QUINZIÈME LEÇON

ÉLECTRICITÉ. — ÉLECTRISATION (sUlTIi).

1. Électrophysiquk. — Appareils d'induction. — Qualités des couiaiil!induils. — Description des appai-eils médicaux.

Messieurs,

Qualités des 11 ne Suffit pas de connaître la manière dont sont iûduu"! construits les appareils d'induction, il est également nécessaire de posséderquelquesnotions sur les qualités des courants induits.

Ces courants étant le résultat d'un effet d'induction exercé par la première bobine sont sous la dépendance d'une part de la bobine inductrice, de l'autre des conditions réalisées par la bobine induite.

Toutes choses égales d'ailleurs, l'intensité des courants induits varie avec celle du courant inducteur et avec la longueur du circuit inducteur. Comme vous l'avez vu dans notre précédente leçon, les courants induits sont alternatifs, c'est-à-dire alternativement directs et inverses. Ils sont la conséquence de l'état variable du courant primaire au moment où il s'établit et au moment où il cesse. Ce courant part de zéro, augmente jusqu'à ce qu'il arrive à l'état permanent, puis à partir de ce point il décroît pour redevenir nul.

Quand les interruptions sont très fréquentes, la rupture du courant se produit avant la fin de la variation, c'est-à-dire avant l'établissement de l'état per-

ÉLECTRICITÉ. — ÉLEGTRISATION. 223

maiieiit, de sorte que des interruptions trop fréquentes nuisent aux effets de l'induction.

Les courants directs et inverses d'une même bobine induite représentent la mise en jeu d'une égale quantité d'électricité; mais les courants considérés respectivement n'ont ni la même intensité, ni la même force électromotrice.

En effet, la différence de potentiel qui s'établit dans le fd induit et par suite l'intensité du courant, varie en raison inverse du temps pendant lequel s'est pro-

Fig. 09.

duit la variation. Or, dans la bobine inductrice, la variation de rupture étant plus courte que celle de fermeture, le courant induit direct, correspondant à la rupture a plus de force électromotrice et d'intensité que le courant inverse déterminé par la fermeture.

Les causes de la différence dans la durée de Tétat variable dans la bobine inductrice sont multiples. A la fermeture la prolongation de la variation paraît due simplement à la production de l'extra-courant inverse. A la rupture les phénomènes sont plus compliqués. Je me bornerai à vous faire remarquer que l'extra-courant direct qui se manifeste à ce moment fait naître une étincelle tendant à prolonger la variation et par suite à diminuer la différence dans la durée des deux variations.

Le courant diminue avant de cesser et le faisceau de fer doux se désaimante moins brusquement. Ces causes d'affaiblissement de l'action d'induction peuvent être en grande partie évitées à l'aide d'un dispositif imaginé par Fizeau (1853). Il consiste à mettre deux points du circuit pris de part et d'autre de l'interrupteur en communication avec un condensateur à feuilles d'étain (fig. 69), dont le rôle est "d'absorber l'extracourant et d'atténuer l'étincelle. Les appareils médicaux ne sont pas armés de ce condensateur.

Considérons maintenant l'influence exercée par la construction et l'emplacement de la bobine induite, mais sans entrer dans les considérations de physique pure soulevées par cette question un peu difficile.

Le courant induit qui se produit pour un courant inducteur donné, présentant des périodes déterminées d'état variable, dépend surtout au point de vue pratique de la longueur du fil de la bobine induite.

Dans les conditions où sont construits les appareils médicaux, les bobines à fil gros et court présentent comme qualité prépondérante la quantité. L'intensité, dans ce cas est élevée, mais la force électromotrice est relativement faible. Dans les bobines faites avec un iil plus fin et comprenant, par suite, un plus grand nombre de spires, la qualité qui devient prédominante est la différence de potentiel aux pôles, soit la force électromotrice. La quantité est alors relativement faible, l'intensité tend à diminuer. On devra donc dans la pratique choisir les bobines à fil fin et long dans tous les cas où l'on aura besoin de susciter les effets qui sont sous la dépendance de la force électromotrice (tension); on donnera, au contraire, la préférence aux bobines à gros fils (bobine inductrice ou bobine induite à gros

lil), lorsqu'on voudra utiliser un appareil de quantité.

