MESURE DE L'INTENSITÉ

Ampèremètres. — Dans l'industrie, on mesure généralement l'intensité du courant en ampères au moyen d'instruments appelés ampèremètres.

Il existe un grand nombre d'ampèremètres ; les plus usités sont ceux de MM. Deprez et Carpentier, sir William Thomson, Ayrton et Perry, Lippmann, etc., etc..

Ampèremètre Deprez, — Cet appareil se compose de deux bobines, très rapprochées l'une de l'autre et couplées en quantité ; entre ces bobines, se trouve placée une petite armature en fer, mobile sur son axe et portant une aiguille indicatrice. Un aimant puissant placé verticalement enveloppe le système et maintient l'armature horizontalement.

Le courant est envoyé entièrement dans les bobines. Son passage modifie les lignes de force du champ magnétique, et l'armature prend une position d'équilibre correspondant à l'intensité de ce courant.

A chaque appareil est jointe une table qui donne le nombre d'ampères, suivant les divisions du cadran sur lequel se meut l'aiguille indicatrice.

Ampèremètre Deprez et Carpentier. — M. Carpentier a perfectionné l'appareil précédent en lui donnant la forme indiquée par la figure 62. Les bobines galvanométriques sont placées obliquement, et le champ magnétique est formé de deux aimants demi-

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circulaires à pôles de mêmes noms en regard. La petite armature en fer est placée au milieu des bobines et porte une aiguille indicatrice qui se meut sur un cadran gradué.

Cette disposition a pour effet de doubler l'angle de déviation danS un sens et de l'annuler dans l'autre, ce qui oblige à faire passer le courant toujours dans la môme direction, mais procure l'avantage de donner des indications beaucoup plus précises.

Lorsqu'on a besoin de mesurer des courants très intenses, on se sert d'un shunt formé d'une simple lame de cuivre rouge placée en dérivation sur la bobine de l'ampèremètre.

Fig. 62. — Ampèremètre Deprez et Carpentier.

Cet appareil est bien établi; c'est certainement le plus répandu en France.

Ampèremètre à arête de poisson. — M. Deprez a également combiné un appareil différent du précédent et connu sous le nom A^ ampèremètre à arête de poisson (Fig. 63).

Cet appareil se compose d'un puissant aimant permanent horizontal, dont le champ magnétique peut être considéré comme invariable, d'un cadre multiplicateur compris entre les branches de l'aimant, et d'une série de 18 aiguilles en fer doux montées sur un axe horizontal et placées dans l'intérieur du cadre.

Au lieu d'aiguilles séparées et disposées sur un axe, l'inventeur découpe une lame de fer doux en forme d'arête de poisson. Les pointes de l'arête étant magnétisées par l'aiauut en fer ù

cheval et maintenues dans son plan, Faction directrice de la terre n'a plus d'influence sur elles; il est donc inutile d'orienter l'appareil. (Cet avantage existe également dans les deux instruments qui précèdent et dans presque tous les ampèremètres usuels). •

La lame déctfupée repose sur deux couteaux et porte à l'une de ses extrémités une aiguille verticale, qui indique sur un limbe gradué l'intensité du courant. Cette disposition a pour

Fig. 63. — Ampèremètre à arête de poisson.

but d'amplifier les déviations et de rendre les indications plus claires et plus précises.

Au lieu d'un fil, on enroule sur le cadre galvanométrique une lame de cuivre, ayant au moins 10 millimètres carrés de section et faisant seulement à tours.

Deux bornes servent à amener le courant dans la lame du cadre.

Quand on veut se servir du même instrument pour indiquer les volts, on ajoute sur le cadre un fil de grande résistance qu'on met en communication avec deux bornes spéciales qui ne sont pas figurées sur notre dessin.

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Nous examinerons plus loin comment, avec un semblable appareil, il est possible de mesurer des différences de potentiel.

Ampèremètre William Thomson. — L'ampèremètre Thomson (Fig. 64), se compose de trois parties distinctes : le cadre multiplicateur, constitué par une bobine demi-ôirculaire disposée verticalement, le bâti horizontal avec rainure grîiduée longitudinale, Taiguille aimantée et son support en forme de secteur.

La bobine comprend 6 tours d'une lame de cuivre de 28 millimètres carrés de section, isolés avec du papier d'amiante. Elle est fixée à l'extrémité du bâti.

Fig. 64. — Ampèremètre William Thomson.

