MACHINE MAGNÉTO-ÉLECTRIQUE

DE GHAMME.

Le problème que s'est proposé M. Gramme est celui de transformer la force mécanique eu électricité, en se servant comme intermédiaire du magné-

tisme. Pixii a le premier résolu ce problème en construisant une machine qui est plus connue sous le nom de Clarke et qui a reçu une série de perieetionnements de MM. Wilde, Siemens, Wheatstmie cl. Ladd. Tous ces appareils, Tondes sur le même principe, produisent des courants alternativement de sens contraire, de sorte que pour beaucoup d'usages on est obligé do pourvoir la machine d'un redresseur ou commutateur; cet organe est sujet à s'user rapidement par les étincelles qui s'y produisent inevitableme.nl et ces étincelles même font perdre une quantité notable de l'électricité produite.

Beaucoup de physiciens cherchaient un moyen de produire des courants d'induction continus, ct.ee problème est encore à l'ordre du jour; mais M. Gramme en a trouvé une solution éminemment pratique, l'ondée sur un artifice très-remarquable. Sou appareil se compose d'un électro-aimant de forme particulière, mobile entre les pôles d'un aimant ou d'un électro-aimant. L'électro-aimaut mobile présente l'aspect d'un anneau tournant autour de son centre et dans son plan. On peut lui donner le nom d'éhetro-aimant sans fin, car le novau est un anneau dû fer sans solution de continuité et le (il qui est enroulé sur ce novau no présente non plus aucune solution de continuité. On peut le concevoir comme Ibrmé par un électro-aimant droit , qu'on aurait courbé eu cercle, et qu'on aurait soudé par les extrémités, fer contre fer, et (il avec (il. On sait que certains électro-aimants droits (notamment ceux des bobines d'induction) sont formés de bobines distinctes placées les unes au bout des autres eu chaîne, c'est-à-dne en tension; c'est aussi de cette façon qu'est distribué le (il sur l'anneau de Gramme.

Pour comprendre l'action de la machine, il faut .':c reporter à l'expérience la plus simple qu'on puisse faire sur l'induction, mais il faut l'analyser complètement.

Considérons un barreau aimanté A J> d'un mètre de long, et une spire de fil conducteur, en mouvement réciproque ; si on approche la spire du barreau, il s'y développe un courant d'induction, c'est là le gros du phénomène que nous allons examiner en détail. Si on fait entrer le barreau dans la spire par une série de mouvements successifs d'égale étendue (5 centimètres par exemple), on observe qu'à chacun de ces mouvements correspond un courant d'induction et que ces courants sont de même sens jusqu'au moment où la spire arrive en face de la ligne neutre et qu'ils sont de sens opposé, si le mouvement continue dans le même sens au delà de la partie neutre ou point milieu.

+~ Ainsi, dans le parcours entier de la spire surl'ainiant, un distingue deux périodes tranchées ; dans la première moitié du mouvement, les courants sont de sens direct; dans la seconde, ils sont de sens inverse. Or que se passe-t-il dans la machine Gramme '! l'anneau de fer est aimanté par l'influence de l'aimant et le magnétisme s'y trouve dïslriliué de la

manière suivante : en B et A (fig. 1) sont des pôles, tandis que dans les points à angle droit M, M', il y a des parties neutres; pendant le mouvement de l'anneau, cette distribution du magnétisme ne change pas, ou du moins elle ne change pas dans l'espace, par cette raison même qu'elle change instantanément dans le fer, qui est sans force coercitive.

Tout se passe donc comme si le fer était immobile et si les spires de fil seules se mouvaient sur un baireau aimanté. Si l'on poursuit cette analyse, on voit que, dans chacune des bobines do l'anneau de Gramme considérée isolément, il se développe un courant qui, partant d'un des pôles A, conserve le sens direct jusqu'à la ligne neutre M', prend le sens inverse de M jusqu'au pôle B, garde le sens inverse de lî à la ligue neutre M' et reprend le sens direct de 11' au pôle A. En d'autres termes, le courant qui prend naissance dans mie bobine reste le même d'un point neutre à l'autre ; si son sens est direct audessus de cette ligne, il est. inverse au-dessous.

