DISTRIBUTION DE L ELECTRICITE

III — Distribution de l'électricité — Texsios

Pouvoir des pointes

I>istril>ation de rélectricité & la surface des corps.

— L'électricité se pone à la surface des corps conducteurs isolés. On démontre ce fait par les expériences suivantes :

!• Une sphère de laiton a est isolée par un pied de

Fie. i3. — Sflure is CaTesi »â.

verre {fig. i3). Deux hémisphères creux, b, c, de même diamètre, également en laiton, peuvent s'appliquer exactement sur la sphère et la recouvrir en entier : il* sont

nunis chacun d'un manche isolant. La sphère éiant £ risiJe, puis recouverte de ses deux he'misphères, si l'oj enlève ensuite vivement ces àt niers à l'aide des manches lants et qu'on les approche d'i pendule électrique, on coii!

que chacun d'eux est électris tandis que la sphère, pre'senifei pendule, ne donne plus aucun gne d'électrisation. Cette eipé-* rience est due à Cavendish .

2° Une sphère creuse de laiwn

a, connue sous le nom de sphi

de Coulomb (2) (fig. 14), per(

d'une ouverture circulaire àsap

^ ,. , tie supérieure, est isolée sur l

Coulomb. pied de verre b. On la chai^iï'

lectricité, puis, à l'aide d'une petite boule mëtalliqi

à un manche isolant (fig. i5) et appelée plan d'cpreW

on touche l'intérieur enaytf

soin de ne pas toucher W

bords de l'ouverture. On*

Fio. i5. — Pind ii'ci>rciiïe. connaît au moyen du pM

dule que la boule ne prend pas d'électricité; mais si onl

fait toucher la surface exte'rieure de la sphère, elle s'éte

trise et attire le pendule.

Ces expériences confirment le principe de la réput» des électricités de même nom, car, d'après ce prîn^ l'électricité dont la sphère est chargée se repoussante!

Ml Physicien et chimiste anglais, né ei (a) C. Augustin de Coulomb, physici

i à Angool'

DISTRIBUTION DE L ÉLECTUCirÉ :j

ême, doit tendre à s'écaner, à occuper le pics zrsztd pace possible. C'est ce qui arriTe. en cSer, pczisqr' >rte entièrement à la sorface extérieure àa czrp.

ise.

Tension. — Tant que la charge électrrqge f :

st insuffisante pour Taincre la résistance ^:it hsi

air, mauvais conducteur, elle se maîntEest a sa

Qais tend à s'échapper. L"effort qu'elle curzz^ itzAÏ *fc

lésigné sous le nom de tensum. Si la charze a:

ension augmente également et il ^ttît* -sn 'ZJ^^rz£z:t *yi îlle est assez fone pour vaincre ]a résisra^-c* d* Tifr *t s'échapper sur les corps ^ovs\ns. La iécrirz* yz'Az^ ii'jn, an bruit plus ou moins fon. acconr^z: constitue V étincelle électrique.

Inflaence de la forme des corps sur la illiliniifLin de l'électricité. — Ponroir des poiates. — 1^ '.r—it

des corps influe sur la distrib-tî'-n ft l'i^e^itr! :r.é i Ifir surface. Cette influence est sîirtciit îenîïilt i-ir I.tr: -^'.r^a terminés par des pointes, des a^izls^ ilri-i vz. i^. îrtr.t • Nantes. On a. en e3eî. observé r~* 1 t^t.TZ',z:rA yt rcr-.t sur les extrémités allongées eu *:,r:iiri tt i::.* li ^'r^w-:^ *r. ^es points est plus considtzèblt zri^ i-.r I*ri i:::-!r*ri :;'îr*-.îr: Les corps sphériques sont les se::!^ i li \T2zii.'^^ -.^-^ '-^t;- 1 ^^ tension se répartisse égalemerit.