L'aiguille aimantée est formée de quatre petits barreaux en acier d'un centimètre de longueur, parallèles entre eux, constituant un équipage mobile autour de son axe vertical et relié à un index à double lame en aluminium qui se déplace au-dessus d'un cercle gradué. Cette aiguille est renfermée dans une cage en fer, recouverte d'une glace, formant le secteur d'oscillation et celui-ci peut se déplacer le long de la rainure du bâti, de manière à permettre de faire varier la distance du cadre galvanométrique et de l'aiguille.

La rainure longitudinale du bâti est divisée de telle façon que l'aiguille, placée dans un champ magnétique d'intensité égale à une unité donne, aux distances numérotées 1, 2, 3, des déviations respectivement égales à 1, 2, 3, lorsque l'intensité est égale à 1 ampère, ce qui revient à dire que, si l'intensité du champ magnétique est égale à une unité, le nombre des divisions indiquées par

rinstrument correspond dans tous les cas au nombre^d'ampères du courant mesuré.

L'intensité du champ étant celle du magnétisme terrestre et non une unité, le résultat doit être ainsi rectifié :

I = * ^ ampères,

h étant la composante horizontale du magnétisme terrestre.

Fig. 65. — Ampèremètre Ayrton et Perry.

d le nombre indiqué par l'aiguille, et n la division indiquée sur le bâti.

Lorque le courant à mesurer est intense, on place au-dessus de l'aiguille un aimant directeur en demi-cercle pour réduire la sensibilité de l'appareil.

L'ampèremètre Thomson est très utile dans les ateliers où l'on construit des- dynamos et du matériel électrique ; il donne des indications précises et fonctionne longtemps sans aucun dérangement; il peut être employé avec des courants variant entre 0,005 et 150 ampères.

Ampèremètre Ayrton et Perry. — Cet appareil (Fig. 65) peut mesurer des courants alternatirs; il comprend un aimant puissant en fer à cheval, horizontal, portant deux armatures en fer

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doux entre lesquelles se trouve placée une petite aiguille horizontale munie d'un index. Le cadre galvanométrique est formé de deux bobines placées en avant et en arrière de l'aiguille. La garniture des bobines est constituée par 10 fils isolés les uns des autres et câblés. Ces fils peuvent être couplés en série ou en quantité à Taide d*un commutateur spécial placé sur la partie supérieure de la planchette servant de bâti à l'appareil.

Quand les fils sont réunis en quantité, un courant donné produit sur les armatures une déviation dix fois plus petite que si ces fils étaient couplés en tension. L'instrument, qui est très petit, peut ainsi mesurer un couralat de 0 à 9 ampères avec les fils en tension, et de 0 à 90 ampères avec les fils en quantité.

MM. Ayrton et Perry ont également combiné un ampèremètre dans lequel l'action du courant sur l'aiguille est équilibrée par l'action d'un ressort spiral. Ils ont ainsi supprimé l'aimant permanent dont le magnétisme, diminuant avec le temps, crée des inexactitudes dans l'évaluation des courants.

En réglant convenablement la tension du ressort, on peut forcer l'aiguille à rester immobile tant que l'intensité n'atteint pas une certaine valeur, et changera volonté l'échelle des indications de l'instrument.

Ampèremèire Weston, — L'ampèremètre Weston (Fig. 66) se compose, en principe, d'un disque horizontal placé entre les pôles d'un éleclro-aimant et ramené constamment à sa position initiale par un double ressort en spirale. Il est basé sur l'emploi de conducteurs se déplaçant dans un champ uniforme, de telle sorte que les lignes de force soient toujours coupées dans le même sens, quelle que soit l'amplitude du mouvement des conducteurs.

Le disque horizontal est fixé au milieu de l'arbre ; son bord est recourbé, et il repose dans une rigole circulaire pleine de mercure. L'extrémité inférieure de l'arbre est élargie et son bord est également recourbé; elle repose, comme le disque, dans une coupelle de mercure.

Le courant entre par la coupelle du bas, longe l'axe et passe du centre à la circonférence du disque.

Sous l'action réciproque des courants qui traversent le disque

et du champ magnétique, l'arbre tend à prendre un mouvement de rotation, lequel est contrebalancé par la torsion du ressort.

Une aiguille se meut sur un cadran horizontal et indique l'intensité du courant à mesurer.

L'absence d'aimant permanent donne à cet instrument une précision remarquable.

Ampèremètre Lippmann, — Cet appareil, représenté fig. 67,

Fîg. 66. — Ampèremètre Weston.

se compose d'un manomètre à mercure en U, placé entre les branches d'un aimant fixe, de telle sorte que les pôles de l'aimant se trouvent à droite et à gauche de la branche horizontale du manomètre. Le courant à mesurer traverse la branche horizontale et une des branches verticales du manomètre, et son passage détermine une différence de niveau proportionnelle à l'intensité.

