Bonssole de slnos et Boussole de tasfemtea» — Les
lois (les courants hydro-électriques ne sont ni moins simples ni moins g<»nérales que celles des courants thermo-électriques; mais, pour les établir sur des mesures d^intensités suffisamment précises, nous avons di\ avoir recours à des instruments particuliers que nous avons nommés boussole de sinus et boussole Je tangentes ; nous donnerons une idée de ces instruments,
BoHKsole de «tinas. — Nous avons indique précédenunent (280) le principe sur lequel repose la boussole de sinus, nous ajouterons seulement que nous avons dA faire usage de plusieurs appareils de cette espèce ayant des sensibilités difTérentes : pour augmenter la sensibilité, il suflit de rapprocher de l'aiguille le circuit qui doit agir siu* elle ; pour la diminuer, au contraire, il suffit de l'éloigner; enfin, le circuit peut être simple et ne faire qu'un tour, connue il peut être multiple et représenter un véritable multiplicateur.
La figure 16 représente une boussole simple.
La figure 17 représente une boussole dont le circuit peut être à volonté simple ou multiple, car le cercle à gorge abcd est dégagé à sa partie inférieure d (Fie. 18), pour que Ton pmsse passer aisément le fil qui porte le courant et augmenter ou diniiinier à volonté le nombre des tours par lesquels il agit sur l'aiguille. Le diamètre du cercle est de ^ de mètre, eu sorte que chaque tour du fil est de 1 mètre.
CHAP. VI. — COURANTS HTDRO-ËLECTRIQUES. 627
J'ai employé d'autres boussoles de sensibilités différentes. La figure 21 représente celle de moyenne grandeur; elle peut aussi é^e simple ou à multiplicateur; le diamètre de son cercle est de 22 centimètres. Nous verrons plus loin comment les sensibilités de ces diverses boussoles peuvent être exactement comparées; elles sont, comme nous Tavons dit, indépendantes de l'état magnétique de l'aiguille, pourvu que Taiguille ait une force directrice suffisante.
Bosflsole de tmBf^eniea. — La boussole de tangentes est représentée dans la figure 20; elle se compose d'un grand cercle de 4 à ô décimètres de diamètre qui est le cercle du courant; il est formé par un ruban de cuivre de 20 millimètres de largeur et de 2 miUimètres d'épaisseur; ce mban est revêtu de soie, et ses deux extrémités, repliées très-près Tune de l'autre pour se prolonger en dehors dans le sens du rayon, s'écartent ensuite pour plonger chacune dans un godet contenant du mercure. Le cercle du courant est disposé verticalement sur une espèce de banc qui est fendu au milieu de sa longueur pour le recevoir, et sur ce banc est établi un cercle divisé horizontal que doit parcourir une aiguille de boussole suspendue par un fil de soie dans l'intérieur d'une cloche de verre qui repose aussi sur le banc lui-même : toutes ces pièces sont disposées pour que le centre de l'aiguille soit autant que possible au centre du cercle du courant, et par conséquent pour que la direction de l'aiguille coïncide avec le plan vertical du cercle, lorsque celui-ci est dirigé exactement dans le plan du méridien magnétique.
Les choses étant dans cet état, il est évident que, si l'on fait plonger les deux pôles d'une pile dans les godets pleins de mer* cure qui reçoivent déjà le pied du cercle, le courant passera dans le cercle et agira sur l'aiguille aimantée pour dévier le pôle austral à Test ou à l'ouest; il est pareillement évident qu'il y aura un rapport déterminé enti*e la force du courant et l'angle de déviation de l'aiguille. Or, il est facile de voir que, si la longueur de l'aiguille est petite par rapport au rayon du cercle, l'intensité du courant sera mesurée par la tangente de la déviation : c'est pour cela que l'aj^pareil peut être appelé boussole des tangentes. Cependant, s'il faut que l'aiguille soit courte sous ce rapport, il importe aussi qu'elle soit assez longue pour que Ton puisse aisément estimer un quart ou même un cinquième ou un
fdS LIVRE III. — MAGNÉTISME ET ÉLECTRICITfi.