Les corps munis de pofntes ne recT*:::^ r,^c:vtri*r -Cit Aarge électrique : par suite de rarciiml^-sa ict T^^î^tricite' sur les parties aiguës. Taîr ea rocîacî ^rre^:: tt^>n^'.. ''électrise; en vertu du principe ie la rép::ls5^y3. ^tt ^.r *rv^ hassé, puis remplacé par d'aaa'e afr- ztz^jz.v^)i * v^rr, v^,r t ainsi de suite. Il en résuîte q:ie la charge ihj^^rt." -f îj^;^

tant plus rapidement quu l'air est plus humide et p moins isolant. Tous les corps dlectrisés, munis de poirt ou non, perdent d'ailleurs leur charge plus ou i

prompteraent, si elle n'est entretenue par la persiSf des causes qui l'ont développée,

11 y a toujours, aux angles et aux pointes des corps fl

trisés, courant d'air en même tq

que déperdition d'électricité.

Ce fait est rendu sensible q

on approche une bougie allùi

d'une pointe placée sur une 1

chine électrique en activité (fig;j

I la flamme est repoussée et 1

À^ même s'éteindre. 11 suffit d'à

^^^^ de présenter la main à 1

Wttjj^V pour sentir le courant d'air. 3

^^^ désigne souvent cet effet soi^

Il nom de vent électrique.

™ Si la pointe est mobile et qijj

Fie. 17. — Touroiquei puisse obe'ir à la force réptn

qui sVxerce entre elle et l'air^

se met en mouvement, Le tourniquet électrique (I

formé de plusieurs tiges métalliques horizontales,^ |

DISTRIBUTION DE l'kLECTRICITÉ I9

les pointes sont recourbées dans le même sens, est * ne' à rendre visible cette action. Comme on le voit . •

la figure, l'appareil tourne sur un pivot c, dans le

opposé aux pointes, dès qu'il est mis en relation

une machine électrique en activité. - ;•'

L doit donc, dans la construction des appareils élec-

es, arrondir tous les angles, éviter toute arête sail-

pour empêcher la déperdition, phénomène d'écoulement de l'électricité par les poinété découvert par Franklin (i) et a reçu le nom de )ir des pointes. C'est sur le principe du pouvoir des es que repose la construction du paratonnerre.

Franklin (Benjamin) physicien américain, né à Boston en 1706, în 1790.

IV — Induction électro-statique — Electrophore

Électrisation par influence. — Un conducteur isolé s'électrise lorsqu'on l'approche d'un corps électrisé. On donne le nom à! influence ou à! induction électro-statique à cette électrisation à distance. Le corps qui subit l'influence et acquiert ainsi la propriété électrique est V induit; celui qui la lui communique est Vinducteur,

L'induction est d'autant plus puissante que l'inducteur • et l'induit sont plus rapprochés l'un de l'autre et que la charge de l'inducteur est plus forte.

Si l'inducteur a une charge positive, par exemple, il détermine sur la partie de l'induit la plus rapprochée de lui, un développement d'électricité négative et sur la partie la plus éloignée un développement d'électricité positive. Cette action est une conséquence des attractions et des répulsions réciproques entre les électricités positive et négative ; elle s'exerce même à travers les corps isolants comme le verre et les résines.

Les divers phénomènes d'induction électro-statique peuvent être mis en évidence par quelques expériences très simples :

i» Un cylindre vertical de laiton A B (fig. i8), isolé à l'aide d'une tige de verre V, porte de petits pendules électriques, disposés comme le montre la figure, et dont les balles de sureau sont attachées à l'aide de fils de chanvrt ""ii sont conducteurs. Le cylindre est placé en présence

INDUCTION ÉLECTRO-STATIQCE ÉLECTKOPHOME

d'une sphère S, électrisée positivement, et également soutenue par une tige de vene Y' ; aussitôt les pendules attachés aux extrémités inférieure et supérieure divergent. En approchant du pendule Je plus voisin de la sphère

Fie. l8. — Élecuiutica par it:£zsaz£.

électrisée, en A, un bâton de cire à cacheter frotté et par suite électrisé négativement, on constate que ce pendule est repoussé,; il est donc aussi électrisé négativement. Au contraire, le pendule placé en B, à Tautre extrémité du cylindre, est attiré par le bâton de cire, il est donc électrisé positivement.

