G LEÇONS DE PHYSIQUE

parce qu'il peut servir ù mesurer l’intensité des courants; multiplicateur^ parce qu’il multiplie leurs effets et peut servir à constater leur existence, même lorsqu’ils sont très faibles.

Cet appareil fut imaginé par l’Allemand Schweiger ; nous n’en exposerons que le principe.

Supposons qu’on replie un fil conducteur suivant la forme d’pn

rectangle ABCDE (fig. 285) au milieu duquel on placera une aiguille aimantée ab mobile autour d’un axe de, qu’un courant parcoure ce fil dans le sens ABCDE, entrant en A et sortant en E. Il est évident qu’en appliquant à chacun des côtés du rectangle, la règle d’Ampère énoncée plus haut, on verra que chacune des portions rectilignes du courant a sa gauche en avant du plan de la figure, et qu’elles concourent toutes, par conséquent, à faire tourner l’aiguille dans le môme sens et à placer son pôle austral a en avant du plan de la figure. II est facile de voir que par cette disposition on a augmenté l’influence du courant sur l’aimant, puisque, si l’on vient maintenant à déplier ce fil rectangulaire et à le développer suivant le prolongement de AB fixe, les autres côtés BC, CD, DE n’agiront plus sur l’aiguille qu’à des distances plus considérables et par suite auront une action moindre.

11 est évident aussi que si, au lieu de former un seul rectangle avec le fil, on l’enroule un grand nombre de fois et toujours dans le môme sens autour d’un cadre rectangulaire (fig. 286), au

tnilieu duqüel l’aiguille se trouvera placée sur un axe vertical, l’appareil gagnera en sensibilité, puisque toutes les portions rectangulaires du fil agiront ensemble et d’une manière concordante.

GALVANOMÈTKE.

Nous devons cependant faire observer qu’on n’augmenterait pas indéfiniment la sensibilité du galvanomètre en enroulant sur le cadre des longueurs de plus en plus grandes de fil, attendu qu’il est démontré que l’intensité d’un courant diminue à mesure que la longueur du fil qu’il a à parcourir devient plus grande.

Un galvanomètre se compose donc essentiellement d’un fil enroulé un grand nombre de fois autour d’un cadre, au centre duquel se trouve placé un aimant mobile autour d’un axe vertical. Le fil est entouré de soie, substance non conductrice, afin d’en isoler les portions contiguës et de forcer le courant à parcourir toute la longueur du fil avant de quitter l’appareil.

430. Nous remarquons que, la terre exerçant son action sur l’aiguille aimantée en même temps que le courant, l’aiguille ne se met en croix rectangulairement que lorsque l’action de celui-ci est assez énergique pour que celle de la terre puisse être sensiblement négligée. Dans le cas d’un courant peu intense, l’aiguille, obéissant à la fois à son action et à celle de la terre, prend une position intermédiaire entre 0® et 90®, qui est d’autant plus voisine de la position rectangulaire que le courant est plus intense : si bien qu’alors l’appareil peut servir à mesurer l’intensité du courant ; c’est de là que lui vient son nom de galvanomètre,

11 est évident que l’instrument sera d’autant plus sensible que l'action de la terre sera moindre. Or il est possible d’annuler cette action de la terre par l’emploi d'aiguilles asiatiques.

On donne ce nom à un système de deux aiguilles fixées à un môme axe, solidaires l’une de l’autre et disposées de telle sorte que leurs pôles, des noms contraire, soient superposés : le pôle austral A de l’une (fig. 287) est au-dessus du pôle boréal B' de l’autre et réciproquement ; si ces deux aiguilles sont parfaitement égales en intensité magnétique, il est évident que la terre sera sans action sur le système qu’elles forment, puisqu’elle tendra à entraîner vers un même point les pôles A et A' qui sont disposés de manière à ne pouvoir obéir tous deux à cette action.

