CHAPITRE II

l eclairage electrique. — historique. — davy decouvre le phénomène essentiel sur lequel repose l'éclairage par l'électricité. ■ — léon foucault applique a' l'éclairage le phenomene de la décharge électrique dans le vide, découvert par davy. — les régulateurs de la lumière électrique. — régulateur léon foucault et dubôsq. — régulateur serrin. — m, jarlochkoff supprime tout régulateur, par l'invention de la bougie ëlec-. trique. — la bougie jablochkoff. — lampe werdermann. — decouverte de l'éclairage électrique

PAR L'INCANDESCENCE d'un FIL FIN DANS LE VIDE. — M. DE CHANGY. — LES LAMPES RUSSES. — RECHERCHES ET TRAVAUX d'edISOR, DE SWANN, DE MAXIM ET DE LA NE FOX.

de platine, qui rougit et — c'est un fait d'expérience — rend la lumière plus vive et plus blanche.

M. Clamond a construit, avec des dispositions spéciales, un bec de ce genre, que M. Popp, l'inventeur des horloges pneumatiques, a rendu plus pratique.

La substance étrangère introduite au sein de la flamme, dans le bec Popp, est un globule de magnésie. Mais le globule de magnésie s'use vite, il faut le remplacer au bout de 12 à 15 heures; ce qui a empêché ce système de se répandre.

Un bec à gaz réchauffé plus simple que tous les précédents, est le bec Auer, du nom de son inventeur, M. Auer de Welsbach.

C'est une ^ application à l'éclairage, du bec Bunsen, dont on se sert, dans les laboratoires de chimie, pour accroître considérablement la température de la combustion clu gaz de l'éclairage.

On sait que le bec Bunsen est un tube vertical, ouvert à sa partie supérieure, et portant à sa partie inférieure, un peu en dessous de la tubulure par laquelle arrive le gaz, de petits trous, pour laisser passer de l'air. Le gaz aspire l'air, lequel se mélange intimement avec lui, et constitue une sorte de gaz tonnant, qui brûle avec une flamme bleue, peu lumineuse, mais extraordinairement chaude. M. Auer de Welsbach a mis à profit la très haute température de cette flamme, en lui communiquant un grand effet lumineux par l'interposition d'un corps étranger.

- Pour cela M. Auer de Welsbach place par-dessus le bec Bunsen, une sorte de capuchon composé de substances terreuses (zircone, yltria, oxyde de laatane), d'une longueur de 6 à 7 centimètres, et en forme de cône, que l'on soutient au moyen d'un fil de platine, supporté par une tringle de cuivre et un anneau. Ce capuchon peut,

d'ailleurs, s'élever ou s'abaisser au moyen s. t. h. :

Dans les Merveilles de la science (1), nous avons fait connaître le principe de Féclair âge électrique par l'arc lumineux voltaïque, et nous avons décrit les premiers appareils destinés h régler la marche des charbons lumineux. Il sera nécessaire, pour la clarté de ce qui doit suivre, de rappeler brièvement ce que nous avons dit, à ce propos, dans les Merveilles de la science.

Le premier créateur de l'éclairage par l'électricité est le chimiste anglais Humphry Davy, qui, en 1813, dans une expé-

(1) Tome IV, pages 214-226.

rience, restée célèbre, produisit un arc électrique, d'un éclat éblouissant, en effectuant la décharge électrique d'une pile très puissante entre les deux fils conducteurs terminés par deux crayons de charbon de bois, placés eux-mêmes dans un vase de cristal, où existait le vide.

Cette belle expérience fut longtemps répétée dans les cours publics, où elle excitait une admiration universelle, sans que

Fig. 309. — M. Jablochkoff.

l'on songeât à l'appliquer à l'éclairage. Ce fut le physicien français Léon Foucault, qui, le premier, en 1844, transporta ce remarquable phénomène dans la pratique, et obtint un éclairage éblouissant, en se servant de charbons de cornue de gaz, comme conducteurs du courant, et opérant, non plus dans le vide, comme faisait Humphry Davy, mais à l'air libre, grâce à la très faible combustibilité de ce genre de charbon.

