Effets lumineux produits par le courant alternatif

— Si la dynamo dont on dispose a une puissance suffisante, il est possible d'obtenir un arc voltaïque entre les pointes de deux crayons de charbon que Ton peut rapprocher à la main lorsqu'on n'a pas un régulateur approprié. Un instant après l'extinction de l'arc, on constate que les extrémités des deux crayons de charbon ont un aspect identique, tandis qu'avec le courant continu, l'une d'elles, la positive, se creuse en forme de cratère, l'autre se terminant par un champignon. Mais, en réalité, l'arc à courant alternatif, lorsque la fréquence du courant est suffisamment grande (au minimum 60 à 70 inversions par seconde), ne présente, au point de vue de l'éclairemcnt, aucune différence sensible avec l'arc alimenté par du courant continu, ce qui permet d'en faire une très grande application pour l'éclairage électrique. 11 est pourtant possible de faire une expérience qui montre que l'arc à courant alternatif subit des variations de puissance lumineuse correspondant aux variations du sens du courant. A cet effet.

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sur Tarbre de la dynamo on monte un disque de carton d'un diamètre suffisant pour que, par un trou de 1 centimètre de diamèlre pratiqué près de la périphérie, on puisse apercevoir Tare lumineux qui doit être placé dans Taxe de la dynamo, à environ 1 mètre de distance [fig, 6). On ^'''^^^1 met en marche la dynamo en lui imprimant une vitesse angulaire de 30 tours par seconde et on alimente Tare avec du coupant alternatif. En mettant Foeil derrière le disque et en face du trou, on voit cet arc dans une certaine condition d'éclat lumineux, par suite de la persistance des impressions lumineuses sur la rétine ; déplaçant ensuite lentement Tœil autour de la circonférence du disque, on observe que Tare subit des variations d'intensité lumineuse; la plus faible intensité lumineuse correspond à la valeur nulle du courant (à ce moment lare s'éteint, mais les extrémités des crayons de charbon restent incandescentes) et la plus grande intensité lumineuse est obtenue au moment où l'intensité du courant devient maximum pour diminuer ensuite de nouveau en repassant par zéro et ainsi de suite. Il suffit de parcourir avec l'œil la moitié delà circonférence pour se rendre compte de ce phénomène ; sur l'autre moitié de la circonférence le phénomène se reproduit dans les mêmes conditions. 11 y a lieu de remarquer que l'arc se reforme spontanément, sans qu'il soit nécessaire de rapprocher les charbon?, et cela, par suite de la haute température et de la bonne conductance du milieu qui sépare les extrémités des deux charbons pendant le très court intervalle de temps qui s'écoule entre deux inversions du courant.

Par suite d^s mêmes effets, une raie noire, tracée suivant un diamètre sur la face intérieure du disque et éclairée par Tare, parait fixe dans Tespace.

On aura encore à recourir, dans d'autres cas, à des expé* riences strohoscopiques analogues (voir § 12).

10. Effets électromagnétiques produit^ par le courant alternatif. — Voici encore une expérience qui démontre l'alternance du courant. Si on prend un iil parcouru par un courant alternatif et qu^on rapproche d'une aiguille aimantée librement suspendue, l'aiguille reste immobile ou oscille légèrement au lieu de se déplacer comme elle le ferait avec le couxant continu en satisfaisant à la règle énoncée par Ampère. Si ensuite on agit brusquement sur l'aiguille pour lui imprimer un mouvement de rotation, il est possible de maintenir ce mouvement en faisant agir sur l'aiguille le fil parcouru par le courant alternatif, pourvu que l'aiguille effectue un tour pendant le temps que le courant met à reprendre une valeur identique. Dans ce cas, la force électromagnétique est entièrement utilisée. Cette expérience ne réussit pas du premier coup; elle exige que l'aiguille possède une certaine inertie qu'il est du reste facile de lui donner en fixant en son centre un tout petit disque de plomb.