Dès lors nous vovous que les 15 bobines qui, à un moment donné, sont dans le demi-cercle supérieur, sont toutes à la fois parcourues par des courants de sens positif qui s'ajoutent en tension ; les 15 bobines qui sont dans la moitié inférieure sont également le siège de courants tous de sens inverse, associés en tension ; le courant total d'eu liant est. exactement équilibré par le courant total d'en bas, et l'ensemble de la machine est tout à fait comparable au système de deux piles de 15 éléments chacune, associées en opposition ; quand on veut utiliser un système semblable, on n'a qu'à mettre les deux extrémités d'un circuit eu communication avec les pôles opposés communs des deux piles; dès lors les courants des deux piles ne sont plus eu opposition : ils sont associés eu quantité.

C'est aussi de cette façon qu'il faut recueillir les courants développés dans l'anneau de Gramme ; il faut établir les collecteurs sur la ligne des points neutres; ces collecteurs sont formés de pinceaux métalliques ou balais qui frottent sur la série de pièces métalliques R (fig. 4) liées métalliqucment avec les points de jonction des bobines.

Cette disposition étant tout à fait nouvelle, il importe de s'y arrêter un instant, pour la faire bien coni prendre'.

La figure 1 montre assez clairement les différentes bobines ou éléments de l'anneau, et les pièces ravonnanles R, isolées les unes des autres et rattachées chacune au bout sortant d'une bobine et au bout entrant de la voisine. Ou voit donc que les courants seront recueillis sur les pièces R comme ils le seraient sur la soudure même d'une bobine à l'autre.

La figure 2 montre encore les pièces rayonnantes Tl de la même façon; l'appareil y est vu par derrière. La figure 3, qui présente une coupe de l'anneau, montre que les pièces R sont recourbées à angle droit et que leur seconde partie, parallèle à l'axe, est logée à l'intérieur de l'anneau et le dépasse. La figure 4 enfin, qui représente la machine

i.â lUTunrc.

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vue par devant, montre les pièces R rapprochées en un cylindre de petit diamètre, mais toujours isolées les unes des autres. On y voit également les balais, frottant sur les pièces R, dans le plan perpendiculaire à la ligne des pèles, c'est-à-dire aix points milieux ou neutres M, M'. Il est aisé de comprendre, en se reportant à ce qui précède, que le sens du courant fourni par la machine change quand on change le sens de la rotation.

Ou voit également que l'intensité du courant augmente avec la vitesse de rotation; et comme la résistance esl constante, on est conduit à penser que

la force électro-motrice seule varie ; une expérience grossière nous a montré que la force élcctro-motrico est proportionnelle à la vitesse, et cette observation a été vérifiée avec certaines réserves par M. Mascart. Quant à la continuité du courant, elle résulte manifestcmoiit de ce qui précède; lo mouvement pro-ducteur de l'électricité est continu et le circuit n'est jamais rompu, car les frotteurs ou balais commencent à toucher l'un des rayons avant d'avoir abandonné le précédent, et leur nature flexible et multiple fait qu'ils touchent, toujours par quelques-unes de leurs parties sinon par tonte leur largeur.

Fisr. 1.

Fie. 2.

Fie. 3.

Telle est la machine Gramme qui fournit des courants continus comme une pile, des courants constants si son mouvement est uniforme et des courants d'intensité variable à volonté dans des limites assez étendues, avec la vitesse du mouvement. Il est facile de modifier cette machine pour lui faire produire des effets de tension ou de quantité en enroulant sur l'anneau du fil lin ou gros ; la résistance de la source varie ainsi à volonté par la construction de la machine et à ces différentes résistances correspondent des tensions différentes de l'électricité fournie par la machine.

