É L E G T I!OI) Y N A M O M È T H ES

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un poids de 5 grammes dans le plateau avant de régler le contrepoids. On diminue ou on augmente ensuite ce poid*, suivant le sens du courant, de façon à ramener toujours l'équilibre.

Dans cette formule, C est la constante d'étalonnage, M est la masse des poids mis dans le plateau et exprimée en grammes, et g l’accélération due à la pesanteur.

Avec 1 ampère-étalon Pellat, un courant de 0,3 ampère est équilibré par un poids de

1,3 gramme environ. On apprécie

donc la valeur de l'intensité à

L’ampère-étalon Pellat est construit et exposé par M. J. Carpentier.

Eleotrodynamomètres-balances lord Kelvin. — Ces instruments sont construits et exposés par M. James White, de GlasgO"’.

Fig. 49. — Balance centiampère.

Dans ces électrodynamomètres, le courant circule dans un ensemble de bobines, fixes et mobiles, et y développe des flux dont les actions réciproques produisent un couple électrodynamique que l’on équilibre par le poids de masses étalonnées ; en d'autres termes, l’effort électrodynamique est mesuré par l’action de la pesanteur sur une masse donnée.

L’électrodynamomètre-balance [fig. 49) se compose essentiellement de deux paires de bobines fixes, horizontales et parallèles, FF,

FF [fig. 30), entre lesquelles peuvent osciller deux bobines mobiles M, M, fixées horizontalement à chacune des extrémités d’un fléau de balance oscillant autour de son axe.

Le courant, dont le sens est indiqué par des flèches sur la figure 50, traverse en sens contraire les deux bobines fixes de droite, puis se partage en deux parties égales entre les bobines mobiles M, M, pour circuler finalement dans les bobines fixes de gauche. Le sens du courant est inversé dans chacune des bobines M, M, afin d’annuler l’action exercée par le magnétisme terrestre et de rendre ainsi le système astatique.

Fig. 50.

Schéma des bobines de l’électrodynamomètre-balance.

Par suite du sens dans lequel circule le courant dans les diverses bobines de l’instrument, la bobine mobile de droite est repoussée par la bobine fixe inférieure et attirée par la bobine fixe supérieure; au contraire, la bobine mobile de gauche est attirée parla bobine fixe inférieure et repoussée par la bobine fixe supérieure. Les actions ainsi exercées sur les bobines M et M s’ajoutent donc et l’ensemble constitue un électrodynamomètre double.

Dans un électrodynamomètre ordinaire, le couple est proportionnel au carré de l’intensité du courant; dans l’électrodynamomètre-balance, ce couple est proportionnel au double du carré de l'intensité.

Sous l’action des flux engendrés par le passage du courant dans les bobines de l’instrument, l’extrémité de droite du fléau portant les bobines mobiles tend à se relever, tandis que l’extrémité de gauche tend à s’abaisser. Afin de pouvoir mesurer le couple électrodynamique produit, un poids p est fixé à l’extrémité de droite du fléau et à une distance déterminée de l’axe de suspension. Un autre poids jet, égal au poids p, est placé à l’extrémité de gauche du fléau ; ce poids est mobile sur une règle divisée fixée au fléau. Lorsque le poids mobile se trouve placé à la même distance de l’axe de suspension que le poids fixe, le fléau reste en équilibre, à la condition, toutefois, qu’aucun courant ne passe dans les bobines. Lorsqu’un courant, au contraire, les traverse, l’équilibre est rompu par suite des actions élecl rodynamiques qui s’exercent entre elles et, pour le rétablir, il faut déplacer le poids mobile vers la droite, à une distance d. Cela revient à augmenter l’action du poids fixe p d’une quantité qui le rende égal à pd ; on mesure donc le couple électrodynamique par la longueur du déplacement d qu’il faut faire subir au poids mobile, glissant sur la règle divisée, pour rétablir l’horizontalité du fléau.

En désignant par k une constante de construction, variant avec la valeur du poids p, et par i l’intensité du courant à mesurer, on a :

k 2 \ cl.

Les bobines de l’électrodynamomètre-balance sont naturellement dépourvues de fer et constituées par du fil de cuivre pur roulé sur des carcasses en carton laqué. Une table, jointe à l’instrument, fait connaître les doubles racines carrées des nombres gravés sur la règle divisée fixée sous le fléau.

Au point de vue des dispositions de construction, les balances lord Kelvin présentent dos particularités très ingénieuses. Il suffira, pour les faire connaître, de décrire un des modèles de ces instruments, la balance centiampère (fig. 49).

