I. LES PILES

1. La pile est un appareil destiné à produire un courant électrique sous l’influence d’actions chimiques. Nous rappellerons qu’elle est généralement formée d’un vase contenant un certain liquide acide dans lequel on plonge deux substances solides inégalement attaquables par l’acide; dans ces conditions, il se développe un courant qui va du corps le moins attaqué au corps le plus attaqué. En principe la pile pourrait se concevoir, ainsi que l’avait fait Voila, comme formée d un vase empli d’acide sulfurique dilué dans lequel sont plongées une lame de zinc et une lame de cuivre ou de charbon (fi g. 3). Ce dernier corps, moins alla-

que que le zinc, deviendra le pôle positif de la pile, le pôle négatif étanl au Zinc. Le zinc, en effet, décompose facilement lande sulfurique en formant du sulfate de

/-me et en dégageant de l'hydrogène.

Mais cette pile théorique présente de nombreux inconvénients : tout d’abord, si le zinc n’est pas absolument pur, son attaque par l'acide a lieu aussi bien en circuit ouvert qu’en circuit fermé; de plus, l’hydrogène produit par cette attaque se dégage au pôle positif formé par la lame de cuivre ou de charbon et T,. . la recouvre d’une multitude de

Fig. 3.

Pile théorique. petites bulles gazeuses retenues par adhérence et qui augmentent

dans de grandes proportions la résistance intérieure de la pile, qui la polarisent, suivant l’expression consacrée, en diminuant son rendement; enfin, la concentration du liquide acide diminue de plus en plus, puisqu’il se trouve saturé par le zinc, de sorte qu’au bout de quelque temps, il ne produit plus d’effet appréciable.

2. Dans la pratique, on est arrivé à parer à ces divers inconvénients, d’une façon partielle, sinon complète.

Le zinc absolument pur étant d’un prix très élevé, on l’a remplacé avantageusement par le zinc amalgamé, c’est-à-dire allié superficiellement au mercure. Dans ces conditions, il ne s’attaque aucunement en circuit ouvert et ne se consomme qu’en circuit fermé. L’amalgamation se fait simplement en plongeant le zinc à traiter dans un vase renfermant; un peu de mercure surmonté d’eau acidulée sulfurique ('t en frottant ce zinc

LA SOURCE D'ÉLECTRICITÉ n

avec une brosse quelconque trempée de temps en temps dans le liquide.

Pour empêcher la production de la gaine de bulles d’hydrogène qui tend à se former au pôle positif de la pile, on cherche à faire entrer ce gaz en combinaison avec un corps convenablement choisi, dont on entoure la lame positive et que l’on appelle dépolarisant. Ce corps est généralement un oxydant qui transforme en eau l’hydrogène, avant que ce corps puisse se dégager à l’étal gazeux.

Les dépolarisants peuvent être soit solides comme dans la pile Leelanché dans laquelle on emploie du bioxyde de manganèse, soit liquides comme dans les piles au bichromate de potasse ou dans les éléments Bunsen où l’oxydation se fait par l’acide nitrique.

Quant à la diminution de concentration des solutions, il est bien difficile de l’éviter, à moins d’employer certaines piles spéciales, telles que celle de Daniel!, et qui ne peuvent servir que dans des circonstances déterminées. On en est quitte généralement pour renouveler les liquides des piles quand ils sont trop affaiblis.

3. Pour l’usage qui nous préoccupe, c’est-à-dire pour l’excitation d’une forte bobine de Rhumkorff, il convient de prendre des piles de haute intensité, d’une constance assez grande, et qui puissent fonctionner pendant un certain temps sans avoir besoin de renouveler les liquides. Les piles qui répondent le mieux à ces desiderata sont les éléments Bunsen ou ceux au bichromate de potasse.

La pile Bunsen (fig. 4) est à deux vases ; dans le récipient extérieur, on dispose une plaque de zinc amalgame Z contournée en cylindre et fendue suivant une

us

ELtEÛLE&zi

F'g- 4- Pile Bunsen.

