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4 Mais cet appareil, d’une si grande simplicité apparente, D est assez obscur dans son fonctionnement.

00e D’après Page, il faudrait rechercher, au moins en partie,

C2 l’origine des vibrations sonores dans les déformations des

(°) Au sujet des premiers appareils de Graham Bell, voir le Zulle- L tin de La Société internotionole des électriciens, Mars 1913, p. 167 7 - et sq. Indépendamment de toute question historique, un observateur averti aurait pu pressentir l’invention du téléphone par certaines remarques sur le fonctionnement des appareils télégraphiques. M. Dujar- | din, graveur, me signalait qu'au moment où il s’occupait, vers 1865, de 4 télégraphie en Angleterre, il avait observé qu’en déréglant les relais d Warler de son bureau à Londres, de façon à leur donner leur maximum de sensibilité, on pouvait entendre crier ou frapper sur une table dans le bureau transmetteur de Manchester.

pièces magnétiques de l’appareil, corrélatives du mouvement moléculaire produit par les variations du champ excilateur (!).

Mais, en tout cas, c’est la membrane téléphonique qui est la liaison effective entre les ondes acoustiques et les ondes électriques.

Son étude a été entreprise par Mercadier qui à fait connaître dans quelques Notes (?) les remarquables recherches auxquelles il a été conduit. Il constata tout d’abord que, pour tout téléphone de champ magnétique donné, il y a une épaisseur de membrane de fer qui donne un maximum d’effet. Son dispositif expérimental était le suivant : la distance d’un métronome à un microphone était progressivement augmentée Jusqu'au moment où l'observateur, dans une pièce voisine, le récepteur télé-

Sensibilité

Epaisseurs de la membrane HA Fig. 1.

phonique à l'oreille, cessait de percevoir tout bruit. Le carré de la distance du métronome au microphone pou-

(*) Eric GÉRARD, Leçons sur l’électricité, t. II, p. 323. (*) Comptes rendus de l’Académie des Sciences, 8 et 15 avril 1889, 12 et 19 janvier 1891. |

vait servir à mesurer la sensibilité du récepleur téléphonique employé. Mercadier construisit ainsi la courbe de la sensibilité d’un téléphone en fonction de l'épaisseur de sa membrane, Cette courbe présente un maximum principal très net (/ig. 1). .

La présence de ce maximum peut être expliquée de la facon suivante. La flexibilité de la membrane croît, d’une part, quand son épaisseur diminue, mais, d'autre part, il en est de même de la saturation magnétique de celle-ci et de la fraction inutilisée du flux, issu des pôles de l’électroaimant, qui se ferme dans l'air.

Il existe de même, toutes autres choses égales d’ailleurs, un diamètre optimum de la membrane, une intensité d’aimantation des noyaux de l’électro qu’il n’y a pas d’intérêt à dépasser, etc., résultats d'expérience qu’on peut interpréter par les modifications corrélatives de la flexibilité de la membrane et de son inertie, par les varations de la perméabilité du fer avec l'intensité d’aimantation, etc.

Pour s’assurer que le mouvement de la membrane était principalement dû à des attractions magnétiques et non aux réactions entre le champ magnétique et les courants induits dans la membrane par les variations de celui-ci, Mercadier pratiqua dans la membrane un fin trait de scie allant du centre à la périphérie : les courants induits, circulaires par raison de symétrie, étaient ainsi éliminés. La courbe de sensibilité conserva la même forme et ses ordonnées furent réduites dans le rapport de 3 à 4 seulement aux environs du maximum principal et de 2 à 4 pour le reste de la courbe (!).

Puisque, en définitive, les mouvements de la membrane sont liés aux variations du champ magnétique, c’est-

à-dire à celles des ampères-tours excitateurs, on voit que

(:) Pour l’étude des membranes diamagnétiques, voir MERCADIER, Comptes rendus de l’Académie des Sciences, 15 avril 1889.

la sensibilité du récepteur téléphonique est fonction, non seulement de ses caractéristiques mécaniques et magnétiques, mais aussi de celles du bobinage inducteur. À ce point de vue, le problème se présente sous un aspect analogue à celui du galvanomètre (!). Si pour un appareil donné et un encombrement déterminé des bobines on fait varier le nombre de spires, on modifie dans le même sens l'impédance de l’appareil. Le problème de la sensibilité du téléphone est, en général, trop complexe pour être utilement abordé par le calcul. On peut cependant lui trouver une solution élégante en télégraphie sans fil (?) : la résistance du téléphone, au moins dans le cas où la fréquence de l’étincelle est peu élevée, doit-être égale à celle du détecteur. Cette règle, universellement adoptée par les constructeurs, conduit à associer au détecteur électrolytique un téléphone de plusieurs milliers d’ohms (8000 en général) et à certains délecteurs à cristaux des appareils de quelques dizaines d’ohms seulement.