sîxit-me de degré. Pour remplir cette double condidon, Ton a fixé raiguille aimantée, bien perpendiculairement, sur une longue aiguille de cuivre très-légère, dont les extrémités Tiennent courir sur les divisions du cercle divisé. Il faut que l'appaml soit parfaitement réglé, et pour cela il suffit d'examiner si les déviations des deux extrémités de Taiguille de cniivre sont toujours égales entre elles, et si en faisant passer le courant àzm un sens on obtient toujours le même résultat qu'en le faisant passer dans T autre sens. Lorsque les angles atteignent 75 ou 80', une erreur de 10' sur la lecture correspondrait à une di(Térence d'intensité trop considérable pour que l'on pAtla négliger: ainsi', l'on ne peut regarder comme exactes que les indications qui sont inférieures à 75 ou 80*; mais, comme il est possible dVslimer moins de ^ degré, on voit que la boussole des tangente» peut servir à comparer des courants dont l'un est environ trws cents fois plus fort que Tautre.
285. Lois de l*lH(eHsl(é ûm coarmat produit par «a élément. — I/élément liydro-élcctrique que nous avons employé dans ces recherches, est représenté (Pl. 22, Fie. 24); c'est Télémcnt de Daniell, que nous décrirons plus loin (chap. vii); il a été préféré parce qu'il était aloi*s le seul qui possédât une force constante, et qui permît par conséquent d'établir les lois sur des données précises. Le courant de l'élément arrive à la boussole par deux fortes tiges de cui^TC c et r/ (Pl. 21, Fig. 20\ ayant environ 1 centimètre de diamètre et ^ mètre de lon-
gueur.
Pour déterminer la loi suivant laquelle diminue l'intensité à mesure qu'on augmente la longueur du circuit, on fait, avec un même fil, des séries de longueurs différentes, par exemple, 5°, 10"*, 40™, 70", et 100 mètres; lorsque ces fils sont couverts de soie, on les enroule en couronne (Fie. 19) et on les enveloppe d'un ruban, de manière que les deux extrémités a et é, recoiu^ bées en crochet, puissent aisément plonger dans les godets de mercure. Il n'est pas inutile de les amalgamer d'avance.
On procède ensuite de la manière suivante :
On fait passer le courant directement dans la boussole, et l'on obseiTc la déviation, puis Ton introduit successivement dans le circuit tous les fils de la série, en notant soigneusement les déviations correspondantes.
CHAP. VI. — LOIS DE L'INTENSITÉ DES COURANTS. 620 Voici, par exemple, le résultat d*uiie observation :
Longaeurs ajoutées
Déviations
Tangentes
au circuit.
obseryées.
des déviations.
Qm
On n'observe d'abord aucune espèce de régularité dans hi marche décroissante que prennent le^ intensités à mesure que la longueur du fil augmente ; mais, si Ton réflécliit que le fil ajouté au circuit primitif n'est pas le seul obstacle que le courant ait à vaincre, et qu'il faut compter aussi pour quelque chose le liquide de l'élément lui-même, le cercle de la boussole et les différents conducteurs qui servent à compléter les comiiiunications , Ton sera conduit à supposer que l'ensemble de ces résistances diverses, que j'appelle résistance de Vêlement^ peut être représenté par une certaine longueur inconnue x du fil lui-même, qui a été ajouté au circuit ; en sorte qu'en réalité les longueurs du circuit, les déviations observées et les tangentes de ces déviations donnent le tableau suivant :
Longueurs
Déviations
Tangentes
du circuit.
observées.
des déviations.
eâooo'
or-f 40
x-j-lOO
S'il est vrai , maintenant , que les intensités des courants hydro-électriques soient en raison inverse des longueurs du circuit, comme les intensités des courants thermo-électriques, il sera facile de tirer de ces résultats la valeur de x , qui alors devra être constante. Or, en comparant d'après ce principe la première observation avec chacune des suivantes, on en tire en effet des valeurs de x très-peu différentes l'une de l'autre ; ces valeurs sont : 4"*,11 ; 4,06; 4,03 ; 4,14; 4,09; dont la moyenne est 4,08.
