AV
d'où
On peut aussi charger le cadre mobile à un potentiel élevé à l'aide d'une pile dont un pôle communique avec le sol et relier successivement les deux pôles de la pile étalon et les deux points dont on cherche la différence de potentiel aux paires de quadrants, en employant la formule
— ^— î- — ^ étant négligeable devant V.
Lorsque la différence de potentiel cherchée change périodiquement de sens, comme c'est le cas entre les extrémités d'un conducteur parcouru par des courants alternatifs, on enlève la pile de charge et on relie le cadre à Tune des paires de quadrants, § 92.
294 MESURES ÉLECTBIQUKS.
Deux expériences faites en raccordant les quadrants successivement à la pile étalon e et aux extrémités du conducteur fournissent alors des déviations 0 et O'du cadre, telles que
Si l'expression de la différence de potentiel en fonction du temps est une sinusoïde simple, sa valeur moyenne est liée à la différence de potentiel efficace par la relation
V„ = o,9^(VV
La fig. 1 1 3 représente l'électromètre à quadrants de M. Edelmann, modifié par l'auteur en i886, a5n de rendre le mouvement du cadre apériodique, § 214. Dans ce but, les quadrants ce sont embrassés par un aimant en fer à cheval NS, dont les lignes de force sont
concentrées par une pièce de fer doux /. Le cadre se termine à la partie inférieure par une entretoise en forme d'anneau qui joue librement autour de/. Les courants induits développés dans le cadre pendant son mouvement amortissent complètement ses oscillations. Si le cadre est en aluminium , métal non soudable, il convient de supprimer le noyau/afin de pouvoir constituer la partie mobile d'une seule pièce quadrangulaire, en évitant ainsi les rivures qui donnent parfois lieu à des résistances de contact élevées. Au fond de l'électromètre, on verse de Tacide sulfurique concentré destiné à dessécher l'atmosphère de Tappareil.
L'électromètre de M. Edelmann présente l'inconvénient de ne pas permettre le déplacement des quadrants dans le but d'arriver à maintenir l'aiguille au zéro lorsque celle-ci est électrisée et que les quadrants sont à l'état neutre.
L'auteur a obtenu ce résultat en utilisant dans un électromètre la disposition décrite au § 21 5. Dans ce but, il lui a suffi de remplacer la bobine par un cadre d'aluminium analogue à celui de l'électromètre précédent et de fixer les quadrants aux pièces polaires mobiles, recouvertes au préalable d'une chemise isolante.
La fig. 114 montre une vue perspective de l'instrument ainsi modifié. Le noyau en fer qui sert à concentrer les lignes de force de l'aimant dans l'espace où se meut le cadre, en vue d'amortir les oscillations de ce dernier, est couvert également d'une enveloppe isolante et porte quatre quadrants disposés comme les quadrants extérieurs et reliés à ceux-ci deux à deux de manière à renforcer leur action.
La fig. II 5 montre le modèle d'électromètre de Lord Kelvin, modifié par M. Mascart. Les quadrants sont découpés dans une boîte en laiton, cylindrique et aplatie. La palette mobile, profilée en forme d'un 8, est suspendue dans cette boîte. Elle est supportée par un bifilaire en soie et se termine sous les quadrants par un fil de platine auquel sont attachés le miroir destiné aux lectures et un croisillon plongeant dans une coupe à acide sulfurique. Outre son action desséchante, celui-ci amortit les mouvements de la pièce mobile et permet de la mettre en communication électrique avec l'extérieur.
iiBiis electuiiji'es.
MESURE DES DIKt'ÉRlGNCES DE POTENTIEL.
Fig. m5.
227. — Electromètre capillaire de H. Lippmann. — Un tube vertical T terminé par une pointe capillaire ei contenant du mercure plonge dans une éprouvette E remplie d'eau acidulée d'un 1/6* d'acide sulfurique. Une couche de mercure déposée au fond de
Fig. 116.
l'éprouvette étant mise en communication avec le pôle positif d'un élément Daniell par une électrode de platine D, tandis que le mercure du tube est relié au pôle négatif par une seconde élecirode A, on constate aussitôt un relèvement du niveau du mercure dans la pointe capillaire. Cette dénivellation cesse dès que les deux électrodes sont réunies directement entr'elles. Ce phénomène
électrocapillaire découvert par M. Lippmann est attribué par lui à la déformation des molécules d'eau acidulée qui précède la décomposition du liquide et à laquelle on a donné le nom de polarisation.
Dans les limites de tension qui précèdent la décomposition, ce phénomène, observé à Taide du microscope est susceptible d'accuser des différences de potentiel de i/ioooo« de volt et, par suite, de servir de base à un électromètre particulièrement utile dans les méthodes de réduction à zéro. Lorsqu'on applique l'appareil à la mesure des forces électromotrices, nécessairement inférieures à i volt, on équilibre la tension due à la polarisation par une pression exercée sur la colonne de mercure au moyen d'une poire en caoutchouc et estimée à l'aide d'un manomètre à mercure. Il faut avoir soin de mettre invariablement l'électrode. A à un potentiel inférieur à celui de l'électrode D, sinon le ménisque capillaire serait polarisé par l'oxygène et la surface du mercure serait altérée.
