Mesure des intensité» par le» aclioiis chimique

— Tous les effets des courants peuvent servir à mesurer leur intensité; mais on n'emploie guère à cet usage que les effets '•himiques et les actions électro-magnétiques. Parmi les effets ' liimiques, la décomposition de l'eau acidulée a l'inconvénicnt d'exiger des mesures de volumes gazeux, toujours diffi- ' ilos il effectuer : il est préférable d'avoir recours à l'élecLrolyse d'un sel métallique tel que le nitrate d'argent, ce qui ne 'iemande que l'emploi de la balance. Le poids atomique élevé 'le l'argent, qui est i08, donne à ces mesures une grande pré- •ision. Il suffit d'intercaler dans le circuit un tube contenant

du nitrate d'argent, dans lequel plongent deux électrodes d'argent; on délerminc au bout d'un certain temps, t secondes par exemple, l'augmentation de poids de l'électrode négative et la perte de l'électrode positive, etTon prend la moyenne de ces

deux nombres, soit p"s. C'est le poids déposé en t secondes. En une seconde, le poids P

déposé serait -. Pour

avoir l'intensité , il suffit maintenant de connaître le poids d'argent que déposerait dans le même temps un courant d'un ampère : c'est 1°'E,1248.

Les intensités étant proportionnelles aux poids d'argent, on a

Cette méthode est la meilleure : cependant Bertin a donné au voltamètre une forme très commode. Cette méthode, moins précise que la précédente, a l'avantage de dispenser de l'emploi d'une balance; une simple lecture suffit. L'élec- Fig. 197. trode négative P' est

seule recouverte d'une éprouvette qu'on remplit d'eau acidulée en aspirant par le tube de caoutchouc T (fig. 197), puis on ferme ce tube à l'aide d'une pince; le tube capillaire qui est à la partie supérieure suffit à arrêter le gaz, pourvu qu'il y ait un peu de liquide dans l'ampoule E. A l'aide de l'interrupteur I, on fait passer le courant jusqu'à ce que le niveau soit le même dans l'éprouvette et dans le vase extérieur, pour que l'hydro-

EXPÉRIENCE D'ŒltSTEDT. 229

gène recueilli soit à la pression atmosphérique. On mesure son volume V°<;, puis on calcule son poids. Nous supposerons, pour simplifier, que ce gaz soit à 0° et sous la pression de 760°"° ; son poids sera en railligr.

Or un courant d'un ampère donne 0"e,01041 d'hydrogène par seconde. Si l'expérience a duré t secondes, l'intensité est, en ampères,

Le manchon M peut être rempli d'eau froide pour mieux connaître la température du gaz dégagé. On recueille l'hydrogène plutôt que l'oxygène, parce que, le volume étant plus grand et la densité plus petite, on a plus de précision : en outre les actions secondaires influent moins sur le volume de l'hydrogène.

302. Mesure des intensités par les actions èlectroniucrnétiques. — Les méthodes précédentes ont l'inconvénient d'exiger un petit calcul, et de prendre un certain temps, pendant lequel l'intensité peut varier : on n'a plus alors que la valeur moyenne. Il faut aussi que le courant puisse décomposer l'eau ou les sels. L'action sur l'aiguille aimantée est employée de préférence, parce qu'il suffit de faire une lecture.

303. Expérience d'Œrstedt. — CErstedt a constaté qu'une aiguille aimantée peut être déviée de sa position d'équilibre par l'action d'un courant. Une aiguille aimantée mobile dans un plan horizontal étant en équilibre dans le méridien magnétique, on tend dans ce plan, au-dessus ou au-dessous d'elle, un fil de cuivre dans lequel on lance un courant. L'aiguille est déviée immédiatement d'un angle d'autant plus grand que le courant est plus intense.

œrstedt a déterminé le sens de la déviation dans les différents cas, et Ampère a résumé ces résultats dans un énoncé unique. Pour cela, il supposait placé sur le iil de cuivre un observateur recevant le courant des pieds vers la tète et tourné constamment de manière à regarder l'aiguille aimantée. On appelle gauciic et droite du courant la gauche et la droite de cet observateur.

Dans ces conditions, lepôle nordde Vaiguille est toujours dévié vers la gauche du courant.

La déviation augmentant avec l'intensité du courant, l'expérience d'Œrstedt fournit un moyen de mesurer les intensités ; tel est en effet le principe du galvanomètre et d'un certain nombre d'instruments analogues. Mais on a dû chercher à obtenir une sensibilité plus grande au moyen de certaines dispositions que nous allons indiquer.

