Multiplicateurs électriques

caractère de ces machines est de développer des quantités indéfinies d’électricité, à l’aide d’un corps fai-

LES MEllYEILLES DE J/ETJNGELLE ÉLECTUIOUE.

blemonl électrisé, tel qu’une petite plaque de caoutchouc durci frottée au préalable par une peau de chat. M. Jainiii a proposé d’appeler ces appareils miiltiplicaleiirs électriques ; cette expression représente très-bien leur caractère général.

M. lloltz de Berlin a imaginé la première machine de ce genre en 1865. Après lui MM. Fiche, Bertsh, Carré, à Paris, Tœpler, à Piiga, ont construit des machines analogues ; les unes et les autres sont aujourd’hui très-répandues.

On peut comparer le jeu de ces appareils à celui de Vélectrophore. Car nous avons vu qu’après avoir électrisé une seule fois le gâteau de résine, on peut tirer du plateau conducteur un nombre indéfini d’étincelles. Il suffit de toucher ce plateau avec le doigt, ce qui donne lieu à une première étincelle; de le soulever, d’en tirer une seconde étincelle, de le replacer sur le gâteau et de recommencer celte série d’opérations autant de fois que l’on voudra. La principale difficulté consiste en ce que rélectricité du gâteau se perd peu à peu, par l’action de Pair et du support.

Le mulliplicateiir de M. Fiche réalise cette série d’opérations de la manière la plus simple. Le voici tel qu’il est construit, avec quelques perfectionuements, par M. Bertsh (fig. 9).

Lu disque de verre ou de caoutchouc durci B peut tourner assez rapidement autour d‘un axe horizontal. 11 passe d’un côté entre une plaque de caoutchouc et uu peigne métallique N qui termine un conducteur isolé, de l’autre près d’un second peigne M disposé comme le })remier, au point diamétralement opposé. Un conducteur à lirage A adapté à l’un des conductenrs sert à établir entre eux un intervalle convenable.

Pour se servir de l’appareil, on prend à la main la plaque de caoutchouc et on l’éleclrise avec une peau de (îhat; puis ou la remet en ])lace et on tourne le ])lal(‘au.

APPAUEII.S PRODUISANT L’ÉTINCELLE ELECTRIQUE

liiimédiateineiil les éliiicelles se succèdent avec rapidité dans l’intervalle des deux conducteurs.

Analysons ce qui se passe dans les diverses parties du système. Le caoutchouc est électrisé négativement; il joue le rôle du gâteau de résine dans rélectrophore. La

Fig'. 9. — Multiplicateur électrique de Bertsh.

portion du disque tournant qui l’avoisine est électrisée par influence elle se comporte comme le plateau conducteur de l’électrophore. Entre le peigne situé de l’autre côté et le disque jaillit une étincelle; le conducteur de ce peigne se comporte comme la personne qui tire la première étincelle dn piateandel’électrophore. Puis la portion cou-

CO lÆS MK0VEIIJJ:S de L’ÉTINCELLE ÉLECTRIQUE.

sidérée du disque loiiruauts’éloigne rapidement, elle arrive eu face du second peigne, et produit là une seconde étincelle; celle-là est analogue à la seconde étincelle du plateau de l’électrophore. Enfin après un demi-tour le disque se retrouve à son point de départ ; c’est la dernière partie de l’opération. L'analogie est complète. Voici ce qu’il y a de nouveau.

Dans le fonctionnement de l’électrophore l’opérateur n’est pas isolé; le doigt qui fait jaillir la seconde étincelle ne l’est pas non plus généralement. Ici au contraire les deux conducteurs munis de peignes sont bien isolés. Par suite ils s’électrisent, et une troisième étincelle jaillit entre leurs extrémités opposées aux peignes, quand la distance qui les sépare n’est pas trop grande. De plus, comme les diverses portions du dis(jue se succèdent rapidement en passant par la meme série d’opérations, il y a continuité de petites étincelles à chacun des peignes; elles ne sont visibles que dans l’obscurité, sous l’apparence d’aigrettes crépitantes. Les conducteurs s’électrisent, mais ils ne donnent la troisième étincelle que lorsque l’éleclricité s’y trouve suffisamment accumulée : cette étincelle n’éclate donc qu’après des intervalles de temps appréciables, et elle est d’autant plus forte que ces intervalles sont plus grands. On change la grandeur de ces intervalles, en déplaçant le conducteur à tirage, et l’on modifie de cette manière la longueur et le bruit des étincelles. Plus les étincelles sont longues, plus elles sont bruyantes, moins elles se succèdent rapidement. •

On appelle ordinairement pôles de l’appareil ses deux conducteurs A et G; le supérieur est électrisé positivement et l’autre négativement. Quant au disque tournanl, la moitié est positive en passant du peigne inférieur au peigne supérieur.