Cette expérience démontre, ce qui a été indiqué plus

haut, qu'un corps conducteur isolé se charge d'électricité

contraire dans sa partie la plus rapprochée et d'électricité de même nom dans sa partie la plus éloignée de l'inducteur, tandis que sa partie médiane reste à l'état naturel.

2" Le cylindre étant comme précédemment soumis à l'influence de la sphère électrisée positivement, si on le met en communication avec le sol en le touchant en un point quelconque avec le doigt, la divergence du pendule le plus rapproché du corps inducteur augmente. A l'aide du bâton de cire frotté, on recqnnaît que ce pendule est électrise négativement, car il est repoussé.

Un corps conducteur induit, non isolé, prend donc une charge électrique contraire à celle de l'inducteur ; l'induil et le sol étant reliés ne forment plus qu'un seul conducteur dont la partie la plus éloignée, le sol, absorbe l'électricité de même nom que celle de l'inducteur.

3" Le même cylindre étant soumis à l'induction et en relation avec le sol peut être chargé d'une manière permanente. Comme on l'a vu, toute l'électricité de même nom que celle de l'inducteur, c'est-à-dire positive, est absorbée par le sol. Si, avant d'éloigner l'inducteur, on supprime la communication avec le sol, l'induit isolé, reste chargé d'électricité négative, celle de l'inducteur étant positive, On constate, en effet, que les deux pendules du cylindre divergent et, à l'aide du bâton de cire frotté qui les repousse, on peut vérifier qu'ils sont électrisés négativement.

Électrophore. — Quand l'inducteur est un corps isolant et l'induit un corps bon conducteur, si on les met en contact, l'induit s'électrise par influence et non par conduction, car l'inducteur retient sa charge électrique en raison de sa mauvaise conductibilité et n'agit sur l'induit

IL'CTION ELECTEO- STATIQUE -

que par influence. Ce phénomène est rendu apparent par Vélectrophore.

Fie 19, — ElKltophce i maïK^bE.

L'électrophore a êié imaginé par'Voha (i). Il se compose (fig. 19) d'un disque de matière isolante H H, telle

que rébonite, ou d'uo gâteau de résine coule dans ito moule en bois et d'un plateau DD, en matière conductrice, d'uo ■ (745, mon

diamètre un peu moindre que celui du disque. Ce plateau est le plus souvent en bois recouvert sur la tranche et sur les deux faces d'une feuille d'étaîn. Il est muni soit d'un manche isolant en verre, soit de cordons de soie serrant aie soulever (fig. 20).

L'appareil fonctionne de la manière suivante : on enlève le plateau conducteur et on ëlectrise le disque d'ébontte ou de résine en le frappant avec une peau de chat; le disque se charge négativement (fig. 3oj. On pose alors * sur le disque électrisé le plateau conducteur, en le soulevant par les cordons de soie ; il s'électrîse par influence, sa face inférieure prend une charge positive et sa face supérieure une charge négative. En toucjiant la face supérieure avec le doigt (fig. 2 1} la charge négative se neu-

tralise par l'intermédiaire du corps de l'opérateur en communication avec le sol. Si, après avoir retiré le doigt, on soulève le plateau à l'aide des cordons de soie ou du manche, on pourra constater qu'il est chargé positivement. En approchant le doigt, on en tirera une étincelle (fig. 22), d'autant, plus forte que l'électrophore sera de dimensions

INDUCTION ELECTRO-STATIQUE

ELECTKOPHOSE

plus considérables, et ie plateau reviendra à Tétat naturel. Comme le disque isolant conserve très longtemps sa

FiG. 22» — Etincelle produite par l'électrophore .

charge négative, si on a le soin de le mettre à l'abri de rhumidité, on pourra recommencer l'opération un grand nombre de fois sans qu'il soit nécessaire de le battre de nouveau avec la peau de chat.

V — Machines électriques a frottement

En frottant un bâton de verre ou de cire on ne peut produire que de très petites quantités d'électricité et les phénomènes auxquels donne lieu l'électricité, développée de cette manière, ne se manifestent qu'à un faible degré. Pour obtenir des eflFets plus puissants, on se sert de machines dites machines électriques â/rottement.

