CHAPITRE IV

LES MESURES ELECTRIQUES

But de l'électrométrie. — Mesure des intensités. — Galvanomètre de Sir W. Thomson. — Galvanomètre Deprez-d'Arsonval.

— Ampèremètres. — Voltmètres. — Appareils enregistreurs. — Electro-dynamomètres. — Mesure des résistances. — Rhéostats.

— Bobines de résistances. — Ohm étalon. — Boites de résis» tances. — Appareils pour mesurer les résistances. — Pont de Wheatstone.

But de rélectrométrie. — Les unités électriques de force électro-motrice, d'intensité et de résistance, c'est-à-dire celles qu'on rencontre le plus fréquemment, ayant été définies dans le précédent chapitre, un corollaire lui est nécessaire, indiquant, en principe, par quelles méthodes et à l'aide de quels instruments on compare les grandeurs électriques à leurs unités.

De même que, l'unité de poids ayant été créée et définie, on mesure le poids des corps en kilogrammes, multiples ou sous-multiples, avec des appareils appelés balances ou bascules, de même, étant donné un courant électrique qui traverse un conducteur, on mesure son intensité en ampères, la pression qui le détermine en çoltSy la résistance qui s'oppose à sa propagation en ohmSy au moyen d'appareils et suivant des règles dont l'ensemble constitue Vélectrométrie.

GALVANOMETRE DE THOMPSON 109

Nous nous bornerons aux indications sommaires les plus essentielles sur ce sujet, qui sort du cadre de ce travail et qu'il est cependant impossible de passer sous silence.

Mesure des intensités. — Les appareils de laboratoire affectés à cet usage portent le nom de galçano^ mètres; celui d'ampèremètres est plus particulièrement réservé aux appareils industriels.

Le principe sur lequel est fondée la construction des galvanomètres est l'action du courant à mesurer sur une aiguille aimantée.

Pour l'expliquer clairement, nous allons choisir comme exemples deux types de galvanomètres dont l'emploi est très répandu.

Oalvanomètre de sir William Thomson (lord Kelvin), — Le premier (fig. 37) se compose d'un multiplicateur dans lequel passe le courant dont on veut mesurer l'intensité. Son action s'exerce sur un faisceau de petits barreaux aimantés suspendus à l'extrémité d'un fil de cocon sans torsion.

Le multiplicateur n'est autre qu'une bobine portant un grand nombre de tours de fil au centre de laquelle se trouve l'ensemble des barreaux aimantés qui sont fixés au dos d'un petit miroir circulaire légèrement concave. Ainsi est formé un équipage mobile qui est très apério^ diquCy c'est-à-dire qui se fixe rapidement à sa position d'équilibre, après un très petit nombre d'oscillations.

Cette apériodicité peut être encore accentuée à l'aide d'un aimant directeur placé au-dessus du galvanomètre et dont on peut modifier à la fois la distance et l'orientation.

L'emploi du miroir auquel sont fixés les petits barreaux aimantés est un artifice grâce auquel on peut mesu-

rer les oscillations les plus petites. On dirige sur lui la lumière d'uoe lampe placée derrière un écrao percé d'une fente. Le miroir réfléchit le petit faisceau lumi-

Yig. 37. — Golvanomilte de sir tV'iUiain Thouioo.

neux qu'il reçoit et son image apparaît sous la forme d'un petit cercle lumineux qui se déplace horizontalement sur le mur et reproduit ainsi, en les amplifiaat, les oscillations des aimants. On recueille généralement

AMPÈREMÈTRES

l'image mobile le long d'une échelle graduée. En employant une graduation transparente (tig. 38), telle que celles que construit M. Carpentier, l'observateur peut

Fig. 3S. — GraduatioD traosparente do g-alvanomèlreÉ

se placer dans l'obscurité, derrière la lampe et lire les oscillations de la façon la plus nette.

Qalvanomètre Deprez-d'Arsonval. — Dans ce second appareil (fig. 39), c'est le cadre multiplicateur qui est mobile et l'aimant qui est fixe.

Celui-ci a la forme d'un fer à cheval à branches verticales entre lesquelles est suspendu le cadre multiplicateur. Le fîl qui le soutient porte le petit miroir. Un cylindre creux en fer placé dans l'intérieur du cadre ajoute son action magnétisante à celle de l'aimant.

