ÉLECTRO-MAGNÉTISME LES ÉLECTRO-AIMANTS I

solidité désirable. Les noyaux sont deux tiges de fer doux, reliées à leur base par une barre également en fer, de manière que ces trois pièces peuvent être considérées comme n'en formant qu'une seule.

Dans cette disposition d'électro-aimant, le fil enroulé sur les bobines n'est pas, comme dans les figures 1 14 et II 5, formé d'un seul bout se prolongeant d'une bobine à l'autre ; chaque bobine est indépendante de l'autre et toutes deux sont enroulées dans le même sens. L'extrémité extérieure L (fig. 117) du fil de l'une des bobines reste libre et se relie au fil conducteur qui amène le courant; l'extrémité intérieure O est soudée à la carcasse. Cette dernière étant en contact avec les noyaux, le courant traverse ceux-ci par l'intermédiaire de la pièce C qui les relie, puis il entre dans l'autre bobine par le point de soudure O' et en sort par l'extrémité extérieure T. Il résulte de cette disposition que le courant marche de l'extérieur vers l'intérieur dans la première bobine et de l'intérieur vers l'extérieur dans la seconde. Par suite, les pôles qui se forment aux extrémités des noyaux S N sont de nom contraire, absolument comme dans le cas de l'enroulement unique montré par les figures 1 14 et 1 1 5. Quand le courant circule dans le fil, les noyaux se transforment en aimants si puissants qu'il faut une grande force pour détacher une pièce de fer ou d'acier appliquée contre eux.

Fig. 117. — Autre mode d'enroulement du fil des électro-aimants.

Les clectro-aimants peuvent affecier différentes formes suivant l'usage auquel on les destine. Ceux dont la construction est semblable k celle des modèles précédents, sont connus sous le nom d' électro-aimants enfer à cheval. On peut toujours considérer un électro-aimant en fer à cheval comme un long barreau aimanté, primitivement droit, qu'on aurait recourbé jusqu'à ce que les parties terminales fussent parallèles; mais pour faciliter la construction, on emploie trois pièces de fer comme on le voit dans les fig. 1 15 et 1 17 : deux sont cylindriques et parallèles, elles forment les noyaux des bobines ; la troisième prismatique, sert de jonction aux deux autres et prend le nom de cuîasse.

Armature. — Dans les diverses applications de l'électro-aimant, on place devant ses pôles une pièce de fer doux F, appelée armature {ûg. ii5). L'armature est attirée quand le courant traverse les bobines, d'abord par la puissance magnétique des noyaux, ensuite, en vertu de l'aimantation par influence qui détermine la formation de pôles contraires en regard de ceux de l'électro-aimant.

La fig. 118 représente un dispositif destiné à montrer la force magnétique considérable qui peut être développée dans un électro-aimant. A la traverse supérieure d'un bâti en bois est suspendu l'électro-aimant A B. Au-dessous de celui-ci, se trouve l'armature à laquelle est accroché un plateau Q que l'on peut charger de poids. Quand le courant passe, l'armature est attirée et supporte le plateau avec les poids placés dessus. Dès que le courant, arrivant par les fils P N, vient à être interrompu, l'armature tombe et toute aimantation disparaît. L'dleciro -aimant représenté peut soulever jusqu'à 3oo kilogrammes. Ainsi

ÉLECTRO-yAGVCTI

appliquée, la puissan de force portante.

Applications des électro-aimants. — La prcipridté |es électro-aimants, d'acquérir et de perdre avec rapidité I puissance magnétique, est utilisée dans un grand nomire d'instruments et de machines et particulièrement dans ïaplupart des appareils de télégraphie électrique. Elle a reçu son application, par exemple, dans le télégraphe Morse, l'un des premiers télégraphes inventés. Dans cet

•pareil, l'armature d'un électro-aimant est fixée à l'une {Bes extrémités d'un levier qui oscille sur un support. A

1 3o l'électricité

l'autre extrémité se trouve une pointe ou une lame qui, quand l'armature est attirée, vient gaufrer une bande de papier ou y produire une trace d'encre.

En résumé , les parties essentielles d'un électro-aimant sont :

i« Les bobines en fil de cuivre isolé;

2<> Les noyaux de fer doux ;

3» L'armature.

