CHAPITRE VII

DÉCOUVERTES RÉCENTES RELATIVES A LA MACHINE tl.EO THIQCE. — ÉLECTRICITÉ PRODUITE PAR LES JETS DE VAPEUR d'EAO BOUILLANTE. — MACUl.NK HYDRO-ÉLEC- TRIQUE DE M. ARMSTRONG. — MACHINE DE M. BOLTZ.

Les machines électriques que nous avons décrites, sont toutes basées sur le développement de l'électricité par le frottement du verre. Les plus puissantes sont à plateau. Nous citerons celle du musée Teyler.à Harlem, qui fut construite en 1785, par Cuthbertson, pour le physicien Van Marum. Les deux plateaux parallèles avaient 1",60 de diamètre. Quatre hommes suffisaient à peine pour la mettre en rotation. Elle donnait des étincelles de 6.5 centimètres de longueur et d'une épaisseur de plus d'un demi-centimètre, qui éclataient avec une véritable détonation. Un pendule électrique était dévié à plus de 12 mètres de distance. Nous avons donné page 454 la figure de cet appareil célèbre.

Une autre machine à plateau, digne d'être mentionnée, est celle du Conservatoire des Arts et Métiers de Paris , dont le plateau a i",85 de diamètre, et qui donne des étincelles énormes.

Mais la plus grande machine électrique qui existe, est celle de Y Institution polytechnique de Londres. Son plateau a un diamètre de 2"",27. Sa rotation est produite par une machine à vapeur.

Les effets de ces puissants appareils sont dépassés par ceux d'une machine électrique basée sur un principe tout différent, et d'invention, relativement, récente. La découverte de cette nouvelle source d'électricité statique, est due à un phénomène révélé par le hasard, mais que l'on sut analyser et utiliser.

Eu 1840, un mécanicien anglais était occupé, dans un atelier aux environs de Ncwcastle, à réparer la chaudière d'une machine à vapeur où il s'était déclaré une fuite. Par un mouvement involontaire, il plongea une de ses mains dans le jet de vapeur, pendant que de l'autre main il touchait le levier de la soupape de sûreté. Aussitôt il éprouva une secousse, et il vit des étincelles jaillir au bout de ses doigts qui touchaient le levier. Il se trouvait, eu ce moment, sur un massif de briques chaudes, peu conducteur, qui jouait le rôle de corps isolant, et sans nul doute il établissait la communication entre la chaudière, qui était électrisée négativement, et la vapeur, qui prenait, en s'échappant, une électricité positive (tig. 231, page 481).

Informé de ce phénomène inattendu, M. Armstrong le répéta sur d'autres machines. Il puisa la vapeur dans une chaudière, par l'intermédiaire d'un large tube de verre, terminé par un robinet isolé. Tant que la vapeur n'avait pas d'issue, il ne se manifestait pas d'action électrique, mais dès qu'on la laissait s'échapper, elle s'élcctrisait positivement, le robinet prenant l'électricité opposée. La chaudière elle-même restait à l'état naturel.

Ce résultat prouve que les deux fluides se séparent seulement à l'orifice d'échappement, et qu'ils sont engendrés par le frottement de la vapeur contre les parois du robinet.

M. Faraday a complété l'étude de ce phénomène en montrantque la vapeursurchaufféc et sèche ne fournit point d'électricité. Si on la fait passer, au contraire, avant sa sortie, dans une boite remplie d'étoupe humide, où elle so charge de gouttelettes d'eau, on obtient de

l'électricité en abondance. C'est donc le frottement des gouttelettes liquides qui est la véritable cause du développement de l'électricité. Mi Faraday a montré encore que la matière des becs qui servent à l'écoulement, a une grande influence sur la quantité d'électricité produite. Le bois de buis est la matière la plus avantageuse.

Flg. ibl. — Machine électrique d'Armstrong.

En s'appuyant sur ces résultats, M. Armstrong construisit la machine que nous représentons ici (Ug. Toi). Elle se compose d'une chaudièrecylindriqueentole A, fermée par une porte B, à foyer intérieur, isolée sur quatre I iie<ls de verre S, S. Le niveau de l'eau dans l'intérieur de la chaudière, est indiqué par un tu bc de cristal vertical N. Une soupape de sûreté C, iixéesurlachaudièrc,garantitla sécurité de l'opérateur. Quand la va peu r a acquis une tension suffisante, mesurée par un petit manomètre, on ouvre le robinet D, qui lui donne accès dans la boite E, remplie de mèchesde coton humectées. La vapeur sort de cette botte par des ajutages

MACHINE

d'une forme particulière, dont l'intérieur est de bois dureteontourné de façon à augmenter le frottement de la vapeur humide. Celle-ci se charge alors d'électricité positive pendant que la chaudière devient négative. Pour recueillir le fluide positif, on dirige le jet de vapeur sur un cadre G garni de pointes, et fixé sur un globe H isolé au moyen d'une tige de verre I, où s'accumule le fluide. La quantité d'électricité augmente avec la pression de la vapeur. On donne ordinairement à la vapeur une pression de 5 à 6 atmosphères.

Les machines Armstrong produisent des effets très-considérables. Avec une petite chaudière qui contient seulement 40 litres d'eau, on peut obtenir cinq étincelles de 15 centimètres, par seconde.