Machine de Ramsden. — La figure 23 représente une de ces machines; c'est celle de Ramsden, bien connue. Elle comprend . uii plateau de verre circulaire P qu'on peut faire tourner rapidement, au moyen d'une manivelle, entre deux supports. Des frotteurs CC, en peau de daim ou en cuir mince, rembourrés de crin et enduits d'or mussif (i), pressent contre ce plateau. Deux cylindres en* laiton DD', qu'on appelle conducteurs, sont garnis de pointes ou peignes métalliques S S' qui embrassent de très près le plateau. Les conducteurs sont isolés sur des pieds en verre. Les coussins frotteurs et les montants qui les supportent sont en communication avec le sol par une chaîne métallique.

Le plateau, en tournant, frotte contre les coussins et se charge d'électricité positive. Les coussins prennent

(i) L'or inussif est un composé de soufre et d'étain (bisulfure d'étain).

H4CH1NES ÉLECTRIQVES A KHOTTEMENT 27

r^lectrîcîte négative qui s'écoule iJans* le sol par l'iniermédiaire de la chaîne mctallique. Le plateau, électrisé posjiivement, agit par influence sur les peignes et par

suite sur les conducteurs. Toute Tiilt: et licite négative de ceox-oî s'écoule sur le plateau pour neutraliser la charge positive de ce dernier et les conducteurs restent ainsi charge's d'électricité positive tant que le plateau tr.

mm

Si on approche alors le doigt des conducteurs on en tire des étincelles.

Machine de Carré. — La 6gurc 24 montre la machine dite de Carré. Elle comprend deux plateau : en éboniie A B ; l'un inférieur A, est mû directement par une manivelle M et tourne entre deux froiteurs D ; l'autre, supé-

rieur, B, tourne en même lemps que le premier au moyei d'une poulie et d'une courroie de transmission, en regaril de deux peignes E F reliés, celui du bas E, à la terre pa\ l'intermédiaire d'une chaîne et d'une tige es.citatrice qOB la figure montre relevée, celui du haut F, à un condtii leur C, placé au-dessus des plateaux et isolé par des pied)

MACHINES ÉLECTKIQUES A Fm OllkME FT 3^

de verre. Le plateau inférieur se trouTe électrisé oéesiiTement par les Trotteurs ; il agit par indonion sur la jsitSs du platau supérieur qui se trouve près de loi. Uékctrirhi positivé de celui-ci est attira et Véïtctriché néa^t repoussée dans le sol par la chaîne et la tige exrharrSre ^ckt l'on peut abaisser. Cette partie du plateau KçiérksT ajj pris une charge positive s^éloigne de rinduniir' : eilji au peigne supérieur, agit à son tour rar Im et ter Si r-'jCrducteur en attirant leur électricité nézMsL'^t, Q^tùt-v: ht îécharge sur le plateau et le coodnrtecr zts'j:^ zzjszzé. -"tj5:itricité positive.

Toutes les parties du plattsu mpéiitur. paijirt vzczj!:^' sivement près du peigne înféritrsr. y !aSi«ri.t 'j£:âz tji^c^.-^ cité négative et y prennent une chzrzt jr^iiti^t : t^cr.*:! :ia mêmes parties passant près du pf^zr»* mptrifrr j '^^lx^^t:,* leur charge positive et sV netitra2i«:r:t. Li 'Sz^zTJt :::: T^ liteau inférieur est d^ailleurs con.»t^rrirr...*t:t tr-trttir. i**: s*' les frotteurs.

