GALVANOMÈTRE

duisent dans sa masse, et en vertu de la loi de Lenz, le cuivre a pour effet de diminuer le temps pendant lequel l'aiffuille oscille, de la ramener plus promptement au repos. Le fil enroulé sur le cadre vient aboutir à deux bornes G et C, auxquelles l'on fera arriver les conducteurs qui communiquent à l'appareil ou à l'organe, source du courant électrique. Le système du cadre, des fils et de la bobine, peut tourner autour de l'axe de l'appareil, soit qu'on l'entraîne à la main, soii par l'intermédiaire d'un bouton E commandant une crémaillère circulaire, et on peut le fixer dans une position déterminée. Ajoutons enfin que le système des aiguilles peut être quelque peu élevé et abaissé par l'action de la vis K et que l'appareil est protégé contre les agitations de l'air par une cloche en verre.

Pour faire une observation, on laisse l'aiguille s'orienter spontanément, le courant ne passant pas dans le circuit; puis l'on tourne la bobine jusqu'à ce que le zéro des divisions du cadran se trouve en face de l'aiguille ; la position de ce point est telle qu'alors les spires sont parallèles aux aiguilles aimantées, c'est-à-dire sont dans le méridien magnétique. L'appareil étant ainsi disposé et l'aiguille ramenée au repos, on peut faire passer le courant dans le fil de la bobine, et aussitôt l'aiguille est déviée. D'après l'observation du sens de l'enroulement des fils et par l'application de la loi d'Ampère, on arrive facilement à déterminer le sens du courant dont la déviation a indiqué l'existence. Enfin, la déviation de l'aiguille fournit quelques indications plus ou moins complètes sur l'intensité du courant.

L'application des lois de l'électrodynamique et des formules d'Ampère montre qu'il n'y a pas de relation simple entre la déviation de l'aiguille et l'intensité du courant. On peut d'ailleurs le vérifier directement à l'aide d'une disposition qui permet d'établir un tableau empirique donnant l'intensité du courant, d'après la déviation observée; nous voulons parler du galvanomètre à deux fils ou galvanomètre différentiel de Becquerel. C'est un galvanomètre présentant les organes décrits ci-dessus, mais sur la bobine duquel sont enroulés deux fils aussi semblables que possible comme longueur, diamètre et résistance.

Pour plus d'identité dans l'action, ces deux fils, qui sont parfaitement isolés, sont souvent tordus ensemble avant d'être enroulés sur la bobine, de telle sorte que les distances des divers éléments aux aiguilles sont égales deux à deux.

Lorsque l'on observe le galvanomètre, on peut noter la déviation de l'aiguille quand l'équilibre est établi; mais dans certains cas, lorsque, par exemple, l'action est brusque et cesse rapidement, on peut noter la valeur de l'arc d'impulsion, c'est-à-dire la position extrême à laquelle arrive l'aiguille lors de sa première oscillation. Il faut, bien entendu, indiquer nettement la manière dont on a procédé pour effectuer les mesures.

Pour construire la table empirique dont nous parlons, on opère de la manière suivante : on fait passer dans l'un des fils que nous désignerons par A, par exemple, un courant aussi constant que possible, et l'on note la déviation de l'aiguille a. Il convient de faire tout d'abord une vérification de l'appareil, en établissant le passage du même courant à travers le second fil B; la déviation devra être la même a. A l'aide d'un autre circuit comprenant une deuxième pile, on fait passer un courant dans l'un des fils et on modifie son intensité, à l'aide de résistances variables introduites dans le circuit jusqu'à ce que l'on ait obtenu la déviation a; on est alors assuré que ce courant a la même intensité que le premier. (On peut profiter de ce résultat pour faire une autre vérification

GALVANOMETRE.

de l'appareil ; en lançant les deux courants l'un dans le fil A, l'autre dans le fil B, mais en sens contraire, l'aiguille ne doit pas être déviée; dans ce cas, l'appareil fonctionne comme galvanomètre différentiel.)

On fait alors passer les deux courants ensemble et dans le même sens, l'un dans le fil A, l'autre dans le fil B: l'effet est donc celui que produirait un courant égal à 2, le premier courant étant pris comme unité. On observe une déviation B qui n"est pas le double de « et que l'on note; lorsqu'un courant passant dans un fil produira cette déviation j3, c'est que son intensité sera égale à 2.

On cherche alors à obtenir un courant d'intensité 2, c'est-à-dire un courant qui, passant dans l'un des fils, produirait la déviation /3. On le fait alors agir dans A, par exemple, en même temps que l'on fait passer un courant d'intensité 1 dans le fil B ; l'action est la même que si l'on avait un cour.int 5, et l'on note une déviation x qui n'est pas le triple de a.