Nous devons faire observer que la déviation de l'aiguille est indépendante de son état magnétique, car l'action de la terre et celle du courant sont toutes deux proportionnelles à la quantité de magnétisme de l'aiguille. Les indications d'un même instrument sont donc comparables.

304. Multiplicateur fie iichweigrger. — Dans les galvanomètres, on place l'aiguille au centre d'un cadre rectangulaire, , sur lequel on enroule un grand nombre de fois dans le même | sens le fil bien isolé que doit traverser le courant. Il est fa- i

cile de voir que l'on augmente ainsi

ç ^ — ÇB son action sur l'aiguille aimantée.

* I Considérons en effet l'aiguille ab,

' [ " ^ \ placée au centre du cadre, et l'un des

I ^ tours du fil ABGDE (fig. 198) : le sens

^ ""^ ducourantétantindiquéparlesflèches,

Fig. 108. il a, dans les quatre parties du rectan-

gle, sa gauche en avant du dessin, et par conséquent les actions de ces quatre portions de fil s'accordent pour dévier le pôle nord a en avant de la figure. Il en est de même évidemment pour les autres tours du fil. Remarquons cependant qu'il n'y aurait pas avantage à augmenter indéfiniment le nombre des tours, parce que les spires successives, s'éloignant de plus en plus de l'aiguille, exercent sur elles une action de plus en plus faible, et aussi parce qu'en augmentant la longueur du fil, et par suite la résistance de l'instrument, on diminue l'intensité du courant | qui le traverse.

303. Ai^nilles astatiques. — Dans la disposition précédente, l'aiguille est soumise £i deux actions, celle du courant, qui tend à l'écarter de sa position d'équilibre, et celle de la terre, qui tend à l'y ramener. On augmente souvent la sensibilité en remplaçant l'aiguille ab par un système asiatique, qui a le double avantage d'être insensible à l'action de la terre et plus sensible à celle du courant. Ce système est forme de deux aiguilles semblables, parallèles et également ai man-

GALVANOMÈTRES. 231

tées, mais ayant leurs pôles dirigés en sens contraire. Les actions de la terre sur les deux aiguilles sont égales et opposées, de sorte que l'appareil est complètement soustrait cà son intliience. D'un autre côté l'action du courant est augmentée. En effet les quatre parties du rectangle ABGDE tendent à envoyer le pôle nord a en avant (fig. 199). On voit que la partie RC tend de même à envoyer en avant le pôle sud 6', placé au-dessus de «, car, pour cette partie, la droite de l'observateur est en avant lorsqu'il regarde a'b' . Cette action concorde donc avec les premières. Il n'en est pas de même des actions des trois côtés AB, Fig. loo.

CD et DE sur l'aiguille a'b', car, pour

ces parties, l'observateur a sa gauche en avant, quelle que soit Taiguille qu'il regarde ; mais, comme ces parties sont beaucoup plus éloignées de a'b' que la première, c'est l'action de celle-ci qui l'emporte, et par conséquent l'effet total est augmenté par la présence de l'aiguille a'b' .

Pour ces deux raisons la sensibilité du galvanomètre est plus grande. Il faut observer que les aiguilles ne sont jamais complètement asiatiques; elles subissent toujours de la part de la terre une faible action, qui suffit pour les ramener à leur position d'équilibre, lorsque le courant ne passe plus. Une astaticité parfaite serait très nuisible, car le système serait dévié à 90° par tous les courants, quelle que soit leur intensité, et ne reviendrait jamais au zéro; l'on ne pourrait donc faire aucune mesure.

Les systèmes asiatiques présentent cependant un inconvénient : il peut arriver que l'état magnétique des aiguilles varie inégalement, ce qui fait varier la sensibilité de l'instrument et l'empêche de rester comparable à lui-même.

306. Galvanomètre de rVobili. — Le galvanomètre de Nubili, employé par Melloni et Nobili dans l'étude de la chaleur ravonnante, convient surtout à la mesure des courants faibles. Le" multiplicateur (fig. 200) entoure l'aiguille inférieure, dont on voit en a' l'un des pôles; l'aiguille supérieure a tourne sur un cadran de cuivre divisé C. Les aiguilles sont portées par un lil de cocon, qui n'oppose aucune résistance a la rotation. Après avoir réglé riiorizontalité du support à laide des ^•is calantes, on desserre lavis de serrage T, puis l'on tourne le plateau qui porte toutl'appareil jusqu'à ce que le multiplicateur, et par suite le zéro du cercle, se trouvent a la posi-

tion d'équilibre de l'aiguille, position qui n'est pas nécessairement dans le méridien; on fixe alors l'appareil, et Ion

attache aux deux bornes bb' les fils qui amènent le courant.

