MACHINE A DIVISER

la vis micrométrique : on sait que, lorsqu'une aïs parfaitement régulière se meut dans un écrou fixe, la quantité dont son extrémité se déplace est proportionnelle à l'angle dont on a tourné la tête ; si la vis ne peut que tourner sans avancer, tandis que sou écrou ne peut que se déplacer parallèlement à luimême, le mouvement de rotation de la vis produira une translation de Fécrou, et dans ce cas encore les déplacements de l'écrou seront proportionnels aux angles dont la vis aura tourné. Si donc on a une vis dont le pas soit de 1 millimètre exactement et dont la tête soit divisée en 500 parties, lorsque l'on fera passer devant un index fixe 1, 2, 3... w divisions de cette tête, on aura fait avancer l'écroLi de l, 2, 5... /i cinq-centièmes de millimètre.

La machine à diviser se compose essentiellement d'une vis parfaitement régulière et dont le pas est bien déterminé ; la vis est terminée à ses extrémités par deux collets qui tournent dans deux tourillons portés par un banc en fonte qui constitue la base de la machine ; les pièces sont ajustées exactement, de manièreà ce que la rotation soit facile, mais à ce qu'aucun mouvement de latéralité ne puisse se produire. Un écrou, composé de deux pièces dont nous verrons l'usage, embrasse la vis ; il s'engage sous une plate-forme métallique ou chariot qui rei;ose sur deux rails en acier, sur lesquels elle peut glisser et qui s'opposent à toute rotation de l'écrou. Cette plate-forme porte différentes pièces, suivant le besoin.

La vis porte à une extrémité un large cadran dont la circonférence e^t divisée en parties égales, 500 par exemple. Une manivelle permet de faire facilement tourner la vis ; enfin un index fixe, placé à côté du cadran, constitue un repère invariable qui permettra de noter les divisions du cadran, et par suite la quantité dont celui-ci aura tourné.

Ceci posé, supposons qu'il s'agisse du cas le plus simple, de la mesure d'une longueur : on installe alors sur le chariot un microscope muni d'un réticule, et l'on fixe invariablement l'objet à mesurer, de manière à ce que ses deux extrémités puissent être placées successivement dans le champ du microscope; on fait tourner la vis jusqu'à ce que l'œil, appliqué à l'oculaire, voie en coïncidence l'extrémité de l'objet et la croisée des fils du réticule; on place alors l'index fixe en face du zéro des divisions du cadran, et l'on fait avancer le chariot par la rotation de la vis, en comptant le nombre de tours effectués. On s'arrête lorsque l'on aperçoit la seconde extrémité sous la croisée des fils du réticule, et l'on note le numéro de la division en face de laquelle s'est arrêté l'index : le nombre de tours indique combien l'objet contient de millimètres, et le nombre de divisions exprime en cinq-centièmes de millimètre ce qu'il faut ajouter pour avoir la longueur exacte si le pas de la vis est de 1 millimètre.

La mesure de la longueur est une opération préliminaire indispensable lorsqu'il s'agit d'effectuer une division en un certain nombre de parties égales. Supposons, par exemple, qu'il s'agisse de diviser en 20 parties égales une ligne dont la longueur a été mesurée et évaluée à 27°"",440 ; chaque division doit correspondre au quotient de 27,440 par 20, soit l'°'",372. 11 faudra donc faire avancer la pointe qui trace les divisions de 1 tour et 186 divisions qui correspondent à 0'"'",d72, c'est-à-dire encore de 686 divisions du cadran. La pointe étant placée exactement au point de départ, on fera tourner de 686 divisions, et la pointe, entraînée avec le chariot, avancera de l'°'»,o72. On pourra alors lui faire marquer un trait limitant la division, et, en tournant encore de 686 divisions du cadran, on aurait le trait suivant. Mais ce procédé exigerait un calcul pour déterminer chaque fois à quelle division du cadrau on doit s'arrêter. Une disposition spéciale dispense