En général, dans les appareils médicaux, le fil de la bobine inductrice a l'"",5 à 2'°'" de diamètre et 6 à 35 mètres de long, et celui de la bobine induite un diamètre de 0""°,16 et une longueur de 1000 à 1800 mètres. Mais nous verrons que certains appareils permettent d'employer des bobines faites avec des lîls de divers diamètres et plus ou moins longs.

Enfin, ajoutons que l'emplacement de la bobinepeut servir de moyen de graduation, les effets d'induction allant en s'affaiblissant avec l'éloignement du courant secondaire et étant, au contraire, à leur maximum, lorsque les deux bobines se recouvrent.

Nous avons vu que les deux bouts du fil de la bobine induite correspondent à deux bornes métalliques marquées P'N' (fig. 68). Ce sont les pôles de la bobine. Lorsqu'on considère les deux courants induits de fermeture et de rupture, chacune des bornes est alternativement pôle positif et pôle négatif, mais, dans la plupart des applications médicales et physiologiques, le courant induit de fermeture est négligeable pour les raisons que nous connaissons maintenant.

On ne considère donc pratiquement que le courant de rupture. Lorsqu'on applique un doigt sur chacune des bornes, le pôle qui provoque la sensation la plus douloureuse est le négatif.

Les courants induits, sauf leur alternance et leur courte durée, obéissent aux lois générales des courants et sont capables de produire les mêmes effets physiques . Pour le démontrer, il suffit de redresser les courants alternatifs, de manière à les recueillir dans le même sens, comme dans les machines dynamo-électriques. On peut voir alors que les courants induits jouissent

IIayk.m. — V. - lo

des mêmes propriétés chimiques que les courants de pile. Quant aux effets calorifiques, il n'est pas nécessaire, pour les constater, de redresser les courants induits, la quantité dégagée dans un circuit étant indépendante du sens du courant.

Au point de vue physiologique, les courants induits présentent, comme conditions particulières, de fortes différences de potentiel, liées à de faibles quantités d'électricité mises en mouvement, conditions très différentes de celles qui sont réalisées par le courant de pile. Ajoutons encore que les courants induits, ayant une très courte durée, ne peuvent pas déterminer les réactions qui, à l'état normal ou pathologique, réclament une certaine durée de l'excitation.

Dans la pratique on ne mesure pas les courants induits. On ne se préoccupe que du nombre des interruptions que l'on peut, avec les appareils le mieux construits, faire varier à volonté, de façon à avoir un certain nombre de secousses, rendues plus ou moins énergiques à l'aide de divers modes de graduation. Aussi le Congrès des électriciens, tenu en 1881, a-t-il recommandé l'emploi d'une bobine normale, qui, animée par un courant d'intensité constante, permettrait aux physiologistes et aux médecins de se placer dans des conditions toujours identiques, et d'avoir ainsi des résultats comparables.

Malheureusement les constructeurs n'ont tenu aucun compte de ces prescriptions : ils cherchent toujours à se distinguer les uns des autres par la dissemblance de leurs modèles.

Si, pour des expériences précises de physiologie, on voulait estimer l'énergie des courants induits, on pourrait le faire en coulombs en envoyant la décharge

dans un galvanomètre balistique et en la comparant à celle d'un condensateur étalonné.

Les appareils d'induction employés en médecine sont Appareils trop nombreux pour que nous puissions les décrire tous, ruédicaux. Ils se différencient surtout par leurs dimensions; par la manière dont se font les interruptions, par leur mode de réglage.

Dans les petits appareils et dans quelques-uns des moyens, construits surtout pour être portatifs et peu

Fig. 70.

coûteux, les interruptions sont obtenues à l'aide d'un trembleur de Neef et, en général, il n'y a qu'une bobine de fil fin, fixe, et recouvrant la bobine inductrice. Ces petits appareils sont actionnés par une pile à auge au bisulfate de mercure, ou bien par une des petites piles dont je vous ai montré des modèles (fig. 70 et 71).

On peutdansune certaine mesure, modifier le nombre des interruptions.

Le réglage de l'intensité des courants s'obtient à l'aide d'un cylindre de laiton qui se déplace parallèlement à l'axe de l'appareil entre le noyau et la bobine

228 LEÇONS DE TllÉRAPEUTIQUK.

inductrice. Lorsqu'on veut utiliser les ell'ets d'une bobine à fil gros et court, des bornes spéciales permettent, en général, de recueilli)- les extra-courants de la bobine inductrice.