11 est remarquable que le rôle du plateau de l’électrophoresoit ici rempli par une substance qui conduit mal l’électricité, et qu’on emploie babituellement comme

ArPAUElLS PllODUlSAiM L’ÉTirsCELLE ÉLEGTIUQUE.

isoloir. Si l’analogie existe entre ces deux modes de production d’électricité, il n’y a pas identité ; la rapidité du mouvement du disque est une condition indispensable, ce (fui montre une plus grande complexité dans le phénomène. Il est probable que la plaque de caoutchouc électrise d’abord par inüuence le conducteur inférieur à travers le disque tournant, et que l’électrisation de ce dernier n’a lieu qu’ultérieurenient sous l’inlluence des pointes du peigne, parce ({ue la tension de l’électricité développée sur ces pointes compense le défaut de conductibilité du disque. Aussi M. Hiess, qui a fait une théorie de ces effets, a-t-il proposé un principe nouveau, celui de la double influence. Mais nous ne devons pas aborder ici cette c[uestion ; il nous suffit d’avoir rattaché le multiplicateur à un instrument plus simple et connu depuis longtemps.

L’inconvénient de la machine précédente est la déperdition graduelle que subit l’électricité sur la plaque de caoutchouc. Aussi les étincelles ne persistent que pendant un temps limité. La machine de M. Carré, construite en 1868, corrige ce défaut. Elle ne diffère de la précédente que par la substitution d’un petit plateau de machine ordinaire à la plaque de caoutchouc. On voit sur la figure 10 au bas du grand disque à rotation rapide, qui tourne devant deux conducteurs, comme celui de la machine de Bertsh, un disque plus petit que l’on fait tourner lentement entre deux coussins, afin d’entretenir son électricité. La meme manivelle commande les deux mouvements à l’aide d’une corde sans fin et de poulies de dimensions convenables. Ici le pôle supérieur est négatif, et l’inférieur positif.

En donnant au disque inférieur 58 centimètres de diamètre, et à l’autre 49, on obtient des étincelles de 20 centimètres. Cette machine est préférable à la précédente.

La machine de lloltz présente une particularité nouvelle. Il suffit pour la mettre en activité de faire tourner le plateau mobile et de toucher le bord d’une des fenêtres

G‘i l.ES ÙIEUVEILLES DE L’ÉTINCEl.LE EEEETHKJÜE.

pondant (pielques instants seulement avec un corps luiblement électrisé ; on enlève ensuite ce corps et la machine fournit indélinimenl de l’électricité. Fiiire cette opération préalable, c’est amorcer la machine.

Fig. 10. — Macliiiie cleclrique de Carré.

Nous la ratlaclieroiis a réleciropliore de (Voila, en la coiiiparaiit à celle de Bertsli. Nous savons (|ue le défauL de celle dernière est la dèperdilion de réleclricilé de la plaque de caonlcliouc on coi ps inducteur. La niachine de

API‘AUE1LS PRODUlSAiNT L’ÉTliNCELlÆ ÉLECTIUQÜE.

llollz non-seuleiiiciit produit de rôlectricitè dans les conducteurs munis de peignes, mais encore elle en produit pour compenser les pertes de rinducteur, et le maintenir dans un état constant ; elle répare d’elle-mêrne ses pertes. Cette propriété lui donne un caractère incontestable d’originalité et de supériorité qui la distingue de toutes les autres. La logique eût exigé qu’elle fût inventée après les précédentes, puisqu’elle leur apporte un perfection* nement notable. Mais les découvertes dans les sciences d’observation ne se succèdent pas toujours suivant l(‘s règles de la logique; l’originalité naît le plus souvent de l’imprévu.