Ces trois parties peuvent subir des changements de forme, leur construction peut être différente et plus complexe que celle qui vient d'être décrite, mais le principe réside toujours dans l'action magnétisante du courant sur le fer.

Aujourd'hui, une des applications les plus importantes de l'électro-aimant est celle qui en est faite dans les machines dynamos et dans les moteurs électriques.

RJÉSISTANCE ET INTENSITÉ — LA LOI DE OHM l3l

XVI — Résistance et intensité — La loi de Ohm

Dans toute circulation électrique il y a trois choses à considérer :

I» La quantité d'électricité qui traverse le conducteur dans l'unité de temps. C'est ce qu'on appelle Vintensité du courant;

2® La force en vertu de laquelle le courant s'établît. C'est la force électromotrice ;

3^ L'obstacle opposé par le conducteur au courant électrique. C'est la résistance.

On ne peut mieux comparer la circulation de l'électricité dans un conducteur qu'à celle d'un liquide chassé par une pompe foulante dans une conduite.

La force avec laquelle circule le liquide dépend de la puissance de la pompe en même temps que des dimensions de la conduite et des obstacles ou des aspérités qu'elle oppose à la circulation.

De même, l'électricité circule dans un conducteur en raison du plus ou moins de puissance de la force électromotrice de la source pile ou machine, et de l'obstacle plus ou moins grand que lui opposent les dimensions et la nature du conducteur.

La force électromotrice en vertu de laquelle le courant s'établit, doit donc vaincre une autre force, la résistance, qui lui est opposée et tend à annihiler l'effet de la première.

t de c

i deux forci

:ciTÉ

i ([) a déduit la loi de qui s'énonce ainsi :

-appon l'intensité qui porte son

L'intensité d'un courant est proportionnelle à la force électromotrice de la source et en raison inverse de la résistance du circuit.

Cette loi peut se formuler par la simple égalité suivante :

, .. . force electroraotrice

IniensUe ^

résistance

qu'on représente d'une manière plus abrégée par l'équation I = -5-, dans laquelle il suflît de remplacer 1, E, R,

t par leurs valeurs numériques pour effectuer des calculs.

Mais pour qu'il soit possible d'apprécier une valeur quel- ' conque, il faut pouvoir la rapporter à une quantité connue, à une unité servant de terme de comparaison. C'est pourquoi il a été établi, pour évaluer les quantités électriques,

i système d'uiytés, adopté par tous les électriciens, et | dont les noms sont les mêmes dans tous les pays. Ces noms ( rappellent, en général, ceux de savants qui se sont illustrés ' dans la science de réleciriciié.

Voici ceux qui se rapportent aux termes de la formule f de Ohm :

Ampère, unité d'intensité de courant;

Volt, unité de force électromotrice ;

Ohm, unité de résistance.

Un courant d'un ampère est celui qui traverse dans l'unité de temps (une seconde), sous l'impulsion d'une foreeJ ' électromotrice d'un volt, un conducteur dont la résistanct , est de un ohm.

D'autre part on a adopté, pour valeur très approximffl

[.) Phyiici,

inJ, né e

tîve du volt, la forjr =1rrtr:=: : triji -=-=1 rr»rr ti:: -" =Ii^ ment Daniel! i ei p:^r ztili zt ":±zi. Ll rzr^.^zinzt d'une colonne de zntzzzst it -zn nillizicire z±rTz zt section et d'enTÎron un zitzrt :«t Jir:r::r:c'ir=^ iî Izz^-furi la temj)érature de la ^Isje ::=i£r::e : • jc-r'fri-i .

Les valeurs en volts zt Iî îzrzt ="rrtr: z: : rr. Ji =: ir. : hn>

de la résistance étant jcn-ue?, li zimzLt I = — - i:r.r.5

le moyen d'obtenir celle de 'Sizizt:i^lzé . Il c<: cviier.:. d'ailleurs, que la connaissance ie ieux cuelc.T.cue? ie ces :ro:s quantités I. E, R. pern?.e: de zz'.tT~r.t7 li :r::>:crr:e.

On sait, en effet, qu'une éz^liit n'es: r2s :rc::blée r^r la multiplication ou la divîs:: n de ses deux rr.err.bres par un

E même nombre. Par suite la formule 1=-^ qui donne Tin-

tensité peut être transformée en

I X R = E qui donne la force électromotrice, ^

et en — = R qui donne la résistance.