Pour faire arriver le courant à des bobines mobiles, on a le plus souvent recours au système

de contacts plongeant dans du mercure; ce système présente des inconvénients et n’est guère applicable dans le cas où il s’agit d’effectuer des mesures précises. Lord Kelvin a évité cette difficulté en faisant arriver le courant aux bobines mobiles par l’intermédiaire d’une série de fils très fins, placés à côté les uns des autres et soudés par leurs extrémités aux pièces fixes — |— 13 , — B 51), d une part, et aux pièces mobiles -j- A, — A, d’autre part. Ces fils sont également tendus et servent de suspension au fléau, remplaçant ainsi les couteaux habituellement employés dans les balances ordinaires. Ces fils fins peuvent supporter des densités de courant très élevées et leur nombre varie naturellement suivant l’intensité maximum du courant qui doit traverser 1 instrument. Ainsi, dans la balance du type kiloampère [fi<j . 54), qui permet de mesurer un courant maximum de 2 500 ampères, chaque suspension est formée de fils de 0,03 mm de diamètre qui, malgré qu ils soient très rapprochés, occupent néanmoins, sur les pièces AA et BB, des longueurs de 12 à 14 cm. La raideur de cette suspension est négligeable relativement à la valeur des couples à mesurer,, grâce à la longueur convenable donnée à cette sorte de ruban souple.

Fig. 51. — Détails de lasuspension de l’électrodynamomètre-balance.

ÉLECTRODYN A M O M È T R E S

Le poids fixe p, placé à l’extrémité de droite du fléau et devant occuper une position parfaitement déterminée à une distance constante de l’axe de suspension, affecte la forme d’un cylindre traversé par une longue goupille. Il se pose à plat dans une gouttière, en forme de V, remplaçant le plateau de la balance. Cette gouttière est percée d’un trou dans lequel s’engage la goupille dont est muni le poids. On évite ainsi toute incertitude sur la manière de placer ce poids sur son support.

La masse mobile, qui glisse sur la règle divisée du fléau, se compose d’un curseur ayant un poids déterminé et qui est guidé par une rainure pratiquée dans la règle. Sur ce curseur se place un poids supplémentaire qu’un dispositif, consistant en pointes, oblige à placer toujours de la même manière.

Le socle de la balance est en ardoise vernie; il repose sur trois vis calantes qui permettent de le placer dans une position parfaitement horizontale en se guidant sur les indications d’un niveau à bulle d’air.

Une cage vitrée recouvre l’instrument.

Afin de pouvoir manœuvrer le curseur du poids mobile sans qu’il soit nécessaire d’enlever cette cage, un chariot est muni, à droite et à gauche, de cordonnets en soie qui sortent de la cage. La figure 52 représente cette disposition.

Lorsqu’on tire un des cordonnets, la potence fixée sur le chariot entraîne avec elle une tige recourbée en forme d'U, dont la branche la plus courte pousse le curseur. Dès que l’on cesse de tirer sur le cordonnet, la tige en U reprend la position verticale et n’appuie plus sur le curseur, qui reste ainsi parfaitement libre.

Lin index, placé sur le curseur, indique exactement la position occupée par le poids mobile sur la règle divisée. Lorsqu’on veut obtenir de très faibles déplacements du curseur, on tire sur l’un des cordonnets, tout en retenant l’autre ; l’élasticité de la soie permet alors d’imprimer au système un très petit déplacement. Les lectures se font à l’aide d’une loupe que l’on peut poser sur la cage vitrée.

Pour immobiliser le fléau, il suffit de tourner le bouton moletté qui actionne le mécanisme de relevage de ce fléau. Le bouton est lui-même immobilisé au moyen d’une goupille fixée à une chaînette accrochée sur le socle.

A gauche du bouton moletté, on aperçoit, sur la figure 49, une petite manette qui sert à régler l'horizontalité du fléau au commencement d’une mesure. A cet effet, le milieu du fléauest muni d’une aiguille mobile articulée; en écartant plus ou moins la pointe de l’aiguille du point de suspension du fléau, on modifie la position du centre de gravité du système mobile et on fait incliner le fléau du côté vers lequel a été dirigée la pointe de l’aiguille. La manette commande une fourchette entre les dents de laquelle est engagée la pointe de l’aiguille.

Pour se servir d’un électrodynamomètre-balance, on commence par placer un poids fixe convenable dans la gouttière que p jrle l’extrémité de droite du fléau, puis le poids correspondant sur le curseur dont on amène l’index en regard du zéro de la règle graduée.