La colonne de mercure placée dans le circuit électrique représente un élément du courant qui tend à repousser l'aimant dans une direction conforme à la loi d'Ampère. L'aimant étant immobile, c'est l'élément du courant qui se meut en sens opposé

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et qui produit ainsi une dénivellation du mercure. Cette dénivellation est combattue par la pression hydrostatique, et c'est l'équilibre entre la force électro-magnétique et la pression hydrosta-

Fig. 67. — Ampèremètre Lippmann.

tique, équilibre différent pour chaque intensité du courant, qui permet de graduer l'appareil.

La sensibilité de cet ingénieux instrument va en augmentant avec l'intensité magnétique et avec la minceur du filet de mercure. L'aimant est armé de deux masses de fer doux qui arrivent presque au contact l'une de l'autre, ne laissant entre elles qu'une

sorte de fente où l'intensité magnétique est considérable et très uniforme. Dans cette fente se trouve une petite chambre à mercure qui fait partie de la branche horizontale du manomètre.

L'ampèremètre Lippmann est surtout employé pour mesurer l'intensité du courant fourni par des piles primaires de faible débit. Ses indications sont d'une très grande précision.

Électro-dynamomètres. — Les électro-dynamomètres sont des instruments qui utilisent l'action des courants sur les courants, différant en cela des ampèremètres qui utilisent ordinairement l'action d'un aimant sur un courant.

Weber, qui a combiné le premier appareil pratique basé sur ce principe, se servait de deux conducteurs, l'un fixe traversé par le courant à mesurer, l'autre mobile traversé par un courant constant. Pour plus de simplicité, l'inventeur faisait passer le courant à mesurer dans les deux conducteurs ; les déviations étaient alors proportionnelles au carré de l'intensité.

Les électro-dynamomètres s'emploient aussi bien avec des courants alternatifs qu'avec des courants continus, car, lorsque le courant change de sens, il le fait à la fois dans les deux conducteurs ; l'action réciproque de ces conducteurs ne subit donc aucune variation de ce fait.

Électro-dynamomètre Siemens. — MM. Siemens et Halske, s'inspirant des travaux de Weber, ont construit un électro-dynamomètre dans lequel l'action de la terre sur le conducteur mobile est annulée. Leur instrument (Fig. 68) se compose d'une bobine fixe placée à l'intérieur d'un anneau vertical, mobile, formé d'un cadre n'ayant qu'un seul tour de fil et mis dans le circuit par deux contacts de mercure. Cet anneau est suspendu à un ressort en spirale dont l'extrémité est attachée à une douille métallique portant un index. Les torsions du ressort sont proportionnelles au carré de l'intensité du courant.

L'action d'un courant sur les deux cadres est proportionnelle au produit des nombres de tours que le courant fait sur ces deux cadres. Il résulte de là, qu'avec un même courant on obtient la même déviation en plaçant dix tours de fil sur chaque cadre ou en mettant cent tours sur le cadre mobile et un seul tour sur

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l'autre ; seulement, dans ce dernier cas, Taction de la terre sur la bobine mobile est nulle par rapport à celle de la bobine fixe. II est donc inutile d'orienter l'appareil pour s'en servir.

Fig. 68. -- Électro-dynamomètre Siemens.

Électro-dynamomètre Carpentier, — Dans l'électro-dynamomètre combiné par M. Carpentier (Fig. 69) le ressort spiral et la suspension de soie de Tinstrument précédent sont remplacés par un fil métallique de torsion. Les bobines BB' maintenues par un support sont enroulées d'une bande de cuivre de section suffisante pour donner passage au courant à mesurer. La bobine

mobile, reliée en quantité avec la bobine fixe, porte une aiguille d'aluminium g dont l'extrémité joue entre les deux buttées a.

Pour équilibrer les deux influences magnétiques, on tourne le bouton À jusqu'à ce que l'aiguille g flotte librement entre ces deux buttées. On lit ensuite la torsion sur le cadran C. Le courant arrive à l'appareil par les bornes extérieures et les pinces DD' qui reçoivent la bande de cuivre.

Fig. 69. — Électro-dynamomètre Carpentier.

Voltamètres. — Lorsqu'on veut mesurer un courant d'intensité constante pour tarer ou vérifier des ampèremètres, par exemple, on se sert de voltamètres à sels de cuivre ou d'argent. Ces appareils ont sur les galvanomètres et leurs dérivés l'avantage de ne pas exiger la détermination préalable d'une constante et de donner toujours des résultats rigoureusement exacts. Nous y reviendrons lorsque nous parlerons de la mesure des quantités.

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