En attribuant à chacun des termes E et R les valeurs numériques respectives de lo volts et 5 ohms, par exemple, on aura, pour Tintensité,

lo volts

-7 — \ = 2 ampères ;

:> ohms ^

ensuite, pour la force électromotrice,

2 ampères X 5 ohms ==3 10 volts,

et enfin, pour la résistance,

10 volts ^ ,

= 5 ohms.

2 ampères

Dans la pratique on mesure directement rinicnsiic ci lu

force électromotrice au moyen d'instruments destines ii c«i

(i) L^élément Danicll a en réalité une force électromotrice de 1 volt 07,

i3+ l'électric[té

usage. Ce sont les ampèremètres et les voltmètres. On peut également mesurer la résistance à l'aide d'un galvanomètre en comparant une résistance connue à la re'sistance inconnue ; mais cette opération, pour être convenablement effectuée, demande une certaine habitude et il est plus expe'ditif de se servir, toutes les fois qu'on le peut, de la formule de Ohm pour cette de'termination.

La loi de Ohm est donc d'une extrême simplicité. En la vérifiant expérimentalement on en acquiert une connaissance plus exacte et on se rend compte de la valeur pratique de son emploi.

Pour eifectcr cette expérience, on forme un circuit composé :

1° D'une pile d'un petit nombre d'éléments ou mieux, d'un élément unique, dont les plaques ou électrodes peuvent être éloignées ou rapprochées à volonté l'une de l'autre;

2° D'un galvanomètre ;

?" D'un fil de résistance.

On aura ainsi un courant qui fera dévier l'aiguille d'une quantité invariable, tant que la distance entre les électrodes restera la même.

Si, dans ce circuit, on substitue au premier fil un autre fil de même métal et de même longueur, toutes choses restant égales d'ailleurs, la déviation ne variera pas. Si, ensuite, on double la longueur de ce même fil et la distance qui sépare les électrodes de la pile, la déviation diminuera de moitié. Si, poursuivant l'expérience, on réduit de moitié la longueur du fil au lieu de la doubler et qu'on réduise de même la distance primitive des électrodes, le galvanomètre accusera un courant double du premier. De même en réduisant la longueur du fil au tiers ou au quart et la distance des électrodes dans le

RÉSISTANCE ET INTENSITÉ LA LOI DE OHM l35

rapport, on verra le courant devenir trois fois ou quatre fois plus fort. En triplant ou quadruplant, l'intensité' deviendra trois fois ou quatre fois plus faible qu'elle n'e'tait primitivement.

Le courant est donc toujours inversement proportionnel à la résistance du circuit. Mais, dans une expe'rience de ce genr«, effectuée avec un galvanomètre ordinaire, il est important de se rappeler que les déviations de l'aiguille, au delà de i5** environ, cessent d'être exactement proportionnelles à l'intensité du courant.

La résistance d'un circuit n'est pas seulement, comme le montre l'expérience ci-dessus, directement proportionnelle à sa longueur ; elle est aussi inversement proportionnelle à la surface de la section des conducteurs. En d'autres termes, la conductibilité est en raison directe de la surface de la section. On le constate par une opération analogue à la précédente. En effet, en introduisant dans le circuit, à la place du fil de résistance, un autre fil de même métal et de même longueur, mais dont la section est double, triple ou quadruple, et en réduisant à la moitié, au tiers ou au quart la distance des électrodes entre elles, l'intensité du courant est doublée, triplée ou quadruplée, ce qui équivaut à réduire la longueur à la moitié, au tiers ou au quart.

La résistance d'un conducteur varie, d'autre part, avec l'espèce de métal dont il est formé. Il n'y a pas deux métaux dont la résistance soit la même. Ainsi, par exemple, le platine est 6 fois et le fer 7 fois plus résistant que le cuivre. En conséquence, si l'on opère, comme ci-dessus, sur un fil de cuivre d'abord, on obtiendra ensuite, avec des fils de platine ou de fer de dimensions identiques, une résistance 6 fois ou 7 fois plus grande, que le gai va-

nomètre accusera en marquant des intensités 6 fois ou 7 fois moindres avec ces derniers méiaus. qu'avec le cuivre.

