H&r loges Jlêtùriqtms

348. Htte Mwle 1iMl«K« pettt» par te r^aramt éleelvitae» teire asamher les «i|pallle« tf^vn yraMd seadiveiie cttéiMuac— Quelques mois suffiront pom* faire oomprettdre cette appiicatioD qui est déjà réalisée en France dans les embaroadères de pluâeurs chemins de fer. Le levier de l'annatore d'un électro-aimant agit d'une manière direde ou îndireGte sur «me roue de 720 dents qui poite Faiguille des ^minutes di'un cadran d'horloge et qui la fiait tourner avec elle; à «chaque 5', le courant passe pendant un instant , l'armature est attirée, soA levier pousse la roue et la fait avancer d'une dent, li dents font 1% les 7âOdeat5 font 1 lieure on un tour entier. Le cadran, l'aiguille, sa roue et l'électro-aimant, voilà donc tout le «lécamsarie de cette horloge d'une nouvelle espèce.

Mais conmient le courant peut-il passer exactement à cfaaqo^ ô' ? d'est précisément pour obtemr 4M5t effet -qn^il faut ime pendule ou une horloge ordinaire ; on y adapte ime roue supplémentaire qui fait un tour par minute et qui porte 12 dents; on levier léger est disposé pour être soulevé par diaque dent à l'instant de son passage , et le mouT«ment qu'il en reçoit prodoit la feimeuure du courant pendant ^ ou |; de seconde. Ainsi laîguille du second cadi*an , du cadran ^électrique , reçoit avec li plus exacte fidélité ses 12 impukiens par minute et chonine dans un accord parfait avec ra%uille de la pendule BM>trioe»I^

GHAP. X. — HORLOGES ÉLECTRiaUES. Bi5

second cadran peut être aussi loin que l'on voudra ; bien plus , rien n'empêche d'en disposer un gi*and nombre sur le même courant , ou sur )a même artère électrique » pourvu que ces dérivadons diverses soient conformes aux principes que nous avons établis sur les courants dérivés. Un habile horloger , M. Paul Gamier, est l'un des premiers qui aient résolu cette belle question ; il est le seul à ma connaissance qui en ait fait de grandes applica* tiens avec un succès complet.

S4S bis, ■•ri^ge éleetr*<*Bi«iniétlqve. •— M. -Froment s^est proposé un problème d'mie autre nature et d'une autre portée : il s'est proposé de faire une horloge de précision , sans poids ni ressorts, avec la force électro -magnétique pour moteur exclusif ; de plus, il demande à son horloge de marquer, au même iustant, !*heure , la minute et la seconde exactes , sur plusieurs cadrans ayant les dimensions des grands cadrans d'horloges publiques et très-éidignés les uns des autres. Cette belle pièce de mécanique figure à l'Exposition, tout le monde a pu en apprécier la rigueur et la simplicité. Nous allons donner une idée du principe de sa construction (Pl. 27, a, Fig. 1, 2, 3, 4, 6).

figure 1. Vue d'ensemble en élévation.

Figure 2* Vue en dessus.

Figure S. Portion principale de la figure 1 sur une échelle double.

Figures 4 et 5. Vue en élévation et en coupe du mécanisme qui se trouve à chaque cadran , quelle que soit sa distance au régulateur de la figure î .

ab est le pendule régulateur ; il bat la seconde, il est suspendu comme à Vordinaire par deux ressorts r et r^ ; les figures 1 et 2 ne laissent, voir que le ressort antérieur r, pincé par une vis. Ces ressorts font partie du circuit électrique; ils reçoivent le courant par le fil c , 3s le communiquent au corps du pendule , et par conséquent à l'extrémité e de la vis éd. De l'autre coté, à droite, se trouve un électro-aimant g à deux branches (Fig. 3), dont la bobine est , par ime de ses extrémités , en communication avec le fil fÇFiG. 1), et par l'autre avec la pièce mobile et libre k qui se termine par le poids i (Pig. 1 et 2). L'armature Jkl^ mobile a utour du point ^ , a sa course réglée par deux vis à son extrémité /. Les pôles de la pile arrivent enp^n (Fig. l), et le circuit se complète par les fils m , /»' qui s'en vont à une grande distance porter la force motrice à l'aiguille à secondes d'un grand

8i« LIVRE m. — MAGNÉTISME ET ÉLECTRICITÉ.

cadi*an , au moyen d*un électro**ainuint et d'un mécanisme représenté figure 4. Ici m est le prolongement de m et m' celui de m'; en suivant la trace de ces fils sur la figure 4 , on voit qu'ils forment les deux extrémités de la bobine de Félectro-aimant g^ par conséquent gf reçoit le courant conune g à l'instant mime où le circuit de la pile se ferme. C'est là maintenant ce qui nous reste à indiquer.