La théorie paraît indiquer que pour une même dépense de force mécanique, la tension varie en raison inverse de la racine carrée de la résistance. Ou peut considérer la machine Gramme comme un élément de pile et l'associer avec d'autres semblables soit en tension, soit en quantité, pour obtenir des effets qu'on peut calculer à l'avance.

Les personnes qui ont suivi les progrès introduits dans les machines magnéto-électriques depuis M. Wilde remarqueront que ces derniers perfectionnements consistaient au fond dans ce seul point, d'ailleurs fort important ; les aimants excitateurs des machines Pixii et Clarkc ont été remplacés par des électro-aimants beaucoup plus puissants, excités eus-mômes par l'action de la machine. Il va sans dire que cette substitution des électro-aimants aux aimants est applicable à la machine Gramme ; et elle a été réalisée en effet; c'est au moven de machines de ce genre qu'on est parvenu à produire les étonnants effets de lumière dont nous parlerons plus loin. Mais la découverte récente, faite par M. Jamin, de nouveaux procédés pour obtenir des aimants d'une force extraordinaire et d'un prix relativement bas soulève une question fort importante l .

1 Voy. p 45!).

Ui

Y a-t-il réellement a.v;inL:jge à substituer des électro-aimants aux aimants? Il nous semble que poser cette question, c'est la résoudre. Supposons, en effet, que nous ayons à notre disposition un aimant d'une énergie magnétique égale à celle de l'électro-aimant qui le remplacerait, l'avantage du premier sur le second est frappant; car l 'électro-aimant n'a de vertu magnétique qu'autant qu'on l'excite au moyen d'un courant électrique, c'est-à-dire d'une dépense de force; tandis que l'aimant garde invariablement le magnétisme qu'il a une fois reçu. Ainsi, au point de vue de la production économique de l'électricité, on voit, qu'une machine à aimant dépense beaucoup moins qu'une machine à électro-aimant.. D'ailleurs un électro aimant est fabriqué avec du fer très-doux et du cuivre rouge eu fils recouverts de colon et soigneusement isolés ; son prix ne peut donc être aussi économique que celui d'un aimant construit par la méthode Jamin.

En résumé donc , une machine inaguélo-électrique a aimant coûte moins à établir qu'uni! machine à électro-aimant, et la production de l'électricité avec la première coule moins qu'avec la seconde. On pourrait encore indiquer des avantages accessoires, par exemple, celui-ci ; le magnétisme de l'aimant est constant, tandis que celui de l'électroiiimant est variable avec la vitesse de la machine ; cette permanence du magnétisme donne an moins une plus grande facilité à certaines expériences.

Les applications do celle machine sont faciles à réaliser ; déjà les ateliers de M. Christoplile emploient depuis six mois une machine de grande dimension qui est mise en mouvement, par un moteur à vapeur; cette machine a une résistance et une tension très-faililes ; la tension est celle de deux éléments Bunsen seulement; mais la quantité est très-grande : elle est égale à celle do 32 Bunsen ordinaires.

D'autres machines sont en construction pour la même maison, et le jour n'est pas éloigné où toute la galvanoplastie, la dorure et l'argenture industrielles se feront à la machine à vapeur. Un brûlera du charbon avec de l'air, au lieu de brûler du zinc dans dos acides. L'économie qu'on réalise par ce changement de procédés est de 80 pour \ 00. Une première machine à lumière a été construite et a donné, des résultats inattendus ; on a mesuré au photomètre une lumière égale à 900 becs Carcel, c'est-à-dire la lumière artificielle la plus intense qui ait encore été produite. Cette machine dépensait environ la force de quatre chevaux-vapeur.