Ainsi se trouve vérifiée cette partie de la loi de Ohm, d'après laquelle l'intensité d'un courant est inversement proportionnelle à la résistance du circuit.

Ces mêmes expériences, effectuées à l'aide d'une pile peu résistante et d'un fil de longueur considérable, permettent de considérer les résultats observés comme s'appliquant uniquement au conducteur employé. On en déduit cette loi corollaire, à laquelle sont soumises les variations de résistance dans un conducteur homogène, c'est-àdire constitué dans toutes ses parties par le même métal :

La résistance électrique d'un conducteur est directement proportionnelle à sa longueur et inversement proportionnelle à sa section.

Pour démontrer la partie de la loi de Ohm concernant le rapport de l'intensité à la force électromotrice, il faut considérer la source électrique en supposant d'abord la résistance du conducteur interpolaire invariable.

Cette résistance étant maintenue constante, si l'on prend une pile d'un certain nombre d'éléments pouvant s'assembler ou se séparer à volonté, on aura, avec un seul élément, une certaine déviation du galvanomètre ; en ajoutant un ou plusieurs éléments, suivant le mode dit en série ou en tension, c'est-à-dire en reliant le pôle zinc du premier élément au pôle cuivre du second, le pôle zinc de celui-ci au pôle cuivre du troisième et ainsi de suite, de manière à former une seule série ininterrompue, l'intensité du courant augmentera progressivement, au fur et à mesure que de nouveaux éléments seront ajoutés. Ainsi, en doublant le nombre primitif des éléments en série, on devrait obtenir un courant double ; en diminuant ce même nombre de

RÉSISTANCE ET INTENSITÉ LA LOI DE OHM l3j

moitié, l'intensité devrait être réduite dans la même proportion.

Mais dans la pratique, ces résultats ne s'obtiennent pas exactement, car il y a lieu de tenir compte de la résistance intérieure de la pile. La force électromotrice des éléments, qui dépend uniquement des substances employées dans la pile, s'ajoute quand on assemble les éléments en série ; mais en même temps la résistance, qui dépend de la forme, de la grandeur et de la construction des éléments, s'ajoute également.

Dans un circuit formé par une pile en série, dont on ^ peut faire varier le nombre d'éléments, et par une résis- ** tance constante, comprenant le galvanomètre, il y a donc deux choses à considérer.

I® La pile, à force électromotrice et à résistance variables ;

2® Le circuit extérieur à la pile, à résistance constante.

Dans ces conditions, on trouve encore que les résultats, constatés par l'expérience et le calcul, sont conformes à cette partie de la loi de Ohm suivant laquelle Vintensité du courant est proportionnelle à la force électromotrice.

En effet, soient R la résistance du circuit extérieur, r celle d'un élément de la pile, et E la force électromotrice de ce même élément et de chacun des autres qui sont semblables, on aura :

•pour un seul élément, I = rr—; — ; '^ R-|-r

pour deux éléments, I = •=: — i ;

et, pour un nombre quelconque n d'éléments,

Si l'on suppose la résistance R dti circuit extérieur très petite et assez faible pour être négligeable, on peut supprimer R dans la formule "qui devient

et, dans ce cas, I reste absolument invariable, quel que soit le nombre d'éléments qu'on introduise dans la pile, puisque, en augmentant ou en diminuant ce nombre, le rapport entre la force électromotrice et la résistance reste constant.

On peut supposer aussi la résistance d'un élément très faible et négligeable, ce qui revient à supprimer ;■; on a alors

rice seule augmentant, it au nombre des éle'i confirme encore la loi

r ce qu.

et, dans ce cas, la force électrom l'intensité croit proportionnellem ments qu'on ajoute à la pile, ce qu de Ohm.

On pourrait également examiner ce que devient Tinten- ■sité quand les éléments sont groupes autrement qu'en série, mais cette question se rattache plus particulièrement à l'étude de ia disposition des piles.

Ce qui précède donne un aperçu de l'importance et des applications nombreuses de la loi de Ohm, dont l'emploi permet aux électriciens de disposer leurs circuiis et leurs générateurs électriques, piles ou machines, de manière à ■en obtenir le maximum de résultats.

La connaissance de celte loi est la base essentielle et indispensable de toutes les éludes qui ont l'éleciriciic pour objet.