Le poids mobile i repose sur rextrémité j de Tarmatuie de rélectro-aimant g (Fio. 1 et 3), du moins quand celle-ci est au repos, parce que kjj muni de cette cbai^e, est moins pesant que kl'j en même temps, il est très-près de la pointe e de la vis ed qui fait corps avec le balancier, et qui est destinée à venir le prendre là pour le soulever et le porter pendant tout le temps que le pendule est danâ sa vibration de gauche. Supposons donc que le pendule ait été écarté à droite de la moitié de son amplitude de vibration , puis abandonné à lui-même ; il va descendre comme un balancier ordinaire, mais aussitôt qu'il a dépassé la verticale pour remonter à gauche, la pointe e de la vis vient s'appliquer sous le centre du poids £ et l'emporte avec elle dans son mouvement ascendant. Ce contact ferme le drcnit de la pile, le courant passe dans les électro-aimants^ et ^',leuis armatures sont attirées et produisent des effets difTérents.

Examinons d'abord l'action de ^; en soulevant /, il fait baisser y d'une quantité égale, parce que les bras de Tannature sont égaux; si les vis régulatrices permettent que / s'élève, par exemple, de 4 milhmètres, l'abaisssement de j sera aussi de 4"*°*. Mais le circuit reste fermé pendant la demi-seconde ascendante de la vibration et pendant la demi-seconde descendante ; il ne poun*a se rouvrir et se rompre qu'à l'instant où le poids i viendra rencontrer l'extrémité y de l'armature pour s'y reposer; or, puisqu'il la trouve à 4"" au-dessous du point oéTelle éuit, il va lui-même descendre plus bas des ces 4'°'°, et par là donner au pendule l'impulsion juste qui lui est nécessaire pour continuer son mouvement avec ime parfaite régularité. Lorsque le poids / est repris par y , le circuit s'ouvre , l'arnuitiue cesse bientôt d'être attirée, elle se remet au repos, relevant ainsi le poids / de 4™*" longtemps avant que le balancier ne vienne k reprendre de nouveau dans json oscillation ascendante de gauche. Tel est le mécanisme simple et ingénieux par lequel force électro-magnétique remplace sur le pendule TactioD des

GlAP. X. — HORLOGERIE BLECTRIQUE. 817

poids et des ressorts. On voit qu'il est indëpeadant de Finteasite du courant; seulement il &ut qu'au point où se fait la fermeture et la rupture du circuit, les métaux ne s'altèrent pas et ne contractent aucune adhésion nuisible.

Examinons maintenant ce qui se passe derrière le cadran (FiG. 4 et 5). Le même courant qui maintient au balancier son parfait isochronisme, passe en même temps, comme nous l'avons dit, dans l'électro-aimant ^ . Son armature qo^ dont le point fixe est en o, est attirée par ce mouvement qui s'accomplit à chaque seconde ; elle va pousser d'une dent la roue s de 60 dents, qui accomplit ainsi sa révolution en 1'. Il y avait ici une difficulté mécanique que M. Froment a, comme à l'ordinaire , très-habilement surmontée : au lieu de faire agir l'armature directement sur la roue ^, il la fait agir par un sptème de leviers articulés /, tt, v^ x^ qui a l'avantage de remplacer une espèce de choc par une force graduée. Le ressort y ajoute encore à la régularité ; il sert à la fois de modérateur pour la vitesse, et d'arrêt après le passage de chaque dent.

L'axe de roue s porte un pignon qui donne le mouvement à la grande roue z ; ce système de réduction de vitesse se continue pour arriver enfin au mouvement 60 fois plus lent de l'aiguille des minutes et 60 fois plus lent encore de l'aiguille des heures.

S 3. Vitesse de V électricité.

