner aux rhéostats différentes formes ; celle qu'on adopte ordinairement est celle de la figure 36. A et B sont deux cylindres munis d'un pas de vis, dont l'un A est en bois et l'autre B en cuivre. Un fil fin de cuivre ou de laiton est enroulé sur le cylindre de bois dans toute sa longueur ; il est fixé par une extrémité à la vis M et par l'autre au cylindre de cuivre.

Quand on fait mouvoir la manivelle D, les deux cylindres tour-

1. En déaignant par (, s et k^ par L', s' et k\ les longueurs, sections'et conductibilités de deux conducteurs, la résistance qu'ils offrent au courant sera la même

** ik-'TP' Supposons que le second fil ait pour section l'unité de surface et que sa con*

ductibilité soit prise pour unité, TéquaUcn détiendra -r = T.

ft8 lÊLÉGRAPHi£ ÉLECTRIQUE.

nent on sens contraires, et le fil do cuivre se déroule de Tun des cylindres pour s^enrouler sur Tautre.

Si l'on attache F un des pôles de la pile à la vis M, et Tautre à la vis N qui communique avec le cylindre de cuivre, le courant traversera tout le fil qui est enroulé sur le cylindre de bois puisque les tours des fils sont séparés et que le bois est mauvais conducteur ; arrivé au cylindre de cuivre , le courant passera du fil sur le cylindre lui-même et ira directement à la vis N en suivant le cylindre dont on peut négliger la résistance.

En résumé, dans une position quelconque, la résistance que le fil du rhéostat offre au courant est seulement celle du fil qui entoure le cylindre de bois et dont on connaît aisément, la longueur d'après le nombre de tours.

On pourrait se borner à tendre horizontalement un fil extrê* moment fin sur une planche , à le faire communiquer d'un côté avec Tun des pôles dé la pile , et à promener au-dessus en appuyant légèrement un ressort relie à l'autre pôle.

La résistance de tout le fil du rhéostat étant souvent inférieure à celle du conducteur soumis à l'expérience , on lui ajoute des bobines de fil recouvert dont on a déterminé d'avance la longueur réduite et qu'on fait traverser par le courant lorsqu'il est nécessaire.

Au lieu de prendre pour unité le fil de platine ou de cuivre du

NOTIONS PRÉLmiNAIRES. (t9

rhéostat, on prend souvent le ûl conducteur employé dans les cir« constances ordinaires ; ainsi pour les lignes électriques de France, on exprime les résistances en kilomètres de fil de fer de l"*™ de diamètre. On dit, par exemple, que le fil qui entoure un électroaimant présente une résistance de 200 ou de 300 kilomètres de fil de i"»™ de diamètre.

On doit alors, lorsqu'on veut faire des expériences avec un rhéostat, déterminer préalablement la longueur qui correspond à un kilomètre de fil do la ligne , ce qui ne peut présenter aucuoo difficulté.

53. — Le rhéostat peut servir à déterminer la conductibilité des différents corps. Il suffît, pour faire cette opération, de prendre des fils formés des différentes substances, mais de longueurs et de sections égales, et de chercher les longueurs réduites qui leur correspondent ; les conductibilités sont en raison inverse de ces longueurs. Pour les liquides on les place dans des tubes de verre dont le diamètre est connu.

On trouve ainsi que les longueurs de fil du rhéostat qu'il faut pour remplacer des fils semblables de cuivro , de fer, de platine , sont entre elles comme les nombres 4 , 6, 4 ; les conductibilités sont donc, le cuivre étant pris pour unité :

Cuivre 4

Fer -r-

Platine — ■

On trouve de même pour le mercure. . . . — --

Pour une solution saturée de sulfate de fer. . . .

i7,ooa,ooo

Pour une solution saturée de sulfate de cuivre,

Supposons qu'on veuille connaître la résistance qu'offre une dissolution de sulfate de cuivre renfermée d'une manière quel-

conque entre deux plaques conductrices ayant un décimètre carré de section et situées à une distance d'un décimètre. La dissolution offre la même résistance qu'un fil de cuivre de même section dont la longueur serait 16,000,000 fois plus grande, c'està-dire, égale à 1 ,600,000", ou qu'un fil de cuivre ayant pour section 4 millimètre carré dont la longueur serait 4 60 mètres.

Si l'on veut prendre pour unité le fil de fer ayant 4"*™ de diamètre , il faut multiplier 4 60 par le nombre de millimètres carrés que contient la section du fil de fer qui est environ 42 , et

par --- qui représente^ sa conductibilité par rapport au cuivre.

Ainsi en résumé la dissolution offre la même résistance qu'un fil de fer de 4®* de diamètre dont la longeur serait 320 mètres.

Les liquides sont, comme on voit, beaucoup moins conducteurs que les métaux.

54. — Les lois sur Tintensité des courants peuvent se déterminer par une série d'expériences assez simples à concevoir et que nous n'indiquerons pas ici *, Elles peuvent s'énoncer ainsi :

L'intensité d'un courant est proportiQnnelle à la force électromotrice et en raison inverse de la somme des résistances ou longueurs réduites de tous les corps qui composent le circuit , en y comprenant ceux qui forment la pile.

La force électro-motrice est proportionnelle au nombre d'éléments et indépendante de leur surface ; elle ne varie qu^avec la nature des corps en contact dans la pile.

Exemple : Supposons que sur un circuit de 450 kilomètres de longueur , 20 éléments donnent une intensité de courant connue, et que la résistance de chaque élément soit 3 kilomètres de fil de même nature que celui du circuit, l'intensité produite par une pile de 30 éléments semblables sur un conducteur de 300 kilomètres se déterminera par la proportion :

1. Elles ont été trouvées par MM. Ohm et PouilleU {Foir la note a à la fin de l'ouvrage. }

ym^i

NOTIONS PRÊLUINAIAES. 51

OU CD : h :: 403 : 430

L'intensité ne sera que les -— de l'intensité qu'on avait avec

20 éléments sur le conducteur de 450 kilomëtrej.

Si on fait agir sur le second circuit 30 éléments de pile formée des mêmes corps que les premiers, mais d'une dimension différente, ayant, par exemple, une surface quatre fois plus grande,

la résistance de chaque élément nouveau ne sera plus que— de

kilomètre. En conservant toutes les mêmes données, on aura la proportion :

30 ÎO

300+30X-J 450+20X3 07 : 4 :: i2 : iZ

L'intensité du nouveau courant sera égale à Tintenaité produite

par les 20 éléments sur le premier circuit multipliée par -j— .

La comparaison des forces électio-motrioes et la détermination des résistances des piles se fcmt avec le rhéostat en cherchant les intensités du courant pour des longueurs de circuit diflérentea 4,

La dimension des éléments n'entre donc dans le calcul de l'intensité que par la résistance qu'ils produisent, laquelleest en raison inverse de leur étendue.

11 est évident que dans la longueur réduite du conducteur ex* térieur, on doit faire entrer la résistance des fils qui entourent les galvanomètres où les électro-aimants, des liquides que traverse \e courant, etc.