DES CABLES SOUS-MARINS
La détermination de la capacité électro-statique des câbles peut être faite de deux manières : en mesures absolues et en mesures relatives. Dans le premier système, les valeurs s'obtiennent directement et sans intermédiaire, dans le second, on est obligé d'employer un type étalon de comparaison, et ce type est un condensateur dont la capacité électrostatique est préalablement déterminée en fonctioVi de l'unité de capacité. Ce condensateur a été disposé de différentes manières ; celui de M. Varley est construit avec des feuilles d'étain, séparées par de trèsminces feuilles de papier, imprégnées de paraffine ; celui de M. Clark a pour lames isolatrices de très-minces feuilles de mica, recouvertes de paraffine ou de gomme laque ; enfin celui de M. Willoughby-Smith est isolé avec des feuilles de gutta-percha préparées d'une manière spéciale et contenant une assez grande quantité de gomme laque.
Quand un condensateur de ce genre vient d'être confectionné, si on réunit une des armures à la terre avant qu'il n'ait été chargé d'électricité, et que l'autre armure soit isolée, cette dernière prendra une charge d'électricité positive. Pour éviter cette cause d'erreur, on devra avoir soin de réunir les deux armures de ce condensateur par un fil court, toutes les fois qu'on ne l'emploiera pas (1).
Les capacités électro-statiques de ces condensateurs étalons, sont
exprimées en microfarads.
DéteFmination de la capacité en meaupes abaolne«« —
Pour déterminer la capacité électro-statique des câbles sous-marins en mesures absolues, on commence d'abord parfaire une expérience préventive, afin de déterminer la résistance R . nécessaire pour produire avec la batterie destinée à charger le câble, l'unité de déviation rhéométri* que.
Cette uni^ avec le galvanomètre à miroir de Thomson est un degré de l'échelle, mais avec la boussole des tangentes, elle représente 45® (la tangente de 45* étant 1) et avec la boussole des sinus, elle est 90** (le sinus de 90® étant 1).
(1) Les condensateurs étalons, sont employés en Angleterre non-seulement pour la détermination des capacités électro-statiques des câbles, mais encore pour celle des forces électro-motrices des batteries, pour les épreuves des jointures et pour prévenir les courants terrestres dans les câbles immergés.
Quand la valeur de R est de cette manière bien déterminée, il est nécessaire de connaître le temps l (en secondes), que met l'aiguille à accomplir la moitié d'une oscillation complète, ce que Ton obtient en faisant osciller Taiguille, et en comptant le nombre de fois qu'elle passe devant son méridien en une minute ou en tout autre intervalle de temps observé (1).
On effectue alors la charge du câble et on observe la déviation a de Taiguille, et si a est lu en degrés^ la capacité électro-statique est :
/sin-5.
C = 2 — -- microfarads (65)
lîR
ou :
C = 0,6366 — =;— microfarads.
Si a est lu en divisions du galvanomètre à miroir :
C =s-2 — - — . , . microfarads, K
La valeur de R se rapportant à la formule ci-dessus, peut être donnée par le rhéostat ou par des moyens analogues que nous indiquerons au chapitre des appareils d'expérimentation.
Un exemple fera mieux comprendre la marche à suivre pour obtenir dans ces conditions la valeur de C. Dans la détermination delà capacité
(4) On admet en Angleterre que la tention électrique, pour des angles dlmpulsion de raiguille galvanométrique peu considérables, est plus exactement représentée par le tinut de la moitié de l'angle d'impulsion que par Tangle lui-même. Cette loi est d'ailleurs celle qui régit les oscillations du pendule et elle doit effectivement s*appliquer au cas qui nous occupe en ce moment, car dans les Impulsions de raiguille aimantée, le magnétisme terrestre joue le même rôle que la pesanteur sur un pendule qui a été écarté de la verticale.
Dans la formule (05), du reste, les quantités t et -- doivent être oon'^idérées comme
des constantes destinées k relier Tunlté servant de mesure angulaire aux unités électriques, en tenant compte de la disposition des appareils mesureurs et de leur sensibilité ; ainsi, la formule (65), indique que Tunité de mesure de a se rapporte à un arc dont le sinus est i et qui est, par conséquent, égal au quartjde la cii:oon-
mm
férence dont le rayon est 1, soit y. La formule (66), montre que^runité se rapporte à un arc dont la tangente est égale à 1, et qui est par conséquent égal luimême à -7- .
électroHttatiqne da condensateur de ia commission de l'assosiatton britanDÏqne. il a été reconnu qu'avec le gnlvanomètre à miroir, l'unité du déviation obtenue avec une batterie donnée et une résistance R pgale à 5,16 X 10* megohms, avait donné pour l une valeur de 9,57 secondes, et la déviation o" due à la charge correspondait à 168,^ divisions de récbelifi du galvanomètre : il en résulte ;
„ 0,3183x168.5x9,57 ^«0010 ■ f 1 C = ~ ,--fl — TfS — ^ =0,09948 microfarads.
Déternaination de I» «m^mtiité éleetro-statlqne^ des oAbles en mesuroa relAtlvea. MéAode de V&riey. —
Les multiplicateurs g' et g (fig. 87) d'un galnuiomètre diiïércntiel sont réunis p&r no Wit entre eux et au levier basculant d'un interrupteur de courant , par les autres bouts , au cAble en essai x et an condensateur étalon C. Ce condensateur étalon et le câble sont mis extérieurement en communication avec la terre, et l'interrupteur du courant est disposé de manière à fournir deux contacts, l'un avec la terre, l'autre avec une batterie volfaïque puissante, mise également en rapport avec la terre. Enfin, le multiplicateur g du galvanomètre est oiniii d'une dérivation s, pour modifier sa sensibilité.
