FORMES DIVERSES DE LUSTERRIPTEIR DE WEIL\ELT Ç

glucose B (fig. 7.3) dont le fond est percé d'un trou E de 3 mm de diamètre, contenant une lame de plomb C et disposé à l'intérieur d'un vase A qui reçoit la seconde électrode D. Une tige de verre conique F peut être graduellement enfoncé dans le trou du tube à glucose. On peut ainsi à volonté faire varier, par la manœuvre du bouton G qui commande la vis H, la grandeur de l'orifice qui met en communication les deux

vases.

On peut encore plus simplement disposer à l'intérieur l'un de l'autre deux cristallisoirs d'inégales grandeurs contenant chacun une des lames de plomb et dont le plus petit est percé d'un certain nombre de trous.

En pratiquant plusieurs orifices dans la paroi du

vase intérieur on augmente

— Interrupteur à orifices de M. Caldwell.

ainsi, toutes choses égales

d'ailleurs, l'intensité du courant qui traverse l'interrupteur.

L'intensité du courant croit pour un même nombre d'orifices avec le diamètre de ces orifices. Ce diamètre doit être inférieur à 2 mm pour que l'interrupteur fonctionne.

Il y a avantage à constituer un interrupteur par le plus grand nombre possible d'orifices du plus petit diamètre possible. A l'usage, en effet, les trous augmentent peu ii peu de diamètre.

94 BOBiyEs D'L\Drcrio.\ et isterripteurs

On peut graduer rinterrupteur en le constituant par toute une série de tubes à essais percés chacun d'un trou et disposés en couronne dans le même vase. En introduisant successivement dans le circuit chacun des tubes, on augmente, à volonté, le nombre d'orifices de l'interrupteur et, toutes choses égales dailleurs, l'intensité du courant envové dans la bobine d'induction. L'usao-e de tubes à essai ne convient toutefois que pour de faibles intensités de courant, ne dépassant pas 6 à 8 ampères.

On peut encore constituer un interrupteur susceptible de fonctionner avec des différences de potentiel variables (').

On dispose pour cela h Tintérieur les uns des autres trois vases A, B, C ( fig. 74) • ^^ grandeurs difi'érentes, dont les deux plus petits sont percés de trous et (|ui contiennent chacun une électrode formée par une lame de plomb. Si le plus petit vase A est percé de trois trous et le vase moven B de six trous, on peut indifféremment faire fonctionner cet interrupteur avec [)o volts, 120 volts et 9.40 volts, sans autre résistance introduite dans le circuit que celle de la bobine actionnée.

Avec 5o volts, on fonctionne en employant l'électrode intérieure a et l'électrode médiane h ; avec 120 volts on utilise l'électrode médiane b et l'électrode extérieure c ; avec 240 volts, on oblige le courant à traverser les deux vases intérieurs en prenant comme pôles de l'interrupteur l'électrode intérieure a et l'électrode extérieure c (*).

Fig. 74- — Iiitoi'rupfoui' à orifices à trois électrodes fonctionnant avec des difFérences de potentiel variables.

C) A. TuRPAiN. — Société des Sciences physiques et nature/tes de Bordeaux, a") janvier 1900.

FORMES DIVERSES DE L'INTERRUPTEUR DE WEILXELl 91

En opérant de cette manière, malgré la variété des chutes de potentiel employées, l'intensité du courant utilisé ne dépasse pas de 10 à 12 ampères.

Lorsqu'on utilise des courants très intenses il y a avantage à augmenter la masse de liquide employée afin que réchauffement produit par le fonctionnement de l'interrupteur soit assez faible. Au lieu de cristallisoirs on peut employer deux sceaux de verre rentrant l'un dans l'autre.

Un dispositif commode à réaliser et qui constitue un interrupteur durable consiste à disposer à l'intérieur

Fig. 7f). — Interrupteur à orifices à grande masse liquide.

d'un bac d'accumulateur en verre V une série de trois ou quatre flacons à col étroit (de ^5o cmc à i litre de capacité) percés chacun de deux ou trois trous au voisinage du fond. Chacun des flacons A, B,... (fig. ^5) contient une électrode «, b,... formée d'une lame de plomb. L'une des parois du bac est également recouverte d'une lame de plomb P qui constitue le pôle fixe de l'interrupteur.

Le bac est rempli d'eau acidulée au i/io.

Si l'on a ainsi réuni dans le même bac plusieurs flacons ayant servi d'interrupteurs pendant plus ou moins longtemps, comme les trous dont ils sont munis se sont plus ou moins agrandis par l'usage, on dispose en réalité d'une série d'interrupteurs réunis dans le même vase et

96 BOBISES D'L\DiCriOy ET lyTEBRVPTEURS

exigeant pour fonctionner des intensités de courant variables de Ton à l'autre.