C'est pour cela qne, si l'on fait agir un courant alternatif sur un ampèremètre du type Weston ou de tout autre type analogue ne fonctionnant qu'avec le courant continu, on n'obtient aucune indication, l'aiguille indicatrice oscillant simplement dans les environs du zéro. Il est pourtant indispensable d'avoir à sa disposition des instruments appropriés pour la mesure des courants alternatifs ; ces instruments existent et ils seront décrits ultérieurement.

11. Applications du courant alternatif. ^ Les diverses expériences qui viennent d'être décrites donnent une idée nette de la nature du courant alternatif et montrent qu'un vaste champ d'applications industrielles lui est ouvert, aussi

vaste que celui des applications du courant continu. On comprend facilement que, dans beaucoup de cas, on donne aujourd'hui la préférence au courant alternatif, parce qû un alterna-' leur n'ayant pas de collecteur, puisque le courant est utilisé tel qu'il est produit dans le circuit de l'induit sans qu'il soit nécessaire de le redresser, permet d'obtenir des tensions très élevées qui se prêtent économiquement au transport électrique de l'énergie avec des conducteurs de faible Section. Cette propriété est d'autant plus précieuse que, grâce aux transformateurs qui ont un rendement élevé, on peut faire varier à volonté les facteurs da l'énergie, c'eàt-à-dire transmettre l'énergie électrique sur la canalisatiôn^rincipale à haute tension et à faible intensité et obtenir, d'autre part, dans le réseaiKd 'utilisation, des courants iùtenses h basse tension.

C'est ainsi que le levier, dans les applications mécaniques, sert à faire varier les facteurs du travail et les nombreuses applications de cette machine rudimentaire, sous ses mille aspects différents, montrent l'importance des résultats qu'elle permet d'obtenir. De même, le transformateur électrique, constitué simplement par un noyau de fer sur lequel sont enroulés deux circuits distincts, est certainement l'appareil électrique le plus simple et pourtant les applications que, grâce à lui, on a pu réaliser, sont des plus importantes.

Les applications du courant continu à l'éclairage, à la traction, à la transmission d'énergie mécanique, à Télectrochimie et à l'électrothermie ont causé une véritable^ révolution économique se complétant maintenant par T utilisation du courant alternatif qui donne la possibilité de transporter économiquement, dans les meilleures conditions de rendement, les quantités immenses d'énergie que nous offrenj; d'une manière continue les fleuves aux cours rapides et les chutes d'eau alimentées constamment par les glaciers, sources d'énergie qui sont aussi précieuses que le charbon qu'il faut arracher du Sein de la terre.

12. Phénomènes stroboscopiques. — Pour les lecteurs ^ui ne sont pas familiarisés avec les phénomènes stroboscopiques, il esl utile de donner ici quelques explications élémentaires.

Notre œil possède la merveilleuse propriété de percevoir un objet lumineux, alors même que la durée de Téclairement est extrêmement courte, un millionième de seconde, par exemple, comme c'est le cas pour Tétincelle électrique. Lorsque l'effet lumineux cesse, Tœil conserve encore pendant un certain temps rimpression reçue; la persistance de Timpression lumineuse sur UQtre rétine, une fois la cause disparue, est évaluée à 1/40 de seconde.

Pour se rendre compte de ces effets, il suffit d'imprimer k un disque un mouvement très rapide (avec un petit moteur électrique par exemple) et, par un trou pratiqué sur les bords delà circonférence, de regarder un objet placé au delà. Si le disque tourne lentement, l'objet apparaît et disparaît; si, au contraire, le mouvement est rapide, on aperçoit Tobjet d'une façon continue quoiqu'un peu flou.

En prenant un disque qui tourne dans un plan perpendiculaire à un faisceau lumineux disposé pour que, par un trou pratiqué dans ce disque, un rayon lumineux puisse passer lorsque ce dernier se trouve dans son axe, on peut, avec ce cône de lumière, éclairer un objet en mouvement, par exemple un volant de maqhine avec ses bras; le local dans lequel on se trouve doit être naturellement plongé dans l'obscurité.