LÀ ÏÊCllNtQUÈ DLS HAŸONà -V

génératrice; cette plaque baigne clans une solution (I aride sulfurique au vingtième en volume. Dans le vase intérieur poreux Y se trouve une plaque de charbon G plongeant dans de l’acide nitrique ordinaire du commerce marquant de 36 à 4o" Baume.

L’élément courant, dont la hauteur est de ao centimètres, donne une force éleelromotriee de i volt, 8.

Lorsque l’acide nitrique du vase poreux marque 3o° Baumé, la pile s’affaiblit rapidement; l’acicle Il peut néanmoins servir jusqu'à a8° Baumé.

Les piles au bichromate de potasse peuvent s’employer avec ou sans vase poreux.

Ces dernières se composent généralement de deux plaques de charbon situées de part et d’autre d'une lame de zinc amalgamé ; le tout repose dans une solution comprenant ioo grammes de bichromate de potasse et 5o grammes d’acide sulfurique pour i litre* d’eau ; les plaques de charbon et de zinc sont rattachées à une armature disposée de façon à effectuer un couplage et une séparation convenable des deux pôles. Pour l’usage, on réunit un certain nombre de ces piles (fig. 5) reliées par des conducteurs F; le plus souvent, dans ce cas, les lames et leurs armatures sont suspendues après une traverse A qu’un treuil r peut faire monter ou descendre à volonté. On évite ainsi d une laçon radicale l’usure des zincs quand le circuit n a pas besoin d être fermé. La force électromotrice de chacun de ces éléments esL d’environ a volts.

C’est à ce genre d’éléments que se rattache la pilebouteille de G renet ; elle est, en général, un peu trop

LA SO'VRCE D' ELECTRICITE

I a i I ) 1 o 1)0111' l’usage que nous considérons ; il vaut mieux employer les batteries indiquées ci-dessus.

Les pih's au bichromate avec vase poreux sont formées d’une ou de plusieurs plaques de charbon réunies (d plongeant dans un liquide composé de ioo parties d’eau, a5 d’acide sulfurique et i •>. de bichromate de potasse ; dans le vase poreux se trouvent un zinc

Fig. 5.

Batterie de piles au bichromate.

amalgamé et une solution d’eau acidulée sulfurique au douzième en poids ; les zincs peuvent se trouver sus-

pendus a une traverse à treuil, comme dans le cas de la pile sans vase poreux, de façon à ne pas s’user en circuit ouvert. La force éleclromotrice est aussi de a volts environ.

Pour la ire les dissolutions sulfuriques de bichromate destinées aux piles, on opère de la façon suivante :

ou dissout d'abord Ja quantité convenable de bichromate dans l’eau bouillante ; on laisse refroidir et l’on ajoute alors peu à peu avec précaution la proportion nécessaire d’acide sulfurique ; le mélange s'échauffe, on le laisse à nouveau revenir à la température ordinaire,, et c’est alors seulement qu’on en garnit les piles.

11 faut également prendre certaines précautions pour la préparation des solutions sulfuriques diluées. Après avoir préparé séparément les quantités indiquées d’eau et d’acide, on verse par petites fractions à la fois l’acide

sulfurique dans l’eau, en agitant celle-ci ; il est même bon d’opérer ce mélange dans un vase en verre mince tel qu’un ballon à fond plat, les ustensiles en verre épais risquant de casser par suite de la chaleur dégagée. C’est seulement après refroidissement que le liquide dilué est distribué dans les piles.

Ces deux sortes d’éléments : Bunsen ou bichromate, présentent, comme toutes les piles, quelques inconvénients dont le principal est le dégagement de gaz ou de vapeurs acides, qu’on ne peut jamais empêcher d’une façon complète, quel (pie soit le soin avec lequel sont montées et entretenues les piles. Il est donc bon, quand on le peut, de les mettre dans un endroit un peu écarté et convenablement aéré.