Examinons maintenant Taction d’un courant rectangulaire sur un système de deux aiguilles « 6 , al' (fig. 288) suspendues

à un fil sans torsion et placées l’une, a'6, dans le rectangle, l’autre ab' au-dessus. Si l’on applique la règle d’Ampère, on trouve que le côté supérieur MN du rectangle tend à porter le pôle austral d en avant du plan de la figure, de môme que le pôle

6'dea6'. Cette action est concordante avec celle des trois autres côtés du rectangle sur l’aiguille db.

Quant aux trois autres côtés BC, DC et DF, il est facile de voir qu’ils exercent sur aU des actions parfaitement contraires à celles qu’ils exercent sur a'6, mais comme ils sont plus éloignés de ad que MN, c’est l’influence de MN qui prédomine, de telle sorte que l’action du cadre sur l’aiguille supérieure doit ôtre considérée comme s’ajoutant à celle qu’il exerce sur l’aiguille inférieure. L’appareil gagne donc en sensibilité, et de plus il a l’avantage d’étre insensible à l’action de la terre.

Nous devons ajouter cependant ^e dans la pratique on ne rend pas le système des deux aiguilles complètement astatiques afin qu’elles puissent se diriger dans l’espace, ce qui est plus commode pour les observations; mais cette force de direction est très-faible.

431 . Aimantation par le» courants. — L’expérience d’OKrstedt avait établi l’existence de relations intimes entre les fluides magnétiques et électriques. Le 4 septembre 4820, Arago rendait compte à l’Académie des sciences des phénomènes observés parle physicien danois, et le 25 du môme mois il décrivit à l’Académie la mémorable expérience qui devait plus tard conduire à la découverte des télégraphes électriques. Dès qu’il apprit les résultats obtenus par OFrstedt, Arago se mit à étudier l’action du courant électrique sur le fer doux. Un fil de cuivre traversé par un courant énergique fut plongé par lui dans la limaille de fer, et il l’en

Fig. 288.

ELEGTRO -AIMANTS.

retira emportant adhérentes à lui de nombreuses parcelles de limaille. Craignant que l’action ne fût due à la présence sur la surface du conducteur d’une certaine quantité d’électricité libre, et ne rentrât alors dans le phénomène de l’attraction des corps légers par le fluide électriquiB libre, il répéta l’expérience en plongeant le fil dans la poussière d’un autre métal, et il reconnut que cette fois il n’y avait pas adhérence entre le conducteur électrique et les poussières métalliques. 11 démontrait par là que le phénomène était dû à l’action spéciale du courant sur le fer doux, et qu’il n’était pas nécessaire que celui-ci eût reçu une aimantation préalable pour subir l’influence du courant.

Il reconnut également que si l’on mettait une aiguille d’acier non aimantée en croix avec un courant électrique, celui-ci déterminait l’aimantation, de manière que le pôle austral de l’aimant ainsi créé fût à sa gauche comme dans l’expérience d’OErstedt.

Les phénomènes observés par Arago ne se produisaient que lorsqu’on employait des courants d’une grande intensité. Ampère imagina la disposition suivante, qui permet de réussir avec des courants beaucoup moins énergiques. Une pile de Bunsen de deux ou trois éléments suffit amplement.

Un fil est enroulé en hélice sur un tube en verre creux de petit diamètre et à l’intérieur duquel on place l’aiguille d’acier ab (fig. 289). Celle-ci se trouve alors en croix avec chacune des spires du fil. Si l’on fait passer un courant dans le sens indiqué par les flèches, toutes ces spires agissant d’une manière concordante, l’aimantation aura lieu, et il est évident qu’ici la gauche du courant étant du côté de a, le pôle austral de l’aimant formé sera en a, le pôle boréal en b.

rrrî

Fig. 289.

432. Aimantation dn fer donx. — Un morceau de fer doux placé dans l’intérieur d’une hélice semblable à celle que nous venons de décrire, s’aimante aussi sous l’influence du courant, mais l’aimantation ne subsiste pas après le passage du courant; dès qu’il est établi, elle se produit ; dès qu’il cesse, elle cesse avec lui. Pour que la désaimantation se fasse instantanément, il est nécessaire que le fer doux employé soit bien préparé ; s’il

* I.o fer doux se distingue de l’acier en ce qu'il ne contient pas de charbon.