DicT. ENc. 2* s. m. 38

594 MACUINE A DIVISER.

de ce calcul et augmente la rapidité de l'opération: le cadran n'est pas lié invariablement à la vis, comme nous l'avons supposé tout d'abord ; c'est par l'intermédiaire de roues à rocket que se lait la communication du mouvement : par une disposition de cliquets facile à concevoir, la rotation du cadran déterminée par la manivelle se transmet à la vis lorsque le mouvement a lieu dans un certain sens ; la vis ne participe aucunement à ce mouvement s'il a lieu dans un ! sens contraire. D'autre part, le cadran présente une certaine épaisseur, sur laquelle on a creusé une rainure en hélice; on peut fixer solidement en des points quelconques, distants même de plusieurs circonférences, de petits taquets ; un autre taquet fixe s'engage dans ces rainures , et ne s'oppose pas au mouvement de rotation tant qu'il ne rencontre pas un des taquets dont nous venons de parler. Reprenons l'exemple précédent pour montrer comment l'opération est simplifiée par cette disposition : le tracelet se trouvant à l'origine, on approche un des buttoirs mobiles au contact du taquet fixe, et l'on place l'autre buttoir à 686 divisions de là, soit un tour complet de l'hélice et 186 divisions. On tourne alors la manivelle qui entrahie la vis, jusqu'à es que le taquet fixe soit arrêté par le second buttoir, c'est-à-dire après une x'otation de 686 divisions; on fait alors agir le tracelet; piiis on fait tourner la manivelle en sens inverse, ce qui ne déplace nullement la vis, jusqu'à ce que le mouvement soit arrêté par le premier buttoir. On tourne alors dans l'autre sens, eu entraînant la vis, et cette fois encore on fait avancer le tracelet de la quantité demandée. On voit que l'on fera toujours déplacer le chariot de la même quantité, après avoir placé les buttoirs convenablement et sans avoir à s'inquiéter des divisions auxquelles on doit s'arrêter.

Lorsque l'on veut tracer un nombre arbitraire de parties égales, la disposition précédente est suffisante ; le tracelet est une pointe suffisamment dure qu'un poids appuie sur la substance à diviser et qu'un ressort à boudin ramène en arrière, après qu'on l'a attiré en avant, de manière à obtenir toujours des traits de même longueur. Cette disposition est insuffisante lorsqu'il s'agit de faire des divisions décimales (graduation du thermomètre, par exemple) : dans ce cas, en effet, il est d'usage que la cinquième division soit plus grande que les quatre premières, et que la dixième atteigne encore une plus grande longueur. La machine est construite de manière à obtenir automatiquement ces longueurs différentes. A cet effet, le tracelet, que l'on avance à l'aide d'un cordon jusqu'à ce qu'il touche un arrêt fixe, ce qui limite sa course en avant, porte en arrière un doigt qui vient butter contre une roue qui présente aux extrémités d'un même diamètre deux entailles, une faible et une plus considérable. Cette roue est fixée à un pignon à rochet à dix dents, qui avance d'une dent chaque fois que l'on déplace le tracelet : supposons le doigt du tracelet sortant de l'entaille la plus profonde;

à son retour, la roue aura tourné de j- , et il rencontrera la circonférence naturelle qui limitera sa course ; au mouvement suivant, la roue avancera encore de

Tjr , et le doigt rencontrera de nouveau la circonférence ; mais, au bout de 5 mou-

vements du tracelet, la roue aura avancé de j- ou une demi-circonférence, et le

doigt du tracelet, entrant dans l'entaille, fera un trait plus long que les précédents ; ensuite, et pour quatre autres traits, la longueur redeviendra ce qu'elle était d'abord. Enfin, au dixième, la roue aura tourné d'un tour, et le doigt, entrant

MACHINES ÉLECTRIQUES. 5'J5

lions l'enlaille profonde, le tracelet fera un trait plus long que tous les précédents. Ensuite, le même effet se reproduira indcfmiment : de ce côté encore, la machine agit automatiquement, et l'expérimentateur n'a aucune attention particulière à apporter.