On prendra donc pour second pôle de l'interrupteur l'une des lames a,b,c... suivant l'intensité du courant que l'on désire utiliser. On peut même réunir deux ou plusieurs des lames intérieures aux flacons pour constituer le second pôle de l'iippareil.

La grande masse de liquide que contient le bac (lo à i5 litres) empêche que la température de l'interrupteur s'élève d'une manière notable malgré un fonctionnement de l'appareil de longue durée.

On obtient une très grande régularité en employant comme liquide une dissolution de sulfate de cuivre ; on peut alors constituer les deux électrodes par deux lames de cuivre. Il est nécessaire d'aciduler la solution par l'acide sulfurique pour diminuer la résistance du liquide.

Fonctionnement de l'interrupteur de Wehnelt. — L'interrupteur de Wehnelt ne fonctionne d'une manière convenable que si la source d'électricité employée présente une différence de potentiel notable (do à 60 volts au minimum). Il peut très commodément être employé lorsqu'on dispose du courant d'un secteur de distribution qui présente une différence de potentiel de iio ou 220 volts en général.

Comme on l'a vu précédemment, il peut encore fonctionner avec une source d'électricité de faible voltage, mais il faut alors élever la température du liquide acide qui baigne les électrodes.

Les très nombreuses études de l'interrupteur de Wehnelt qui ont suivi son apparition montrent que l'interruption ne doit pas être attribuée au phénomène de l'électrolyse. On recueille en effet, pendant le fonctionnement, au voisinage de l'électrode filiforme active (au voisinage des

FO.\CTIO.\.\hME.\T DE L ISTERRUPTEUR DE WEHXELI 97

trous, dans le type d'interrupteur Simon-Caldwell), un mélange de oraz hvdrosfène et oxvgène.

Dans l'interrupteur de Wehnelt à électrode filiforme, on recueille au voisinage du fil de l'oxygène tant qu'il y a électrolyse et que l'interrupteur ne fonctionne pas. Dès que l'interrupteur Ibnctionne, c'est un mélange détonant d'oxygène et d'hydrogène qui se dégage au voisinage du fil.

Dans l'interrupteur de Wehnelt à orifices, avant le fonctionnement aucun dégagement gazeux n'a lieu au voisinage des trous; l'anode dégage de l'oxygène, la cathode de l'hydrogène. Dès que l'interrupteur fonctionne, on recueille au voisinage des orifices qui deviennent lumineux, un mélange détonant.

Si Ion étudie un interrupteur à orifices dont les électrodes sont constituées par des lames de cuivre et dont le liquide est une dissolution de sulfate de cuivre, on recueille pendant le fonctionnement, au voisinage des trous, un mélange détonant. De même un interrupteur de Wehnelt h fil de cuivre et à sulfate de cuivre donne lieu, pendant son fonctionnement, au dégagement d'un mélange détonant d'hydrogène et d'oxygène au voisinage du fil de cuivre. Dans les deux sortes d'interrupteurs, avant qu'on ait atteint l'intensité convenant au fonctionnement, il se produit un transport de cuivre d'une électrode à l'autre. Ces observations mettent donc bien hors de doute le fait que l'électrolyse ne joue aucun rôle dans le fonctionnement de l'interrupteur de Wehnelt à fil ou à orifices.

M. Rothé (^) a montré que lorsqu'on augmente graduellement l'intensité du courant qui traverse l'interrupteur, on constate trois régimes successifs.

(') E. RoTHi':. [Comptes rendus de l Académie des Sciences, 3o octobre 1899-)

TuRPAiN. Ondes électriques. j

f)8 BOBISES D'IADrCTIOX ET I.\TERRlPTEiRS

Un premier régime, pendant lequel l'électrolyse a lieu et qui ^^ersiste depuis do l'aiblcs intensités (3 h 4 ampères) jusqu'à ii.5 ampères. I/appareil ne peut dans ces conditions fonctionner comme interrupteur.

Si Ton cherche à augmenter l'intensité du courant, par une diminution de la résistance du circuit, l'intensité tombe subitement de ii,j ampères h 2,5 ampères. Ce second réoime, à raii)le intensité est variable ; l'aiopuille de l'ampèremètre indique des variations d'intensité. Une lois ce régime atteint on peut augmenter ou diminuer considérablement la résistance sans qu'il soit modifié.

Il n'est donc pas indifférent de fermer le circuit directement sur une grande résistance ou de le fermer sur une

résistance très faible que l'on augmente ensuite pendant que le courant circule.

L'étude du dégagement gazeux pendant ce second régime montre que ce sont les variations de la gaine de gaz qui produisent les variations de l'intensité du courant, mais elles sont trop faibles et trop lentes pour que l'anode de platine constitue un interrupteur de courant.