Comme les charbons s'usaient en brûlant dans Fair, et s'usaient d'ailleurs inégale-

ment, il était nécessaire de les rapprocher, au fur et à mesure de leur combustion, pour maintenir égale la distance entre les deux pointes du charbon et assurer ainsi la continuité de l'arc lumineux. De là la nécessitéde régulateurs.

Le premier régulateur construit par Léon Foucault et Dubosq remplissait parfaitement cet office, et nous l'avons décrit dans les Merveilles de la science (1). Nous avons également décrit le régulateur Serrin, perfectionnement extrêmement remarquable de l'appareil de Foucault et Dubosq, et qui est encore aujourd'hui d'un grand usage pour l'éclairage par l'arc électrique, en raison de la perfection de ses organes et de la régularité de son mécanisme.

En traitant de l'éclairage électrique dans les Merveilles de la science, nous nous sommes arrêté au régulateur Serrin, qui permettant un usage très régulier et très pratique de l'éclairage par l'arc électrique, commença de donner une certaine extension aux applications de l'éclairage par l'électricité. Nous avons dit que, permettant d'éclairer de grands espaces, l'arc électrique régularisé par l'appareil Serrin, servait déjà, en 1870, à favoriser les travaux de nuit en différents chantiers.

Nous reprendrons la question de l'éclairage électrique, au point où nous en étions resté en 1870 environ, dans les Merveilles de la science.

C'est en 1876 que se produisit, dans l'éclairagé par l'arc électrique, la grande révolution qui vint imprimer à cette industrie nouvelle une impulsion inattendue. Un jeune ingénieur russe, M. Jablochkoff, inventait, à cette époque, ce qu'il appela la bougie électrique, qui vint rendre inutile l'emploi de tout régulateur, et imprimer, par cette suppression, un élan immense aux

(1) Tome IV, page 219.

SUPPLÉMENT A L'ART DE L'ÉCLAIRAGE

«applications économiques de l'éclairage électrique par l'arc lumineux.

M. Jablochkoff a donné le nom de bougie électrique à un mode tout particulier de terminaison des pôles de là pile, entre lesquels le courant électrique se décharge, qui rend inutile tout moyen mécanique d'assurer le rapprochement des deux charbons, au fur et à mesure de leur usure par la combustion.

La bougie électrique Jablochkoff se compose de deux baguettes de charbon placées

Fig. 310. Fig. 31 l.— GIobepour l'éclairage élec- . Bougie Jablochkoff. trique par les bougies Jablochkoff.

parallèlement l'une à l'autre, et séparées par une matière isolante, fusible : le plâtre; l'extrémité des deux charbons est donc seule visible. Ces deux extrémités sont exactement comme deux mèches de bougies placées en regard l'une de l'autre ; et c'est entre ces deux extrémités libres, c'est-à-dire en haut de ce double crayon que jaillit l'arc électrique. A mesure que les charbons brûlent, le plâtre fond, comme le corps gras d'une bougie; il se volatilise, et laisse ainsi continuellement à nu la même longueur des deux charbons nécessaire à l'entretien de l'arc lumineux.

La figure 310 représente la bougie électrique Jablochkoff ';. ab, cd7 sont les deux baguettes de charbon réunies inférieurement par un manchon, M, et séparées Tune de Y autre par une lam e de plâtre .

Les bougies Jablochkoff sont enfermées dans un globe de verre dépoli ou émaillé, qui a pour effet d'atténuer la trop vive lumière de Tare électrique, lequel, vu directement, blesserait les yeux. Nous représentons dans la figure 311, moitié en coupe, moitié en élévation, le globe de verre qui enveloppe la bougie Jablochkoff,

Cinq ou six bougies électriques sont placées sur le môme support, et quand Tune a fini de se consumer, il faut qu'une autre la remplace. Pour cela, l'intervention de la main de l'homme est nécessaire. Il faut qu'à chaque intervalle d'une heure et demie environ, le surveillant des appareils fasse, au moyen d'une clef, tourner le disque porteur des bougies, et mette ainsi une bougie nouvelle en communication avec le courant.

