Expériences préliminaires

Wilson et Taylor [32], en opérant sur des bulles de savon, Nolan [33], en opérant sur des gouttelettes, ont montré que des sphères liquides explosent lorsqu'elles sont soumises à un champ électrique atteignant une valeur proportionnelle à

7e me où À est la tension superficielle et a le rayon de la goutte ou de la bulle.

Cette action, si elle se produit, est l'inverse de ce que nous cherchons à obtenir. Il faut donc l’éviter. Nolan a donné la formule

E Va = 3880,

dans laquelle E est exprimé en volts/cm et a en cm.

Dans nos expériences, a = 1,5.10-* cm, d’où E = 310 000 V/em, valeur impossible à atteindre. Donc, il n’y a, en principe, rien à redouter. Les expériences précédentes ayant été faites avec des champs fixes, il nous a paru intéressant de voir ce qui se produit avec les champs variables donnés par une bobine d’induction.

Pour faciliter l'observation du phénomène, nous avons opéré comme Wilson et Taylor, sur des bulles de savon. Ces bulles sont obtenues avec du savon Lux et de l’eau tiède (elles durent ainsi plusieurs minutes) et déposées sur un plateau en cuivre relié à un des pôles de la bobine d’induction, l’autre pôle étant relié à un plateau semblable placé au-dessus. Même pour des diamètres de bulles dépassant 5o mm et pour des champs de l’ordre de plusieurs milliers de volts par centimètre, les bulles n’éclatent pas, alors qu’elles éclatent avec des champs constants, pour des valeurs dix fois plus faibles.

SI

On a donc une marge beaucoup plus grande avec des champs périodiquement variables qu'avec des champs constants, et il n’y a par conséquent pas à craindre l'éclatement des gouttelettes de brouillard dans ces conditions.

36. Étude théorique de l’action des champs électriques sur les brouillards. L'action produite est de plusieurs sortes :

10 Attraction ou répulsion par électrisation induite.

Nous en avons déjà parlé au Chapitre IT. Les forces qui en résultent deviennent importantes quand la valeur du champ est élevée, puisque proportionnelles au carré du champ. C’est cette action qui provoque, par coalescence, la formation des grosses gouttes de pluie par temps d’orage, et qui tend à faire s’agglomérer et disparaître la fumée de tabac au voisinage des machines à influence. |

20 Effet « Coulomb ».

Le brouillard naturel est, la plupart du temps, plus ou moins électrisé. Dans nos expériences, le brouillard est électrisé puisque formé par ionisation de l’atmosphère.

Les gouttelettes sont donc soumises à l’action des forces d'attraction ou de répulsion dues aux électrodes. Elles vont être sollicitées violemment, d’où création de remous et coalescence partielle. Elles pourront même se réunir en partie sur l’une ou l’autre électrode, suivant le signe des charges qu’elles transportent.

Pour abréger, nous appellerons cette action «effet Coulomb ». Cet effet est proportionnel à la charge de la goutte et au champ E : il sera donc masqué par le précédent pour des champs élevés.

37. Étude expérimentale qualitative de l’action des champs électriques sur les brouillards.

10 Nous avons tout d’abord étudié l’action des corps électrisés sur le brouillard (PI. XIV), en introduisant dans le tube, successivement :

a. une baguette de verre non électrisée (courbe 3). La dissipation a lieu par adsorption comme indiqué au Chapitre IX;

b. une baguette de verre électrisée par frottement. Elle se charge alors positivement et son action devient beaucoup plus intense (courbe 4). Dans ce cas, on voit le brouillard (chargé négativement) se concentrer autour de la baguette en formant autour d’elle une sorte de gaine.

c. de l’ébonite électrisé par frottement donne une courbe analogue à la précédente (courbe 5). Mais l’ébonite s’électrisant négativement, il n'y a plus formation de gaine autour du fil.