630 LITRE in. — HAGHÉTISn ET ÉLECTRKITt.
Ainsi la résistanœ de VAémeot est exprimëe pu* 4^,08 du fil de cuivre dont les longueurs différentes ont été ajoutées au circuit. En adoptant cette longueur et la loi générale des intensités en raison inTen«e de la longueur totale du circuit , Ton peut aisément calculer les déviations qui auraient dû être obtenues, et les comparer à cx'Ues que Tobservation directe a données.
Voici le tableau des résultats :
Liongociirt
Dévia doM
DériatMms
du circuit.
calcnlfes.
c^Merréet.
Une telle coïncidence entre les résultats directs de Tdbsemttion et ceux qui se déduisent de la loi générale appliquée an courants hydro-électriques , ne peut laisser de doute sur Tenctitude de cette loi.
Je ne cite ici qu'un exemple pour donner ime idée de la méthode d'observation; mais je dois ajouter que les expérienoes ont été variées autant que pouvait l'exiger Timportance du satjet , que de nombreuses séries ont été faites avec des éléments très-énergiques ou très-affaiblis, et avec des fils très-bons et trèsmauvais conducteurs , comme Tor, l'argent, le platine , le laiton et le fer. J'ajouterai seulement que les fils de fer ou de laiton, quoique pris bout à bout dans la même pièce , n'ont pas toujours une conductibilité constante, et que tous les résultats n'offrent pas une concordance aussi parfaite que ceux que nous venons de rapporter ; mais , lorscju'on prend la peine d'observer directement la conductibilité et d'en tenir compte , toutes les petites irrégularités disparaissent.
Lorscpie la résistance d'un élément est une fois déterminée au moyen d'un fil dont on (X)nnaît la section et la conductibilité, il est facile de trouver le nombre qui doit l'exprimer lorsqu'on emploie aux eKp<'riences un autre fil quelconque : cette résistance, par exemple, qui est 4,08 pour le fil de l'expérience précédente, serait 408*° pour un fil de même diamètre dont la conductibilité serait 100 fois plus grande, etc., etc. On peut même, comme je
l'avais fait autrefois , employer ce moyen pour déterminer Im conductibilité relative des différents métaux ; mais les éléments ordinaires à la Wollaston ou en hélice , que j'employais alors^ éprouvent de telles variations d'intensité, qu'il est impossible en les employant de démontrer la loi dont il s'agit avec une préci* sion suffisante.
Il résulte enfin de ces observations que , pour les sources hydro-électriques comme pour les sources thermo-électriques. Tintensité du courant est en raison directe de la section et de la conductibiUté , et en raison inverse de la longueur totale ; mais cette longueur totale n'est point la longueur apparente : c'est la longueiu" de toutes les diverses parties du courant, réduites ik une même section et à une même conductibilité par les principes que nous avons développés (276).
286. Courants «lérivés. — Les formules des courants dérivés que nous avons établies précédemment (278) s'appliquent sans aucune restriction aux courants hydro-électriques, lorsqu'on a déterminé, comme nous venons de le faire^ la résistance de la source qui donne naissance au courant; seulement, il faut avoir soin d'exprimer la longueur totale du circuit en y faisant entrer cette résistance avec la valeur numérique qu'elle doit avoir d'après la section et la conductibilité que l'on choisit , pour exprimer les longueurs de toutes les autres parties du circuit.
Les résultats de ces formules sont ici beaucoup plus faciles a vérifier, parce que les courants ont une intensité beaucoup plus grande ; les appareils dont je me suis servi pour ces vérifications sont des boussoles de sinus analogues à celles qui sont représentées dans les figures 16 et 2 1 , mais ayant des sensibilités différentes suivant les intensités qu'il s'agissait d'observer.
287. Lois de l'Intensité des coamnts pTodvHs par ue pfle» — Les piles qui m'ont servi dans ces recherches ont été composées avec des éléments analogues à celui qui est représenté (Pl. 22, FiG. 24); on les a disposés d'une manière convenable pour observer chacun d'eux séparément : nous citerons ici une seule série d'expériences faites avec une pile de 6 éléments pour indiquer la marche qui a été suivie.
On a déterminé d'abord l'intensité individuelle et la résistance de chaque élément.
Voici le tableau des résultats :
NLMKROS dtf
ÉLF.IIE5T8.