Telle était, du moins, la disposition primitive employée par l'inventeur ; mais, nous n'avons pas besoin de le dire, l'intervention d'un surveillant avait un grand inconvénient. M. Jablochkoff arriva à le faire disparaît^ par des dispositions très ingénieuses, que nous ferons connaître plus loin.

Un autre système de lampe électrique, qui a rendu quelques services, par la simplicité de son mécanisme , est celui de M. Werderrnann, physicien anglais, qui fusionna son invention avec celle d'un physicien français, M. Reynier; de sorte que le nom de système Werderrnann engloba les deux inventions.

Le mécanisme de la lampe Werderrnann consiste à faire pousser le charbon de bas en haut, au fur et à mesure de sa combustion, par un contre-poids, lequel, agissant comme pourrait le faire un ressort à boudin, remonte constamment le charbon, et le fait

buter contre un disque supérieur, lequel sert à établir le courant.

La figure 312 fera comprendre ce mécanisme.

Une baguette de charbon est mobile à l'intérieur du tube métallique, T, et peut, un moyen d'un contre-poids attaché à une corde, qui se réfléchit sur une poulie, à l'intérieur du tube T, pousser de bas en haut ce charbon. L'extrémité supérieure de ce charbon vient buter contre un disque de cuivre, qui est en rapport avec le pôle négatif de la pile ou du générateur d'électricité, tandis que le tube métallique, T, com-

Fig. 312. — Lampe Werdermann.

munique avec le pôle positif. Il n'y a donc de portée à l'incandescence par le passage du courant que la partie d, du charbon comprise entre le tube métallique qui lui sert de support et le disque de cuivre supérieur. Cette partie incandescente n'a que trois quarts de pouce environ, et elle constitue le point lumineux.

Avec cette lampe, on peut obtenir, à volonté, l'arc voltaïque, en tenant les deux charbons un peu éloignés l'un de l'autre, ou Y incandescence 7 en les laissant en contact. Nous verrons plus loin l'utilité et le rôle spécial des lampes à incandescence. Disons seulement, pour le moment, que la lampe Werdermann peut remplir ce double rôle.

La lampe Werdermann obtint un certain

succès en Angleterre. Elle y popularisa l'usage de l'éclairage électrique, pendant que la lampe Jablochkoff le popularisait en France.

Grâce à la bougie Jablochkoff et aux lampes qui furent construites pour leur application, l'éclairage électrique prit, à partir de 1876, une assez grande extension. La bougie électrique donnait le moyen de transporter largement ce mode d'éclairage dans la pratique ; ce qui était impossible avec le régulateur électro-magnétique , appareil coûteux et. su jet à des dérangements. En même temps, M. Jablochkoff supprima la pile voltaïque, pour la production de l'électricité. Une machine à vapeur, actionnant une machine électro-magnétique de Gramme, rendit plus facile et plus économique, la production du courant voltaïque.

Ces deux perfectionnements permirent, en 1878, pendant l'Exposition universelle, d'éclairer, à Paris, par la lumière électrique, différentes places publiques et avenues. Ce mode d'éclairage fut continué en 1879, 1880 et 1881. Plusieurs villes importantes des pays étrangers, telles que Londres, New-York, Madrid, Bruxelles, etc., firent également l'essai, en 1879, 1880 et 1881, de ce nouveau mode d'éclairage.

L'Exposition internationale d'électricité, qui s'ouvrit au palais de l'Industrie, à Paris, pendant l'été et l'automne de 1881, permit, d'apprécier les progrès qu'avait fait ce mode d'éclairage depuis quelques années. Et ces progrès étaient considérables. Nous allons les résumer brièvement.

