INTENSITÉ DU COURANT
en centimètres de gaz à la minute.
Force électro-motrice
exprimée en
éléments de Deleuil.
Nombre dc tours à la minute.
Lntcnsité du courant
Force électro-motrice
en centimètroa de gaz
exprimée en
à la minnte.
élémenU de r»eleuil.
« IL Le circuit de la machine fut fermé au moyen d'un fil de cuivre plus long enveloppé de g*utta-percha et représentant une résistance de 0,5 unité Siemens, ce qui donnait une résistance totale de 2,38 unités Siemens.
Nombre de tours à la minute.
NTENSITÉ DU COURANT
Force électro-motrice
en centimètres de gaz
exprimée en
à la minute.
éléments de Deleuil.
« IlL On introduisit dans le circuit un fil encore plus long" représentant deux unités Siemens, ce qui donnait une résistance totale de 3,88 unités.
Nombre de tours à la minute.
IMTEHSITÉ DU COURANT
en ceotimètres de gaz à la minate.
Force £lectro-motrice exprimée ea éléments de Deleuil.
FORGE MOTRICE ABSORBEE. 179
« Si Ton représente ces résultats g'raphiquement en prenant les nombres de tours comme abscisses et les intensités de courant comme ordonnées, on obtient des courbes qui ne s'écartent que peu de la ligne droite et qui présentent une faible concavité vers le bas. L'intensité du courant croît donc à peu près proportionnellement à la vitesse de rotation. En aug*mentant encore la vitesse au moyen d'un moteur plus fort, on aurait bien pu porter plus loin Tintensité du courant, n'eût été que, au-delà de 2 000 tours par minute, la machine s'échauffe trop fortement.
u Si l'on déduit des tableaux ci-dessus, par interpolation, les forces électro-motrices pour le même nombre de tours, mais pour des intensités différentes, ou les forces électro-» motrices pour une même intensité de courant, mais pom» des nombres de tours différents, on reconnaît facilement que, pour de faibles intensités de courant, la force électromotrice croît avec l'intensité du courant. Mais, lorsque cette dernière arrive à être assez grande pour développer 80 centimètres cubes à la minute, la force électro-motrice n^augmente plus sensiblement avec l'intensité du courant, sans doute parce que le courant faible suffit à produire l'aimantation complète. On reconnaît en outre que, pour une intensité de courant constante, la force électro-motrice est sensiblement proportionnelle au nombre de tours, ce qui devait être d'après la loi de l'induction.
<c Pour la production de la lumière électrique, j'employais un régulateur de Serrin. Je mesurais l'intensité de la lumière à l'aide d'un photomètre de Bunsen, en prenant comme unité de lumière la bougie normale de paraffine de 0",0214 de diamètre, donnant une flamme de 0'",0413 de hauteur. Pour mesurer la distance obtenue lors de l'introduction de la lampe électrique, je mesurais le nombre de tours et l'intensité du courant, puis j'enlevais le régulateur électrique et j'introduisais des
résistances de plus en plus g^randes jusqu'à ce que je fusse revenu au nombre de tours et à Tintensité du courant que j'avais d'abord. J'obtins de la sorte, pour la résistance opposée par la lampe électrique, 4,75 unités Siemens; ce qui donnait pour la résistance totale, lors de la production de la lumière électrique, 6,63 unités Siemens. . <( Les mesures e^cécutées sur l'intensité lumineuse et l'intensité de courant correspondante m'ont conduit par le calcul et l'interpolation aux résultats suivants :
NOMBRE
Intensité
Intensité
Force
de
lumineuse en
du courant en
électro-motrice
tours
bougies
centimètres
on élément!)
ù la minute.
normales.
cubes de gaz à la minute.
de Dclouil.
(( Des expériences faites avec le dynamomètre de Prony m'ont démontré que, pour la production de la lumière à 1 800 tours par minute, on dépense environ 90 kilogrammètres, c'est-à-dire plus d'un cheval de force.
(( Or, 567 boug^ies normales équivalent à peu près à 80 becs Carcel ; il faut donc, pour la production d'un bec Carcel avec notre machine, 1,1 kilogrammètre.
« La résistance g'alvanique d'un de mes éléments Deleuil équivaut à 0,083 unité de Siemens; il faut donc 72 éléments à la suite les uns des autres pour produire la même lumière qu'avec la machine de Gramme à 1 700 tours par minute, et 86 éléments pour produire la même lumière qu'avec la machine à 2 000 tours ; de là il ressort clairement que l'emploi de la machine de Gramme pour la production de la lumière électrique a, sur celui de la pile, l'avantagée non-seulement d'une plus g'rande commodité, mais aussi d'une g^rande économie.