Le fléau pouvant osciller librement, on manœuvre la fourchette qui actionne l'aiguille de réglage jusqu’à ce que le fléau ait pris une position bien horizontale, ce qu’il est facile de constater par la position de deux index, fixés chacun à une des extrémités de la règle divisée et qui se meuvent en regard de traits de repère, gravés sur une petite règle verticale fixée sur le socle. Lorsque la balance est ainsi au zéro, on agit légèrement sur la manette, afin que la fourchette qu’elle commande ne touche plus à l’aiguille de réglage. Naturellement, les diverses opérations qui viennent d’ètre décrites doivent être effectuées alors qu’aucun courant ne passe dans 1 instrument.

Tout étant ainsi disposé, on fait passer le courant à mesurer dans la balance en l’amenant aux bornes placées sous le socle de l’instrument ( fi.g . 49). Aussitôt, l'équilibre est détruit, et on ramène le fléau dans la position horizontale, en déplaçant vers la droite et de la quantité voulue le curseur mobile. Il n'y a plus qu’à lire la division devant laquelle se trouve l'index, à chercher ensuite dans la table le double de la racine carrée correspondant au nombre lu et, enfin, à multiplier le résultat par le coefficient affecté à la paire de poids que l’on a employée. Ce coefficient est indiqué dans les différentes cases de la boîte destinée à renfermer les poids.

Lorsqu’on veut se dispenser d'avoir recours à la table, on lit sur une règle fixe placée derrière la règle mobile la double racine carrée du nombre marqué par l’index sur cette dernière. Ce procédé est plus rapide, mais aussi moins exact, car il est facile de commettre une erreur de parallaxe en estimant à quelle division de la règle fixe correspond la division indiquée sur la règle mobile par l’index du chariot.

Fig. 53. — Balance décaampère.

Voici les données relatives à la série de poids de la balance centiampère.

Poids mobiles.

Irc paire de poids, curseur seul = 0,8333 gr

2e — curseur plus poids n° 2 de 3,330 gr

3e — curseur plus poids n° 3 de 13,332 gr

4e — curseur plus poids n° 4 de 53,328 gr

Poids fixes.

N° 1 = 0,8333 gr N° 2 = 4,1663 gr N° 3 = 14,1653 gr N° 4 = 54, 1613 gr

Les doubles racines carrées des nombres lus sur la règle fixe divisée ou prises dans la table doivent être multipliées par :

0,0025 lorsqu'on utilise la paire de poids n° 1 0,0050 — — 2

ce qui revient à diviser les doubles racines carrées par :

400 lorsqu’on utilise la paire de poids n° 1 200 — — 2

On utilise l’une des paires de poids suivant l’intensité du courant à mesurer. Avec la paire n° i on peut mesurer de 0 à 0,125 ampère.

ÉLECTIIO DYNAMO MÈTRES

Avec la paire n° 2, de 0 à 0,230 ampère.

Avec la paire n° 3, de ü à 0,300 ampère.

Avec la paire n° 4, de 0 à 1 ampère.

La résistance totale des bobines est de 53 olims à la température de 17° centigrades.

La balance centiampère comme, du reste, les autres modèles, peut supporter, sans échauflement sensible et d’une façon continue, un courant ayant une intensité égale à 75 0/0 de l'intensité maximum que l’instrument peut mesurer.

Il se construit cinq modèles d’électrodynamomètres lord Kelvin :

1° Balance centiampère (fig. 49), pouvant mesurer de 1 à 100 centiampcres ;

2° Balance déciampère, pouvant mesurer de 1 à iOOdéciampères ;

3° Balance décaampère (fig. 53), pouvant mesurer de 1 à 100 ampères;

4° Balance hectoampère, pouvant mesurer de 6 à 600 ampères;

5° Balance kiloampère (fig. 54), pouvant mesurer de 23 à 2 500 ampères.

Fig. 5i. — Balance kiloampère.

Dans ces divers modèles de balances, l’emploi des courants alternatifs donnerait lieu à la production de courants de Foucault qui troubleraient les lectures, sauf, toutefois, dans la balance centiampère. Pour la mesure des courants alternatifs, les bobines sont constituées par des fils isolés séparément et enroulés en parallèle. On évite ainsi les perturbations qu’entraîne l’emploi de conducteurs massifs.

La balance kiloampère ne se prête qu'à la mesure des courants continus.

ÉLECTROMÈTRES