Pendant les courts instants où la lumière passe à travers le trou, le volant paraît immobile; mais, dans l'intervalle de temps séparant deux éclairements successifs, on voit, grâce au déplacement des bras, que le volant a changé de position. Il n'est pas, du reste, difficile de disposer l'expérience pour que le volant paraisse immobile; il suffit de l'éclairer chaque fois que l'un des bras passe par une position déterminée, par exemple la verticale. 11 ne faut pas en conclure que le volant et le disque tournent à la même vitesse angulaire, car dans l'intervalle de deux éclairements successifs, deux bras peuvent

•être passés aussi bien qu'un seul; si le volant a six bras, il apparaît immobile aux différentes vitesses angulaires correspondant h la vitesse 1, 1/2, 1/3, 1/6 de celle du disque.

Si la vitesse angulaire du volant n'est pas exactement dans les rapports indiqués, par exemple si le rapport est de 1/6, -c'est-à-dire que le disque fasse 6 tours pendant que le volant n'en fait qu'un, on constate, lorsque la vitesse du volant augmente pendant les intervalles d'éclairement qui doivent rester invariables, que l'un de ses bras a parcouru un peu plus de 1/6 -de tour et on le voit un peu en avant de la position verticale. Le phénomène se reproduit à chaque émission de lumière et il n'est pas difficile de se rendre compte que, par suite de la persistanciB des impressions lumineuses sur la rétine, pour peu <|ue le mouvement soit rapide, on puisse apercevoir le volant non plus immobile, mais tournant lentement. D'autre part, si la vitesse du volant diminue, il semble que son mouvement de rotation s'effectue en sens inverse. De la vitesse apparente en -îivant ou en arrière, que l'on peut facilement apprécier parce <}u'elle est lente, il est facile de déduire, au moyen d'un calcul très, simple, la différence de vitesse entre le disque et le volant» Cette méthode d'observation, dite strohoscopiqtœ et que l'on peut appliquer de plusieurs manières différentes, est très pré- <;ieuse pour l'étude des phénomènes périodiques, c'est-à-dire des phénomènes qui se représentent dans lesmômes conditions à des intervalles de temps réguliers. C'est pourquoi cette méthode se prête parfaitement à l'étude des variations d'intenisité lumineuse d'une lampe à arc (Voir l'expérience § 9). En effet, l'intensité lumineuse d'un arc électrique est toujours Jonction de celle du courant; en approchant l'œil d'un certain point de la circonférence du disque, le trou permet à l'arc d'impressionner notre œil et l'impression lumineuse produite est toujours en rapport avec l'intensité du courant dans le cirxîuit au moment où le trou passe devant l'œil. Si, au lieu de regarder toujours le môme point, on porte le regard le long de la circonférence, par exemple à 1/8 de la circonférence plus en ^vant, l'image n'est plus la même; en effet, après 1/8 de tour

de rinduit de l'alternateur, Tiatensité du courant a sensiblement varié; mais, par suite de la persistance des impressions sur la rétine, Tare paraît a\oirune intensité lumineuse différente et bien déterminée.

C'est pourquoi les variations du courant alternatif qui sont très rapides peuvent être observées dans leurs différentesphases avec la plus grande facilité.

Les variations d'intensité lumineuse d'une lampe a ara peuvent être observées par d'autres procédés, par exemple ait moyen d'un disque, muni de trous, que Ton fait tourner à la main; i^ suffit de regarder la lampe, au travers des trous en tenant le regard fixé toujours sur le même point.

Une méthode plus simple encore consiste à mettre un objet rapidement en mouvement, par exemple un bâton (de couleur blanche de préférence), que l'on éclaire à l'aide de la lampe. L'image du mouvement ne sera plus continue et les solutions de continuité montrent que le bâton n'est éclairé avec une intensité maximum qu'à des intervalles de temps réguliers. C'est là un procédé permettant de reconnaître si une lampe à arc est alimentée par du courant continu ou par du courant alternatif.