L' Institution polytechnique de Londres possède une machine hydro-électrique dont la chaudière a 2 mètres de long et qui porte quarante-six jets. Elle fournit environ quarante-six fois plus d'électricité que la grande machine à plateau du même établissement, et ses étincelles ont 60 centimètres de longueur.

11 existe dans le cabinet de physique de la Faculté des sciences de Paris, une machine Armstrong, pourvue de quatre-vingts becs. Elle fournit également de formidables étincelles, qui partent d'une manière à peu près continue.

Les machines Armstrong seraient beaucoup plus répandues, si elles ne présentaient pas plusieurs inconvénients. Leshecs s'usent assez rapidement; la chaudière a besoin d'être lavée à l'eau de potasse, avant qu'on puisse en faire usage ; la production de vapeur est gênante dms un laboratoire, et il fauttoujours attendre un certain temps avant que la machine soit en tension ; enfin, on obtient des effets beaucoup plus considérables au moyen des appareils d'induction dont il sera question dans une autre partie de cet ouvrage. Pour toutes ces raisons, les machines Armstrong ne figurent que dans les grands cabinets de physique.

Une autre machine électrique très-ingénieuse , a été imaginée en 1865 , par M. Holtz, de Berlin. Elle a été construite à Paris, comme la machine d' Armstrong, par M. Ruhmkorff. Cette machine est une petite merveille de simplicité, au jmint de vue de la construction.

c«k.ii. ou. « ».u ut. w« ,« c»., mm.

Quant à l'explication de ses effets, c'est autre chose. On est loin encore d'être d'accord sur la véritable origine de l'électricité qu'elle produit : c'est un problème , une sorte de défi jeté aux théoriciens. On dit généralement, que cette machine est un électrophorc à fonctionnement continu.

M. Tôpler, de Riga, qui a imaginé un appareil tout à fait analogue à celui de M. Holtz, sans connaître les expériences de ce dernier, a essayé d'en donner une théorie mathématique ; mais elle ne rend pas compte de tous les phénomènes observés.

Voici d'abord la description de cette curieuse machine (fi g. 258).

Son organe essentiel est un disque en verre A,

MKRVEILLES DE LA SCIENCE

enduit d'un vernis de gomme-laque, qui doit empêcher l'humidité atmosphérique de se déposer sur le verre. Ce disque d'un diamètre de 33 à 45 centimètres, est percé de deux ouvertures, ou fenêtres, symétriques, de 10 centimètres de largeur. Aux bords de ces fenêtres sont collées quatre bandes de papier , qui jouent le rôle d'armatures, deux d'un côté et deux de l'autre côté du verre. De chaque armature, une pointe de papier s'avance jusque vers le milieu de la fenêtre. M. Holtz appelle un «^/new* l'ensemble d'une fenêtre et d'une armature ; on peut construire des disques à deux ou à quatre éléments. Ce disque est maintenu dans une position fixe par quatre anneaux ab, qui glissent sur deux barres horizontales en caoutchouc durci ou en verre.

En avant de ce disque immobile, est disposé un autre disque en verre B, également verni. Il est un peu plus petit que le premier disque, qui le dépasse de quelques centimètres et il n'est point percé de fenêtre. On lui imprime un mouvement de rotation plus ou moins rapide, au moyen de l'axe horizontal qui le porte et qui est relié par une courroie, à une poulie C et à une manivelle D. La distance laissée entre le disque tournant et le disque immobile cstde3 à 4 millimètres.

L'appareil se complète pardeux peignes métalliques E, placés en avant et très-près du disque tournant, aux extrémités de deux tiges horizontales qui se terminent, à l'autre bout, par un fil conducteur, ou bien, comme le montre la figure, par des tiges transversales munies de boutons et de manches isolants F. C'est entre ces boutons que jaillit l'étincelle.

Il suffit maintenant d'approcher de l'une

des armatures, une source quelconque d'électricité, par exemple une petite plaque de caoutchouc dur préalablement frottée avec une peau de chat, et de faire en même temps tourner la manivelle, pour que les armatures ou éléments se chargent immédiatement d'électricité par influence. L'une des deux armatures s'électrise toujours positivement, l'autre négativement; toutes deux jouent le rôle de conducteurs. Sans les armatures, on n'obtient pas d'étincelles, tandis qu'avec elles l'étincelle se produit facilement et peut avoir jusqu'à 10 centimètres de longueur.

La nouvelle machine fournit avec très-peu d'effort, une quantité extraordinaire d'électricité de tension, et on peut s'en servir pour la production d'une foule de phénomènes intéressants. Ainsi, le courant qu'elle fait naître dans un fil conducteur, suffit pour donner une commotion sensible sans qu'on ait besoin d'une bouteille de Leyde. Dirigé directement sur la peau, il cause une sensation qui ressemble à celle d'une piqûre ou d'une brûlure.

Ce qui fait l'originalité de la machine de M. Holtz, c'est qu'elle a besoin d'être amorcée par une faible source d'électricité, et qu'elle fonctionne sans frottement, à moins qu'on ne veuille admettre que c'est la couche d'air entre les deux disques qui agit comme frottoir.

Voilà tout ce qu'on peut dire de précis sur l'origine de l'électricité fournie par la nouvelle machine.

Dans la notice qui va suivre, et qui est consacrée au paratonnerre, nous allons reprendre la suite des découvertes des physiciens du siècle dernier, relatives à l'électricité et à ses effets.

rm DE LA MACailfE ÉLECTRIQUE.

LE PARATONNERRE