Dans ce cas ainsi que l'a montré ^I. Pellat (^) dans létude qu'il a faite de l'interrupteur de Wehnelt, on peut, grâce à la stabilité de ce régime, introduire sans le modifier une self-induction dans le circuit (le primaire d'une bobine d'induction, par exemple), et l'on ne constate aux bornes de l'induit aucune étincelle appréciable.

Si au contraire, la self-induction est placée dans le circuit avant la fermeture du courant, l'intensité movenne du régime variable qui s'établit peut atteindre une intensité très notable qui dans les expériences de M. Pellat (^)

(') H. Pell.vt. (Comptes rendus de l Acadéjnie des Sciences. 27 mars 1899-)

(") Id., 20 mars i8()Ç).

FOyCTIOySEMEST DE LISTERRUPTErn DE UE/IXELT 99

a atteint jusqu'à 3o ampères environ. C'est ce troisième régime à grande intensité movenne qui constitue le régime normal d'interruption.

Irrégularités des interruptions . — MM. R, Federico et P. Baccei (') ont étudié par une méthode des plus ingénieuses les durées successives des interruptions et des établissements du courant dans un circuit comprenant un interrupteur de Wehnelt. 11 ont utilisé pour cette étude le phénomène de la polarisation rotatoire magnétique.

Cet interrupteur est constitué par un tube de verre C (fig. j6) de 2 cm de diamètre, muni à ses deux extrémités de garnitiires en laiton. La monture supérieure T porte l'électrode active, fil de platine F de 0,2 mm de diamètre et de

i5 mm de longueur. La monture intérieure

Fig. -(]. — Dispositif d iiitciTupteui" Wehnelt de MM. Federico et Baccei .

supporte une lame de plomb enroulée en spirale et présentant une surface de i o cm-. Le même circuit comprend l'enroulement primaire d'une bobine d'induction pouvant donner i:") mm d'étincelb's, un solénoïde S (fiof. r'~ 1 formé de

- Dispositif de MM. t'ederico et Baccei pour étudier les irréel larités des interruptions de Tinterrupteur Wehnelt.

plusieurs couches de gros fil de cuivre enroulé sur un tube de verre CC et l'interrupteur ;i étudier.

(') R. Fedkrico et P. B.\ct;Ei. [Rendicoiiti délia Reale Accademia dei Lincri, t. VITI. p. 34;, 17 décembre 1899.

loo BOBIXES D'IXDlCTIOy ET ISTERRUPTEURS

Le tube de verre CC qui sert de support au solénoïde S est rempli de sulfure de carbone. Un faisceau lumineux envoyé par un héliostat E est dirigé suivant l'axe du tube CC et traverse ainsi le sulfure de carbone placé entre deux niçois X. X'. Ce faisceau lumineux est concentré parla lentille L sur un rouleau de pellicule photographique P, mis en mouvement par un moteur électrique qui communique au l'ouleau une vitesse angulaire de 4o tours par seconde.

Les niçois étant à lextinction, aucune impression lumineuse n'est produite sur la pellicule photographique si aucun courant ne parcourt le solénoïde S. Dès que l'interrupteur fonctionne, un courant périodiquement interrompu traverse le solénoïde; il s'ensuit un passage périodique de la lumif'ie à travers les niçois qui produit une impression péri()di([ue de la pellicule photographique. Au développement, la pellicule offre une série de traces noires correspondant aux passages du courant dans le circuit, alternant avec des régions dégradées correspondant aux interruptions du courant.

Il est donc facile par l'observation de la pellicule développée d'évaluer les intervalles de temps qu'ont duré les interruptions successives.

On constate cjue. jusqu'au moment de l'interruption, l'intensité du courant reste sensiblement constante, puis elle décroît rapidement sans s'annuler complètement. La durée des interruptions est assez constante. Au contraire l'intervalle de temps séparant deux interruptions est très variable. En movenne, le temps pendant lequel le courant est interrompu est le i/6 de celui qui s'écoule entre deux interruptions successives.

M^L R. Federico et P. Baccei ont étudié l'influence du magnétisme sur le fonctionnement de l'interrupteur. Ils ont lait agir un champ de 12000 unités C. G. S. et n'ont pas constaté de changement appréciable dans la

FOyCTIOyyEMEST DE VISTERRUPTEUR DE WEliyELT lOi

fréquence des interruptions, mais le lonctionnement de l'interrupteur est plus irrégulier dans ce cas que si lappareil est soustrait à l'action du champ.