« La machine de Gramme que j'ai employée suffît amplement pour projeter à une plus g-rande échelle des photog*raphies, des préparations microscopiques et des spectres, »
S"" Expériences de HH. Schneider et Heilmann.
Les expériences de MM. Schneider et Heilmann ont cela de remarquable qu'elles ont été faites sur des machines ayant déjà fonctionné pendant un an et dans le local même où elles sont installées. C'est dans la séance solennelle tenue en 1876 par la Société industrielle de Mulhouse^ à l'occasion de son cinquantenaire, que le rapport a été lu et que les expérimentateurs ont rendu un éclatant hommag*e à la merveilleuse invention de M. Gramme.
Bien que cela s'écarte un peu du sujet de ce chapitre, nous ne pouvons résister à l'envie de reproduire les premières lig^nes de l'introduction du rapport ; elles expriment bien la pensée qu'ont tous les savants et les industriels qui connaissent la nouvelle machine mag^néto-électrique dont nous nous occupons.
« Messieurs,
« Vous vous êtes sans doute demandé quels ont été les motifs qui nous ont guidés dans le choix du sujet que nous désirons traiter aujourd'hui devant vous.
« Votre comité de mécanique, Messieurs, veut, dans ce g^rand et solennel jour de fête, rendre hommag*e à l'une des plus grandes et des plus belles découvertes de notre époque : la production mécanique, facile et pratique de Vélec^ tricité.
« Vous connaissez tous les effets multiples de ce curieux élément de la nature.
« Qui dit électricité, dit : « Chaleur, lumière, actions
« chimiques, déplacement dç molécules, effets magné- « tiques, transmission de force à de g^randes distances, « et bien d'autres secrets encore à arracher à la création. »
« S'ils sont g'randioses, ces effets, vous savez aussi combien ils ont été, jusqu'à présent, difficiles à obtenir, lorsqu'on les demandait à des courants électriques d'une grande intensité.
« Aujourd'hui la difficulté est levée ; g^râce à l'invention de Gramme, l'horizon s'ouvre larg'ement devant nous et met à notre disposition l'emploi facile et pratique de courants électriques.
« Honneur à celui qui, le premier, a trouvé une solution pratique de ce problème si long'temps recherché !
« Messieurs, reportons-nous à cinquante ans en arrière, et représentons-nous les créateurs de cette Société à la mémoire desquels nous venons aujourd'hui rendre hommag^e.
« Qu'auraient dit nos pères, qu'auraient dit ces premiers champions de l'industrie alsacienne, s'ils avaient vu s'ouvrir pour eux cette ère industrielle nouvelle, qui met à notre disposition l'électricité?
« Nos prédécesseurs nous ont légué : la lampe à l'huile, la lumière du g'az. Dans ce cinquantième anniversaire de la création de notre Société^ nous léguerons à nos successeurs l'une des nombreuses applications de notre nouvelle puissance industrielle : V éclairage au moyen de la lumière électrique. »
La partie du rapport spéciale à la détermination de la puissance lumineuse a été faite par M. Schneider. En voici les points les plus saillants :
(( Toutes les personnes familiarisées avec les mesures photométriques savent qu'il est impossible de comparer avec exactitude les intensités de deux sources lumineuses différant par leur coloration. L'œil n'est pas à même de
discerner, dans la comparaison de deux surfaces éclairées, la différence qui tient à Tinég'alité d'intensité de la différence de couleur.
(c Tel était néanmoins le problème que nous avions à résoudre. Il n'est point nécessaire, en effet, de recourir à l'examen des spectres fournis par une lampe Carcel d'une part et un régulateur électrique d'autre part, pour constater la g^rande diversité de constitution de ces deux sources lumineuses. Un simple coup d'œil jeté dans le champ d'un photomètre de Foucault exposé au rayonnement de ces deux luminaires, montre que le premier émet une lumière jaune rosée, à côté de laquelle la coloration du second présente une teinte d'un vert violacé.
« M. Tresca, qui s'est récemment occupé de la détermination du travail dépensé par deux machines de Gramme de g^rande puissance lumineuse, est parvenu à surmonter la difficulté en question en corrigeant la différence de nuances par l'interposition de deux verres peu colorés en sens inverse. Mais outre qu'une gamme chromatique de verres faiblement colorés nous faisait défaut, nous hésitions à admettre qu'on pût considérer les quantités de lumière absorbées par les milieux colorés interposés comme entièrement négligeables, ou comme proportionnelles aux intensités des sources qui éprouvent ces pertes de lumière.