Ajnpèremètres. — Ces appareils réservés, comme cela vient d'être dît, aux mesures industrielles rappellent, par leur aspect extérieur, les manomètres des machine»

112 LES XESUBES ÉLECTRIQUES

% vapeur. Comme ces derniers, ils se présentent sous la forme d'une boite cylindrique en laiton, dont la face supérieure est munie d'un cadran gradué devant lequel se déplace l'extrémité d'une longue aiguille.

Ces appareils doivent être très apériodiques, ce qui ne

Fig. 39. — Galvanomètre Deprez-d'ArBonvol.

peut être évidemment obtenu qu'au détriment de leur sensibilité.

Un grand nombre de constructeurs fabriquent aujourd'hui ce type d'appareils. Celui de MM. Deprcz et Carpeatier est formé d'une bobine, dans laquelle passe le courant à mesurer, et qui est placée entre les pâles d'un aimant directeur en demi-cercle. Le déplacement de l'ai-

VOLTMETRES

mant mobile se manifeste sur le cadran au moyen de Taiguille dont les mouvements sont solidaires du sien (fig. 40).

VoUmètres, — D'après la loi de Ohm, les intensités sont proportionnelles aux tensions. On conçoit donc que le même genre d'appareils puisse enregistrer les deux mesures, suivant qu'on l'adapte convenablement à l'une ou à l'autre.

Fig. 40. — Mécanisme de l'ampèremètre Deprez-Garpentier.

F Cela est mis en évidence par la formule 1 = ^. Elle

montre, en même temps, que I est d'autant plus grand que R est plus petit et, inversement, que E augmente et diminue en même temps que R. Il en est, par conséquent, de même de leurs variations, ce qui revient à dire que la sensibilité des appareils mesurant l'intensité est d'autant plus grande que la résistance est plus petite. C'est le contraire pour les appareils mesurant les différences de potentiel.

Il en résulte que les ampèremètres et les voltmètres doivent différer en ce que, dans les premiers, la résistance de la bobine doit être aussi faible que possible et que,

YiVAREZ. Phénomènes électriques. 8

U'é les mesures EIEVTUIQUES

dnns les seconds, elle doit être aussi graodeque possible - Ceux-ci ont im fil de bobine long et fin; ceux-là un fil court et gros ou même quelqueroîs une simple lame do cuivre.

Vig. 4t. — Voltmètre Chauviu-Anioui.

Les figures 41 et 42 représenlent l'aspect géuéral et tes dctails intérieurs du voltmètre construit par MM. Chauvin et Al DOUX.

Comme on n'a, généralement, besoin de constater les variations que dans de faibles limites de part et d'autre de la valeur moyenne, on a souvent intérêt à amplifier le mouvement de l'aiguille et à n* utiliser les indications de

n». a. - Mimi.™ cb..vi„- ''»PP"«11 q"» ■!«■» 1« P«"i<- Anioux. de l'échelle qui correspond

aux écarts extrêmes des variations prévues. C'est pour satisfaire à celte condition qu'a été établi le voltmètre à grande échelle de lord Kelvin (fig. 43}.

VOLTMÈTRES ENREGISTREURS 113

VoUmètrea enregistreurs.- — On peut donner à ces divers appareils la fonction de systèmes enregistreurs en munissant leur aiguille indicatrice d'un style dont les déplacements s'inscrivent sur une feuille de papier qu'on enroule sur un cylindre, entraîné par un mouvement d'horlogerie, placé dans son intérieur et opérant une révolution complHe en vingt-quatre heures (fig. A^ .

Ia Compagnie centrale Edison se sert d'un voltmètre enregistreur à grande échelle dontl'aigoille enregistre les oscillations du potentiel entre 100 et 120 volts pour les appareils de canalisation et 110 et 150 volts pour les appareils d'usine. Ce voltmètre {fig. 45) donne un déplacemeut du style de

Fig. a. — Voltmitre cn^gîitreur.

i4 millîmètres pour chaque variation d'un volt. Il permet donc d'enregistrer les fluctuations les plus faibles.

Electro-dynamomètre. — Les appareils de me- Bure dont il vient d'être question sont fondés sur l'action des courants sur les aimants. Ceux qu'on désigne sous

F!g. Ï5. — VoUmitre enregislreur de la Compagnie Edison.

le nom à' élcctro-dynamomèlres reposent sur l'action des courants sur les courants.

Un tel appareil se compose d'une bobine fixe dans laquelle peut se déplacer un cadre mobile suspendu par