2, — Résistance et inductance du récepteur téléphonique.

Les très multiples éléments qui agissent sur la sensibilité du téléphone sont difficiles à préciser et l’on se contente généralement de désigner chaque appareil par sa résistance ohmique, quantité suffisamment caractéristique pour des appareils de dimensions similaires et supposés bien construits. Mais, en fait, si l’on définit analytiquement la résistance et la self-inductance par les relations suivantes qui lient la tension entre les bornes de l’appareil au courant et au flux qui le traverse :

De,

ë dt P'— LT; (1) Rayleigh, Philosophical Magazin, sept. 1894.

(?) Guyau, Contribution à l’étude des bobines d’induction telephoniques ( Revue électrique, t. XVIII, 9 août 1912).

les termes R et L sont représentés, non par des constantes, mais par des fonctions de la phase, et les valeurs moyennes de ces quantités sont elles-mêmes fonction de la fréquence, ainsi que du mouvement de la membrane téléphonique (*).

Il faut voir là sans doute la conséquence de l’inégale distribution du courant dans les fils du bobinage, des pertes dans le fer (courants Foucault, hystérésis, etc.) des propriétés magnétiques complexes de celui-ci, et aussi des variations de la réluctance du circuit magnétique, corrélatives des mouvements de la membrane.

Les variations de R et Len fonction de la phase peuvent être mises en évidence par une simple mesure faite au point d’Anderson : dans une première expérience, on relire la membrane vibrante de l’appareil en étude et l’on établit le minimum téléphonique en notant l'intensité de celui-ci; dans une deuxième expérience, on replace la membrane vibrante et l’on établit de nouveau le minimum téléphonique. On constate que celui-ci est beaucoup plus bruyant que le précédent. Or, d’après la première expérience, le bruit perçu n’a pas seulement pour origine des phénomènes parasites. Cet accroissement de l'intensité du minimum téléphonique ne peut donc être imputé qu'à l'impossibilité d'annuler les fonctions de R et L qui doivent l’être au moment du silence (?), c’est-à-dire à des variations périodiques des valeurs instantanées de ces quantités.

La deuxième expérience permet en outre de constater, pour certains appareils, une notable augmentation de leur inductance moyenne due à la présence de la mem-

(2) KENNELYy et PIERCE, The impedance of telephone receivers as affected by the motion of their diaphragms (Electrical World, 14 septembre 1912).

(2) Voir Chapitre II, p. 34.

brane, tandis que leur résistance n’est pas sensiblement

modifiée.

Voici les résultats trouvés par la méthode d’Anderson sur trois appareils différents (!) :

Téléphone Sullivan pour T. S.F.

Résistance ohmique........ Se La CL ENC 4240® Diamètre de la membrane.............. AADE Épaisseur detlafmemprane re na tt Poids de laniembranetmennee reine 18,4 Sans membrane... R = 7000® E=u4,8 Avec membrane... R = 7000 E—=9286

Monotéléphone Abraham.

RÉSIS tante verre nc 5650% Diamètre de la membrane vibrante...... lues Épaisseur déetlatmmembhrane + #02 OPA Poids de la membrane et de ses griffes .. 08,65 Sans membrane... R— 500% DEAR Avec membrane... R— 7500 DST

Téléphone de réseau (S. I. T., récepteur n° 3).

Résistance ohmique.- +. REA: 1270 Diamètre de la membrane............... DAS Epaisseur de la membrane............ We OU Poids de la membrane............ SARSCR 45,65 Avec ou sans membrane .. R— 210% L = of,otr4

De ces observations on peut conclure que :

1° La réluctance du circuit magnétique est, ou du moins peut êlre, pour certains appareils, notablement modifiée par la présence de la membrane;

2° Les pertes par courants Foucault, hystérésis, etc., dans la membrane, sont généralement peu importantes;

(:) Comme je l’ai signalé plus loin (Chapitre Il, p. 20), la fréquence effective à laquelle correspondent ces mesures est inconnue, bien qu’elles aient été faites avec un interrupteur à mercure qui donnait 80 ou 100 interruptions par seconde.