11 sera facile de faire des machines moins puissantes qui ne dépenseront qu'une force beaucoup moindre. Ces appareils, d'une construction trèssimple et très-solide, seront, d'un emploi avantageux à bord des navires ; ils n'ont aucun des inconvénients qui ont empêché la marine d'adopter les machines de l'Alliance. Les nombreuses collisions qu'on a eu à déplorer, l'hiver dernier, dans la Manche et dans la mer d'Irlande, donnent un intérêt particulier à

cette importante application. Pour ces grandes applications industrielles, ce sont des machines à électro-aimant qu'on a cmplovées jusqu'à présent.

Les petites machiues à aimant ont trouvé aussi de nombreux usages. Les médecins ont déjà reconnu que la machine Gramme pouvait suffire à tous les cas dans lesquels ils emploient l'électricité. Elle permet la cautérisation au moyen d'un fil de platine rougi. Elle se prête à la décomposition électro-chimique des tissus, qui se pratique dans la résolution de certaines tumeurs. Kilo fournit un courant continu et peut être mise en mouvement par le malade lui-même, dont on soumet un organe à l'action du llux électrique continu. Enfin elle donne des chocs violents chaque fois qu'on rompt le circuit et peut remplacer les appareils d'induction voltaïque qui sont si employés dans la pratique médicale. En effet, l'cxtra-courant de rupture du courant de la machine a une tension relativement considérable, parce que la source est un lil enroulé un grand nombre de fois sur un noyau de fer doux.

On construit dès à présont, des machines d'une grandeur moyenne qui se meuvent à la main et qui permettent de faire la plupart des expériences des cours de phvsique; ces appareils sont également utiles dans les laboratoires de recherches de physique ou de chimie, pour loutos les expériences qui ne sont pas de longue durée; ils épargnent rembarras de monter une pile bunsen, opération qui prend nu temps assez long et qu'on hésite souvent à faire quand on songe que l'expérience poursuivie ne durera que quelques mitiules ou quelques secondes. Il va sans dire que, dans tous les cas, l'emploi de la machine Gramme fait réaliser une économie notable d'acides et de zinc, sans parler du temps des aides ou préparateurs. D'ailleurs pour une foule de recherches, il est intéressant de savoir au juste quelle est la force du courant au moment où il produit un phénomène déterminé; avec l'appareil en question, il subit pour cela de mesurer exactement la vitesse à un instant précis, ce qui se fait aisément au moyen d'un diapason dont les vibrations s'écrivent sur un plateau partageant le mouvement de l'anneau. Jusqu'ici on n'a pas réalisé d'appareil télégraphique proprement dit, fondé sur l'emploi de la machine. Gramme; mais les inconvénients très-grands des piles qui doivent être transportées, donnent à penser que les armées emploieront de préférence le courant dos machines Gramme, que l'opérateur fera mouvoir soit au pied, soit au moyeu d'un moteur à ressort ou à poids.

Pour terminer, nous indiquerons un dernier point de vue auquel il est intéressant de considérer la machine Gramme. On a beaucoup cherché deux problèmes, qui sans doute présentent tous deux un vif intérêt ; ou s'est proposé :

1" De transformer l'électricité en force mécanique, c'est-à-dire de construire des moteurs électriques.

2" De transformer la force mécanique en élec-

tricité, c'est-à-dire de construire des machines électriques.

A vrai dire, on ne peut résoudre l'un de ces problèmes sans résoudre l'autre eu même temps ; toutes les jolies machines électro-magnétiques de Wheatatone, de Froment et d'autres physiciens, qui ont été construites en vue du premier problème, c'est-à-dire d'une création de force, peuvent êlre retournées et devenir des machines magnéto-électriques; il suffit de les faire tourner dans le sens de leur mouvement habituel pour développer des courants électriques de sens opposé à ceux qui produisaient le mouvement. D'un autre côté, les machines électriques, la machine de Holtz, la machine de Pixii (sous toutes ses formes : Clarke, Wilde, Siemens, Ladd), peuvent