Quand la tige de décharge, en z'.-ZLTTJZJzJrjtz.'/:^ s^ei li terre, est amenée à proximité du zrj::iir:c::j!riz, iLZ^x', \'jt'jt, montre la figure, une rapide *:irc£* %:-:':: f ^::ixillin « j^rv duit : elle est due à la neîiîrali%5î:':r: fin d*n :r^îrr*:i ^.^ctraires. Si Ton veut charger ua airrrt rvrpi se: zz^r^ytr:, ii 'j"/:.ducteur. la tige doit être abafi^ée, L :r:£.:^c::i rt trr^ rr;«chine est plus grande que rell* cj: 1î ni5^r-:r-i f^ Pirr*;*::^^:^:,

Maclilne de Ttepler^tirpe de Vms. — La z:ju.'%.z:a i^ Tœpler 'type de Vos$ . reprocsife ^-îr It £^, i5, '^'^c.prend deux plateaux en Tcrre, dost Zzs^ G' *rtt ixi ^ Tautre G, tm peu plus petit que \t pre:r*îer, txt zz^^Jv^Jjt. i^t plateau G' porte sur sa iàzc coéntatt iecx ar::ic;r*rt -i^ ;;'4^ pier verni tf tf '; entre ce papier et le verre vvr*t s/v-Iit itt ^-tr^

des d'éiain comDiuni quant avec deux porte-balais A A'Jixés au bord du disque ; les balais sont métalliques. Le plateau mobile G csi raonid sur un axe traversant ujie ouverture pratiquée au cenire du plateau fixe G' ; il porte, solidement collés, six disques en étain sur lesquels se trouvent des boutons métalliques g g g. Ces boutons, pendant la rotation du plateau G, viennent successivement au contact des

T«pl", l}.pe ,

balais de A A' et de ceux d'un peigne diamétral I" I" D'autres peignes horizontaux, n'ayant pas de balais, s isoles sur un support en ébonitc K et communiquent c cun avec l'armature intérieure de l'un des condensate^ B B'. Une tringle métallique [indiquée en pointillé suiM figure), mobile à volonté, fait communiquer entre elles! armatures extérieures de ces condensateurs.

bi

MACHINES ÉLECTRIQUES A FROTTEMENT 3l

Une rotation rapide peut être imprimée au plateau G au moyen d'une poulie P et d'une corde de transmission. Les boutons g g g viennent alors successivement au contact des balais métalliques de A A' et de 1 " 1 '", la machine s'amorce et les plateaux se chargent rapidement. Une étincelle continue jaillit entre les deux boules E E' de l'excitateur lorsque celles-ci sont assez rapprochées ; si on enlève la tringle de communication -entre les armatures extérieures des condensateurs l'étincelle se transforme en aigrettes lumineuses.

En décomposant les actions mises en jeu dans cette machine on peut la comparer à un électrophore tournant.

Machine de Holtz. — La figure 26 représente une machine de Holtz dans laquelle l'induaion seuli: intervient : il n'y a pas de frottement proprement dît. Pour qu'elle fonctionne il faut l'amorcer, c'est-a-dire îu; L'WIlBBBianiquer un commencement de charge que le r:ou- ''tsment développe et amplifie par des actions inductrices qui se ^succèdent et s'ajoutent.

Cette machine est composée de deux plateaux de verre A -et B circulaires et parallèles. A est fixe et percé a son centre pour laisser passer l'axe de B qui est mobile et p-eut être animé d'un mouvement de rotation très i^yAt su moyen d'une manivelle et d'un système de transmi^s;^.',. Le plateau fixe A est percé en outre de deux ouvertures suivant la direction de son diamètre horizontal. Sur Je bord de chacune de ces fenêtres est collé un moroeâu ce papier ou armure, muni d'une languttit/ttf qui hh utillie dans les fenêtres, de manière à s'approcher de tre^ f/re , du plateau B mobile. De Tautre côté de ce dernier, e:; regard des fenêtres, se trouvent deux peignes P e* F''reî;<>.

tion opposée à la pointe des armures //' et on amor?e l'une de celles-ci en lui communiquant une faible charge négative à l'aide d'un bSton d'ebonite frotté. Un bruit particulier se fait alors entendre et indique que l'appareil fonctionne. Si l'on se trouve dans l'obscurité on observe

UACHINHS ELECITRQVEÎ A KBOTTEMENT

1 écoulement continu d'électriciié entre les peignes et le j plateau mobile. En écartant les deux boules m et n, des j étincelles se succèdent sans interruption. Les boules étant J

