CHAP. VIII. — MACHINES ÉLECTRO-MAGNÉTIQUES

350. Maehines électro-iii»^étIqiies« — On a fait, depuis quinze ou vingt ans, un grand nombre de tentatives pour transformer la force du courant en force motrice économique ; on ne pouvait pas voir les électro-aimants s^animer tout à coup d'une puissance capable de soulever des milliers de kilogrammes sans songer à appliquer cette puissance aux besoins de Tidustrie. Sur cette seule donnée les imaginations se sont mises en mouvement, et Ton a vu éclore en foule les plus gigantesques projets ; il s'est trouvé partout des hommes , assez entraînés par Fardeur de leurs spéculations, pour annoncer que la vapeur avait fait son temps et que la découverte d*OErsted allait prendre la place de celle de Papin. Ici la navigation allait prendre un nouvel essor avec des bateaux de 1000 chevaux qui ne coûteraient presque rien; là le foyer des locomotives allait être remplacé par quelques électro-aimants qui entraîneraient les convois avec une vitesse incomparablement plus grande. Toutes ces belles choses seraient sans doute accomplies si les lois toujours réglées et pondérées des phénomènes naturels pouvaient se transformer au gré de certains esprits qui en méconnaissent les éléments. Pendant que ces projets suivaient leur cours et ne répandaient que d*illuscHres espérances, des hommes sérieux s^occupaient en silence de cette grande question, et chei*chaient à combiner les données exactes acquises par la science pour construire, dans l'état actuel des choses , les machines électromagnétiques capables du plus grand effet utile. M. Proment s'est distingué des premiers parmi les hommes habiles qui joignent à la théorie la connaissance la plus approfondie de la mécanique pratique ; il a imaginé et exécuté plusieurs systèmes de machines éiectro -magnétiques tous remarquables par d'ingénieuses dispositions et par la perfection du travail. Plusieurs de ces machines font Je service habituel de ses ateliers , les unes pour conduire ses grandes machines à diviser qui donnent des résultats d'une irréprochable précision, les autres pour imprimer le mouvement aux tours, aux machines à raboter, etc.

Le système qui est destiné à ce dernier usage est représenté (Pl. 25, FiG. 22, 23, 24, 25) à l'échelle de ^ de grandeur naturelle ; cette machine est à peu près de la force d'un cheval . La figure 25 est une élévation d'ensemble; La figure 23 est la coupe horizontale ; La figure 22 indique la transmission du mouvement;

742 UYAE UI. — KAGNËTISME £T ÉLECTRICITÉ.

La figure 24 explique la difttribution des courants électriques. Le bâti de cette macIÛDe se compose de quatre montants de fonte a, £| c, ^, de 2 mètres de hauteur, fixés en bas à un socle de fonte, ^ solidement assemblés «n haut; il j a de plus au milieu encore un assemblage de consolidation; deux de ces montants seulement sont visibles sur la figure 25 ; mak leur position en carré est indiquée sur la coupe (Fie 23) qui £iit voir en même temps La forme de leur section et les nervures qui les consolident.