<( Nous nous sommes donc borné à comparer directement les intensités des deux sources lumineuses en question. Les résultats que nous avons obtenus ne sauraient être considérés que comme des approximations, assez grossières au point de vue de la méthode scientifique, mais suffisantes néanmoins pour les besoins de la pratique.
«Nos déterminations présentent d'autant moins le caractère d'expériences de précision, qu'il nous a fallu opérer dans le local même de la fonderie, dont le plafond et les murs pouvaient renvoyer sur le photomètre une certaine
iM KCLAIUAGE A THLECTRICITÉ.
quantité de lumière diffuse, malg*ré la précaution que nous avions prise de préserver le plus possible cet instrument de toute influence perturbatrice au moyen d'un capuchon en calicot noir mat.
« Nous avons employé pour nos expériences l'excellent appareil photométrique de MM. Dumas et Reg^nault, dont il nous paraît inutile de donner une description détaillée. Cet appareil est muni d'un photomètre de Foucault, dont nous avons prolongée suffisamment la cloison médiane pour que chaque moitié de la plaque de verre se trouvât exclusivement éclairée par Tune des deux sources lumineuses a comparer.
« A l'exemple de M. Tresca, nous avons pris, comme unilé la lumière émise par une lampe Garcel brûlant 40 grammes d'huile de colza épurée à l'heure. La lampe, régulée approximativement pour cette consommation, fut installée sur la balance qui fait partie de l'appareil photométrique, à une distance invariable de 1 mètre de la plaque de verre. Quant au rég'ulateur électrique, il se trouvait établi sur un chariot mobile, de hauteur convenable, pouvant se déplacer facilement le long* d'une règ*le divisée d'environ 12 mètres de long*ueur.
«Pour connaître la consommation de la lampe Garcel pendant les diverses phases des expériences, nous avons commencé par équilibrer la lampe préalablement allumée ; puis, surcharg^eant un peu la tare placée dans le bassin opposé, nous avons noté l'instant précis où la chute du marteau sur le timbre indiquait le commencement des expériences. Relevant ensuite le marteau avertisseur, nous avons charg'é la lampe d'un poids additionnel, variable avec la durée présumée de l'essai, et inscrit avec soin l'heure exacte correspondant à chaque nouvelle chute du marteau sur le timbre.
« Le photomètre de Bunsen étant moins sensible que les
autres à rinfluence perturbatrice résultant d'une différence de coloration des sources lumineuses, nous avons jug^é utile de comparer les indications de cet appareil avec celles du photomètre de Foucault. Pour pouvoir effectuer les déterminations avec beaucoup de rapidité, nous avons adopté une disposition analogue à celle qui a été proposée par M. Burel, de Rouen. Notre photomètre se composait d'une régule divisée en centimètres, interposée entre la lampe Garcel et le rég'ulateur électrique, et sur laquelle pouvait glisser un petit écran vertical en papier portant au centre une empreinte analogue à celle du papier timbré. De cette manière chacune des faces de Técran se trouvait éclairée exclusivement par celle des sources qui était placée en regard de la face considérée. Pour exécuter une mesure, l'opérateur, observant dans toutes les expériences une même face de Fécran, déplaçait lentement ce dernier jusqu'à la disparition complète de la tache centrale, et relevait ensuite sur l'échelle divisée les distances de l'écran à chaque source lumineuse.
«Quoiqu'il soit facile de démontrer qu'un pareil mode opératoire ne saurait fournir, avec une rigueur absolue*,
i. En effet, la lumière qui vient frapper chaque face de l'écran, se décompose en trois parties, dont Tune est réfléchie, Tautre transmise et la troisième absorbée.
Désignons, pour la partie non translucide de l'écran : par a la quantité de lumière réfléchie, ' par b la quantité de lumière transmise, par c la quantité de lumière absorbée, et soient a, P, Y '^s quantités de lumière réfléchie, transmise et absorbée par la partie translucide de l'écran.
En représentant par 1 l'intensité de la lumière incidente, nous aurons les relations :
Si la face de gauche de l'écran est éclairée par une source d'intensité t, et la face de droite par une source d'intensité i\ la quantité de lumière J
le rapport des intensités lumineuses à comparer, nous n'avons pas hésité à inscrire les mesures obtenues en reg^ard des nombres fournis par le photomètre de Foucault.
que la partie non translucide de l'écran enverra à l'œil de robservateur, invariablement placé du même côté de l'écran (à gauche, par exemple), sera représentée par :
y = ta + i' b.