LE TÉLÉPHONE INSTRUMENT DE MESURE. y)

3° Les propriétés magnétiques et le mouvement de la membrane téléphonique créent des perturbations périodiques de la résistance et de l'inductance de l'appareil. IL est probable d’ailleurs qu’en service normal l'influence de ces perturbations est peu sensible, parce que les courants qui traversent l'appareil sont toujours plus petits que ceux qui circulent dans un dispositif de mesure.

Les variations fort importantes de la résistance et de l'inductance en fonction de la fréquence viennent, à nouveau, d’être mises en évidence par MM. Kennely et Pierce qui leur ont consacré une remarquable étude (1).

Ces expérimentateurs ont en outre constaté que le mouvement de la membrane téléphonique n’agissait pas seulement. sur les valeurs instantanées de la résistance et de l’inductance, mais aussi sur leurs valeurs moyennes, telles qu’on pouvait les conclure d’une mesure au pont.

Dans une première étude sur un appareil de réseau, faite en étouffant avec Le doigt les mouvements de la membrane, ils ont observé que la courbe ascendante de la résistance en fonction de la fréquence avait une allure parabolique et que le produit de la résistance de l’appareil par son inductance était sensiblement indépendant de la

fréquence LR—='const.

La figure 2 reproduit les courbes de la résistance, de l’inductance et de la réactance d’un appareil de 71%.

Dans une seconde étude, MM. Kennely et Pierce, laissant la membrane vibrer librement, ont constaté que la résistance et la réactance de l'appareil, assez voisines des valeurs qu’elles avaient précédemment, soit aux basses fréquences, soit aux fréquences élevées, en différaient notablement au voisinage de la période propre fondamentale de la membrane,ce qu’ils ont attribué, avec raison

(+) KENNELY et PIERCE, Loc. cit.

semble-t-il, aux vibrations énergiques de celle-ci à la réso

nance.

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(rs) it TX ÿ LIT1La Noa lee) è na AT ERRRR * en EAP In EE ne RE RRREREnN

FSI :ù Ë

FE sale 15 (600 2#00 Frequence Fig. 2.

La figure 3 met en évidence les accroissements positifs

Frequence

SUSNSAST ES S S & 8 &8 | OUEOERI €] 2D J9 SOUEISISTI 170 SquawaSouT9y

Fig. 3.

où négatifs pris par la résistance et la réactance du même

téléphone pour une f. é. m., constante de 0,3 volts appliquée à ses bornes (t). Ces courbes ont quelque analogie avec celle de l'indice de réfraction d’un milieu optique au voisinage d’une bande d'absorption.

Avec les très petits déplacements de la membrane qui correspondent aux courants téléphoniques normaux, il est vraisemblable, comme je l’ai remarqué plus haut, que ces effets sont fort réduits et que les variations de la résistance et de la réactance de l'appareil correspondent aux courbes obtenues en étouffant les vibrations.

Au point de vue mathématique, les équations mécanique et électrique du téléphone ont été établies par H. Poincaré (?) si w désigne le déplacement du centre de la membrane, m une masse fictive qui, d’après la théorie du mouvement élastique des plaques vibrantes, serait le cinquième environ de celle de la membrane, F les forces de frottement, M et K des coefficients qui caractérisent les actions respectives de l’électro-aimant lorsque celui-ci est parcouru par le courant £ et lorsqu’aucun courant ne passe dans les bobines et enfin v la tension aux bornes de l’appareil, on a

du du :

De ae. ME0 du di :

M LR — ÿ » =—=\0:

On trouvera dans la magistrale étude de Porncaré l’analyse détaillée du fonctionnement du récepteur téléphonique au moyen de ces équations fondamentales.

(:) Le cadre de cette étude ne me permet malheureusement pas de reproduire la théorie que MM. Kennely et Pierce ont faite, la construction de leur diagramme circulaire et le moyen qu'ils en ont déduit de mesurer l’amortissement de la membrane,

(2) PoINcaARÉ. Étude du récepteur téléphonique (Éclairage électrique, 1907, t. L).