Les moyens et les grands modèles ont pour avantages de posséder un interrupteur pouvant donner un nombre variable d'interruptions et de présenter des bobines

multiples, habituellement à chariot, analogues à celles du modèle de Siemens et Halske, employé pour la première fois par Du Bois-Reymond. Lorsque ces appareils sont à poste fixe dans le cabinet médical, on emploie pour les actionner une pile extérieure ; mais quelques-uns, par exemple celui de Tripier, sont disposés dans une boîte portative.

Gaiffe père avait adapté à l'appareil à chariot de Tripier (fig. 72) un interrupteur ingénieux donnant de 50 à 3000 interruptions par minute suivant la position du levier.

Il tend à être remplacé par un appareil plus simple, imaginé par Gaiffe fils (fig. 73). L'interrupteur y es! constitué par une lame, V, mobile autour d'un axe horizontal, ce, soutenu par deux montants verticaux. Dans la position de repos, la lame V, en vertu de son poids, repose sur une des branches du levier LOI qu'on peut faire tourner antour de l'axe horizontal CC'. Quand

le noyau F de la bobine inductrice s'aimante, il fait basculer la lame V et le courant s'ouvre. La partie antérieure de la lame plus lourde que la postérieure re-

Fig. 72.

vient après désaimantation du faisceau en contact avec le levier; le courant passe de nouveau et ainsi de suite. En faisant varier la position du levier LC, on fait

Fig. 73.

varier l'excursion de l'interrupteur et on obtient à volonté de 2 à 50 intermittences par seconde.

Trouvé obtient des interruptions en nombre variable à l'aide de deux dispositifs particuliers.

Dans l'un d eux, Tarmaturc du trembleur, pivotée sur un axe vertical, reçoit des prolongements métalliques de longueurs déterminées expérimentalement et

Fig. 74.

destinées à ralentir dans une mesure voulue le nombre des oscillations par seconde (fig. 74). D'autre part, une

fî.Trouvy; 14, rue Vivii-niic Pari^

Fig. 7.5.

came en platine est fixée sur le pivot d'une aiguille parcourant un limbe gradué et restant constamment parallèle à cette came (fig. 75) On peut ainsi faire

occuper à celle-ci toutes les positions que l'on veut dans son champ de 180° et faire varier ainsi l'amplitude et la durée de l'oscillation du trembleur.

Dans l'interrupteur Trouvé à mouvement d'horlogerie (lig. 76) un cylindre divisé en vingt-cinq parties dans le sens de sa longueur est mû par un mouvement d'hor-

Fig. 76.

logerie dont la vitesse se règle au moyen d'un volant régulateur, de manière à décrire un nombre voulu de tours par seconde. Chaque partie du cylindre est munie d'un certain nombre de touches ou chevilles dont le nombre croît comme la série des nombres entiers. Un style ou frotteur se meut à volonté, parallèlement à l'axe du cylindre et peut être mis successivement en contact avec les différents nombres de touches, de telle sorte que le courant est interrompu autant de fois qu'il y a de touches dans la position qu'il occupe.

Bien d'autres systèmes ont été proposés pour produire l'interruption du courant inducteur. Nous signa-

lerons seulement encore l'emploi des diapasons dont les vibrations propres sont entretenues par un électroaimant que traverse le courant inducteur ou celui d'une pile spéciale. Les diapasons électriques ont le grand avantage, pour les expériences précises, de fournir des interruptions absolument régulières, quelle que soit leur rapidité. Mais ils ne peuvent servir que dans les cas où l'on veut avoir des courants induits très rapides. Boudet de Paris se servait de deux diapasons dont l'un donnait 60 vibrations doubles à la seconde, et l'autre 215 vibrations.

Les appareils à bobines superposées, graduées , com me nous l'avons vu, à l'aide du cylindre de laiton, ont l'inconvénient de ne pas donner le zéro absolu. Ils ne peuvent donc pas être utilisés pour les recherches physiologiques qui nécessitent souvent l'emploi des courants d'une énergie minimum. Aussi a-t-on imaginé des appareils dits à chariot qui permettent de graduer les courants induits à l'aide de Fécartement plus ou moins grand des deux bobines, inductrice el induite.

Les appareils à chariot offrent encore l'avantage de permettre d'enlever complètement la bobine induite ordinaire et de la remplacer par une autre de même diamètre, mais portant un fil de longueur et de grosseur différentes.

