COURANTS NATURELS

^ 456. — Les lignes électriques sont parcourues constamment par de faibles courants, indépendants des courants instantanés ou continus que produisent les orages, et dont les causes sont assez diverses et encore peu connues. Ils peuvent provenir, par exemple, de l'accroissement de tension électrique de l'atmosphère qui varie à chaque instant de la journée et peut déterminer dans les fils un mouvement électrique : les différences de température aux divers points d'une ligne peuvent également donner lieu à une petite force électro-motrice ; mais la cause la plus générale est sans aucun doute le développement d'électricité produit par l'action chimique qui s'opère au contact des corps plongés en terre destinés à faire communiquer les piles et les appareils avec le réservoir commun.

Pour avoir une bonne communication avec le sol, on place dans un terrain humide une masse de fer d'assez grande dimension : Peau qui entoure ces électrodes contient toujours quelques sels qui produisent avec le fer des réactions chimiques suffisantes pour développer un courant électrique.

Ces courants sont, en général, très-rfaibles et sans action sur

les appareils à électro-aimant, on les observe à l'aide de galvanomètres sensibles.

On a fait beaucoup d'expériences sur ces courants et on a cru reconnaître en certains lieux des variations périodiques de sens et d'intensité.

Dans les pays volcaniques ils paraissent avoir une intensité beaucoup plus grande et leur origine est sans doute différente.

Sur les lignes sous-marines ces courants naturels sont extrêmement remarquables ; ils acquièrent à certains moments une grande énergie et produisent sur l'aiguille du galvanomètre des oscillations singulières. On ne peut le sattribuer qu'à un mouvement électrique dans la mer dont la cause et la nature sont inconnues. C'est principalement aux changements de temps qu'on les observe ; ils entravent souvent la transmission.

Ainsi entre Calais et Douvres, on observe souvent de ces courants assez forts pour faire dévier de 80° l'aiguille d'une boussole ayant 40 tours de fil recouvert. L'aiguille marche ordinairement d'une extrémité à l'autre du limbe gradué en passant par le zéro; la durée de chacune de ces oscillations est d'environ un quart d'heure ; elles vont en s'affaiblissant et ne cessent entièrement qu'ail bout de deux ou trois heures.

Nous ne saurions trop engager les employés à recueillir les faits de eç genre qui peuvent se présenter dans les bureaux télégraphiques, en prenant note de toutes les circonstances accessoires telles que le temps, la température, etc... C'est seulement après un très-grand nombre de résultats qu'on pourra déterminer la véritable cause de ces phénomènes et en tirer des conséquences utiles pour l'avancement de la physi(|ue naturelle.

: GOURANT m RET^H,

457. .^6i, dans un bureau télégraphique, après avoir fait isoler au poste correspondant le fil conducteur de ia ligne, ou établit une communication entre ce fi! et le pôle de la pile, en lÉçttant le manipulateur sur une ppsitjo^ de contf^ct f u d'émi5i

sion (le courant, et si Ton revient rapidennent à la position de ré ception, Télectro-aimant de l'appareil s'aimante«ttt se désaimante instantanément bien qu'il n'y ait par le fait aucune communication enire le récepteur et la pile.

Ainsi, pour l'appareil à cadran, quand on tourne rapidement la manivelle, la ligne étant isolée à l'extrémité, on voit 1 aiguille du récepteur tourner en ne s'arrétant jamais qu'on face des nombres pairs. L'aiguille de l'appareil français à signaux dans les mêmes circonstances passe par la série des angles do 90» en 00"*. Pour l'appareil Morse, si, après avoir appuyé sur la poignée du manipulateur pour envoyer le courant sur la ligne, on revient rapidement à la position normale, la palette du relais est fortement attirée et ferme le circuit de la pile locale ; le levier s'abaisse et la pointe sèche marque un point sur le papier. La durée de ce courant étant très-courte, il peut arriver que le circuit de la pile locale ne soit pas fermé assez longtemps pour mettre en mouvement le levier qui imprime les signaux.

Il e quelquefois nécessaire, pour produire ces phénomènes, de rendre les appareils plus sensibles, soit en rapprochant les électro-aimants des palettes, soit en détendant les ressorte de rappel.

Voici l'explication de ces courants qu'on nomme courants de retour :

458.— Quand on met en communication avec deux corps conducteurs isolés les deux pôles d'une pile, ces deux corps se chargent d'électricités contraires, et la tension sur chacun d'eux dépend de la différence de tension que peut produire la pile, ou de la force électro-motrice. Quant à la quantité absolue d'électricité qu'ils contiennent, elle est évidemment la même sur les deux eorps et varie avec leurs dimensions.