Ce n'est point dans l'éclairage à grande intensité, dans l'éclairage des rues, des places publiques et des vastes espaces que l'on put constater, à l'Exposition de 1881, des progrès bien saillants. L'éclairage par Tare voltaïque qui produit les puissantes et splendides illuminations que chacun connaît, était déjà arrivé à son apogée. On a lu plus

SUPPLÉMENT A L'ART DE L'ÉCLAIRAGE. 397

seur, quand il traite des effets delà pile voltaïque, réunir les deux pôles de la pile par des fils métalliques de faible section, et tout aussitôt, ces fils de rougir, et de fondre, quand le métal est très fusible, comme l'argent, l'or, le cuivre, èt même quand il est peu fusible, comme le platine, si l'on accroît suffisamment l'intensité du courant.

C'est précisément ce phénomène d'incandescence dont on a tiré parti pour i'appli-

haut la description des lampes Jablochkofï et Werdermann. Des systèmes fort nombreux de lampes à arc voltaïque figuraient à l'Exposition d'électricité de 4881 . Tels sont ceux de M. Siemens, de M. Lontin, etc., etc. Mais ils ne diffèrent pas assez des. systèmes Jablochkoff et Werderman, pour que nous entrions dans leur examen particulier (1).

La véritable et grande nouveauté, la révolution, on peut le dire, qui se révéla à l'Exposition internationale d'électricité de 1881, c'est la production d'un luminaire de petit volume, n'ayant plus la puissance de l'arc voltaïque, et se trouvant réduit aux proportions de l'éclairage domestique.

Quel est le procédé qui permet d'obtenir, avec le courant électrique, des foyers dune faible intensité, applicables à l'éclairage des appartements ? C'est ce que les électriciens appellent le procédé par incandescence. Mais ce terme a besoin, pour être compris, de quelques explications.

Si l'on réunit les deux pôles d'une pile voltaïque 'par un fil de métal, ou par une tige plate ou carrée de ce même métal, la recomposition des deux électricités contraires qui s'opère dans ce fil, ne s'accompagne d'aucun phénomène extérieur, quand le fil ou la tige ont une assez grande dimension. Mais si ce fil ou cette tige sont de faible section, et n'offrent ainsi à l'écoulement de l'électricité qu'un passage très réduit, l'électricité, s'accumulant en grande quantité dans cet étroit espace, échauffe le métal, le fait rougir, le porte à Y incandescence.

C'est là une expérience que l'on fait dans tous les cours de physique. Chaque assistant d'un cours de physique a vu le profes-

(1) Un système d'éclairage par l'arc voltaïque qui mérite une mention particulière, est celui que M. Clerc désigna sous le nom de lampe-soleil. L'arc voltaïque entoure des fragments de chaux, qu'il rend prodigieusement lumineux. Le grand volume de la masse échauffée donne à la lumière beaucoup de fixité. Il faut, toutefois, acheter cet avantage par une diminution de l'éclat ordinaire de l'arc jaillissant entre. les deux pointes de charbon.

Fig. 31S- M. de Ghangy.

quer à l'éclairage par l'électricité. Les physiciens et les industriels se sont appliqués à rendre l'incandescence d'un fil de platine ou de charbon assez durable et assez éclatante pour servir de moyen d'éclairage.

On obtient ainsi une illumination de peu de puissance, mais qui est précisément ce que l'on recherchait pour l'éclairage de l'intérieur des maisons. C'est ce que l'on appelait, autrefois, la division de la. lumière électrique, terme impropre, qui signifiait seulement son affaiblissement d'intensité,

sa réduction à une médiocre intensité éclairante. On obtient, en effet, par l'incandescence, un éclairage de l'intensité d'environ deux becs Carcel.

Le premier qui essaya de créer Y éclairage électrique par incandescence, fut un ingénieur français, M. de Changy, qui, en 1859, publia de curieuses expériences sur l'incandescence électrique du platine employé comme moyen d'éclairage.

M. de Changy plaçait dans une clochette de verre le fil de platine rendu incandescent.

Les lampes de M. de Changy furent expérimentées dans les mines de houille de la Belgique, pour y servir de moyen d'éclairage à l'abri des atteintes du grisou. En effet, produite dans l'intérieur d'une clochette sans communication avec l'air des galeries, la lumière ne pouvait se communiquer au dehors, ni mettre le feu au grisou.