Il arrive souvent que l'on a besoin de transporter le chariot d'une extrémité de lavis à l'autre : on peut y ari'iver en tournant la manivelle dans un sens con\cuable. Mais ce procédé présente, entre autres, l'inconvénient d'être long ; pour éviter cette perte de temps, l'écrou n'agit pas par toute sa circonférence, mais seulement par une moitié, l'autre étant rempkicée par une surface cyhndrique qui ne touche pas la vis. La partie qui agit est portée sur une pièce mobile autour d'une charnière ; lorsqu'elle est rapprochée de la plate-forme du chariot, elle embrasse la moitié inférieure de la vis, dont la rotation peut alors entraîner le mouvement de translation du chariot. Si, au contraire, les deux pièces sont détachées, l'écrou cesse d'être en contact avec la vis, et le chariot peut être transporté d'un bout à l'autre de l'appareil sans qu'il y ait lieu d'agir sur la vis qui n'est plus reliée à cette plate-forme.

Parmi les nombreuses applications de la machine à diviser, on peut citer ts,at spécialement la construction des thermomètres : elle sert, dans ce cas, à vérifier la régularité de diamètre du tube, et plus tard à graduer l'appareil, soit qu'on divise en 100 parties égales l'intervalle compris entre le point de fusion de la glace et le point d'ébulhtiou de l'eau, soit que l'on admette une graduation arbitraire correspondant réellement à des parties d'égales capacités. {Voy. ThermoiiÈraES.) C.-M. G.\ri£l.

Maciuses électriques. On désigne sous le nom de machines électriques des appareils destinés à fournir de l'électricité à forte tension. {Voy. Électricité.) Les instruments que l'on a employés tout d'abord reposaient sur la séparation des électricités par le frottement. Otto de Guericke se servait d'une sphère en soulre à laquelle on communiquait un mouvement de rotation et contre laquelle on appliquait les mains : une chaîne de fer suspendue au plafond par des fds isolants en soie, constituait le conducteur sur lequel on recueillait l'électricité. Le fluide neutre de cette chaîne était décomposé par influence; le iluide positif attiré allait neutraliser le fluide négatif dégagé sur la sphère et le fluide négatif restait sur la chaîne. Plus tard (1708) Hawksbée remplaça la sphère de soufre par un globe de verre, et Bose (1743), professeur de physique à Wittemberg, fit usage de soie pour frotter le verre. La machine électrique ordinaire -se trouvait constituée, à quelques détails près, telle qu'on l'a employée pendant longtemps. C'est Ramsden (1766) qui lui donna la forme sous laquelle on la ^construit encore et que nous allons décrire. \,

La machine électrique de Ramsden se compose d'un plateau en verre P (fig. \ ) / f mobile autour d'un axe horizontal, et que l'on peut faire tourner à l'aide d'une ' 'manivelle G. Des montants verticaux sur lesquels l'axe de rotation est maintenu portent quatre coussins B, B' eu crins recouverts de cuir ou de soie entre lesquels passe le plateau qui se trouve ainsi pressé et frotté ; ces coussins ou frottoirs communiquent entre eux à l'aide d'une tige métalhque à laquelle on fixe une chaîne M qu'on laisse traîner à terre ou qu'on met en contact avec un corps bon

conducteur.

Aux extrémités du diamètre horizontal, le plateau passe entre deux tiges métalliques F, F', recourbées en fer à cheval, et qui portent des pointes qui s'ap-

596 MACHINES ÉLECTUIOL ::S.

procheiit du plateau sans cependant le touclier : ce sont les peignes. Ces peignes sont fixés à l'extrémité de cylindres eu laiton horizontaux G, C supportés horizontalement par des pieds en verre, vernis à la gomme-laque et qui sont réunis, d'autre part, par un troisième conducteur; c'est à la surface de ces conducteurs que se réunit l'électricité fournie par la machine,

La théorie de la machine électrique est très-simple. Par le frottement des

Fie.l.

