LOIS DES COURANTS ÉLECTRIQUES

Le kilogrammètre vaut 98J X 1-000 gr. X 100 cent. = 981 X 10» ergs.

U unité de puissance a pour expression usuelle le cAes^al-vapeur imaginé par Watt et que justifie seulement un usage routinier (1). Il équivaut à 75 kilogrammètres par seconde , c'est-a-dire 75 X 981 X 10* = 736 X 10^ ergs par seconde.

On a eu l'idée de créer une unité pratique de puissance^ le poncelet, proposé au Congrès mécanique de 1889. Le poncelet est un cheval-vapeur de 100 kilogrammètres par seconde.

Lois des courants électriques. — L'énergie pouvant prendre la forme mécanique, chimique ou électrique est mesurable en unités mécaniques, sous l'une quelconque de ses formes. Dans un très grand nombre de cas, ces transformations s'accomplissent avec le concours de l'électricité. On est donc conduit à examiner comment les idées de force, travail et puissance mécanique, peuvent trouver leurs analogues dans la transmission des courants électriques à travers les corps conducteurs.

(1) La définition du chcval-vapcur, comme unité de puissance, est due au célèbre mécanicien James Watt. Voici à quelle occasion. Un brasseur anglais lui avait demandé d'installer chez lui une machine à vapeur destinée à remplacer un manège, mû par des chevaux, qui actionnait des pompes élévatoires.

Pour se rendre un compte exact de la puissance de ses chevaux, le brasseur fit atteler l'un d'eux au manège et le fit soumettre pendant huit heures consécutives à un travail forcé à la fin duquel on observa la quantité totale a'oau qui avait été élevée. Le calcul démontra que l'effort du cheval correspondait à l'élévation à 1 mètre de 75 à 76 litres d'eau. L'unité de puissance du cheval animé fut ainsi estimée à 76 kgm. 041 par seconde (Horse Power anglais). Le cheval français est de 75 kilogrammes par seconde.

11 est à peine besoin de rappeler qu'il y a une très grande différence entre le chevaUvapeur et le cheval animé. Celui-ci ne développe guère normalement que 40 à 50 kilogrammètres.

ViVAREz* Phénomènes électriques. 7

Bien qu'il n'y ait aucune identification matérielle k établir entre l'écoulement d'un liquide dans un conduit et la propagation d'un flux électrique dans un conducteur massif, une assimilation de langage est possible entre les deux phénomènes.

Dans l'un et l'autre cas, l'onde se transporte entre deux points, en vertu d'une différence de deux actions qui jouent, au point de vue de l'effet produit, le même rôle que la force élastique des gaz, la pression hydrostatique des liquides et leurs différences de niveau, dans le mouvement des fluides.

Une autre conception familière que nous pouvons nous faire de cette action spéciale, cause de mouvement, résulte de l'examen des phénomènes calorifiques qui nous montrent l'échange qui se fait à travers l'espace ou à travers les corps, de la chaleur et du froid, expressions d'ailleurs absolument relatives.

Cet échange tend à équilibrer les températures des deux corps mis en présence, le plus chaud se refroidissant et le plus froid s'échauffant, par un flux de chaleur ([ui va du plus chaud au plus froid.

On peut supposer que la température de chacun d'eux est maintenue à son degré initial ; le flux de chaleur sera ainsi continu, de l'un à l'autre, en vertu de la différence de deux quantités de chaleur.

Ce facteur, analogue à la pression, à la hauteur de chute, k la quantité de chaleur, et susceptible d'ailleurs d'une expression mathématique, a reçu de Georges Green, de Nottingham, qui en a fait usage pour la première fois en 1828, le nom At potentiel.

Ce que l'on désigne sous le nom de force électro-motrice d'un générateur d'électricité, pile ou dynamo, se présente donc comme une différence de potentiel aux pôles de l'une ou aux bornes de prise de courants ou aux balais de l'autre.

LOI DE OHM 99

Sous rinfluence de cette différence de potentiel entre deux points d'un conducteur^ traversé par un courant, le flux électrique se manifeste, de même qu'un liquide se transporte dans un tube sous Tinfluence d'une diffé- \

rence de pressions à ses deux orifices. j,

Et, de même que le liquide circule avec une vitesse ^

qui dépend de cette différence de pressions, de la Ion- :i

gueur et de la section de la canalisation, de la substance j

dont elle est faite, le courant électrique acquiert une \

intensité de propagation qui dépend des mêmes éléments caractéristiques du conducteur qu'il traverse.

TêOÎ de Obm. — Ce fait, presque évident a prioriy n'est que la paraphrase de la loi formulée par le physicien allemand Ohm (1).

En voici l'énoncé : Si Von désigne par E la différence de potentiel entre deux points d'un conducteur de section constante ; par R la résistance de ce conducteur; par 1 Vintensité de circulation du courant, ces trois quantités sont liées par la formule :

A cette triple notion du potentiel, de la résistance et de Vintensité, il faut ajouter celle de la quantité d'élec- Iricité qui s'écoule^ dans un temps donné, dans un circuity comme une quantité de fluide matériel liquide ou gazeux.