Vêlement principal de la machine se compose d’une feuille de papier isolée et d’un peigne métallique, entre lesquels tourne le disque de verre. On électrise négativement ce papier en le touchant pendant quelques instants avec une plaque de caoutchouc durci, que l’on a frottée avec une peau de chat. C’est cette feuille de papier, polêe première armature, qui électrise ensuite par doiihle influence le conducteur du peigne négativement, et le disque de verre positivement. Il faut, pour compenser la déperdition d’électricité que subit cette armature, lui fournir incessamment une petite quantité d’électricité négative. On obtiendrait ce résultat en y adaptant une pointe, dans la partie la plus éloignée du peigne, et i)résentant constamment à cette pointe un corps électrisé négativement, qui serait entretenu dans cet état. C’est le disque de verre lui-même qui remplit cette fonction. Nous avons vu en effet que la moitié du disque est électrisée positivement du peigne inférieur au peigne supérieur dans la machine de Bertsh, et que l’autre moitié est à l’état naturel : s’il est possible d’électriser négativement cette seconde moitié, elle agira sui* la première armature, comme nous le désirons. La feuille de papier qui constitue cette armature sera donc taillée en poinle d[i côté oû le disque tournant vient à sa ]‘eiicoiilre (lig. 1 1 j.

Cliercliolîs maintenant le moyen d’électriser négativement la seconde moitié du disque.

Réunissons les deux peignes métalliques par un conducteur, au lieu de les laisser séparés, comme cela avait lieu dans les machines précédentes; il en résultera que l’électricité négative du peigne inférieur se portera sur les poin-

Fig. il. — Machine électrique de lIoUz.

tes de l’autre, et lorsque le disque arrivera en face de ces pointes, à l’état naturel, celles-ci l’électriseront négativement par étincelle, et nous aurons la seconde moitié du disque dans l’état qui nous convient. Tout revient donc à ramener chaque portion du disque tournant à l’état naturel, avant qu’elle arrive en face des pointes du peigne supérieur.

AP1‘AKEJLS PllODUISANT L’ÉTINCELLE ÉLECTRIQUE. C5

Pour atteindre ce but, plaçons en face de ce peigne, de l’autre côté du disque, une feuille de papier, disposée comme la première , avec sa pointe tournée du côté vers lequel arrive le disque; ce sera une seconde armature. Elle sera électrisée par Pinlluence du peigne ; l’électricité positive y restera, et l’électricité négative développée à sa pointe neutralisera l’électricité positive de la portion du disque que nous considérons. Le problème est complètement résolu. La seconde armature et le peigne qui lui correspond forment Y élément auxiliaire de la machine.

La machine de lloltz, telle qu’elle est construite par M. Ruhrnkorff, est représentée sur la fig. 11.

Un disque de verre présente deux ouvertures ou fenêtres A et 1) sur un même diamètre. Chacune d’elles porte une bande de papier, collée sur l’un de ses bords et découpée en pointe vers le centre de la fenêtre. En face des deux bandes de papier sont les peignes de métal, portés par des conducteurs isolés B, C. Les extrémités opposées de ces deux conducteurs peuvent être rapprochées ou éloignées l’une de l’autre à volonté. Enfin, entre le disque fixe et les peignes de métal se trouve un disque de verre que Ton peut faire tourner rapidement autour de son centre

Pour mettre la machine en activité, on touche rune des bandes de papier, A par exemple, avec une plaque de caoutchouc durci, préalablement frottée avec une peau de chat, et on met en contact les extrémités des conducteurs C et B. On fait tourner le disque mobile en sens contraire de la direction donnée aux pointes de papier : on sépare ensuite les conducteurs. On voit aussitôt des étincelles se succéder rapidement entre leurs extrémités 0 et B quand elles sont peu écartées, et moins rapidedement quand on augmente leur distance. On cesse de toucher la bande de papier A avec la plaque de caoutchouc, et la machine donne indéfiniment des étincelles, tant que dure la rotation du disque mobile.