À cela ne se seraient point bornés certainement les usages de la lampe à incandescence de platine inventée par M. de Changy. Malheureusement, le platine entrait souvent en fusion, et les essais de l'inventeur français furent arrêtés par cet obstacle.

On pensa alors à substituer au platine le charbon, qui, étant calciné, devient bon conducteur de l'électricité, et est absolument infusible. Seulement, le charbon brûle à l'air. Il faut donc enfermer le charbon à l'intérieur d'une cloche dans laquelle on a fait le vide, ainsi que l'avait si ingénieusement exécuté Humphry Davy, en 1813, ou bien enfermer le charbon dans un gaz impropre à la combustion, comme l'oxyde de carbone ou l'azote.

C'est sur ce principe que l'on vit paraître, vers 1870, différentes lampes par incandescence, dues à MM. King, Lodyguine, Bouiignies, Swan, Sawyer, etc. C'est ce que Ton appela les lampes russes.

Ces essais avaient tous mal réussi, lorsqu'on annonça, en 1879, que le physicien

américain, Edison, avait résolu le problème de l'éclairage électrique, par incandescence.

Cette annonce était prématurée, car M. Edison n'en était encore, en 1879, qu'à

Fig. 314. — Bec de la lampe Edison.

la période des essais, et le procédé qu'il employait alors était assez imparfait. Aussi des doutes bien légitimes accueillirent-ils, en Europe, l'annonce de cette découverte. Cependant, M. Edison continua ses re-

Fig. 315. — Lampe Edison.

cherches, et à force de patience et de sagacité, il finit par réaliser sa lampe à incandescence, dont les visiteurs admirèrent les effets à l'Exposition d'électricité de Paris, en 1881.

La lampe à incandescence de M. Edison

SUPPLÉMENT A L'ART DE L'ÉCLAIRAGE. 399

Fig. 316. — Lustre électrique Edison.

consiste en une petite cloche, de forme ovoïde, dans laquelle on a fait le vide, pour empêcher la combustion du charbon.

Le charbon est, en effet, le corps conducteur de l'électricité qui, porté à une très haute température par le passage du courant électrique, produit l'effet lumineux.

La manière de préparer ce charbon est ce qui présenta le plus de difficultés à M. Edison, comme aux autres inventeurs, ses rivaux. De la manière dont il est obtenu dépendent, en effet, l'éclat, la couleur et les qualités de la lumière.

M. Edison prépare au jourd'hui son charbon, non comme il le faisait d'abord, avec des feuilles de carton Bristol carbonisé

en vase clos, mais avec des filaments de bambou carbonisé. Les filaments de bambou, après leur calcination, se réduisent à l'épaisseur d'un crin de cheval. On en fait une sorte d'arc, et on fixe les deux extrémités de cet arc charbonneux dans un petit fil de platine, en rapport avec le courant électrique. On fait ensuite le vide dans cette petite cloche ; enfin on la scelle, pendant qu'elle est parfaitement privée d'air, au moyen d'un ciment particulier.

Chaque petit luminaire a environ la puissance de deux becs Carcel.

La figure 314 représente le bec Edison, qui, placé à volonté sur différents supports, forme une lampe électrique (fig. 315).

En réunissant un certain nombre de ces lampes, on compose un lustre, tel que ceux qui figuraient à l'Exposition d'électricité. On voit dans la figure 316 l'un de ces lustres formé de la réunion d'un certain nombre de lampes.

On pourrait craindre quë ces petits ustensiles soient de peu de durée. Ils peuvent cependant servir, pendant mille heures.

D'ailleurs, vu leur prix minime (4 fr. 25),

Fig. 317. — M. Edison.

on peut les remplacer sans grande conséquence, quand ils sont usés, de même que nous remplaçons les verres cassés de nos lampes à l'huile.

Nous n'avons pas besoin de dire que chaque lampe doit être mise en communication avec un courant électrique continu, fourni par une machine dynamo-électrique.