346. Les expériences que j'ai faites en 1837, et dont j'ai rapporté un extrait (291), (Pl. 22, Fig. 26), donnent une sorte de limite inférieure de la prodigieuse vitesse avec laquelle l'électri* cité se propage dans un circuit donné. L'expérience que j'ai citée dans ce passage prouve que dans -^^ de seconde un courant se propage avec toute son intensité dans le circuit qui lui est offert; d'autres expériences analogues m'ont démontré que cette propagation intégrale se fait encore dans —^ et même dans y^^ de seconde. La nature et l'étendue des circuits ne paraissent aucunement modifier ces résultats ; que le courant ait à traverser quelques centaines de mètres ou plusieurs milliers de mètres d'un fil métallique, ou plusieurs mètres d'un très-mauvais conducteur, comme une fine colcume d'eau , l'expérience réussit également bien. On ne peut pas ^yovc a priori la certitude absolue que la vitesse de propagation est proportionnelle à la conducti- I. 52

Si 8 LIVRE m. — MAGNËTISME ET ÉLECTRICITÉ.

bilité du drcuit ; mais en admettant ce principe ocxnme extiéme» ment probable , il en résulterait que , dans oertains cas du moins, la vitesse de rëlectricité est beaucoup plus grande que celle de la lumière , car en admettant seulement en nombres ronds que dans ^^ de seconde le courant parcourt une colonne dW d*un mètre , dans le même temps il parcourrait un fil de cuirre de même section que Feau et de deux mille millions de mètres de longueur, ou de deux millions de kilomètres : ainsi sa vitesse serait environ dix mille fois plus grande que celle de la lumière.

On a fait des expériences sur ce point par d'autres procédés : M. Wheatstone a , par exemple y employé un appareil des plus ingénieux qui peut incontestablement servir à mesurer des intervalles de temps excessivement petits; mais Tusage qu'il a iait de cet appareil pour déterminer la vitesse de Télectricité ne me paraît aucunement atteindre le but. (Voy. t. II, n**174.)

Plus récemment on a fait de nombreuses recherches sur ce sujet, soit aux Ëtats-'Unis d'Amérique, soit en France, où MM. Fizeau et Gounelle ont eu l'avantage d'opérer sur de longues lignes télégraphiques, par des méthodes nouvelles et ingénieuses ; mais la question ne me semble pas résolue. Je regrette de uavoir pas eu le loisir de vérifier avec MM. Fizeau et Gounelle dans quelles limites peuvent être fondées les objections qui se sont élevées dans mon esprit sur la parfaite exactitude des procédés dont ils se sont servis.

S 4. Vitesse des projectiles,

347. Il me reste à donner ici en peu de mots une idée de la méthode dont j'ai fait usage pour constater le temps qui s'écoule entre Tinstant où le chien du fusil frappe la capsule et l'instant où la balle soit du canon. Dans un fusil d'infanterie , avec une cartouche réglementaire , le temps a été , dans plusieurs expériences', de f^ à 2^ de seconde. La même méthode peut aisé* ment servir, comme on le verra , à déterminer le temps qui s'écoule entre deux points donnés de la Uajectoire d'un projectile animé d'une très-grande vitesse , comme aussi à déterminer le temps qui s'écoule dans les réactions élastiques. {Comptes rendus de r Académie des sciences , t. XIX, décembre 1S44. )

Si une aiguille aimantée est en repos et qu'un courant électrique vienne agir vivement sur elle , pendant un temps trè:»court, par exemple pendant un dixième , un centième ou un