L’excitation d’une bobine de Rhumkorll du modèle nécessaire à la production des rayons llœntgen nécessite un certain nombre d’éléments ; on en emploie ordinairement pour cet usage cinq ou six. Quant au mode de couplage à adopter, c’est le couplage en tension (fig. 6) qui présente les plus grands avantages. Il consiste à réunir le pôle négatif cl un élément au pôle positif de l’élément suivant; le pôle négatif de celui-ci au pôle positif du suivant et ainsi de suite jusqu à la deinière pile ; le pôle positif du premier élément et le pôle

LA SOURCE 1) ’ ÊLEC TH I Cl TE

négatif du

dernier restent ainsi libres et peuvent

être

reliés à la bobine.

Dans l’autre mode de couplage, le couplage en quantité (fig. 7), on réunit tous les pôles positifs des élo-

Fig. G.

Schéma du couplage des piles eu tension.

itients et tous leurs pôles négatifs ; ce sont les deux conducteurs résultant de ces deux réunions séparées que l’on doit employer.

Le couplage en tension est le plus avantageux, car on démontré, en Electricité dynamique, que, dans ce cas, 1 intensité du courant fourni est sensiblement proportionnelle au nombre des éléments qui constituent la pile, tandis que dans le couplage en quantité, l’inten-

i(5 LA TECHNIQUE DES HAYONS X

silr ('si indépendante dit nombre des éléments (i). Or, comme nous l’avons dit, c’est surtout l'intensité du courant produit cju il y a lieu de rechercher comme qualité primordiale des piles pour l’emploi (pie nous en voulons faire.

Pour fonctionner d une façon normale et régulière, les piles ont besoin d’être montées et entretenues avec soin ; elles donnent généralement dans ces conditions dix a douze heures de fonctionnement à circuit fermé. Quand les liquides sont épuisés, on démonte et on vide les éléments. Les vases sont nettoyés, les plaq lies dé zinc et de charbon sont mises à tremper dans l’eau pendant quelques heures ; les zincs sont réamalgamés, s’il y a lieu ; les bornes de cuivre sont lavées, séchées et passées au papier de verre. Ce n’est qu’après toutes ces précautions (pie les éléments peuvent être remontés à nouveau et remis en service.

On éprouve parfois quelque difficulté pour se débarrasser des liquides acides provenant des piles épuisées; avant de les jeter dans les tuyaux de vidange, on n’a qu’à les réunir dans une grande terrine et à les saturer par du calcaire ou carbonate de chaux commun, dont le prix csl très minime.

Le prix des éléments Bunsen ou au bichromate, dont nous avons parlé, est d’environ 6 à 7 francs, quand il s’agit de piles avec vase poreux, ces dernières étant d’ailleurs préférables.

Les batteries toutes montées de piles au bichromate coûtent environ 4° francs pour six éléments.

Les plaques de charbon sont cotées 0 Ir. 5o à o Ir. 7a suivant la grandeur ; celles de zinc sont du même prix ;

(1) (Jcs affirmations ne sont vraies que quand la résistance extérieure est très grande par rapport à la résistance intérieure de la $Qurce d électricité, ce qui n’est pas complètement exact pour le cas que nous considérons.

LA SOURCE D'ÉLECTRICITÉ

cependant les zincs circulaires des piles Bunsen montent à i IV. a5. Les bornes de cuivre varient de o fr. a5 à o fr. 60 suivant quelles sont simples ou composées; enfin les conducteurs valent généralement o fr. 20 à o fr. 3o le mètre, selon qu’ils sont isolés au coton ou à

la gutta.

Quant au chargement des éléments, on peut 1 évaluer de o fr. 4o cà o fr. 5o pour le modèle moyen des piles Bunsen ou au bichromate.

L’usure des zincs, charbons et bornes de cuivre est très faible, si l’on a bien soin de leur entretien ; l’emploi des piles est donc peu onéreux, une fois la première mise de fonds effectuée.