Sur chacun de ces montants sont fixés dix électro-aîflMQts, cinq auniessus du milieu, cinq au^essous ; les 'deux b<d>tBes d'un électro-aimant sont placées Tune an-dessus de l'autre ; les YÎi^ fers des vingt bobines sont dans le m^ême plan vertical et dirigés vers le centre de l'appareil, comme TiiMlique la figure 23. L'axe du bâti est occupé par un ai'hre de fer qui reçoit un mouvement rapide de rotatioii sur lui-même ; on en voit la coupe (Fio. 23), la partie supérieure (Fi6. 22) et Textrémiié ii^erieure (FiG. 25) ; ici, il repose sur un couBsinet de bronse pleio d'huile; au milieu il est soutenu et appuyé par trois galets tournants qui l'empêchent de se courber ; en haut, il passe dans im cou&sînec, et son extrémité supérieure pc»te enfin une roue d'angle (Fig. 22) qui donne le mouvement à la roue d'angle verticale e^ montée aur le même axe que la poulie motrice /*, destinée à Imiismettre le mouvement aux madùnes par une courroie ordinaire. . Voici comment Taijbre central de far reçoit son mouvement de rotation : il pente sur sa hauteur dix manchons de bronae, fixés à vis, pareils à celui du haut, qui est représenté (Fig. 22) ; sur le pourtour de chaque manchon s'adaptent verticalement «ix bar* reaux de fer doux, comme on le voit (Fig. 23, 25), ayant ks dimensions convenables pour être vivcanent aimantés ou plutôt vivement attirés lorsqu'ils arrivent dans leur révolution devant chacun des quatre âectro*aimants 'de leur étage. C'est cette at» traction qui devient la force motrice, et qui imprime à l'arbre central le rapide mouvement de rotation dont il doit être ammé. Mais la condition indispensable, on le conçoit, est que lelectro* aimant i^tombe à 1 état naturel aussitôt que le fer est passé devant lui; car, s'il restait aimanté , il l'attirerait encore après son passage et détruirait la rotation qu'il avait imprimée d'abord ; il faut donc que le fer de rélectix>Haimant et cdm des barr^ux soient sans force coenitive, sous peine d^avoîr des pertes de

CHAP. Tin. — MAGHmES ËLECTRO-^Al&NÉTiaUES. 743

forées considérables. C'est pour cela qu'il faut régler la distribution des courants dans les électro-aimants avec des précatttîons particulières.

M. Froment a adopté la disposition suivante : supposons d'abord qu'il n'y ait qu'un seul étage au lieu de dix, et qu'un seul électro-Aimant dans oet étage an lieu de quatre; puisque le manchon porte six 'barreaux, si le premier barreau est juste devant l'électro-aimant, quand le manchon aura tourné de -^ de circonférence, le premier et le deuxième barreau seront à la même distance de l'électro-aimant ; il 4aut donc que le courant soit supprimé, ou, comme on -dit, qu'il y ait rupture du circuit -pendant ce -^ de circonférence , puis fermeture pendant le -^ suivant et ainsi de suite aherntftivenient ; ou enfin 'six ruptures «t m fermetures alternatives et de même durée pendant chaque Tévolutîon entière du manchon. Imaginons en conséquence un nxe de votation portant six galets 'd'ivoire pareils, à ceux delà $gure 2«4| une pièoe 'flexible de métal ^recevant le pôle positif ^ la pîle et portant un bouton de platine A, un ressort i recevant le pôle ti^tif de la pile et portant de même un bouton de platne h! ; ce ressort est réglé pour être repoussé par ëhaque galet, de telle sorte que A soit mis en -contact avec h' pendant — de circonférence, et que dans l'intervalle de deux galets consécutife, pendant le -^ ^^ circonférence suivant les boutons k et h' ne «se touchent pas ; nous aurons ainsi avec irae parfaite régularité les six fermetures et les six ruptures voulues pour que FélectroHairaant donne tout reffetrutile qu'il est capable de donner. •

Cependant il y a quatre électro-aimaitts au lieu d'un , il fatft qu'ils agissent tous et qu'ils agissent à propos ; pour cela, nous remarquerons que les deux électro - aimants opposés a et c (FiG. 23) sont placés de la même manière par rapport aux barreaux -tournants, iis'doi^nt agir ememble et se reposer ensemMe; il suffit donc d'introduire le courant simultanément dans leurs bobines et de le supprimer simultanément. Quant aux deux électroaimants des montants fret d (Fig. S8), il est facile de voir qu'ils doivent précisément agir quand les deux autres se reposent ; alors il «suffit de mettre de l'autre côté du distributeur (Fig. 24) ua «ysième pareil g^ ï', qui entre juste en action quand le premier entre au repos, et vice ifersa.