Lorsqu'on enlève les communications avec la pile, les deux corps restent électrisés ; ils se déchargent lentement par l'atmos» phère, ou instantanément si on les met en communication avec le réservoir commun.

Quand un des deux pôles de la pile communique avec la terre 0t l'autre avec ur des corps conducteurs , ce dernier 8'élep-

irise, et d'après la théorie de la pile, sa tension électrique est double de ce qu'elle était dans le cas précédent puisqu'elle est nulle à l'autre pôle (n"" 47).

Supposons-nous maintenant dans un poste télégraphique. Au moment où Ton met le 61 de la ligne, isolé à l'extrémité opposée, en communication avec la pile, ce fil se charge d*électricité et il se produit, pendant l'instant très-court qu'il met à s'électriser, un petit courant facile à constater, si l'on place un appareil sensible dans le circuit. On enlève alors la communication avec la pile;' le fil électrisé se décharge lentement par les points de suspension ou par son contact avec l'air humide ; mais si on établit rapidement une communication entre ce fil et la terre , la décharge s'opère instantanément et quand elle a lieu par l'intermédiaire des appareils, elle produit une aimantation des électroaimants qui reviennent à l'état naturel aussitôt que le fil est déchargé.

Ce courant de retour est donc d'autant plus fort que les lignes sont plus longues et mieux isolées et qu'on fait passer plus rapidement le manipulateur de la position d'émission à celle de réception.

459. — On observe souvent sur les longues lignes, même lorsqu'elles ne sont pas isolées, à l'extrémité, des courants de retour qui proviennent d'une cause analogue.

Lorsqu'une ligne est électrisée, elle ne se décharge pas instantanément : l'électricité met à s'écouler un temps d'autant plus long que la ligne est plus étendue.

Si donc, après avoir électrisé le conducteur par son contact avec le pôle de la pile, on revient à la position de réception assez rapidement pour que Télectricité du fil n'ait pas eu le temps de s'écouler entièrement par l'autre extrémité, une partie de cette électricité peut revenir au point de départ et produire un courant de retour.

Ce courant de retour que l'on observe seulement sur les lignes d'une grande étendue est toujours plus faible que lorsque l'extré^ mité est isolée.

Avec un peu d'habitudç on pei^t facilement reconnaître, quand

il y a une interruption dans le service, si elle provient de Tisolement de la ligne au poste correspondant. Dès qu*uu courant de retour se manifeste, on est, dans tous les cas, certain qu'il doit y avoir une certaine longueur de la ligne en bon état à partir du point où se fait l'expérience.

460. — Il résulte de ce qui précède, que si Ton envoie pendant un court espace de temps le courant sur la ligne, le fluide ne se transporte pas instantanément à Fextrémité, mais qu'il met un certain temps à s'écouler ; il s'étend dans le fil qui n'est complètement déchargé qu'au bout d'un instant.

Si donc on produit une série d'émissions très-rapides de courants, ces différents courants, envoyés successivement, se confondent, et, à l'extrémité de la ligne, les interruptions peuvent ne pas être assez nettes pour que la production des signaux soit bien sensible. Ce fait explique pourquoi la transmission doit être beaucoup plus lente sur les longues lignes que sur celles qui n'ont qu'une faible étendue *.

On pourrait, par exemple, avec l'appareil français à signaux, sur une ligne d'un kilomètre de longueur, produire cinq à six cents interruptions de courant par minute et l'aiguille du récepteur suivrait parfaitement les mouvements de la manivelle, tandis que sur une ligne de mille kilomètres, en faisant tourner la manivelle du manipulateur avec la même vitesse, l'aiguille s'arrêterait et indiquerait seulement le passage d'un faible courant continu ; elle resterait sur une position de contact si le ressort de rappel était convenablement détendu. Pour qu'elle pût tourner en même temps que la manivelle, il ne faudrait produire que cent cinquante interruptions environ de courant par minute.

i 64 . — Tous ces phénomènes se présentent avec une énergie beaucoup plus grande sur les lignes souterraines et surtout sur les lignes sous-marines, ce qui tient à la manière dont elles sont établies.

Les câbles sous-marins sont formés de plusieurs fils de cuivre

!• Voir U aot« 8 à la fin de TouYrage.

lô/l TÉLÉGRAPHIE ÉLECTRIQUE.

recouverU de gutta-percha réunis en faisceau ; ils sont, en outre, entourés en hélice de fils de fer destinés à les protéger.