Supposons maintenant que l'effet maguétiqne du multiplicateur g sur Taiguillc soit représenté par m et celui exercé par?', par b»', on aura entre les deux ebargcs condensées 3; et c la relation ;
et si on dispose la dérivation 1 de manière à rendre vt' ;= m, l'équation précédente devient i
Méthode par rimpulsion de rKiguille. — L'Ame du câble, dont la capacité électro-statique est x microfarads, est mise eu rela-
tion avec un iaterrupteur de courant par l'intermédiaire d'un galvanomètre. Le contact de cet interrupteur est réuni a la batterie voltaîqne, mise d'ailleurs en communication avec le sol, et rarmure extérieure du cftbie communique également au sol, comme on le voit (6g. 88).
Pif. 88.
En abaissant l'interrupteiir, l'aiguille du galvanomètre dévie de a", et lu oibie étant retiré et remplacé par le condensateur étalon, dont la capacité est C microfarads, on obtient une autre déviatioD a,, qui conduit à l'équation :
a sin-
x=C ... microfarads, " (68)
ain-^
Si on fait usage d'une bous8ole,avec appareil de dérivation et que dans chaque cas, on emploie une dérivation diilérentej larésistaoce delà boussole étanty Ohms, la dérivation correspondante à la déviation a fournie par le cible étant représentée par s Ohms et celle correspondante à la déviation a, déterminée par l'étalon étant «(, on obtiendra alors : . a g4- s
a; = C ■, ' microf^ads.
Enfin, si la dérivation est employée avec le câble et non avec le condensateur, l'équation précédente devient :
sut —. ^—i — x = C microfarads.
nétert^maMaa p»r l'alfitibllaBeiu^t de 1» tensloii [méAode deSlemena). - RéuoissoDB le câble isolé K (fig. H9), à an gslTanomètre G de résistance g^ muai d'un appareil de dérivation » et dont le boni libre communique à la terre par un £1 de résistanc« r megobms. Enfin, faisons communiquer celui des bouts du galvanomètre, qui correspond au câble à un intermpleur de courant, qui permettra de mettre celui-ci en contact avec la batterie voltaïque, lac^elle est mise d'ailleurs en communication avec la terre. Qnuid le cible est très^ong, la résistance r est indispensable.
Fig. S9.
L'expérience étant (linsi disposée, abaissons l'interrupteur pendant T secondes, le courant se bifurquera entre le circuit du galvanomètre complété par la résistance r et le circuit complété par l'enveloppe isolante du câble R ; notons la déviation produite sur le galvanomètre qui sera d, puis interrompons et observons de nouveau la déviation galvanométrique qui sera d' après ( secondes : on aura pour valeur de la capacité inducfive d'après la formule (56) :
On observera que R représente la résistance, de l'enveloppe du câble après T secondes et que les résistances de s et de ^ doivent être estimées en Obms.
M. Latîmer Clark donne encore, dans son ouvrage, pour mesurer la valeur de la capacité électro-statique des câbles, une méthode fondée sur l'emploi du pont de Wheatstoneet quiconsisteàremplacer les deux côtés c et (^ du losange dont nous avons parlé page 478, par le câble à essayer et le condensateur étalon auquel on veut le comparer ; les enveloppes extérieures de ces deux c&bles sont d'ailleurs, comme dans les expé-
rieDces précédentes, mises en relation avec la terre, et on dispose les résistances a et b de manière à n'avoir ancun conrant à travers le galvanomètre. Dans ces conditions, la capacité électro-statique dn câble d sera donnée par Texpression :
et comme la vsleur de e est donnée en microfarads, le cbitfre de la valeur de d sera exprime lui-même en microfiirads.
Pour terminer avec la détermination des valeurs électriques des câbles sous-marins, nous donnons, page 491 (ci-contre), le tableau de ces valeurs déduites de l'expérience pour les principaux câbles nouvellement, immergés. On remarquera dans oe taUeaa qiM Im tiiistances et les capaoUis spécifiques des isolateurs sont déterminées en fonction du cub'knoty et comme tes résistances et les capacités éleetro-ststiques d'un knot de ces câbles figurent à cAté, on pourra se rendre aisément compte des différences de valeur de ces deux genres d*umtés de mesure pour les différents câblas.
On remarquera également que les logarithmes du rapport de D à d ne correspondent pas toujours à la différence des logarithmes de ces quan* tités, quantités dont les valeurs figurent dans les 4*^^ et 5^^°^ colonnes ; cela vient de ce que plusieurs de ces câbles ont leur conducteur composé de plusieurs fils tordus ensemble et constituant des espèces de tressés. On a vu en effet, page 466 que, dans ce cas, /e« dùmèlres d doweni être diminués de 5. 0/0 de leur valeur réelle. Ainsi| par exemple, nous
voyons que le logarithme dn rapport -7- pour le câble atlantique de 1866
est 0,52763, tandis que la différence des logarithmes de 467"^ et de 147'"' est 0,50200 : mais retirons du diamètre 147 cinq pour cent de su valeur, c'est-à-dire 7,35 et prenons le logarithme de 139,65 , on trouvera que log 467 — log 139,65 est à peu près égal à 0,52763. . Si on compare les chiffres de la dernière colonne avec ceux de la neuvième, on remarquera que plusieurs des câbles ont eu leur isolement amélioré par suite de Timmersion, tandis que certains autres Tont eu un peu' amoindri. Cela tient sans doute à la pression liquide exercée sur les enveloppes, qui a été favorable pour les câbles sans défauts, et nuisible pour ceux qui présentaient quelques fissures. Il est néanmoins un chiffre, celui qui correspond au câble de Suez à Aden, qui est tellement exagéré dans la dernière colonne, qu'il me parait douteux.
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