Reste à faire mouvoir les galets d'ivoire , ou plutôt l'axe qui ks porte; rien n'est plus facile; cet axe est disposé sur le pro-

744 LIVRE m. — MAGNËTISMB ET ÉLECTRICITÉ.

longement de l'axe xy (Fig. 22) et il ea reçoit le mouvement par les deux petites manivelles ^ ; il y a de plus uii moyeu de régler sa position relative pour que les barreaux soient bien dans la situation qu'ils doivent avoir à Tinstant des ruptures et fermetures.

Enfin il faut appliquer ce principe aux dix étages d'électi-oaimants, et Ton conçoit qu'il n'y a à cela aucune diflSculté: seulement, il faut dix systèmes de chacun six galets pareils au précédent ; ils sont tous montés sur le même axe et enfermés dans le tambour / (Fig. 22). La liaison des divers systèmes d^électro-aimants avec leurs distributeurs de courants est indiquée sur le montant oa (Fig. 25) et se comprend aisément d'après ce qui vient d'être dit. J'ajouterai cependant que les dix distri* buteurs sont disposés en hélice, le dixième étant tourné de ^ de circonférence par rapport au premier, et les auti*es de quantité intermédiaires; que les barreaux de fer doux correspondants dans les différents étages ne sont pas non plus dans la même verticale : ainsi les impulsions des forces attractives se trouvent considérablement multipliées dans la durée de chaque révolution, ce qui assure à ces machines une constance de vitesse qui ne peut être obtenue avec la même facilité par aucun autre mécanisme.

Sur ce principe , qui me paraît très-supérieur à tous ceux qui sont venus à ma connaissance , ou pourrait sans nul doute faire des machines électro-magnétiques très-puissantes; mais, dans J^état actuel des choses, elles seraient bien loin d'être économiques par comparaison avec les machines à vapeur; et le modèle que nous venons de décrire donne une juste idée du poids considérable de la matière qui devrait entrer dans leur composition.

330 bis. Appareil éleciro-pliyslologlqiiie de M. Boeelc. — Depuis quelques années les physiologistes ont fait des rec^eix^es d'un grand intérêt sur plusieurs phénomènes de la vie oi^nique dont on peut aujourd'hui commencer l'étude, grâce aux découvertes récentes de l'électro-magnétisme. M. Hehnholtz, de Berlin, est enlré des premiers dans cette nouvelle carrière, et dans les beaux mémoires qu'il a publiés depuis 1850, on peut voir qu'il est devenu possible de résoudre, par exemple, des questions telles que celles-ci :

Déterminer le temps qui s'écoule entre Texcitation d'un nerf

GHAP. VllI. — APPAREIL ÉLEGTRO- PHYSIOLOGIQUE. 745

et le commencement de la contraction musculaire qui en est la suite y

Mesurer la durée de la contraction elle-même, et tracer la courbe des phases suivant lesquelles elle se développe et s'affaiblit;

Apprécier le temps qu'une excitation donnée met à se propa* . ger jusqu'au muscle , suivant les points plus ou moins éloignés du nerf où elle a été produite ;

Trouver le temps qui s'écoule entre l'instant où un corps nous touche, où la lumière frappe TSeil , où le son frappe l'oreille, et Tinstant où , par la pression du doigt sur une touche , nous pouvons marquer à l'extérieur que la sensation est perçue.

Dans la plupart de ses recherches, M. Helmholtz a mesuré le temps, qui se compte ici par millième de seconde, en appliquant le principe que j'ai fait connaître en 1844 {Comptes ren^ dus de HAccLdémie des sclences\ et dont je donne l'idée un peu plus loin, n® 347.