Fig. Î90.

oonlient du charbon, l’aimantation pourra subsister pendant un temps plus ou moins long après l’interruption du courant.

433. Électro-lmanu. - I/aimantation et la désaimantation faciles du fer doux sous l’influence des courants électriques sont

appliquées dans la construction des électro-aimants qui sont eux-mémes susceptibles de nombreuses applications.

Imaginons une bobine de bois (fig.290), sur laquelle s’enroule un fil de cuivre enveloppé de soie 5 dans cette bobine est placé un barreau e de fer doux : les extrémités a et 6 du fil sont mises en communication avec les pôles d’une pile.

Dés que le courant passe, le barreau s’aimante et, dans la disposition que présente la figure, le pôle austral se produira à l’extrémité supérieure, le pôle boréal à l’extrémité inférieure. Si l’on place devant le barreau une pièce de fer doux rfc, elle sera fortement attirée : on pourra suspendre

après elle des poids considérables sans la séparer du barreau e.

Mais dès qu’on rompra la communication avec la pile, dès que le courant cessera de passer dans la bobine, l’aimantation disparaîtra instantanément et la pièce cd se détachera du barreau e.

M. Pouillet a fait construire des électroaimants capables de porter plus de 1000 kilogrammes. 11 fait donner au barreau la forme d’un fer à cheval (fig. 291 et 292) : chacune de ses extrémités est entourée d’une bobine en bois sur laquelle s’enroule le fil, qui passe d’une bobine à 1 autre, mais de manière que l’enroulement ait lieu dans le même

Fig. Î9l.

TÉLÉGRAPHES ÉLECTRIQUES. 33t

sens, et que par suite les actions des deux bobines soient concordantes. Dans la figure 292, en appliquant toujours la règle d’Ampère, il est facile de voir que le pôle boréal sera à Textrénaité par laquelle entre le courant, extrémité marquée du signe le pôle austral à l’extrémité marquée du signe — et par laquelle sort le courant.

Souvent au lieu de replier le barreau de fer doux de l’électroaimant en forme de fer à cheval, on se contente de disposer deux bobines semblables à celles et de réunirles extrémités supérieuresc des deux barreaux de fer par une pièce de fer qui leur est fixée.

434. Dès la fin du dernier siècle, les physiciens pensèrent à utiliser les effets de la bouteille de Leyde pour transmettre les signaux à distance ;la découverte de la pile et de ses effets, les travaux d’CErstedt et d’Ampère devaient plus tard mener à la solution d’un problèmes! important pour la facilité de nos relations.

Dès 1820, Ampère s'exprimait ainsi dans un mémoire inséré dans les Anna/es dephysigue et de chimie : « On pourrait, au moyen d’autant de fils conducteurs et d’aiguilles aimantées qu’il y a de lettres, et en plaçant chaque lettre sur une aiguille différente, établir à l’aide d’une pile placée loin de ces aiguilles, et qu’on ferait communiquer alternativement par les deux extrémités à celles de chaque conducteur, former une sorte de télégraphe propre à écrire tous les détails qu’on voudrait transmettre,

• Fig, 292.

de la figure 292 l’une à côté dé l’autre.

travers quelques obstacles que ce soit, à la personne chargée d’observer les lettres placées sur les aiguilles. En établissant sur la pile un clavier dont les touches porteraient les mêmes lettres et établissant la communication par leur abaissement, ce moyen de correspondance pourrait avoir lieu avec facilité et n’exigerait que le temps nécessaire pour toucher d’un côté et lire de l’autre chaque lettre. »

On voit que dans ce passage Ampère établissait d’une manière bien nette le principe de la télégraphie électrique. Mais l’appareil qu’il proposait n’était pas assez simple pour entrer dans la pratique ; de plus, la variabilité dans Tintensité des courants fournis par les piles alors connues constituait une difficulté qui ne devait être surmontée que plus tard par la découverte des piles à courant constant. Aussi le principe posé par Ampère ne fut-il sérieusement appliqué que longtemps après. Ce n’est qu’à partir de 1834, que les travaux de MM. Gauss et Weber, Alexandre, Steinheil, Wheaslone, Morse, Amyot, Masson, Bréguet, Cooke, Bain, etc., etc., firent entrer la télégraphie électrique dans une voie de véritables progrès.