devenir des machines motrices ; il suffit pour les faire tourner de les soumettre à une source électrique de sens contraire à l'électricité qui serait développée par la machine. La machine de M. Gramme a été imaginée en vue de la production de l'électricité, et elle présente la solution la plus satisfaisante aujourd'hui de ce problème, tant au point do vue théorique qu'au point de vue pratique, et par cela seul, on peut affirmer et l'inventeur a vérilié d'ailleurs que cette machine, est le meilleur moteur électrique connu, c'est-à-dire qu'elle a un meilleur rendement que toutes celles qui l'ont précédée. Pour mettre en lumière cette réversibilité de la fonction de la machine Gramme, il suffit d'en metlre deux dans le même circuit; si on fait tourner la première

Vig. 1 T — Vue d'L'iisL'tiilik' i'e lu machine Gramme.

à la main, la seconde se met aussitôt, à tourner en sens inverse sous l'influence du courant électrique fourni par la première.

ÎNlAUDET BllKliL'ET.

L'ASSOCIATION BRITANNIQUE

ScsNÎnn de Uradfurd (1873).

(Suite. — Voy- i>. r>£>.)

Tous les journaux anglais sans exception rendent un compte exact et fidèle des séances de l'Association britannique, c'est un avantage essentiel dont l'Association française sera probablement longtemps encore privée. Car aucun journal politique de France n'a eu l'intelligence de donner une place sérieuse à des débats qui intéresseraient très-certainement la grande majorité de leurs lecteurs. L'organe ol'liciel ou

plutôt quasi-officiel, est le journal anglais Salure, dirigé par M. Norman Lockyor, astronome du plus haut mérite, célèbre par ses travaux sur l'analv.se spectrale des protubérances solaires. La Nature ne néglige aucune communication essentielle. Tout ce qui est d'intérêt général y est soigneusement résumé. Mais les communications sont si nombreuses que nous engageons les personnes qui désireraient juger en connaissance de cause ce qui s'est passé, à se procurer directement le journal de lîradf'ord. Il publie avec une subvention de l'Association, tous les suppléments nécessaires pour que Fou puisse juger dus débats de l'Association aussi exactement que s'il s'agissait d'un procès Tichbome ou même d'un procès Razaine.

iVous ne ferons point assister nos lecteurs aux diners et aux soirées officielles, qui n'ont offert cette année aucun intérêt scientifique. L'Association britannique ne doit point avoir ses Daugeau. Nous allons résumer rapidement quelques-uns des moi-

dents scientifiques qui se sont produits, ne choisissant que les principaux.

Nous devons commencer cette trop courte revue par la section de géologie que présidait la professeur Philipps, le dernier vivant des fondateurs de l'Association, qui date de 1851, du lendemain du bill de réformes, c'est-à-dire du jour où les classes laborieuses ont conquis le pouvoir politique pour la bourgeoisie. Sir Rodericli Muichison, sir John Ilerschell, le grand Faraday, sir David Rrewsler ne sont pins, le vénérable Philipps, aujourd'hui plus qu'octogénaire, est seul à représenter la pléiade des fondateurs dans la quarante-deuxième session de l'Association!

Dans son ouvrage sur les Glaciers, M. Tyndall a cherché à priver Agnssiz de ses droits incontestables et en faire honneur au révérend Forbcs, savant de second ordre, dont les allures ont été plus que suspectes pendant qu'Agassi/ faisait, il y a une trentaine d'années, ses grandes expériences dans les Alpes, Le professeur Tait, ancien ami de M. Tyndall, a protesté énergiquement en faveur de la justice et de la raison : Inde irœ. M. Tyndall, aveuglé par la passion, a publié, dans la Nature, une lettre fort injurieuse qui semblait devoir amener des explications extra-parlementaires, mais l'orage s'est apaisé. Probablement le professeur Philipps qui, dans un excellent discours, a laissé percer ses sympathies pour Àgassiz, aura prononcé son Quas ego.