Les appareils dé M. Helmholtz ne me sont connus que parles descriptions qui se trouvent dans les traductions de ses mémoires ; mais M. Boeck, professeur de physiologie à la Faculté de médecine de Christiania, a imaginé récemment un appareil qui a précisément pour objet des recherches analogues ; il l'a présenté a r Académie des sciences {Comptes rendus de VAcad.y août 1B55), sous le nom de k/mographion perfectionné; j'essayerai d'en donner ici une esquisse , parce que j'ai eu l'avantage de voir avec mes illustres confrères de TAcadémie, MM. Rayer et Bernard, les expériences très-intéressantes de M. Boeck. Un mouvement d'horlogerie très-précis fait tourner autour d'un axe vertical un tambour de métal , parfaitement cylindrique , de 1 5 à 20 centimètres de hauteur sur 12 centimètres de diamètre. Une petite portion seulement de ce tambour est représentée en a (Pl. 27 A., FiG. 6); sa vitesse de rotation est toujours uniforme, mais elle peut être à volonté grande ou petite , suivant la nature des expériences; il est destiné à recevoir la trace des phénomènes que l'on étudie : pour cela il est revêtu d'une feuille de papier mince , ferme , bien glacé , dont la surface a été couverte d'une couche de noir de fumée au-dessus d'uue lampe où bii!de un mélange de parties égales d'alcool et d'essence de térébenthine. Les plumes qui «'crivent, ou plutôt les burins qui gravent sur le papier enfumé, sont des pointes fines de verre , 6 et c, ri-

'746 UYK m. — SAGNËTISME ET «LEGTRICITÉ.

gides et cependant élastiques par la forme qu'on lenr doime; en général il y eu a deux , chargées de marquer des choses ou des époques différentes.

La figure 5 représente seulement les expériences que Ton peut faire sur le muscle d d'une grenouille , soit en faisant p»- «er le courant d'induction par le musde lui-^méme (disposition e; 0oit en le faisant passer par les longaein« f ou f du nerf (dépositions e' ou e"). Voici à cet effet l'arrangement des courants: on emploie deux baUeries distinctes, f ^^ g {}^ w<^ batterie ne 4Peut>pas dire que les courants sont très«*fbrts; il est employé ici d'une manière générale , même pour désigner' un seul élément très-faible); le circuit de la battarie g -rient passer dans mie bobine h , qui ne contient pas de fer doux , c'est là que le courant devient courant inducteur, parce qu'il agit , à chaque feroietare et à chaque rupture, sur la bobine /, qui enveloppe la premièie,' la fermeture se fait en î, à l'instant où l'armature y de l'électroaimant k se met au repos; la rupture se fait au même point i, à l'insiant où l'armature / se met en prise. Le circuit de la batterie /"va former la bobine de Télectro-aimant A^ en méoie temps il aboutit aux deux petites capsules pleines de mercure m^m\ par conséquent il y a fîermeture ou rupture, suivant que le fil mobile n plonge ou ne plonge pas dans m et m' ; la tron nème capsule m" est pareille à m, m\ elle reçoit Tune des eitrê* adtés du fil de la bobine d'induction /, apès qu'il a été porter ie courant dans le muscle ou dans les nerfs; la capsule m reçoit l'autre extrémité du .fil de la bobine ; ainsi le circuit induit est fiarmé ou rompu, suivant que le fil mobile n' plonge ou ne plonge pas dans les capsules m, m' . Les deux -fils mobiles n, n' n'en font qu^un, qui est replié comme l'indique k figure; leur ensemble est 'attaché à la tige de vei*re mobile et verticale op qui est<<uspendiie à la partie mférieure du muscle d; cette tige porte la plume c, et c-est par cet arrangement que celle-ci écrit sur le tambour toutes les variations que le musde éprouve dans sa longueur. Quand une expérience est terminée , on ôte le ppicr. on applique sur sa face blanche un vernis qui fi«e le noir de famée, et, ce qui est un avantage considérable du kymographion ^e M. Boeck, on a aitisi la gravure immédiate de Timpiession des lignes que trace la plume sous les impulsioas du muscle.

