PARCOURU PAR UN COURANT ALTERNATIF

42. Action d'un condensateur intercalé dans un circuit parcouru par un courant alternatif. — On sait que tout corps conducteur est susceptible de contenir une certaine quantité d'électricité et Ton sait «également que ce phénomène est influencé par les corps qui avoisinent ce conducteur. Si les corps voisins sont métalliques, ils reçoivent par induction une charge électrique de signe contraire et alors, par suite de l'action réciproque qui se produit entre les charges, il est possible d'augmenter la quantité ' d'électricité que le conducteur pouvait

posséder. Si, par exemple, on met en p,o 53

présence et à très faible distance Tune

de l'autre deux grandes surfaces parallèles, planes ou cylindriques {fig. 53), la charge électrique de ces deux conducteurs peut devenir considérable. Un dispositif de ce genre constitue un condensateur dont les deux surfaces conductrices mises en présence constituent les armatures et l'isolant interposé, le diélectrique.

Si, dans un circuit présentant une solution de continuité ou coupure, on fait agir une force électromotrice constante, le

98 LA TECHNIQUE DES œURANTS ALTERNATIFS

courant ne s'établit pas ; mais, si la coupure est due à un condensateur, alors une certaine quantité d'électricité passe dans le circuit pour charger ie condensateur et, pendant un temps très court, un courant s'établit dans ce circuit. Le courant cesse lorsque, entre les deux armatures du condensateur, s'établit une différence de potentiel exactement de même valeur que la force électromotrice constante agissant sur le circuit. Le condensateur est alors chargé.

Si, à ce moment, on cesse de faire agir la force électromotrice constante et que Ion réunisse les deux armatures du condensateur par un circuit comprenant un galvanomètre, on constate qu'il se produit un courant très court, de sens opposé au courant de charge; ce phénomène constitue la décharge An condensateur qui restitue l'énergie électrique qu'il avait accumulée. Maxwell a donné à ces courants momentanés de charge et de décharge des condensateurs le nom de courants de déplacement^ parce que ce savant a considéré le phénomène de la charge comme étant dû au déplacement relatif des charges électriques positive et négative dans le diélectrique, déplacement produisant un champ électrostatique. Selon l'idée de Maxwell, le diélectrique subit une déformation comparable à celle qu'éprouve un corps élastique comprimé ou étiré et l'énergie électrique s'accumule dans le diélectrique et non dans les armatures. Dans ces conditions, lors de la décharge, la déformation du diélectrique disparaît et il restitue Ténergie qui s'était dépensée pour le déformer.

En représentant par q la quantité d'électricité, exprimée en coulombs (unité de quantité d'électricité), et par U la différence de potentiel, exprimée en volts, on a

C étant la capacité, exprimée en farads (unité de capacité). Comme C est généralement exprimé en microfarads, q représente des microcoulombs.

Lorsque la force électromotrice, au lieu d'être constante, est variable, il se produit alors un échange continuel d'énergie

entre le générateur d'énergie électrique et le condensateur. Tant que la force électroraolrice conserve une valeur supérieure à celle de la différence de potentiel existant entre les armatures du condensateur, le générateur fournit de l'énergie au condensateur; quand, au contraire, cette différence de potentiel atteint une valeur supérieure à celle de la force électromotrice, le phénomène inverse se produit et le condensateur se décharge dans le générateur. Le phénomène qui vient d'ôlre décrit est parfaitement analogue h celui qui se produit lorsqu'une force électromotrice alternative, agissant sur un circuit, détermine la production d'un champ magnétique variable, parce que dans ce cas aussi (§ 37) il y a échange continuel d'énergie ; mais, comme on le verra, les effets sont opposés.

Si la force électromotrice alternative qui agit sur le circuit est sinusoïdale, on comprend facilement que la courbe de l'intensité du courant dû à cette force électromotrice soit également sinusoïdale.

43. Analogie avec les phénomènes hydrauliques et mécaniques. — La production d'un courant électrique, momen-

tané ou permanent suivant le cas (dans ce dernier cas toujours variable), dans un circuit discontinu peut être comparée à ce qui se passe dans une conduite hydraulique interrompue par un diaphragme élastique et imperméable.

Soient, par exemple, deux réservoirs A et B {fig, 54) reliés respectivement par des tubes flexibles aux deux parois opposées d'une chambre C au milieu de laquelle est disposée une membrane élastique. Les tubes étant q^iaintenus dans une position horizontale, l'on remplit le système de liquide de manière que

ce dernier soit au même niveau dans les deux réservoirs et on ferme les robinets a et b. Le diaphragme, soumis à des pressions égales sur chacune de ses faces, ne subit alors aucune déformation.

Si on place le réservoir A k une certaine hauteur {/ig. 55) et que Ton abaisse le réservoir B d'une quantité égale, en ouvrant

les robinets à et ô, les pressions exercées par le liquide sur chacune des faces du diaphragme sont différentes par suite de la différence de niveau qui existe entre les surfaces libres *du liquide dans chacun des réservoirs. Sous Faction de cette différence de pression, le diaphragme se courbe du côté du réservoir B; il se produit alors dans le système un mouvement de Teau, mouvement dont la vitesse diminue' à mesure que se développe la réaction élastique provoquée par l'extension de la membrane. Lorsque cette réaction fait équilibre à la différence de pression, le mouvement de Teau cesse.

On laisse ensuite les robinets ouverts et on imprime aux deux réservoirs deux mouvements alternatifs opposés, de haut en bas et de bas en haut, dans la direction de la verticale, de mBnière à soumettre la membrane à des différences de pression variant périodiquement de grandeur et de sens. On peut ainsi maintenir dans le système un mouvement alternatif du liquide, grâce à la déformation élastique continuelle subie par la membrane qui s'infléchit alternativement dans les deux sens. Faisant abstraction pour le moment de Tinertie du liquide, on constate qu'à mesure que la différence des pressions exercées sur les deux faces de la membrane augmente, la déformation du diaphragme s'accentue et le liquide se déplace dans une

Pio. 55.

certaine direction ; ce mouvement du liquide cesse à Tinstant où la différence des pressions atteint sa valeur maximum (extrémité de la course pour chacun des deux réservoirs), puis cette différence des pressions commence à décroître et, lorsque sa valeur devient nulle (le liquide étant au même niveau dans les deux réservoirs), la membrane redevient plane pendant un instant et à ce moment la vitesse du mouvement imprimé au liquide est maximum.