228. — Emploi du galvanomètre. — Lorsqu'on charge un condensateur de capacité c à l'aide d'une pile étalon de force électromotrice e, on y emmagasine une quantité d'électricité
Cette quantité peut être mesurée en déchargeant le condensateur dans un galvanomètre balistique, § iSg. Pour une élongation a de l'aiguille, on a
qz=zce = Aa,
Si l'on répète cette expérience après avoir mis les armatures du condensateur en relation pendant un instant avec les points dont on cherche la différence de potentiel V, on a, par analogie,
d'où
Remarque, Dans cette méthode, comme dans le cas de l'emploi de l'électromètre, la charge cédée au condensateur ou à l'électromètre est censée être sans influence sur la différence de potentiel cherchée. Cette condition se réalise dans la mesure de la forcç
électromotrice d'une pile et dans la détermination de la différence des potentiels en deux points d'un conducteur parcouru par un courant permanent.
Mais si Ton avait à estimer la différence de potentiel entre les armatures d'un condensateur, la réunion de celui-ci à Félectromètre, qui est un autre condensateur, pourrait changer sensiblement la distribution des charges et il y aurait lieu de calculer le potentiel primitif cherché d'après le potentiel résultant observé, § 93.
22g. — Voltmètre. — Dans un grand nombre de cas, il est possible de dériver, par rapport aux points dont on cherche la différence des potentiels, un conducteur de grande résistance, sans faire varier cette différence d'une manière sensible. Le produit du courant qui traverse ce conducteur par la résistance de celui-ci mesure la différence de potentiel inconnue.
Or, le conducteur en question peut être la bobine même du galvanomètre qui sert à mesurer l'intensité. Dans ce cas, ce dernier appareil reçoit le nom de voltmètre^ qui indique sa destination. Les voltmètres industriels sont gradués directement en volts. Pour cela, on place le voltmètre en dérivation sur des résistances connues et négligeables devant celle de l'instrument. En faisant passer dans ces conducteurs des courants mesurés avec un ampèremètre étalon, on obtient aux bornes du voltmètre des différences de potentiel faciles à déterminer et qui permettent de dresser l'échelle des déviations de l'appareil .
Tous les galvanomètres industriels sont susceptibles de servir de voltmètres à la condition qu'ils soient munis d'une bobine de fil fin suffisamment résistante.
L'appareil de Cardew, qui, par suite de la ténuité du fil qu'il contient, a une résistance élevée, reçoit généralement cette destination. Il convient tout spécialement à la mesure des forces électromotrices périodiques , car son coefficient de self-induction étant négligeable, il n'y a aucune différence de phase entre le courant qui le traverse et la différence de potentiel appliquée à ses bornes.
Un moyen simple d'étendre l'échelle des indications d'un voltmètre consiste à disposer en série avec ce dernier des résistances représentant des multiples exacts de la résistance de l'appareil. Soient r cette dernière , n r la résistance ajoutée , les divisions de Tins-
trument expriment des tensions égales à la (n+i)« partie des tensions indiquées par Tappareil dépourvu de résistance additionnelle.
On verra que, dans plusieurs applications , telles que l'éclairage électrique, il est nécessaire de maintenir la tension du courant très voisine d'une certaine tension normale, loo volts par exemple. Il en résulte que le voltmètre ne doit montrer de la sensibilité qu'aux environs de cette tension. L'appareil Hummel et ses congénères, § 218. permet de réaliser ce desideratum. En effet, le champ d'une bobine courte varie très peu vers le milieu de celle-ci, l'intensité ne présente une progression rapide qu'au voisinage des spires. Il en résulte que la palette de fer est sollicitée par des forces qui croissent très vite quand elle s'approche du courant et qu'une faible modification de ce dernier est alors accusée par une déviation très sensible de l'index. On constate, en effet, dans la graduation d'un voltmètre Hummel que, vers l'extrémité de l'échelle, un écart angulaire donné correspond à une différence de tension beaucoup plus petite que vers le zéro de la graduation.
Il est nécessaire que la résistance des voltmètres reste pratiquement constante, quels que soient la variation de la température ambiante et réchauffement dû au courant. On y arrive en employant du fil de manganine, § 2o3. Généralement, une faible partie seulement de la résistance de l'appareil est constituée par le fil enroulé autour du cadre galvanométrique. Le surplus s'ajoute sous forme d'une bobine additionnelle Si cette dernière a une résistance relativement très élevée, on peut enrouler sur le cadre du fil de cuivre dont l'influence est alors minime au point de vue des variations totales de la résistance. C'est ainsi qu'est disposé le voltmètre Weston, de construction analogue d'ailleurs à l'ampèremètre décrit au § 219.
MESURE DES RÉSISTANCES ÉLECTRIQUES
230. — Classification des résistances. — Dans Téchelle des conductibilités apparaissent d'abord les métaux et les alliages ; puis quelques corps tels que le graphite, le phosphore rouge, le chlo rure et l'oxyde de plomb, certains sulfures et séléniures. Viennent ensuite les électrolytes, et enfin, à l'extrémité inférieure de l'échelle/
MESURES DES RÉSISTANCES ÉLECTRIQUES
3oi
les corps, dits isolants, dont la conductibilité est incomparablement plus faible que celle des métaux. Les métaux et les alliages augmentent de résistance avec la température, tandis que la résistance des autres corps diminue quand la température croît.
Le tableau suivant donne la résistance spécifique de divers corps usuels, et le coefficient de variation de la résistance par degré centigrade à la température indiquée.
