MACHINES ÉLECTRIQUES

327. On donne le nom de machines électriques à des appareils construits de manière à produire, par le frottement, des quantités souvent considérables d’électricité, que l’on recueille sur des corps convenablement disposés.

Le premier appareil de ce genre a été construit par Otto de Tiuericke. Il consistait essentiellement en un globe de soufre A

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(fîg. 229) traversé par un axe métalique B. à Taide duquel on pouvait lui imprimer un mouvement rapide de rotation. Pendant ce mouvement, on appuyait les mains sur le globe, et le frottement développait rélcctricité.

Les physiciens sont ensuite arrivés, par une série de perfectionnements, à donner à ces appareils une forme plus commode et à recueillir sur des conducteurs convenablement disposés l’électricilé produite par le frotlement.

Nous allons décrire la machine électrique la plus ordinairement employée.

328. Alacliiiie électrique oriliiiafre. — Elle se compose de trois parties principales : un corps frotté, un corps frottant et un réservoir d'électricité.

Le corps frotté consiste en une roue ou plateau de verre CC (fig. 230), fixé, à son centre, à un axe métallique ü reposant sur des montants en bois verticaux B, B, et pouvant être mis en mouvement par une manivelle D. Les montants sont solidement fixés sur une table en bois. Cette roue passe A frottement entre deux paires de coussins aV, ec, fixées aux montants. Ces coussins constituent le corps frottant.

Le réservoir d’électricité consiste en gros tubes de cuivre A, A', G, portés par des colonnes de verre enduites de gomme laque et fixées sur la table en bois. Ces tubes, que l’on désigne sous le nom de conducteurs, forment, le plus souvent, les trois côtés d’un rectangle placé horizontalement au niveau du centre de la roue.

Lesextrémitéslibres des conducteurs portent chacune un ferà cheval en cuivre 6,6’, appelé mâchoire, dont les branches sont dans le plan horizontal du rectangle, embrassent chacune un rayon horizontal delà roue et porleirt à Tintérieur des pointes métalliques horizontales, qui vont aboutir à une faible distance delà roue, sans la toucher.

La roue étant mise en mouvement, les parties, qui ont passé

entre les frottoirs supérieurs se sontchargées, par le frottement, d’éleclridlé positive. Ces parties sont bientôt amenées parla rotation entre les mAchoires. Là, leur fluide positif agit par influence sur le fluide neutre des conducteurs, repousse le fluide

Fig. :23U.

positif et attire le fluide négatif. Celui-ci, s’accumulant sur les pointes, y trouve un écoulement facile, se porte sur le fluide positif de la roue et le neutralise. Les parties de la roue, ainsi déchargées, viennent passer entre les coussins inférieurs, s’y

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chargent de fluide positif et vont produire les mêmes phénomènes sur l’autre mâchoire.

La charge ne s’accroît pas indéfiniment ; elle a nécessairement une limite. D’abord, il arrivera un moment où le fluide positif, qui se trouve sur les conducteurs, contrariera l’action infhienle de l’électricité de la roue, en attirant à lui le fluide négatif qui tend à se porter sur les pointes. Il empêchera ainsi une nouvelle décomposition du fluide neutre des conducteurs. Si les coussins étaient isolés, la limite de charge serait rapidement atteinte; car le fluide négatif qui se trouve sur eux pourrait se communiquer â la roue et en diminucrla charge. Aussi a-t-onsoin de les mettre en communication avec le sol par une chaîne métallique.

La déperdition du fluide des conducteurs par l’air et par les supports vient encore avancer la limite de charge des machines électriques. On la diminue autant que possible en plaçant des fourneaux sous les conducteurs, aHnde dessécher l’air qui les environne. Enfin, on essuie les pieds de verre, avec des linges chauds et secs, pour leur enlever l’humidité qui les recouvre. Ces précautions sont surtout indispensables quand l’air est humide.

Pour juger, à chaque instant, de la charge de la machine, on adapte ordinairement à l’un des conducteurs un électroscope de Henley.Cet appareil, représenté par la figure 231, n’est autrequ’un pendule électrique; il se compose d’une colonne de bois AB, qui porte une petite tige de bois à laquelle est suspendue une boule n. Cette tige est mobile, autour de son point de suspension, sur un cadran C. Quand cet appareil est fixé sur la machine, on voit le pendule diverger, dès qu’elle se charge, et sa divergence est évidemment d’autant plus grande que la tension du fluide des conducteurs est plus *3i.

considérable.

32^. Machine de IVairne. — La machine de Nairne fournit à la fois les deux électricités. C (fig. 23.) est un cylindre de verre soutenu par un axe horizontale, quePonmet en mouvement à l’aide d’une manivelle I. 6B' est unconducteurde cuivre soutenu

riivüiut'B roinii.

tir sur BB. Mais l’électricité positive du verre, en passant devant les pointes de A, détermine, comme dans la machine précédente, une décomposition du fluide neutre, et A se charge de fluide positif. I.es tiges E ei Fêlant rapprochées l’une de l’autre, on voit jaillir entre elles, pendant que la machine fonctionne, une série d’étincelles électriques.