C'est à Tripier que l'on doit le premier appareil médical de ce genre.

Le grand appareil de Tripier, construit par Gaiffe, (iig. 72) possède trois bobines induites; l'une, à gros fil, dont la résistance est d'environ 1 ohm; une seconde à fil moyen, ayant 15 ohms de résistance; enfin une troisième, à fil fin et long, dont la résistance atteint

jusqu'à 1300 à 1400 ohms. D'après les indications précédemment développées, on voit qu'avec la même bobine inductrice, on a le moyen de faire varier les tensions selon les différents besoins de l'application.

Il existe, en outre, un appareil Tripier plus petit et renfermé avec sa pile génératrice dans une boîte

Fig. 77.

portative, mais pouvant être aussi actionné par une pile extérieure (fig. 77). Le chariot porte deux bobines secondaires, l'une à gros fil, l'autre à fil fin. Il suffit de retourner le système qui supporte les bobines pour utiliser l'une ou l'autre. On peut également employer l'extra-courant d'ouverture pris sur la bobine inductrice.

Pour graduer cet extra-courant, on ferme la bobine induite sur elle-même à l'aide d'un petit fil. Elle agit alors à la façon d'un cylindre régleur. On peut in-

lercaler en outre dans le circuit un rhéostat à eau. C'est aux moyens et aux grands appareils à chariot que sont généralement adaptés les interrupteurs à nombre variable d'interruptions dont nous avons donné la description.

Tous les constructeurs livrent actuellement des appareils à chariot de diverses dimensions. Appareils Autrefois, avant l'invention de la bobine de Ruhmfaradiques ^^^^^^ les médecins se servaient couramment d'appareils

Fig. 78.

magnéto-faradiques. Aujourd'hui ces appareils sont presque entièrement délaissés en raison de la nécessité, pour les employer, de faire tourner une manivelle par une tierce personne. Ces instruments ont, cependant, une réelle valeur et peuvent offrir, dans certains cas, quelques avantages. Les appareils ma-

gnéto-faradiques médicaux procèdent des types Clarke et Page.

Dans la machine de Clarke, une armature de fer doux est disposée de manière i\ pouvoir tourner devant les pôles d'un aimant permanent et fixe (fig. 78).

Pendant la rotation de l'armature, il se produit, dans ses diverses pièces, une variation de l'état magnétique et, par suite, des courants induits dans les circuits hélicoïdaux qui garnissent l'armature.

Soient S et N les deux pôles de l'aimant etB,B',B"B"', (fig. 79) les diverses positions d'une bobine tournant autour du centre 0 dans le sens indiqué par les flèches pennées et admettons, pour rendre l'explication plus simple, que lorsqu'une bobine est dans le voisinage d'un des pôles, ce pôle est seul actif.

Prenons d'abord la bobine en face de N et allant en s'en éloignant d'un mouvement uniforme. Il naîtra dans le circuit dont fait partie le fil de la bobine un courant de même sens que le courant particulaire du pôle et de l'aimant, courant dont le sens est indiqué par la flèche non pennée. Ce courant, d'abord fort, ira en s 'affaiblissant ; mais bientôt la bobine se rapprochera du point P et l'action du pôle S commencera à se faire sentir. Le pôle S correspond à un mouvement particulaire inverse de celui de N ; mais comme la

Fig. 79 (d'après Gariel).

bobine se rapproche de S, il naîtra un courant induit inverse et par conséquent de même sens que le premier, qui se trouvera ainsi continué. Mais au moment où la bobine dépasse le pôle S, le courant change brusquement de sens. Les mêmes effets se reproduisent pour cette seconde moitié de la révolution; mais on voit qu'on obtient ainsi des courants induits alternatifs.

Fig. 80.

Une disposition spéciale donnée à la partie de l'appareil qui recueille les courants permet de prendre les courants alternatifs, tels qu'ils sont donnés par l'induction, ou des courants toujours redressés, des courants de même sens.

Dans la machine de Page, ce sont les pôles de l'aimant qui sont garnis de bobines.

On peut combiner les deux systèmes, ainsi que l'a fait Gaiffe, en plaçant des hélices sur l'armature et sur l'aimant et obtenir ainsi des appareils qui, tout en ayant un petit volume, possèdent une action considérable.