coussins sur le verre, le fluide neutre est décomposé; le lluide négatif passe sur les coussins et s'écoule dans le sol, le fluide positif se réunit sur le verre, au point frotté, sans se répandre à cause du peu de conductibilité du pJateau; la rotation de celui-ci a pour effet d'amener la partie ainsi chargée en face des pointes du peigne. L'électricité positive du verre agit par influence sur le fldide neutre des conducteurs, repousse l'électricité de même nom à l'extrémité opposée, et attire le fluide négatif qui, par suite du pouvoir des pointes, s'écoule sur le plateau et vient neutraliser l'électricité positive qui se trouvait sur le verre, ramenant ainsi celui-ci à l'état neutre et le mettant dans la possibilité de se charger encore d'électricité positive en passant à travers les autres coussins. Le même effet se répétant, la quantité d'électricité qui s'accumule sur les conducteurs augmente

MACHINES ÉLECTRIQUES

jusqu'à ce que les pertes par l'air, qui augmentent également avec la charge, compensant exaclement l'électricité fournie, il s'établisse un équilibre mis en éndence par la déviation constante d'un électromètre E placé sur l'un des conducteurs.

La nécessité d'une communication des trottoirs avec le réservoir commun est facile à comprendre. Si les coussins étaient isolés, ils se chargeraient rapidement d'électricité négative et seraient incapables de provoquer une nouvelle décomposition du fluide neutre du plateau. Pour que l'action des frottoirs soit très-énergique, on enduit leur surface d'or mussif (bisulfure d'étain), ou d'un alliage composé de zinc, étain, bismuth et mercure et réduit en poudre très-fine.

Il ne suffit pas de produire beaucoup d'électricité, il faut également diminuer les pertes. A cet effet, on doit opérer dans un air sec, le plateau et les supports en verre seront essuyés soigneusement avec des linges chauds ; il est bon généralement de maintenir un fourneau allumé dans le voisinage de la machine. Entin une

Fig. t.

disposition spéciale diminue lu perte par le plateau : des secteurs en soie D, D' soutenus par des armatures fixées aux montants, recouvrent, sans les toucher, deux des quadrants du disque, et s'opposent à la déperdition par l'air; il est facile de comprendre qu'il suffit de placer ces garnitures sur les quadrants s'étendant, dans le sens de la rotation, des coussins aux peigne; ; les autres quadrants ne contiennent que du fluide neutre, il n'est nullement nécessaire de les protéger.

La puissance d'une machine électrique dépend beaucoup des circonstances extérieures, température et état hygrométrique. Elle augmente avec le diamètre du plateau et varie, à diamètre égal, avec la nature du verre et avec celle de l'enduit qui recouvre les frottoirs.

La machine électrique de Ramsden ne permet de recueillir que l'électricité positive. On a construit divers appareils permettant de recueillir soit les deux fluides à la fois, soit un seul, mais aussi bien le négatif que le positif.

La machine de Nairne (fig. 2) donne à la fois les deux fluides; elle se compose d'un cylindre en verre C tournant autour de son axe. Un frottoir porté par un pied

MACHINES ÉLECTRIQUES

isolant l'embrasse clans une certaine étendue; il communique avec un conducteur isolé D' qui se charge par contact d'électricité négative comme le coussin. De l'autre côté du cylindre se trouve un autre conducteur isolé D terminé par un peigne que l'on place à quelque distance du cylindre; par influence, et comme dans la machine de Ramsden, ce conducteur se cliarge d'électricité positive. Les deux conducteurs sont mobiles et peuvent être rapprochés plus ou moins ; ils se char-

FiR.5.

gent l'un et l'autre et pour une distance convenable, ils se déchargent spontanément et simultanément par une étincelle allant de l'un à l'autre. En faisant communiquer l'un des deux avec le sol, on peut recueillir sur l'autre une électricité isolée, soit la positive, soit la négative. Cette machine est assez usitée en

Angleterre.

lia machine de van Marum est une machine à plateau. Les coussins d'une part, les peignes de l'autre sont montés sur des pieds isolants. Deux arcs métalliques situés de part et d'autre du plateau, et qui peuvent être placés verticalement ou horizontalement communiquent, l'un A avec le sol, l'autre B avec une sphère métallique isolée servant de conducteur. Si l'arc A est mis en communica-

MACHINES ÉLECTRIQUES

tion avec les frottoirs, l'arc B étant en contact avec les peignes, on a une disposition analogue à celle de la machine de Ramsden et l'on recueille l'élecfricité positive sur le conducteur. Si, au contraire, l'arc A est en contact avec les peignes et l'arc B avec les coussins, on recueille sur le conducteur l'électricité dégagée sur ceux-ci, c'est-à-dire l'électricité négative.