De même la partie translucide de l'écran enverra au même observateur une quantité de lumière J' donnée par la relation :
Cela posé, gi aucune partie de F écran n'absorbait la moindre portion de la lumière incidente (c'est-à-dire si l'on avait c = o et y := o), ou bien sihi partie translucide en absorbait autant que la partie non-translucide (c'està-dire si l'on avait c = y), on aurait :
et par conséquent, en supposant i = i ', on aurait 7 = /, c'est-à-dire la tache translucide et le fond paraîtraient également éclairés, et la tache disparaîtrait forcément.
Mais ce cas ne se présente jamais dans la réalité. En effet, comme la partie translucide absorbe moins de lumière que la partie non translucide, Y <; c et par conséquent :
Or, quand l'écran est placé à égale distance de deux sources d'égale intensité, i = i' et
d'où il résulte que
c'est-à-dire la tache ne saurait disparaître au moment précis où récran est également éclairé des deux côtés. Elle apparaîtra brillante sur un fond relativement sombre, et pour la faire disparaître il faudra rapprocher un peu l'écran de l'œil de l'observateur.
Il résulte aussi de ce qui précède, que la tache ne peut jamais disparaître simultanément sur les deux faces de l'écran.
Pour obtenir, avec ce photomètre, le rapport exact des intensités des deux sources lumineuses, il est donc absolument indispensable d'avoir recours à l'ingénieuse disposition imaginée par M. Bunsen ; mais ce n'est point ici le lieu d'en donner la description.
« Les résultats de toutes les expériences photométriques sont consig^nés dans la quatrième colonne du tableau ci-après. Ils présentent souvent une remarquable concordance, mais parfois aussi des diverg^ences notables. Ces différences doivent être attribuées non-seulement aux défauts inhérents à toutes les méthodes photométriques usuelles, mais encore aux oscillations éprouvées par la lumière électrique par suite de Firrég^ularité de composition des charbons. Ces fluctuations d'intensité qui, d'après une seconde série de déterminations photométriques, effectuées le 25 mars dernier, peuvent dépasser 10 pour 100, n'échappent point à l'œil reg'ardant dans le champ du photomètre de Foucault. Elles sont parfois perceptibles à la simple vue pour un observateur prévenu.
« La g^rande discordance que présentent les indications des deux photomètres dans plusieurs expériences, tient incontestablement à la lumière diffuse que le plafond et le mur le plus rapproché pouvaient envoyer sur la plaque du photomètre exposée au rayonnement de la lampe Carcel. Dans la première de ces expériences, l'arc voltaïque était à nu, et dans la seconde, il ne se trouvait enveloppé que d'un g^lobe dépoli, larg^ement ouvert aux extrémités supérieure et inférieure. L'éelairag^e de la lampe Carcel se trouvant ainsi renforcé par une certaine quantité de lumière diffuse, l'intensité lumineuse du régulateur qu'elle servait à mesurer se trouvait forcément amoindrie dans la même proportion.
« Il résulte enfin de ces expériences que l'intensité de la lumière électrique, non affaiblie par un g^lobe de verre dépoli , dépasse sensiblement 100 becs Carcel pour les machines Gramme fonctionnant dans les conditions indiquées.
« Comme d'ailleurs la moyenne des intensités observées avec l'emploi d'un globe diffusant équivaut à 80 becs Car-
cel, on peut conclure que les globes de verre absorbent environ 25 pour 100 de la lumière émise par l'arc voltaïque dans une direction déterminée. »
En même temps que M. Schneider faisait les expériences photométriques dans la nouvelle fonderie de l'usine Ducommun, M. Heilmann étudiait par des expériences dynamométriques la puissance motrice absorbée par les machines Gramme. A cet effet, il relevait une série de courbes, à l'aide de l'indicateur de Watt, sur une machine Sulzer actionnant les quatre appareils.
Cette méthode , essentiellement difTérente de celles employées par MM. Tresca et Hag^enbach, est certainement la plus pratique lorsqu'on n'a à sa disposition aucun dynamomètre enreg'istreur. Les résultats qu'elle donne sont suffisamment exacts, surtout si l'on a soin, comme l'a fait M. Heilmann, de relever un g^rand nombre de courbes.
Mais laissons parler le rapporteur :
« Nous avons, en premier lieu, cherché à faire dépenser au moteur à vapeur une puissance motrice constante, dont nous avons déterminé la valeur par des courbes. Cette constante établie, nous faisions commander par le moteur, en sus de la dépense constante, une ou plusieurs machines Gramme, suivant le prog*ramme des expériences photométriques, et il nous était alors facile par différence d'estimer la puissance motrice absorbée en plus pour chacune des expériences.