Les limites de cet ouvrage ne nous permettent pas de décrire tous les systèmes de télégraphes ; nous n’étudierons que celui de M. Morse et celui deM. Bréguet; mais avant d’indiquer les parties dont ils se composent, il est important d’expliquer le principe commun sur lequel ils reposent tous.

433. Supposons qu’on veuille transmettre une dépêche de Paris à Amiens. Une pile est installée à Paris; du pôle positif (fîg. 293)

Fig. 293.

part un fil métallique qui va s’enrouler à Amiens sur un électroaimant A, en face duquel se trouve une plaque de fer Pou armature maintenue à distance par un ressort antagoniste. Le fil, après s’être enroulé sur l’électro-aimant, retourne à Paris, où il peut . être mis en communication avec le pôle négatif de la pile. Qu’on

établisse à Paris la communication entre les deux pôles, immé* diatement le courant part du pôle positif, traverse le fil, passe dans Télectro-aimant à Amiens et retourne à Paris au pôle négatif. Mais le passage de l’électricité produit l’aimantation du fer doux, et par suite l’attraction de la plaque P, qui s’avance malgré la résistance du ressort trop faible pour s’opposer au mouvement. Cette attraction peut être considérée comme un premier signal transmis de Paris à Amiens. Qu’on interrompe la communication entre les deux pôles, l’aimantation cesse à Amiens et le ressort antagoniste ramène à distance la plaque P. Ce second mouvement de la plaque peut être considéré comme un nouveau signal. On comprend que l’on puisse combiner ces signaux de manière à représenter toutes les lettres de l’alphabet. .

436. Communication avec la terre. — Pour que la transmission des dépêches puisse s’effectuer d’un lieu à un autre, il est nécessaire que les deux postes soient réunis par une série non interrompue de corps conducteurs. Du pôle positif de la pile située à la station qui expédie la dépêche part ordinairement un fil appelé fil de ligne, qui va au poste d’arrivée s’enrouler sur l’électro-aimant. Mais au lieu de faire revenir ce fil au pôle négatif de la pile, il suffit, comme l’a montré M. Sleinheil, en 1 837,

Fig. 294.

d’y attacher une lame de cuivre, qu’on plonge dans la terre (fîg. 294), tandis que le pôle négatif de la pile porte aussi une plaque de cuivre plongeant dans le sol.

*437. Voici comment on peut expliquer le rôle de conducteur que joue la terre: soit une pile isolée dont les extrémités ne communiquent pas entre elles, les deux pôles acquièrent des tensions égales et contraires: si chaque pôle est mis en communication avec une sphère de dimensions finies, la pile produira de l’électricité,

jusqu’à ce que chaque sphère soit en équilibre de tension avec le pôle auquel elle correspond. Mais ce mouvement électrique se fait avec U ne rapidité telle que la charge paraît se faire instantanément et le courant n’exerce aucune influence sensible sur les appareils les plus délicats. Si, au contraire, nous employons des sphères de très-grandes dimensions, elles mettront plus de temps à se charger elle flux électrique, quoique momentané, agira sur l’aiguille d'un galvanomètre placé sur son trajet. Si chacune des sphères devient le pôle positif fournira alors un véritable courant

d’électricité positive, etle pôle négatif un courant d’électricité négative. Or, la terre avec laquelle nous mettons en communication les deux extrémités delà pile peut être considérée, pourchacune d’elles, comme une sphère de dimensions infinies, et il en résulte qu’elle jouera le rôle de conducteur entre les deux pôles.

Cette disposition a l’avantage, non-seulement de procurer une économie de la moitié du tilàemployer,mais aussi de permettre de se servir de piles moins énergiques, attendu que la terre offre moins de résistance au passage des courants que les fils métalliques, et cela est si vrai qu’on a trouvé que l’intensité des courants est presque double de ce qu’elle serait avec un fil de retour.