En réalité, il ne se produit rien de tel et il est a peine besoin d'insister sur la gravité de l'erreur qu'on commettrait en donnant aux mots un sens absolu correspondant à un fait réel qui n'existe pas.

(1) Né à Erlangen en 1787, mort à Munich en 1854^

Utilité de la terminologie électrique, — L'essence intime de rélectricité n'est pas et ne sera pas, de longtemps sans doute, révélée.

Comme pour les autres agents physiques, TattractioD universelle, la lumière, la chaleur, la découverte des lois qui régissent leurs effets n'indique rien sur leurs causes. Elle nous permet seulement de dire : les choses se passent comme si tel fait matériel s'accomplissait; mais la source même des phénomènes, du plus infime, comme l'affinité des atomes, aussi bien que du plus grand, comme la gravitation des astres, nous échappe et nous échappera peut-être toujours.

Mais si nous sommes contraints à l'aveu de notre ignorance, le détour que nous sommes obligés de faire pour la déguiser n'est pas une simple satisfaction donnée au vulgaire besoin de mettre des mots devant des idées et d'expliquer des faits par des hypothèses gratuites.

La mise en parallèle de deux ordres de phénomènes qui n'ont qu'un très lointain rapport a eu un résultat doublement précieux.

Elle a permis la création d'un langage clair qui rappelle à l'esprit des notions qui lui sont familières et le guide à la recherche des faits inconnus à la clarté de ceux qui ont été déjà analysés.

Elle a, en outre, et par cela môme, permis l'attribution d'une valeur métrique à chacun des coefficients qui entrent dans la formule des lois électriques et magnétiques. La science de l'ingénieur, son application aux problèmes de l'industrie ont un tel besoin de cette mise en nombre des phénomènes qu'elles seraient vaines sans elle et frappées de stérilité.

Tant que l'électricité en est restée aux études théoriques, cette nécessité ne s'était pas fait sentir. Elle est devenue inéluctable dès qu'elle est sortie des laboratoires scientifiqifeç pour entrer dans la pratique des ateliers.

LOI DE JOULE 101

Lois des courants dérivés. — Lois de Kirchoff, — Une conséquence importante de la loi de Ohm est la suivante :

Si, entre deux points A et B (fig. 36), un courant se bifurque en deux ou plusieurs branches, Tintensité dans chacune d'elles est inversement proportion- M

nelle à sa résistance. - ^i^^^^^ ^^\B

Ainsi, si la dérivation

AMB a une résistance Fig. 36. — Courants dérivés.

double de la dérivation

ANB, l'intensité dans cette dernière sera double de ce

qu'elle est en AMB.

Si l'intensité du courant est exprimée par I, avant la

bifurcation^ elle sera de tt dans AMB, de ^ I dans ANB.

Cette loi n'est qu'un cas particulier des deux lois de KirchofP, qui se formulent ainsi :

1 1 i® Dans un réseau formé de plusieurs conducteurs, la somme algébrique des intensités de tous ceux qui abou^ tissent en un même point est nulle;

2* Dans un circuit fermé y formé de plusieurs parties y la somme des produits de la résistance de chacune d'elles par l'intensité du courant qui y circule est égale à la somme des forces électro-motrices existant dans le circuit considéré.

On aainsi £ + £' + ?:"+ =RI + RT + R''F+...

Loi de Joule, — Considérons un courant électrique entre deux points présentant une différence de potentiel représentée par E. Le fait est analogue a celui d'un courant d'eau qui s'écoule entre deux points ayant une différence de niveau.

De même que, dans ce dernier cas, le travail produit par la chute d'eau est égal au débit multiplié par la hau-

teur, dans le premier, le travail électrique est égal à la différence de potentiel E multipliée par l'intensité K soit El.

Si entre les deux points il n'y a pas de récepteur, le travail se transformera en une quantité de chaleur équivalente. Ce travail calorifique exprimé par El est (en vertu de la loi de Ohm, E=IR) représenté aussi par IR X I ou RP.

D'une façon plus générale, s'il y a entre les deux points un récepteur à la différence de potentiel c, on aura l'expression :

El = el + Rr

Travail Travail Chaleur

du générateur, du récepteur dégagée

Cette formule constitue la loi de Joule.

Unités électriques. — Après les travaux de l'Association britannique, plusieurs Congrès internationaux et^ en particulier, ceux qui ont été tenus à Paris en 1881 et 1889, ont définitivement établi le système sur lequel est basée la mesure des grandeurs électriques.

Nous avons vu qu'on est amené à considérer dans les> problèmes électriques :

La force électro^motrice ou différence de potentiel E ;

L'intensité du courant I ;

La quantité d'électricité Q ;

La résistance des conducteurs R.

Il faut, en outre, tenir compte de la capacité électrique d'un conducteur (C). Cet élément dépend à la fois de la quantité d'électricité qu'il contient et de la force électromotrice. Il est défini par la relation Q=CE. C'est, pai* conséquent, le rapport entre la quantité d'électricité et le potentiel.

Il est facile de se mettre cette notion dans la mémoire,.