<( Les expériences photométriques et dynamométriques ne se faisaient pas dans le même local ; nous nous mettions donc par un signal en rapport les uns avec les autres, de telle façon que les expériences fussent faites dans chaque cas simultanément.
«Dans le petit tableau qui termine ce. travail, nous avons résumé le résultat de nos expériences et nous avons placé chaque chiffre indiquant les expériences dynamo-
métriques en reg^ard du chiffre correspondant des expériences photométriques.
« Nos expériences durèrent 2 heures 48 minutes, et, pendant ce temps, il fut pris 94 courbes sur le cylindre du moteur à vapeur.
(( Les rég*ulateurs Serrin étaient alimentés de charbons à g^rains durs, compactes et serrés.
« Ces charbons résistent mieux à Faction des courants électriques que les charbons mous ; mais, par contre, ils donnent une lumière moins vive, présentent plus de résistance aux courants électriques, et, par conséquent, dépensent plus de puissance motrice ; les charbons mous donnent une lumière vive, dépensent moins de puissance motrice, mais aussi ils sont exposés à se fendiller et à projeter des éclats de charbon.
« Nos études se sont donc portées sur l'emploi des charbons durs, qui présentent plus de g^arantie d'une marche rég-ulière.
« Ces expériences nous ont amenés aux résultats suivants :
(( Abstraction faite de la mise en marche, dont il sera question tout à Fheure, et en ne considérant que la dépense motrice absorbée en moyenne et en marche courante, nous avons constaté que :
« Les quatre machines Gramme à lumière, de la puissance émissive de lumière d'environ 400 becs Garcel bruts qui fonctionnent dans les ateliers Ducommun, dépensent environ, en marche courante :
KlLOGRAMMÈTRES. CHEVAUX-VAPEUrt*
Les quatre machines ensemble, renvoi
de vitesse non compris o39,5 7,194
Le renvoi de vitesse 62,2 0,829
Soit en tout^ les quatre machines en- =-
semble avec leur renvoi de vitesse. . 601,7 8,023
« Pour chaque machine Gramme, prise individuellement, à intervalles échelonnés, dans une durée de deux heures de temps, nous avons trouvé les moyennes suivantes, renvoi de vitesse non compris : .
Régulateur 2, machine Gramme B . i ,921 chevaux-vapeur.
Ensemhle 6,963 chevaux-vapeur.
« Ce résultat pour les quatre machines a été obtenu avec renvoi non compris, c'est-à-dire à peu près ce qui est indiqué plus haut.
Régulateur i, machine Gramme B, 4 ,980 chevaux-vapeur.
Total pour quatre expériences. 7,612 chevaux-vapeur.
« Ce résultat donne une moyenne de 1,903 chevauxvapeur, renvoi non compris; c'est ce que nous avions trouvé plus haut pour la machine B.
« Il faut disting^uer la puissance motrice absorbée par la machine Gramme, à sa mise en train, de la puissance motrice absorbée en marche courante.
(i Pendant les vingt-cinq ou trente premières secondes, en effet, qui suivent la mise en marche, la machine Gramme absorbe jusqu'à 67 pour 100 en plus de sa dépense normale. Ce fait, déjà reconnu par M. Tresca, provient nonseulement de la résistance qu'oppose l'inertie de la matière d'un corps, qui est subitement mis en mouvement; mais il provient en outre de la force nécessaire pour établir le rég'ime des courants électriques.
<( Si les charbons n'ont pas. été préalablement taillés, le temps pendant lequel se produira, à la mise en marche, Taug^mentation de dépense motrice, sera un peu plus long.
« Il résulte des considérations qui précèdent que, dans le cas d'une installation à faire de machines Gramme à lumière, pour calculer l'emploi de puissance motrice, il faudra admettre que, pendant quelques instants, le moteur à vapeur pourra donner un coup de collier, augmentant de près de 75 pour 100 la puissance motrice absorbée en moyenne en marche courante, ou bien il faudra se résig^ner à voir, pendant ces quelques instants, la transmission de mouvement diminuer lég^èrement sa vitesse normale, jusqu'à ce qu'elle la reprenne, le rég'ime une fois établi.
(( Les résultats que nous venons d'indiquer se rapportent à l'emploi de charbons durs à section carrée de 0",007 de côté, se brûlant à raison de 0",120 à 0",125 par rég^ulateur et par heure.
« Ainsi que nous l'avons déjà dit, dans le cas d'emploi de charbons mous, tels qu'ils sont obtenus actuellement, la puissance motrice absorbée serait diminuée; mais par contre l'intensité de l'éclairage serait moins régulière. »
Le tableau suivant résume les principales expériences de MM. Schneider et Heilmann :