Quoi qu'il en soit, M. Tyndall a écrit une lettre publique d'excuse, et cil récompense il a été nommé président du meeting qui aura lieu à Belfast l'an prochain. Ce n'a point été, cependant, sans quelque opposition de la part du maire de cette ville, qui demandait, non sans quelque raison, la nomination d'un savant irlandais.

Le discours du président de la section de biologie a produit une assez grande sensation. Le professeur Allmau s'est déclaré adversaire delà théorie de l'évolution, ou au moins des conséquences exagérées que les darwinistes cherchent à en tirer. Aux yeux de ce savant éclairé, cette vue, de l'esprit est avant toutes choses un moyen de classdier les faits, un procédé commode pour les relier, c'est une hypothèse technique.

M. Ferricr a expose le résultat d'expériences analogues à celles de Flouretis sur l'encéphale des vertébrés, mais obtenues à l'aide de l'électricité volta'iquc. L'auteur endort les animaux, sur lesquels il opère avec du chloroforme, puis il leur enlève une portion du crâne. Une fois le cerveau mis à nu, il stimule certaines parties chez les animaux les plus variés. Résultat étrange, bien propre à éclairer sur le rôle des différentes portées d'un tout aussi complexe, en opérant sur des poissons, des grenouilles, des pigeons, des rats, des singes, des lapins, des chats, des chiens, des chacals, l'opérateur a trouvé que la stimulation de l'encéplialo produisait constamment les mêmes effets. Ce* belles expériences exposées en publie pour la première fois, suffiraient

pour rendre mémorable la session de l'radford. Nous n'insisterons point, eu ce moment, sur les innombrables conséquences qu'on en peut tirer.

11 est bon do remarquer que deux savants allemands avaient rencontré, sans doute, par hasard, ce mode d'investigation, mais qu'ils n'en avaient point saisi l'importance et qu'elle eût été' oubliée si M. Ferricr ne l'avait faite sienne et ne s'en était emparé.

Le principal attrait de la session de Rrighton était, sans contredit, la présence de M. Stanley, dont les découvertes inattendues avaient soulevé, tant de jalouse opposition, et dont tant de personnes suspectaient encore la bonne foi. Peu s'en est fallu que Bradford ne fit encore mieux favorisé. Le capitaine Markham a failli amener à l'Association britannique les naufragés du Polaris, qu'il avait accompagnés à Dundee, mais il ne put triompher de l'empressement un peu égoïste et médiocrement intelligent de ces marins. Ils ne vouluientpoiiil retarder d'un jour leur retour à Washington, sous prétexte que le, secrétaire de la marine les avait convoqués.

D'un autre côté, sir Baker qui devait se rendre à l'Association britannique, avait l'ait, comme on le sait, naufrage dans la mer Rouge, et cette circonstance a retardé d'un mois son arrivée en Angle (erre, où il ne tardera pas à recevoir une triomphante réception. Malgré ces contre-temps fâcheux, le capitaine, Markkham a donné des détails écoutés avec un intérêt des plus vifs. Le jour où il a pris la parole, la salle de la section de géographie rappelait celle do lll'ighton quand M. Stanley racontait ses voyages eu présence de l'tx-empereur Napoléon. Les découvertes de Baker et de Livingstone ont été discutées par des voyageurs venant de l'Afrique centrale, et gain de cause parait avoir été donné à Baker. L'unité des deux lacs semble avoir définitivement triomphé, LU sujet fort intéressant, mais qui doit suggérer aux patriotes anglais de tristes réflexions, a été traité avec de très-sérieux développements dans la même section. Il s'agit des rapports commerciaux à établir entre l'Inde anglaise et le kbanat, aujourd'hui occupé par les Russes, de Khiva. Sir Rutherford Alcock, qui présidait ta section de géographie, n'a point fait la moindre allusion au chemin de fer projeté par M.del.esseps. Le discours de l'honorable orateur est, si l'on excepte celte omission, fort complet et fort bien étudié.

— r,n suite prochainement. —