EMPLOI DE L’ARC ÉLECTRIQUE

112. Principe. — Soit À et B deux crayons conducteurs (en charbon ou en métal) placés en regard, et réunis aux bornes d’une source de courant continu S. Un are jaillit entre les deux crayons. Si on relie les deux pôles de l'arc à un circuit contenant

L un condensateur C etune bobine de self-induction L, il se produit, dans certaines conditions, des oscilla-

S = X C tions électriques entretenues dans 2 le circuit ABCL (fig. 67).

Fig. 67. Histoire. — La présence d'oscilla-

tions, annoncée par Elihu Thomson en 1892 (son appareil permettait d'obtenir jusqu’à 50 000 oscillations par seconde), fut prouvée d’une manière directement perceptible par W. Duddell. Il montra en 1900 que, dans certaines conditions, l'appareil décrit ci-dessus rend un son musical. C’est qu'il y a dans le circuit des oscillations électriques qui, réagissant sur l’air environnant, lui communiquent des vibrations de fréquence égale à la leur, qui impressionnent l'oreille. Ceci indiquait en même temps que la fréquence était de l’ordre de celles qui produisent des sons. En fait, les nombres d'oscillations obtenus par Duddell ne dépassaient pas 10 000 à la seconde. C'était beaucoup trop peu pour les besoins de la radiotélégraphie qui, nous l'avons vu, utilise des fréquences d’au moins 60 000.

113. Le phénomène de l'arc chantant excita un vif intérêt. De nombreux théoriciens cherchèrent à l'éclaireir ; de nombreux expérimentateurs continuèrent les travaux d'Elihu Thomson et de W. Duddell. Les difficultés furent atténuées peu a peu, une fixité relative fut obtenue dans la fréquence et l'intensité; on imagina des dispositifs qui donnèrent des fréquences de plus en plus élevées (fréquence 3500000 obtenue en 1907 par M. Austin). Nous citerons parmi les travaux les plus importants ceux de A. Banti (1903); A. Blondel; A. Barkhausen (1907).

Considérations théoriques. — Le phénomène qui se produit le plus généralement est le suivant : supposons que, l'arc étant éteint, on place en dérivation le circuit contenant une self et un condensateur (fig. 67). Le condensateur se charge, la tension monte aux bornes de l’arc, et, pour une certaine valeur de cette tension, l’arc s’allume ; le condensateur se décharge alors à travers l'arc, le voltage baisse aux bornes de l'arc, et quand la tension est suffisamment faible, l'arc s'éteint. Le condensateur se charge de nouveau, puis se décharge à travers l’arc qui se rallume, et le phéno-

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mène se répète indéfiniment. En somme, il se produit une succession de charges du condensateur et de décharges dans un circuit contenant l'arc, la self et le condensateur. Les courbes (3, fig. 68), montrent bien l’allure du phénomène. Elles ont été obtenues à l’oscillographe par M. Blondel. Comme l'arc présente une grande résistance, le circuit est très amorti, et la décharge du condensateur a lieu ordinairement sans oscillations.

La fréquence des charges et décharges successives n’est pas, évidemment, la même que celle de la décharge du condensateur dans un circuit comprenant même self et même capacité. Elle dépend surtout de la facilité avec laquelle se fait le rallumage de l’arc après l'extinction et, par conséquent, du régime de la source d’alimentation, des causes de refroidissement de l’arc, de l’intensité du courant, de la longueur de l'arc.

Ce phénomène discontinu est celui qui se produit le plus souvent, notamment si l’arc est court par rapport au voltage employé, si le courant est faible, et surtout s’il y a de fortes selfs dans le circuit d’alimentation (Montage, fig. 69).

Mais on peut, en variant les constantes des circuits, obtenir d’autres phénomènes.

Quand la self-induction dans le circuit d'alimentation est faible ou nulle, quand l'intensité n’est pas trop voisine de la condition limite de stabilité, et que l'écart des charbons est plutôt fort, l’arc ne s'éteint jamais, le phénomène est continu, et la courbe de l'intensité dans le circuit oscillant est sensiblement sinusoïdale {1 et 2, fig. 68).

Si au contraire, partant des données qui produisent le phénomène discontinu représenté figure 3, planche I, on augmente la self du circuit d'alimentation et la tension de la source, en même temps qu'on réduit la résistance ohmique, les décharges. deviennent oscillantes, et l’on voit apparaître plusieurs élongations à chaque décharge (3 à 9, fig. 68).

144. Applications pratiques. L’arc à haute tension (A. BLoxper). — Dans la pratique, deux méthodes sont employées. La première emploie l'arc sous haute tension. A. Blondel à indiqué, comme déflagrateur basé sur ce principe, l'emploi de deux cylindres placés dans le pétrole, ou dans un liquide isolant analogue, renouvelé par une circulation continue pour l’épurer et le maintenir suffisamment froid. Un premier appareil, fondé sur ce principe, a été construit en 1906 et a subi depuis différentes modifications; une étude complète du dispositif a été faite par le capitaine Brenot, qui a constaté qu'on obtient ainsi des ondes très régulières et d’une grande intensité; par exemple, avec une dynamo de 2000 volts, il obtient, dans l'antenne de la Tour Eiffel, une intensité très régulière de 14 à 15 ampères moyens efficaces,

aptes se 7 a

chiffres bien supérieurs à ceux donnés par d’autres méthodes !.

Fig. 70.— Extrait de J. A. Fleming : « The elementary manual of radiotelegraphy and radiotelephony », avec l'autorisation de l’auteur.

En Amérique, l'emploi de l’are à haute tension paraît assez

répandu. Dans des expériences de L. W. Austin (1907), l'arc jaillissait dans l'air comprimé à 7 atmosphères, sous une différence de potentiel de 4 500 volts. Les deux électrodes étaient refroidies par un courant d'eau, L'énergie utilisée dans un circuit relié par induction au circuit oscillant pourrait s'élever jusqu'à 66 p. 100 de l'énergie mise en jeu. La fréquence a atteint 3 500 000, et on n’a pas obtenu d'autre fréquence (à l'ondemètre) que la fréquence fondamentale.

115. Procédé Poulsen. — De bons résultats pratiques ont aussi été obtenus par M. Poulsen, qui emploie l'arc

Le

un

Fig. 71. — Arc Poulsen.

Extrait de « The Electrician », avec autorisation.

àa basse tension, jaillissant entre les pôles d’un électro-aimant

(1) Nous extrayons les renseignements ci-dessus d’une note‘sur la production d'ondes électriques par l’étincelle-arc à haute tension que nous devons à l’amabi-

lité de M. Blondel.