On continue ainsi de proche en proche, dans les limites que l'on ne veut pas dépasser et l'on dresse une table dans laquelle, en regard des déviations observées a, /3, z, on inscrit les intensités correspondanles 1,2,3.

On peut d'yilleurs compléter le tableau en faisant des interpolations pour des valeurs comprises entre celles obtenues directement; ou, ce qui souvent est préférable, en construisant une courbe continue à l'aide des nombres obtenus.

Gomme approximation, approximation un peu grossière, il est vrai, on admet quelquefois que jusqu'à 20 degrés les dt'vialions sont proportionnelles aux intensités.

Dans quelques cas, les déviations sont très-petites et ne pourraient pas être évaluées directement par le déplacement de l'aiguille sur le cadran : on peut alors les déterminer en employant le galvanomètre à réflexion. Dans cet appareil, la tige qui relie les aiguilles aimantées se prolonge au-dessus de l'aiguille supérieure et porte un petit miroir très-léger qui peut être plan et concave, suivant la manière dont on veut faire l'expérience.

On peut, par exemple, employer un miroir concave M sur lequel on fait tomber

un faisceau lumineux ABqui ira donner une image réelle sur une mn-e horizontale graduée placée à une distance convenable (fig. 5). Cette règle doit être perpendiculaire à la direction du faisceau réfléchi lorsque l'aiguille est au repos, et l'image

DICT. ENC. A" S. VI. 30

GALVxVNOMETRE.

doit coïncider alors avec le zéro de la règle ; si un courant traverse le galvanomètre, le système asiatique est dévié et le rayon réfléchi également, décrivant un angle double de celui dont ont tourné le miroir et les aiguilles. La déviation du faisceau réfléchi est donnée par le numéro de la division atteinte par l'image lumineuse.

On peut opérer autrement et plus commodément de la manière suivante : en face du galvanomètre et à une certaine distance on place un pied portant un peu au-dessous du niveau du miroir du galvanomètre, miroir qui est plan alors, une règle graduée et au-dessus de ce niveau une lunette dont la direction est invariable et vise sur le miroir même (fig. 6). On voit alors par réflexion une division

Fig. 6.

de la règle; pour que la disposition soit convenable, il faut que, lorsque le galvanomètre ne fonctionne pas, la lunette, dont la direction est d'ailleurs perpendiculaire à celle de la règle, permette de viser le zéro de la graduation. Dès qu'un courant traverse le galvanomètre, les aiguilles et le miroir tournent et la lunette reçoit alors l'image d'autres divisions dont le nombre donne l'indication de la déviation du rayon lumineux : le miroir et les aiguilles ont dévié de la moitié de l'angle qu'a décrit le rayon lumineux. Comme l'image de la mire est vue par réflexion, les chiffres sont tracés à l'envers de manière à être redressés par l'observateur.

Comme dans la plupart des cas les angles de déviation sont petits, lorsque l'on emploie celte disposition, le galvanomètre fonctionne comme une boussole

GALVANOMETRE.

des tangentes, c'est-à-dire que les intensités des courants sont proportionnelles aux tangentes de déviation de l'aiguille; les lectures faites sur la règle graduée permettent de trouver les tangentes de l'angle double, lorsque l'on connaît la distance de la règle au miroir. Enfin, si les angles sont très-pelits, on peut admettre que les intensités sont proportionnelles aux angles de déviation, ce qui simplifie l'emploi de l'appareil.

Le galvanomètre à reflexion est souvent employé en physiologie soit pour l'étude des effets électriques, soit, associé à mie pile thermo-électrique, pour évaluer de légères variations de température.

Ajoutons que dans quelques circonstances on emploie des appareils qui, basés sur les mêmes principes, ont cependant des dispositions différentes. C'est ainsi que le magnétomètre de Weber est un galvanomètre à réflexion dans lequel il n'y a qu'un barreau aimanté, mais de dimensions plus considérables de beaucoup que les aiguilles des galvanomètres.

Le galvanomètre de W. Thompson est remarquable au] contraire par son extrême mobilité. Dans un modèle, la bobine de peu d'épaisseur est circulaire ; l'aiguille est un petit fragment de ressort d'acier aimanté collé derrière un miroir de verre étamé suspendu par un fil de soie sans torsion. L'astaticité est obtenue à l'aide d'un barreau aimanté placé dans le voisinage dans une position convenable. Le diamètre du miroir égale la longueur du barreau aimanté et n'atteint pas 1 centimètre; le poids de tout le système mobile n'est pas de \ décigramme. Pour faire des mesures précises, il faut éviter les oscillations accidentelles qui ne sont pas dues au passage du courant; on y parvient en prolongeant le fil de suspension jusqu'audessous de la bobine et le terminant par une petite palette légère plongeant dans un liquide.