L’armature A et le peigne qui lui correspond forment Vêlement principaU l’armature D et son peigne forment Vêlement auxiliaire. Résumons le rôle des diverses parties de l’appareil : le disque mobile tournant en sens inverse des aiguilles d’une montre, la portion située en A est électrisée positivement par le conducteur ABCD, lequel est électrisé négativement par l’influence de l’armature principale. Cette portion se porte rapidement vers l’armature auxiliaire ; celle-ci se trouve soumise à l’influence du conducteur, et l’électricité négative est développée à sa pointe; tandis que sa base acquiert de l’électricité positive. L’armature auxiliaire ramène donc la portion considérée du disque à l’état naturel, et accroît l’électricité négative du peigne D. Ce peigne électrise négativement le disque, et quand celui-ci s’approche de l’armature principale A, il y développe de l’électricité négative, ce qui répare les pertes de cette armature, et rentre à l’état naturel, puis en face du peigne de l’armature A, il recommence la même série d’opérations.

Le pôle négatif de la machine est à l’élément principal A, ce qui veut dire que l’électricité est négative en R et positive en C, pendant que les étincelles jaillissent.

On comprend aisément qu’on ne peut faire tourner le disque mobile indifféremment dans un sens ou dans l’autre ; l’explication précédente indique formellement quel est le sens convenable.

Lorsqu’on arrête la machine , les électricités se dissipent dans l’atmosphère, et tout rentre à l’état naturel. On atténue cet inconvénient en faisant communiquer avec les conducteurs B, G, les armatures d’une petite bouteille de Leyde E F ; la machine peut conserver son activité et redonner des étincelles après quelques minutes de repos ; sans qu’on ait besoin de l’amorcer de nouveau.

La machine ayant un disque de 60 cent, de diamètre donne des étincelles de 50 cent. 11 faut la placer sur une table percée d’une ouverture, et mettre au-dessous un

APPAREILS PUODUISAINT L’ÉTINCELLE ÉLECTRIQUE. 67

loiuTieaii allumé. Les disques de verre doivent être soig'iieiisemeiit vernis, de même que les armatures. Quand la construclion est bien faite, la machine fonctionne pendant plusieurs mois avec la plus grande régularité.

Comme il faut une trés-petilc force pour la mettre en mouvement, elle est d’un emploi très-commode dans une foule de recherches. On charge une batterie de Leyde en faisant communiquer les deux éléments de la machine respectivement avec les annatures de la batterie.

Une batterie de 9 bocaux ordinaire se charge en quelques secondes.

La machine de lloltz a reçu diverses améliorations dont la plus importante concerne la disposition du disque fixe. En réalité son rôle est de supporter les deux armatures, en les isolant le mieux possible. Comme le découpage des fenêtres est une manipulation délicate, ce qui augmente le prix de l’appareil, on peut les supprimer, pourvu que la pointe de l’armature se trouve toujours à l’intérieur, près du disque mobile, et que le reste du papier soit à l’extérieur, afin qu’on puisse le toucher avec la plaque de caoutchouc. M. Poggendorff perce un trou de 18 millimètres dans le verre, et l’obstrue avec du liège ; puis il colle sur ce liège la pointe de papier en dedans et la base en dehors. M. Bouchotte, de Metz, fait mieux encore ; il colle de chaque côté la pointe et la base du papier et les fait communiquer entre elles à l’aide d’une petite bande d’étain de 5 millim. de largeur qui contourne le bord du disque.

On a disposé sur le plateau fixe plusieurs co uples d’élé-^ ments au lieu d’un seul ; mais cette disposition rend la machine coûteuse, sans offrir des avantages bien notables. L’isolement des armatures devient d’ailleurs plus difficile.

Enfin, M. Kaiser, à Leyde, a combiné deux machines, de manière à faire agir sur un seul système de conducteurs deux disques montés sur un seul axe mobile et les

LES MERVEILLES DE L’ÉTIISCELLE ÉLECTMllQUE.

deux plateaux fixes qui leur correspondent. Une machine de ce genre donne plus d’électricité que deux machines simples.

M. Tœpler, à Riga, a aussi combiné un plus grand nombre de disques d’après le même principe. Mais tous ces appareils sont très-fragiles, très-coûteux et leur entretien est plus difficile que celui de la machine simple ; aussi est-elle presque exclusivement employée.

M. Iloliz avait à l’Exposition universelle de 1867 une machine à deux plateaux, qui tournaient en sens contraire entre quatre peignes conducteurs disposés de chaque côté des plateaux alternativement: Cette seconde forme n’est pas usitée h