L'influence de la nature du liquide employé comme électrolvte a également été étudié par cette méthode. On a comparé à la dissolution d'acide sulfurique au i/io une dissolution de bichromate de potassium et d'acide sulfurique renfermant lo grammes de chacune des substances dans 100 orammes deau.

Comme le montre le tableau suivant, la fréquence des interruptions est plus grande avec la dissolution de bichromate de potassium qu'avec l'eau acidulée, pour une même intensité de courant et une même force électromotrice.

Solution w 1 1- -j I •

bolution acidulée

Diirérencc de potentiel Jejnchromate . ^^-^ ,^— ^^ aux bornes de 1 interrupteur 38 volts 59 volts 34 volts 47 volts

Intensité du courant . 5 amp. 5,3 amp. 5,3 amp. 6 amp.

Fréquence par seconde 820 94f> aSo 620

On contate également que pendant le fonctionnement de l'interrupteur l'agitation du liquide bichromate est très faible; la solution reste limpide et le dégagement gazeux se montre régulier. L'échaufTement du liquide est moins rapide qu'en employant l'acide sulfurique seul. Pour ces diverses raisons la solution de bichromate de potassium doitètre préférée à la dissolution d'acide sulluriqueau i/io.

M. E. Ruhmer (^) a comparé au point de vue des irrégularités des interruptions l'interrupteur de ^yehnelt à fil de platine et l'interrupteur à orifices. Il a constaté que ce dernier présentait, toutes choses égales d'ailleurs, bien moins d'irrégularités que l'interrupteur a fil de platine.

Ainsi M. Ruhmer a relevé pour l'interrupteur de

(') E. Ruhmer. [Eleklrolechnischc Zeitschrlft. t. XXI. p. 33 1, 26 avril

KJOO.)

lui UUBI.\ES D'I.\DUCTIO.\ ET lyTEHRUPTEiRS

Wehuelt ij lacunes sur 109 interruptions, soit i6p. 100, tandis qu'un interrupteur de M. Simon ne donnait que 5 lacunes sur 58 interruptions, soit c) p. 100.

Comparaison des interrupteurs du genre Foucault et du geni'e 'Wehnelt '|. — On peut comparer les deux genres d'interrupteurs en prenant comme terme de comparaison 1 intensité des phénomènes lumineux obtenus entre les pôles d'une même bobine d induction desservie successivement par des interrupteurs diiî'érents. On détermine, par exemple, quel est pour chaque interrupteur et pour chaque forme d'interrupteur le maximum de lonorueur d'étincelle et le maximum de longueur d'étincelle en forme de chenille qu'on peut obtenir en faisant varier 1 intensité du courant envové dans le primaire de la bobine.

La détermination de la première limite aigrette-étincelle) permet d'apprécier la puissance, celle de la seconde limite f étincelle-chenille) permet d'apprécier la rapidité. La constance douces longueurs limites indique la régularité.

Le tableau suivant donne quelques résultats d'une étude comparative de l'interrupteur de Foucault et d interrupteurs de ^^ chnelt à fil et à orifices. Les plus grandes vitesses communiquées à l'interrupteur de Foucault ne permettent pas d'ol)tenir toujours létincellechenille; il se produit plus souvent, lorsqu'on réduit la distance explosive, une étincelle entourée de flammes.

liiteitiipteur Foucault :

Limites de la loiig^ucur entre

Aigretto Etincelle Etincelle et étincelle et flamme et chenille iO cm 7 cm 36,5 1 5,5 1 3 cm

l'i A. ÏLRPAIX. {Cmiiptcs rendus de l'Acudeiitte des Sciences. ri févi'ier if)i»(i.

Intensité

du courant

7 amp.

IMERIiil'TELHS DE EOICAULT ET DE WEHXELT

Interrupteur Wehuelt n fil :

Dimensions du lil

diamètre

longueur

0,7 mm

5,25 mm

14 cm

Interrupteur Wehnelt ii orifices .

Nombre d'orifices

En définitive, au point de vue de la durée et de Véconomie, l'interrupteur de Wehnelt à orifices doit être préféré à l'interrupteur à fil de platine.

Ces deux sortes d'interrupteurs sont préférables à l'interrupteur de Foucault tant au point de vue de la durée qu'à ceux de la coiiimodilé et de la rafndilé.

Quant à la régularité et à la f)uissance, l'interrupteur de Foucault, dans les limites de vitesse entre lesquelles il fonctionne, ne le cède pas aux interrupteurs du genre Wehnelt. Il est même plus régulier que ces derniers, et si l'on fait usage de certains types d'interrupteurs du genre Foucault bien construits, on obtient des ellets sensiblement aussi puissants qu'avec les interrupteurs du genre Wehnelt et on réalise une très notable économie. En outre les interrupteurs du genre Foucault permettent de faire varier ti volonté la fréquence des interruptions.