Pendant que M. Edison construisait, à New- York, sa lampe à incandescence, en

perfectionnant la lampe russe, d'autres physiciens ou constructeurs, s'appliquant aux mêmes recherches, arrivaient à des résultats à peu près semblables*

MM. Swann, à Newcastle (Angleterre), Maxim, à New- York, et Lane Fox, à Londres ^ ont attaché leurs noms à des lampes à incandescence électrique, que nous ne signalerons qu'en peu de mots, car toute la différence entre ces lampes et celle d'Edison consiste dans la forme donnée au charbon conducteur, ou dans le mode d'attache du charbon aux deux pôles de la pile.

M. Swann persévérait dans l'emploi du carton Bristol carbonisé, pour composer le charbon conducteur placé dans l'ampoule, alors que M. Edison l'abandonnait, pour adopter lê bambou. Il est arrivé plus tard à un très bon résultat, en substituant au carton le fil de coton.

Lés filaments de charbon qui sont employés dans les lampes Swann, pour constituer le, corps rayonnant, proviennent de fils ou de tresses de coton, renflés à leur bout. On les a plongés préalablement dans de l'acide sulfurique du commerce étendu de la moitié de son poids d'eau, pour les durcir et les transformer en papier-parchemin, — selon le procédé dont on me doit l'invention, soit dit en passant. — On les introduit alors dans de la poussière de charbon, et on les place ensuite dans la lampe, préalablement purgée d'air par la pompe pneumatique de Sprengel. Alors, onles porte à l'incandescence, en les faisant traverser par le courant électrique, ce qui a pour effet de chasser les gaz qu'ils pouvaient retenir et de les rendre conducteurs. Ainsi traité, le charbon a acquis beaucoup de densité et de résistance mécanique, et il peut servir à construire les lampes.

Comme la lampe Edison, la lampe Swann se compose donc d'une ampoule de verre dans laquelle on a fait le vide, et qui renferme deux porte-charbons en platine, munis de

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mâchoires et. d'anneaux de pression, semblables à ceux de nos anciens porte-crayons métalliques. Le filament de charbon, placé entre ces mâchoires, est replié en hélice , plate, de manière à former un anneau au milieu de l'ampoule, et à accumuler en ce milieu une plus grande quantité de lumière.

Une rue de la ville de Newcastle est éclairée par les lampes Swann. Différentes salles de l'Exposition internationale d'électricité, en 1881, étaient éclairées par le même -système.

Un constructeur de New-York, M. Maxim, fabriqua ensuite des lampes par incandescence, d'un type particulier.

Fig. 318. — Lampe Maxim.

Le charbon employé par M. Maxim s'obtient en carbonisant légèrement, c'est-à-dire en faisant seulement roussir, le carton Bristol, entre deux plaques de fonte, convenablement chauffées. Ensuite, on le découpe, de manière à lui donner la forme d'un M. Pour le rendre plus dense, on le place dans une atmosphère de gaz hydrogène bicarboné, dans laquelle on le chauffe. Ce gaz, se décomposant, laisse du charbon; qui se dépose sur le papier à demi carbonisé. Eln faisant le vide dans cette même capacité, on extrait les gaz qui étaient retenus par le charbon. Des fils de platine sont fixés sur le charbon, et on scelle ces fils dans le verre par un mastic particulier (fig. 318),

Le prix de revient est le côté faible des

s. T. IL

lampes électriques par incandescence. Leur puissance éclairante est fondée sur le rougissement à blanc du corps conducteur qui réunit les deux pôles d'une pile. Or, il faut, pour produire réchauffement à blanc d'un conducteur continu, une quantité d'électricité beaucoup plus grande que pour provoquer une forte étincelle jaillissant entre les deux pôles d'une pile, et tenus à quelque distance l'un de l'autre. On a reconnu qu'il faut un courant quatre fois plus fort pour obtenir une lumière égale avec les lampes à incandescence qu'avec les lampes à arc voltaïque.