Dans un autre modèle, il y a deux bobines placées verticalement l'une audessus de l'autre et sur lesquelles le fil est enroulé en sens opposé : deux aiguilles reliées entre elles par une fine tige d'aluminium et dirigées parallèle- ' ment, les pôles de nom contraire en regard, sont placées au centre de chaque bobine; l'une d'elles porte le miroir réflecteur.

Nous ne décrirons pas les galvanomètres de démonstration qui reposent sur le même principe que les précédents en général, et qui n'en diftèrent guère que parleurs dimensions, qui doivent être telles que l'aiguille et les divisions puissent se voir à distance. On a également fait des galvanomètres de projection dans lesquels l'aiguille est reliée à une tige légère placée perpendiculairement et qui se meut devant un cadran en verre, sur lequel sont tracées des divisions opaques. En plaçant cette partie dans un appareil à projection, on obtient sur un écran une image agrandie de la graduation et de l'aiguille dont les mouvements sont rendus facilement nsibles.

Pour en revenir aux types employés pour les recherches dans les laboratoires, nous ajouterons que l'on rencontre en général deux modèles distincts : les uns présentent sur la bobine un fil enroulé gros et court, les autres sont formés pai un fil fin et long. Ces deux types répondent à des besoins différents et sont

Fig. 7.

556 GALVANOMETRE.

également sensibles lorsqu'on les place dans les conditions pour lesquelles ils donnent les meilleurs résultats. Il est nécessaire d'entrer à cet égard dans quelques détails ^ :

Étant donné un fil d'une assez grande longueur traversé par un courant, on comprend que, si on l'enroule sur la bobine galvanométrique, on augmentera l'action sur l'aiguille, action qui sera d'autant plus forte que le nombre des tours sei'a plus considérable, puisque cela ne changera en i-ien l'intensité du courant. Mais, en général, les choses ne se présentent pas ainsi; lorsque l'on augmente le nombre des spires, on force le courant à traverser une plus grande longueur de fil, et par suite on diminue l'intensité du courant. On rencontre donc ainsi deux actions qui agissent en sens contraires : laugmentation du nombre des forces émanées de chacun des tours et la diminution de chacune d'elles par l'accroissement de résistance. On conçoit que dans ces conditions on rencontrera un état où, en augmentant le nombre des fours, on perdrait plus que l'on ne gagnerait.

En étudiant complètement la question, on trouve que la sensibilité du galvanomètre est la plus grande possible lorsque la résistance du fil qui compose la bobine est égale ou à peu près éyale à la résistance du circuit extérieur, y compris la résistance de la pile. On voit donc que, lorsque l'on aura un circuit peu résistant et une pile thermo-électrique peu résistante également, il faudra prendre un galvanomètre à fil gros et court; si au contraire le

* Sans vouloir traiter la question complètement, nous pouvons montrer par un calcul rapide vers quelle disposition l'on doit tendre dans des cas extrêmes. Soit E la force électromotrice de la pile, R sa résistance, / la longueur réduite moyenne d'une spire du fil. On a pour

l'intensité I du courant : I = r— — ; , n étant le nombre des spires.

D'autre part, on peut admettre que sensiblement la force f exercée par la bobine sur

l'aiguille est proportiornelle au nombre des tours et à l'intensité du courant, que l'on a, par

suite: f:=anl, et remplaçant I par sa valeur:

Les quantités a et E étant des constantes, la valeur de /* dépend de ■ — - que l'on

Il —j~ 71 1

peut écrire, soit:

ti n

soit /Ji

r(i+4) ll^j + n

Si R est très-grand (la résistance de la pile et du circuit très-grande), on voit que le terme

ni -Tj- décroît et que, à la limite, on aurait :

La force f croîtrait proportionnellement au nombre des tours, que l'on doit donc augmenter le plus possible.

Si au contraire l est très grand par rapport à R, le rapport -j tend vers 0 et à la limite

on aurait :

f=aE±.

Le nombre des tours est indifférent et il f;iut diminuer / le plus possible, c'est-à-dire diminuer la longueur des spires et augmenter la section du fil.

Koiis n'avons pas tenu compte des distances diverses des différentes spires; mais, comme les plus voisines agissent le plus efficacement sur l'aiguille, il y a lieu, dans le dernier cas, de réduire la bobine à ces spires voisines et par suite diminuer le nombre des tours.

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circuit extérieur (ou la pile) est résistant, s'il y a des corps peu conducteurs, des liquides, il faudra prendre des galvanomètres à fd fin et long.

Les deux cas peuvent se rencontrer dans les études de physiologie suivant qu'on étudiera les conditions calorifiques des êtres vivants avec une pile thermoélectrique ou que l'on s'occupera de l'électricité animale; il faut avoir deux appareils différents ayant chacun son rôle. Dans les dernières recherches, on a construit des galvanomètres contenant 25 000 et même 40 000 tours de fil.