D'après ce qui précède, ces phénomènes s'expliquent bien par l’action de l'effet « Coulomb ».

jo =

2° Nous avons ensuite fait une série d'essais avec une tige verticale traversant le bouchon du tube et reliée à un des pôles de la bobine d’induction. On fait les remarques suivantes pour des tensions moyennes (PI. XV) :

a. Si la tige est terminée par une pointe, le brouillard est soufflé vers le bas par le « vent électrique » de la pointe.

b. Cet effet de « vent électrique » s’atténue notablement si l’en remplace la pointe par un disque ou une boule, mais la dissipation a lieu quand même et avec une rapidité plus grande, le brouillard étant repoussé sur toute la longueur de la tige.

c. L'ordre d'efficacité croissant est le suivant : pointe, disque, boule. La pression électrostatique élevée dans la région avoisinant la pointe ou les bords coupant du disque ne permet pas le maintien de la tension de la tige. C’est pourquoi la boule est plus efficace.

d. La disparition du brouillard est plus rapide quand la tige est reliée au pôle négatif. Dans ce cas, le brouillard chargé négativement est comme repoussé par la tige (courbes 3 et 4).

e. Le tube de verre étant humide peut être considéré comme conducteur. On remarque un accroissement important de la vitesse de dissipation si on le relie au pôle positif, la tige restant reliée au pôle négatif.

. Dans ces expériences, on constate de violents remous et un déplacement du brouillard : l'effet Coulomb joue donc un rôle, mais ü y a également un phénomène de coalescence puisque la dissipation se produit même pour des brouillards non ionisés (courbe 5).

39 Si, avec le même dispositif que précédemment (tige reliée à une borne d’une bobine d’induction), on donne à la tension des valeurs élevées (correspondant à une distance explosive de plus de ro em entre sphères de 2 cm de rayon dans l'air sec), le phénomène s'accélère, la différence de polarité ne semble plus avoir d’influence ; et enfin on voit la coalescence se produire sous forme de bruine au bout d’un temps extrêmement bref et qui ne dépasse jamais quelques secondes (courbe 6).

Il est à présumer que c’est, dans ce cas, l'effet de l'attraction électrique induite qui intervient : Bjerkness [15] a d’ailleurs montré que l'attraction par électrisation induite arrive à prendre des valeurs considérables quand le champ est élevé.

38. Étude expérimentale quantitative de l’action des champs électriques.

Sur la planche XVI, nous avons tracé, en partant de la planche XV, les courbes d’adsorption et de visibilité, suivant le processus indiqué au Chapitre IV. 19 Cas d’une tension moyenne.

Dans ce cas, les courbes peuvent s’interpréter convenablement à l’aide de l’effet Coulomb.

La goutte dans un champ E est soumise à une force

(x) P=Eg=6ravy:

TIIÈSE J. PALMÉ

En développant le calcul, on trouve que le temps de dissipation est

Tes 2 KU,

donc inversement proportionnel à U (tension de la tige). R étant le rayon du tube.

Dans le cas particulier où la goutte atteindrait sa charge limite par suite d'une ionisation très intense de l'atmosphère, on aurait, d’après Pauthenier [35],

(3) to Ed

et le temps total ne serait plus inversement proportionnel à U mais à U?.

En examinant les courbes de la planche XVI, on constate que le temps de dissipation est à peu près inversement proportionnel à la tension.

Les équations précédentes permettent de trouver l'allure théorique des courbes d'absorption, et si on les confronte avec celles de la planche XVI, on trouve une assez bonne concordance.

0 Cas d’une tension élevée.

Mais cette concordance disparaît lorsque la tension augmente. Le phénomène change donc d’allure et laisse place effectivement à la coalescence par électrisation induite qui donne des courbes exponentielles (x — 1). Par exemple, la courbe 4 de la planche XVI commence à se rapprocher d’une exponentielle.

Dans ce cas, l'énergie nécessaire à la dissipation du brouillard sera donc faible (voir Chap. IIT). Par ailleurs, la dissipation se produit presque instantanément dans ces conditions. Malheureusement, la portée du champ électrostatique étant très limitée, il est difficile d'imaginer un dispositif qui puisse donner satisfaction pour les applications pratiques. On pourrait envisager par exemple une sorte de grille dont les barreaux seraient alternativement réunis aux deux pôles d’une machine à haute tension : mais un tel appareillage serait encombrant, peu mobile et dangereux. Nous ne pensons pas qu’on puisse obtenir des résultats satisfaisants par des procédés de ce genre; les tentatives faites dans ce sens ont d’ailleurs échoué (1).