Cependant les modèles le plus habiLuellement employés en médecine, notamment en Angleterre et en Amérique, reproduisent tous le type Clarke.

Gaiffe construit un appareil Clarke qu'il a rendu très pratique en le dotant d'un organe qui sert à la fois de redresseur de courants, d'interrupteur et de graduateur (fig. 80). La graduation du courant s'ob-

Fig. 81.

tient en faisant varier l'interruption du moment minimum au moment maximum de la courbe d'intensité du courant induit; un simple glissement des balais sur le collecteur donne ce résultat.

Cet appareil fournit, malgré son petit volume, des courants de tension, analogues à ceux de la bobine induite et, de plus, met en jeu une grande quantité d'électricité, ce qui ne peut être obtenu avec les appareils faradiques. 11 offre encore l'avantage de donner des courants dirigés dans le même sens.

Tout récemment, d'Arsonval a imaginé un nouvel appareil magnéto-faradique, capable de fournir des courants régulièrementalternatifs, c'esi-h-dire sinusoïdaux.

Cette machine comprend un aimant mobile tournant en face et très près d'un électro-aimant fixe.

L'aimariL, un lieu d'être en fer à cheval, est circulaire (fig. 81). Il est formé par plusieurs disques d'acier aimantés séparément à saturation et fixés les uns sur les autres. Les deux pôles sont aux extrémités d'un même diamètre NS. Il est monté sur un axe AA', mis en mouvement par l'intermédiaire d'un pignon et d'une roue dentée H.

Les noyaux de la bobine fixe 1^] ont le même écart que les pôles de l'aimant mobile.

Pendant la rotation de l'aimant, il y a production dans la bobine de courants induits qui changent de sens à chaque demi-révolution. Ces courants ne sont pas redressés et peuvent produire une excitation continue, régulièrement alternante, pour laquelle l'auteur a proposé l'expression de voltdisaiiuii sinusoïdale .

On fait varier la force électromotrice et, par suite, l'intensité des courants induits, soit en faisant varier la vitesse du mouvement de rotation, soit en rapprochant plusoumoinslabobinefixedel'aimant. L'intensité deces courants peut être représentée par les ordonnées d'une sinusoïde dont les abcisses représentent les temps.

Gaiffe étudie en ce moment un appareil destiné à la pratique médicale et fournissant, à l'aide d'une dynamo analogue à celle des moteurs électriques, un courant sinusoïdal facile à graduer.

Enfin nous signalerons un appareil imaginé par le

Fontaine-Atgier et qu'il a fait connaître sous le nom de machine volta-gramme. Deux bobines placées en opposition sont séparées par un vibrateur à la fois commutateur et collecteur. Les pièces intercalées aux bobines, tropcomplexes pour être décrites en détail, sont, en somme, disposées de telle sorte que l'une des bobines est en variation de fermeture, tandis que l'autre est en

variation d'ouverture. On peut donc recueillir les induits directs, sans temps perdu, ce qui fournit une excitation subcontinue, ou bien les courants alternatifs de sens contraire, également sans temps perdu, auquel cas l'excitation produite offre une certaine analogie avec celle que détermine l'appareil à voltaïsation sinusoïdale de d'Arsonval.

En réalité on n'obtient ainsi que des courants ondulatoires, non absolument continus, qui se rapprochent plus des courants induits ordinaires que des courants voltaïques.

Je dois encore vous signaler la possibilité d'associer les courants induits et les courants voltaïques. Pour l'application de ce procédé, qui a été employé dans ces dernières années par quelques praticiens, on intercale dans le circuit de la bobine induite, à l'aide du combinateur de courants, dede Watteville, une batterie voltaïque semblable à celles dont on se sert pour l'électrisation par les courants continus.

Lorsqu'on réunit le pôle positif de la batterie au pôle négatif de la batterie d'induction, deux éléments de pile produisent déjà un effet intense par addition d'une certaine quantité d'électricité aux effets de tension de la bobine induite; au contraire, lorsque la batterie galvanique est reliée à la bobine par les pôles de même nom, les effets de tension dus au courant induit se trouvent annulés, alors même qu'on n'utilise que trois ou quatre couples de la batterie.

Cette méthode d'électrisation réalise des conditions physiques assez complexes. Elle présenterait pratiquement, d'après certains auteurs, et entre autres d'après Boudet de Paris, de sérieux avantages dans quelques cas d'atrophie musculaire.