CHAP. X. — VITESSE BES PROJECTILES. Si 9

millième de seconde, il pourra résulter, de cette impulsion unique et presque sobite, un mouvement de dériation lent et régulier, d'une amplitude déterminée et parfaitement appréciable. Ce mouvement de déviation sera , par sa cause , différent de celui d'un pendule baUsriqae qui reçoit un projectile ; mais il Ini sera fort analogue par ses effets, car il se transformera, comme celuici, en oscillations plus ou moins rapides. Dans ce dernier cas, la déviation primitive dépend de rétablissement du pendule, c'està-dire de sa masse, de sa longueur, de son moment d'inertie, etc. ; puis de la vitesse et de la masse du projectile; et les oscillations qui en sont' la suite, et qui sont produites par l'action de la pesanteur, dépendent elles-mêmes de cette première impulsion. Dans le cas de l'aiguille aimantée, la déviation primitive dépend aussi de rétablissement de Taiguille , c'est-à-dire de sa masse pondérable , de sa longueur , de son moment d'inertie , de la quantité et de la distribution de son magnétisme libre ; puis elle dépend aussi de l'intensité du courant électrique et du temps pendant lequel il a exercé son action ; enfin les oscillations qui en sont la suite, et qui sont produites par la force magnétique terrestre , dépendent elles-mêmes de cette première impulsion. Ainsi la masse et la vitesse du projectile sont ici remplacées par l'intensité du courant et par le temps pendant lequel il agit, si bien que la durée de son action peut se déduire de son intensité, pourvu que les conditions relatives à l'aiguille soient complètement connues.

S'il arrive, par conséquent , qu'un courant électrique puisse agir d'une manière régulière et identique à elle-même pendant un instant très-court, tel, par exemple, qu'un millième ou un dix-millième de seconde, ets'il arrive en même temps qu'il puisse, par cette action si prompte , produire , sur un système magnétique convenable , une première impulsion , une déviation primitive assez lente et d'une amplitude assez étendue, rien ne sera plus facile que de déterminer avec exactitude des intervalles de temps qui se comptent par millièmes ou par dix-mîUièmes de seconde. Pour obtenir de telles mesures au moyen des aiguilles aimantées, tout se réduit donc à ces deux questions essentielles : quelle est la limite de temps nécessaire à un courant pour traverser un circuit donné? quelle est la limite d'amplitude des déviations qu'il peut produire sur le système magnétique le plus impressionnable ?

8S0 LIVRE HT. — HAGNËTISME ET ÉLECTHIGITË.

La première question a été examinée dans Ton des mémoires que j'ai présentés à l'Académie en 1837, sur les lois de Tintensité des courants électriques (voy. plus haut); j'aws constaté alors qu'un circuit de plusieurs milliers de mètres de longueur était traversé par le courant dans un espace de temps qui ne s'élevait pas à «^ de seconde , et que, dans cet instant a rapide, ce n'était pas seulement une partie de l'électricité qui se manifestait dans le circuit, mais que le courant passait intégn* lement avec toute son intensité. Je ne sache pas que , depn» cette époque , on ait poussé plus loin ce genre de recherdies ; j^admettrai donc ce résultat comme la limite de ce qui est démontré, mais non pas comme la limite de ce qui peut l'être; je suis porté à croire, au contraire, que dans un temps plus coiut, l'électricité peut traverser un circuit d'une étendue beaucoup plus considérable. Il serait intéressant de faire des expériences sur ce sujet avec des circuits de trois ou quatre cent mille mètres, conune teux qui sont employés aux télégraphes électriques; eo opérant sur de telles longueurs, on aurait de bien plus grandes Cacilités pour trouver la limite de vitesse avec laquelle se pn^page l'électricité, et aussi pour découvrir si cette limite dépend de la longueur absolue des circuits ou de leur degré de conductibilité.

La seconde question n'est pas résolue par la première : de ce que le courant passe intégralement dans j^ de seconde, et de ce qu'il maintient en équilibre l'aiguille de la boussole d'intensité par son retour périodique à des intervalles aussi rapprochés, il n'en résulte aucunement qu'une seule de ces actions doive imprimer à l'aiguille une déviation sensible et obsenrabie. Il fallait donc isoler l'un de ces chocs pour en connaître l'effet. J'y suis parvenu de la manière suivante :

Sur un plateau de verre de 84 centimètres de diamètre est collée une bande d'étain d'un millimètre de largeur, s'étendanc conune un rayon de la circonférence vers le centre; là elle communique à une bande circulaire plus large qui entoure l'axe de rotation. Supposons que le plateau tourne à raison d*un tour par seconde , et que les deux extrémités d'un circuit électrique s'appuient par des ressorts, l'une sur la bande centrale qu'il toude toujours, l'autre sur le verre du plateau près de sadrconférence; au moment où la bande d'un millimètre viendra passer sous oe dernier, il y aura communication électrique, et la durée du cou* rant sera justement égale à la durée du passage de la bande.