Supposons, en premier lieu, que l'extrémité de la ligne soit isolée.

Lorsque le fil conducteur est éleclrisé par son contact avec le pôle de la pile, il agit par influence sur l'enveloppe métallique extérieure qui plonge dans Teau de la mer ; cette enveloppe se charge d'électricité contraire et neutralise une partie de celle du fil. L'action est absolument la même que pour les condensateurs et les bouteilles de Leyde (n<>44]. Le fil reste donc fortement électricé lorsqu'on enlève la communication avec la pile, et, comme spn isolement est parfait, on peut obtenir même au bout de quelques minutes d'assez fortes étincelles en touchant le fil avec le doigt. Il se produit un fort courant de retour si, après avoir envoyé le courant à Taide du manipulateur, on revient à une position de réception.

En second lieu, si l'extrémité de la ligne n'est pas isolée, le fil s'électrise encore ainsi que la partie métallique extérieure pendant tout le temps qu'on envoie le courant. Cette électricité, quand on rompt le circuit, met un certain temps à s'écouler, et une assez grande partie passe par le poste qui avait produit la charge du fil, si on le fait assez rapidement communiquer avec 1q récepteur.

C'est en résumé le même phénomène que pour les longues lignes dont les fils sont en l'air, mais la quantité d'électricité répandue sur le fil est beaucoup plus considérable ainsi que le temps qu'elle met à s'écouler, à cause de l'influence exercée par la partie extérieure du câble. La rap'dité de la transmission est pour celte raison beaucoup plus faible que sur les lignes ordinaires.

Pour obtenir des signaux distincts, sur une ligne sous-marine telle que celle de Calais à Douvres, il ne faut pas dépasser 8d à 90 interruptions de courant par minute.

1 62. Un autre fait extrêmement curieux est le retard qu'éprouve la transmission de l'électricité le long d'un fil conducteur de Çé-» légraphe sou^-marip,

PERTURBATIONS SUR LES LIGNES ÉLECTRIQUES. i9S

Lorsqu'on envoie le courant sur une ligne électrique dont les fils sont en Tair, il parvient presque instantanément à l'extréraité tandis qu'il met un temps très-appréciable pour faire un trajet assez court sur une ligne sous-marine. Ainsi pour la ligne de Calais à Douvres, si Ton met, à un instant donné, au poste de Calais, le fil conducteur en communication avec la pile, on peut admettre

qu'il met — de seconde pour arriver avec une intensité suffisante

à la station de Douvres. La vitesse de Télectricité, au lieu d'être de 400,000 kilomètres par seconde, est donc seulement de 560 kilomètres. Ce retard est dû, sans doute, à ce que le fluide qui so répand d'abord dans le fil, est neutralisé par l'enveloppe extérieure ; c'est seulement quand la charge électrique est complète qu'il arrive à l'e&trémité et que le courant s'établit d'une manière continue.

Les considérations qui précèdent influeront sans doute sur la manière dont les câbles destinés à l'établissement des grandes lignes sous-marines devront être construits, car il pourrait arriver, si l'on n'en tenait aucun compte, que la transmission devînt très-difficile.

4 63. — Le courant de retour, bien qu'il n'empêche pas la transmission, est souvent assez gênant parce qu'on peut le confondre avec le courant qui vient du poste correspondant.

On a essayé différents moyens pour l'en^pêcber de faire marcher les appareils. Le plus simplp consiste à placer au ipaqipula- Uiur un quatrième bouton relié directement avec la terra et à faire en sorte que le levier communique pendant un instant avec ce bouton quand on passe de la position d'émission à colle dQ réception. Le fil de la ligne peut ainsi se décharger saps que Iq fluide traven^e le récepteur.

On a aussi quelquefois établi, entre le manipulateur et la ligne, un fil de dérivation en communication avec la terre et offrant au courant une assez grande résistance (3 à iOO kilomètres environ). Une partie du courant, il est vrai, passe par cette dérly^t}on pendant; l'émisçign^ mais il conserve liépmoi^^ iipe i^im-t

196 TÉLÉGRAPHIB ÉLECTRIQUE.

siCé sufiKsante le long du conducteur principal. Quand on cesse d'envoyer le courant , le fil de la ligne se décharge par la dérivation, et ne contient plus de fluide libre au moment où le levier du manipulateur établit la cx)mmunication avec le récepteur.

Ces deux dispositions, qui réussissent dans quelques cas, sont en général insufi&sanles parce que la décharge du fil n'est pas instantanée et que l'électricité ne passe pas entièrement par le second chemin qui lui est présenté.