On doit encore ranger la machine hydro-électrique d'Armstrong (fîg. 3) parmi les appareils dans lesquels la séparation des électricités est obtenue par le frottement. C'est à un fait purement accidentel que sir ^V. Armstrong dut l'idée de cet instrument dont Faraday donna une théorie complète. En 1840, un chauiïeur de locomotive à Newcastle, ressentit une forte commotion en allant toucher une pièce métallique à travers un jet de vapeur. Armstrong, instruit du fait, construisit alors l'appareil suivant qui produit des phénomènes électriques intenses : Une chaudière à vapeur V est montée sur un des pieds isolants en verre ; un tuyau de prise de vapeur muni d'un robinet R se trouve à la partie supérieure. La vapeur qui, lorsque le robinet est ouvert, tend à s'échapper sous l'influence de la pression intérieure, doit passer dans une série de tubes contournés dont le détail est repré-

Fif:. 4.

Fi-r. 5.

sente dans les figures 4 et o ; ces tubes sont renfermés dans une capacité fermée D remplie d'eau froide. Le jet de vapeur A qui sort de ces ajutages est électrisé; il vient rencontrer une plaque métallique P armée de pointes en communication avec un conducteur B monté sur un pied isolant H. La vapeur abandonne son électricité aux pointes et charge ainsi le conducteur. La chaudière, d'autre part, se charge d'électricité de nom contraii'e.

La nature de l'électricité recueillie sur le conducteur dépend du liquide employé et de la matière qui constitue les ajutages. Lorsque l'on fait usage d'eau ordinaire et d'ajutages en buis, la chaudière se charge négativement, et la vapeur et le conducteur possèdent de l'électricité positive. On peut changer la puissance de la machine en mettant diverses substances en dissolution dans l'eau. Les acides, les sels diminuent la quantité d'électricité produite : les huiles, l'essence de térébenthine ch;mgent le sens de la distribution, la chaudière devenant positive et la vapeur négative. Enfin, en employant des ajutages en ivoire, on détruit complètement toute manifestation électrique.

Faraday attribue le dégagement d'électricité dans la machine d'.\rmstrong au frottement, contre les parois des tuyaux, des particules d'eau que le jet de vapeur tient en suspension. On comprend alors l'utiUté du plus grand développement donné aux ajutages, ainsi que la nécessité de les refroidir de manière à produire une condensation partielle. Faraday a prouvé directement du reste que la vapeur surchauffée, sèche par conséquent, ne donne pas un dégagement d'électricité. D'autre part, en opérant sur l'air comprimé, il a reconnu qu'il n'y avait aucun effet si l'air était sec, et qu'il y avait au contraire séparation des fluides si l'air,

MACHINES ÉLECTRIQUES

ayant passé au préalable sur de l'étoupe mouillée, avait entraîné quelques particules d'eau.

Les niachines dont il nous reste à parler doivent la propriété de fournir de l'électricité non plus au frottement, mais à l'influenoc exercée par une première charge électrique. Nous devons indiquer d'abord Vélectrophore (fig. 6), instrument dont l'invention est due à Volta, et qui est fréquemment employé dans les laboratoires de chimie.

L'électrophore consiste en un gâteau de résine que l'on a coule dans un plateau métallique circulaire : on peut lui communiquer une charge électrique en le frottant avec une peau de chat : d'autre part, on a un disque métallique ou, plus souvent, un disque de bois recouvert de papier métallique sur ses deux faces, et que l'on tient à l'aide d'un manche isolant en verre.