Ssammcnt éloignées, les étincelles cessent de se por- >n peut alors se servir de l'un des conducteurs arger un corps quelconque. La puissance de k r eut être augmentée par l'addition de condensa' \

i4 LF.I.IÎCTHEClTi:

La théorie de la machine de Holtz est très complexe. Cette machine n'est représentée ici que pour donner un exemple des résultats que l'on obtient par l'induction. Ces résultats atteignent une puissance considérable, surtout si l'on opère avec une machine comportant plusieurs paires de plateaux. On construit aussi des machines du genre Holtz qui s'amorcent d'elles-mEmes, au moyen d'un dispositif particulier consistant en un plateau supplémentaire C, qui tourne entre deux coussins frotteurs F, comme le montre la rig. 27,

Machine de Wimsharst. — La machine de Wimshurst {fig. 28) comme celle de Holtz, fonctionne par des effets d'influence.

Elle se compose de deux plateaux soit en verre, soit en ébonite, à faces parallèles, sur lesquels sont fixes extérieurement des secteurs métalliques. "

Ces deux plateaux, montés sur un axe commun, reçoivent des mouvements de rotation égaux, mais de sens contraire, au moyen d'une transmission. Deux peignes métalliques isolés les embrassent aux extrémités d'un même diamètre horizontal. Deux conducteurs diamétraux non isolés, inclinés à 45° environ sur le diamètre horizontal, correspondent respectivement à chaque plateau ; leurs extrémités sont armées de pinceaux de clinquant qui prennent légèrement le contact des secteurs métalliques ou de pastilles de cuivre ou d'étain, fixées sur ces secteurs, et mettent ceux-ci successivement en communication avec le sol. Sur les peignes sont montés deux excitateurs armés de boules, qu'on peut éloigner ou rapprocher l'un de l'autre au moyen de deux poignées d'ébonite. L'ensemble des peignes, des excitateurs et des condensateurs qui peu>-

r.LECTRIQl'ES A FtOlltMIST

vent y Sire adjoints constitue les coadaaeart a col forment ïespôles de la machine.

La machine s'amorce d'elle-fsênie, aprts qnelq 'tours, si les secteurs métalliques sont en éuin. Stb s <en clinquant, comme les pîaceaux. il faut rwiwrfff Ju moyen d'un bâton d'eboniie frotié.

La mactiine, munie de s«s condensateurs, donne tfes iâxtcelles de i5 à 17 centimètres: quand les coniatiatam sont enlevés, les étincelles de dépassent pas 4*5 cauSmètres, mais elles se succèdent avec rapidité. Ené

Iles excitateurs de plus de 4. a 3 c tj'efSuve électrique, qui se distingue même 3 la loraiire, l'obscurité, l'aigrette lumin

Fio. 29. - Machine Je WimshursL ((jranJ modèls).

MACHINES ÉLECTRIQUES A FROTTEMEîTr 3^

pôle négatif est très brillante; elle prend un déreloppe- :. ment assez considérable lorsqu'on approche la boule de ' Fezcitateur négatif à une distance de 8 à lo centimètres du milieu de la tige de l'excitateur positif.

La description qui précède se rappone à la machine dite du petit modèle^ mais il existe aussi un grand modèle (fig. 29), enfermé dans une cage vitrée et mis en mouvement par un moteur dynamo-électrique. Les effets obtenus avec le grand modèle sont naturellement beaucoup plus puissants qu'avec le petit.

La théorie de la machine de Wimshurst, comme celle de la machine de Holtz, est très complexe. De Tareu même de ceux qui ont cherché à l'établir, il n^est pas certain qu'elle ait été déterminée exactement.

Les divers types de machines qui viennent d'être décrits, donnent une idée générale de la construction de ces appafeils, qui sont très nombreux. Quel qu'en soit le nom ou lé système, les principes sont toujours le frottement, Tindoction et le pouvoir des pointes.

Toutes ces machines sont employées dans les cabinet» de physique pour la démonstration. Elles rendent aus^i de grands services en médecine pour le traitement de certaines maladies. La machine de Wimshurst. notamment, est employée à la Salpêtrière par le docteur Charcot izzi^ le traitement des maladies nerveuses.