Il nous reste à dire comment s'établit la circulation dtf cou-

CHAP. VUI. — Â^PARl^t ÊLKCTRO-PHYSIOLOOIQUE. 747

L'expérienoe étant préparée pour l'une des tnns <ikpo6itîoBS que représ^ite la figure, oa feraie le circuit de la batterie ^,00 laisse ouvert le ctrcvit de la batterie /*, seulement il y a , âoiM la main de l'obserrateur, une touche sur laquelle il n 7 a plus qu'à poser le doîgt pour fermer le circuît. La tige op et les poids qui la chargent (ils peuvent aller en somme jusqu'à 300 graauaes) ajaot pris leur équilibre sous l'allongement naturel du musdle d^ <m élève, par un mécanisme disposé à cet ^effet, la tabletfte qui porte les trois capsules m^m'^m"^ de manière que les as n^n! touchent la •sorfaoe de meroure; pendant œ teaq)S-là ^ le ta«l>our a pris sa vitesse uniforme , la plume c eu mise en place, et décrirait une oirconCérenoe entière ou même plttateurs fois la même circonférence^ si Téleetricité ne venait pas produire ses ^elas. CSes préparati6 achetés ^ on ferme le circuit de la batterie f^ bientôt i eleofero-aimant k attire son armature y; cet inatast est marque par la plume b; an même Hiomant il y a ruptme du eîpouit de ^ et ràmultanément dans la bobine / production duiooarant induit 4pn rimit agir sur le mis«* de; la contraction eosameace, la tige/w est soulevée, et avec elle la plume c qui marque ainsi cette première origine de la contraction , en quittant sa circonférence pour mai^quer un peu plus haut le passage du point correspondant du tambour. A une certaine période de cette rapide rétraction , les fils /i, n' sortent des capsules m y w', m" ; le circuit induit est rompu ; il en est de même du circuit de /*, Tarmalurey ne tarde pas à se mettre au repos; à cet instant la plume b cesse de marquer, et le circuit de^ se ferme de nouveau , le courant inverse qu'il produit dans la bobine / s'y éteint, parce que les capsules w, m' ne communiquent plus.

Rien ne marque ici la durée du courant induit qui a déterminé la contraction du muscle d; on sait par les expériences de M. Helmholtz qu'un courant induit qui dure moins de g~^ de seconde produit des contractions qui durent jusqu'à ^ de seconde ; il est donc possible que le courant induit ait cessé d'exister avant le moment où la contraction a soulevé les fils /i, ti et rompu à la fois le circuit d'induction de celui de la batterie /*. Cependant les courbes de M. Boeck démontrent que la contraction passe en quelque sorte instantanément à son maximum, car le trait marqué par la plume c parait vertical ; alors la rupture du courant d'induction pourrait se faire ici avant qu'il eût

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produit son effet total. A partir du maximum, la conuactîon, ou plutôt la rétraction du muscle, diminue avec une lenteur relative, rabaissement graduel et un peu ondulé de la plumée marque la période du retour à Fétat primitif. Quand le rallongement est devenu tel que les fils /t, n* touchent le mercure des capsules, le cii'cuit de f est de nouveau fermé, l'armature j attirée, le circuit de g rompu , et un deuxième courant d'indartioo développé. C'est ainsi que Tappareil , avec la disposition dont nous parlons, peut tracer toutes les phases des contractions successives produites par la même cause. Or, il arrive qu'après un petit nombre de secousses (8 ou 10), le muscle commence à se paralyser, l'intervalle des contractions augmente de plus en plus, et enfin elles cessent complètement, bien que le même courant continue à l'exciter, car nous nous sommes assurés qu'il n'y a aucune différence sensible de conductibilité.

Cet exemple suffit pour fieûre comprendre tout ce qu'il j a d'ingénieux et de précis dans le kymographion de M. Boedi, e( la grande variété des expériences délicates qu'il permet de faire sur les divers sujets que nous avons indiqués et sur d'autres ana* logues.

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