La résine étant électrisée, on applique dessus le disque mobile dont l'électricité neutre est décomposée; l'électricilé positive étant attirée à la face inférieure par l'éicctricité négative de la résine et le fluide négalil se trouvant repoussé à la face supérieure. Si l'on vient à toucher le disque avec le doigt, ce fluide négatif est repoussé dans le sol, et si l'on interrompt la communication, le disque reste chargé seulement de fluide positif qui est maintenu à la face inférieure, et ne peut manifester sa présence; mais si l'on soulève le disque à l'aide du manche isolant, ce fluide se répand sur toute la surface et devient sensible. En particulier, si on en approche le doigt ou un corps en communication avec le sol, il y aura une étincelle qui est suffisante pour occasionner des combinaisons de gaz dans un eudiomètre.

On voit que dans cette action l'électricité dégagée par la résine n'a pas agi directement, et qu'elle se retrouve en entier après qu'on a enlevé le disque métallique. On pourra donc, en appliquant ce disque de nouveau, en obtenir une seconde étincelle ; puis ainsi de suite, tant que le gâteau de résine n'aura pas perdu sa charge par suite de l'action de l'air. Un électropbore peut conserrer pendant plusieurs mois la propriété de donner des étincelles. On a autrefois utilisé cette propriété dans les briquets à gaz hydrogène. L'inflammation du gaz était obtenue par une étincelle produite par un électropbore caché dans le socle qui porte l'appareil et que la manœuvre du robinet mettait en mouvement.

Eu général le plateau métallique dans lequel la résine est maintenue se trouve en communication avec le sol, et l'action n'est pas tout à fait aussi simple que nous l'avons supposée. On a remarqué depuis longtemps, en effet, que les effets produits sont diminués lorsque l'électrophore est placé sur un plateau isolant.

On peut se rendre compte de cet effet en remarquant que l'électrisation négative de la surface supérieure de la résine doit avoir pour effet d'accumuler de l'électricité positive à la face inférieure, et aussi de l'électricité positive, par influence, sur la face inférieure du plateau métallique. Si l'on vient à enlever ce fluide, il rendra possible une autre distribution des électricités dans la résine, et une plus grande quantité de fluide négatif pourra arriver à la face supérieure ; par suite l'action par influence sur le disque mobile sera augmentée, et fina-

Fig. 6.

MACHINES ÉLECTRIQUES

lement une plus grande quantité d'électricité se trouvera sur le disque lorsqu'on l'éloignera de la résine.

Les machines dont il nous reste à parler sont celles de Holtz et de Bertsch. Nous ne nous occuperons pas de la machine de Tœpler, qui est compliiuée, et dont on ne se sert pas en France.

La machine de Holtz (fig. 7) se compose d'un disque fixe A en verre percé de deux fenêtres situées aux extrémités d'un même diamètre : chaque fenêtre présente sur un bord une armature en papier terminée par une pariie pointue, les pointes p etp' étant dirigées dans le même sens par rapport à l'axe de rotation,

Fig. 7.

c'est-à-dire que si l'une est dirigée en bas, l'autre est tournée vers la partie supérieure. A quelque distance, mais non pas au contact, se trouve un autre disque B en verre plein auquel on peut communiquer un rapide mouvement de rotation; enfin, de l'autre côté de ce plateau et vis-à-vis des fenêtres se trouvent des peignes métalliques P, P' montés à l'extrémité de conducteurs horizontaux C, C supportés par des pieds isolants.

Pour se servir de la machine de Holtz, on approche au contact les extrémités m, n des conducteurs et l'on applique contre l'une des armatures en papier, p par exemple, une palette de caoutchouc durci sur lequel on a développé de l'électricité négative par le frottement, et l'on fait tourner le plateau mobile de manière à ce qu'il se meuve dans le sens opposé à celui qui serait indiqué par les pointes des armatures. Après quelques instants on peut retirer la palette, et si l'on continue à tourner, on obtient de belles étincelles entre les boules des conducteurs, dont on peut au reste faire varier la distance.