S^O. Machine hydro-élcctriqne d’.t rmsfronflr. — En

1839, le mécanicien W. Patterson, chargé de la conduite d’une machine à vapeur de la force de vingt-huit chevaux . employée au service de la houillère Cramlinglon, près de Newcastle-snr-Tyne, remarqua que, tenant une main dans un jet de vapeur qui s’échappait par une fissure, et présentant l’autre à la paroi métallique de la chaudière, il pouvait tirer de celle-ci des étincelle.

2üi LEÇONS DE PHYSIQUE.

par des colonnes isolantes de verre et porte un coussin contre lequel frotte le cylindre de verre G. A est un conducteur en cuivre isolé, armé de pointes qui viennent aboutir à une petite distance du cylindre G. Gelui ci, en frottant contrôle coussin que porte BBV se charge d’électricité positive et laisse le fluide néga-

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MM. Armsironget Faraday étudièrenllefail pour eu rechercher la cause et trouvèrent qu’il y avait production d’électricité due

Fig. 233,

au frottement, sur les parois de la fissure, des gouttelettes d’eau entraînées parlavapeur.I.a présence de cesgouttelettcsest nécessaire au développement de l’électricité ; car, si on chauffe les tu-

bes par lesquels la vapeur s’échappe, pour empêcher la condensation, on fait disparaître tout signe électrique. En partant de ces résultats généraux dus soit à ses propres expériences, soitù celles de M. Faraday, M. Armstrong construisit une nouvelle machine électrique capable de produire des quantités considérables d’électricité et de donner des résultats bien supérieurs à ceux que donnent les machines ordinaires. I.a figure 233 représente cet appareil.

Une chaudière à vapeur A, portée sur des pieds de verre P, P’, communique, par un robinet B, avec trois tubes de cuivre qui traversent une boîte C, où ils sont enveloppés d’étoupes maintenues toujours humides cà l’aide d’un peu d’eau froide. Ces tubes se terminent par une pièce métallique creuse fig. 234), dans laquelle on a introduit un tube de bois légèrement conique ab, La flèche A représente la marche suivie par la’vapeur. Le jet de vapeur qui s’échappe de ces trois tubes est reçu sur un peigne F qui communique avec le cylindre G isolé par la colonne de verre H.

Lorsqu’on ouvre le robinet B, la vapeur qui doit être dans la chaudière à une pression assez forte, 7 ou 8 atmosphères, se précipite dans ces trois tubes ; en traversant la boîte remplie d’étoupes maintenues froides, elle laisse condenser des gouttelettes d’eau qui, entraînées par elle, arrivent sur la pièce fixée à l’extrémité des tubes, frottent contre les parois du cylindre de bois et se chargent d’électricité positive, qui se répand ensuite surle conducteur isolé G, par l’intermédiaire du peigne F.

11 est indispensable que l’eau dont est chargée la chaudière soit de l’eau distillée ; l’eau ordinaire, contenant en dissolution des substances qui la rendent plus conductrice, ne donne pas d’électricité.

331. iClectrophore. — L’électrophore imaginé par Volta permet d’obtenir la quantité d’électricité suffisante pour un grand nombre d’expériences.ll a l’avantage d’être facilement transportable, et d"une construction simple et peu coûteuse. Use compose d’un gâteau de résine maintenu dans un moule de bois C C' (tig. 233), d’un plateau ou disque de bois P, recouvert d’une

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feuille d'étain et soutenu en son centre par une tige de verre M enduite de gomme laque.

Pour charger cet appareil, on enlève le plateau P, on frotte avec une peau de chat le gcUeau de résine qui se charge d’électricité négative, puis on pose surlui le plateau P. Les phénomènes d’influence se produisent aussitôt : le fluide neutre de P est décomposé; son fluide positif, attiré par l’électricité de larésine, gagne la face inférieure du plateau; son fluide négatif, repoussé par elle, se porte surla face supérieure. Si l’on soulevait alors ce plateau, les deux fluides soustraits^à l’influence se recombineraient; mais si, avant de le soulever, on le met en* communication avec le sol, nous savons que le fluide négatif repoussé doit disparaître, et que le plateau doit rester chargé d’électricité positive, qui se répandra également sur les deux faces, dès qu’à l’aide du manche en verre on l’aura soulevé et soustrait à l’influence du fluide négatif de la résine. Le doigt approché du plateau, après sa séparation d’avec le gâteau de résine, en tire une étincelle brillante, quand l’électrophore est bien chargé. On peut ensuite replacer le plateau P sur le gâteau C C', et comme le fluide négatif de la résine ne s’est pas encore dissipé, par suite de la mauvaise conductibilité de celte substance, les mêmes phénomènes pourront se reproduire; on obtiendra une seconde étincelle, et ainsi de suite, tant que le gâteau restera chargé.

332. linclilne électrique de lloliz. — Dans ces derniers temps M. Holtz a construit sur le principe môme de l’électrophore une nouvelle machine électrique que l’on pourrait appeler électrophnre toitrmnty en ce sens qu’au lieu d’avoir un mouvement alternatifdu plateau, on a un mouvement continu de rotation qui permet à l’influence électrique de se répéter d’une ma-

Fig. 235.

nière continue et de produire des effets d’une grande intensité.

M. Bertsch a beaucoup simplifié l’appareil de M. Holtz, et la machine qu’il a construite produit aussi des effets très-intenses.