307. Choix d'un ffalTanomètre. — Le choix d'un galvanomètre n'est pas indifférent, si Ton veut obtenir le maximum de sensibilité. On démontre que, dans ce cas, le galvanomètre doit avoir autant que possible une résistance égale à celle du i"este du circuit. On doit donc employer des galvanomètres à fil gros et court dans les circuits peu résistants, à fil long et fin dans ceux dont la résistance est considérable.

308. Emploi de» galTanomètre» en dérivation. — Un même galvanomètre peut être employé avec des courants d'intensité très différente, à condition de le placer en dérivation, et de n'y faire passer qu'une partie du courant. Si l'on place en dérivation dans le circuit un galvanomètre de résistance g et

d'autre part une bobine de résistance |, les courants partiels

qui traverseront l'instrument et la bobine seront dans le rapport de 1 à 9 ; comme leur somme est égale à Tintensité

totale,-;^ seulement du courant total passera dans le galvano-

mètre et le reste traversera la bobine. Pour établir une dérivation de cegeni'e.on joint à chaque galvanomètre une boîte comprenant trois bobines dont les résistances sont respective-

ment -^j ^ de celle de l'instrument lui-même. En pre-

y yy yyy

nant comme dérivation l'une ou l'autre de ces bobines, on fait

Il 1

passer dans l'appareil —, t?^ ou du courant total. Celte

Fig. 200.

dOOO

AMPÈREMÈTRES.

boite de résistance s'appelle un shunt (mot anglais admis en français). On peut ainsi employer des galvanomètres très sen- ^ibles à mesurer des intensités considérables.

309. îVéceisité île graduer les g^nltanomètres. — La déviation de l'aiguille aimantée augmente avec le courant, mais Texpérience montre qu'elle n'est pas proportionnelle à l'intensité. En effet, on dit qu'un courant est deux fois plus intense qu'un autre lorsqu'il produit le même effet que deux courants égaux au premier. Or, si Von se procure deux courants dont l'un soit double de l'autre, et qu'on les fasse passer dans un galvanomètre, le rapport des déviations sera généralement plus petit que 2, à moins que ces déviations ne soient très petites; dans ce cas elles sont proportionnelles. Il est donc nécessaire de graduer d'abord l'instrument qu'on veut employer, c'est-à-dire de dresser un tableau des déviations qui correspondent aux diverses intensités.

310. mesure des déviations par réflexion. — On peut éviter de graduer les galvanomètres en se bornant à produire de petites déviations. Mais il devient alors difficile de faire les lectures avec précision ; il est bon d'amplifier les effets à l'aide de la méthode de réflexion de Poggendorfî. On applique sur le fil de suspension du galvanomètre un petit miroir plan perpendiculaire à l'aiguille, et qui tourne dans chaque cas du même angle qu'elle. On dispose

en face de l'appareil, à un ou

deux mètres en avant du mi- i- • -

roir, une petite lunette astronomique et une règle divisée en miUimèU-es, de manière que, l'aiguille étant au ^epos «n voie dans le miroir à l'aide de la lunette l'image de la division qui est exactement au-dessous de cette l^^^^^e par exemple zéro ^fig. 201). Si l'aiguille et le miroir tournent à^^J^^^^^^ angle, la lunette vise l'image d'une autre divisi n Nous de mont;erons plus loin (§ 390) que la longueur ^ est proportionnelle à la déviation de l'aiguille, i ^S^' sont très petits. La règle étant vue par réflexion, les chiflres doivent être tracés à l'envers. i^n£»ipmT^<? des

311. Ampèremètre.. - On construit depuis lonf ^f/^ instruments, comme les boussoles des , ,2ué^^^^

dans lesquels il existe une relation connue f J "^j^f courant et la déviation de l'aiguille. Mais on a cherché, depuis

railoption des nouvelles unités éleclriques, à rendre les déviations des galvanomètres proportionnelles aux intensités, même pour de grandes valeurs. Les instruments ainsi divisés s'appellent galvanomètres étalonnés ou ampèremètres. Dans ces appareils, la proportionnalité des déviations aux intensités est obtenue jusqu'à 60" environ, grâce à la forme spéciale du

Fig. 202.

multiplicateur. La figure 202 représente un instrument de ce | genre destiné aux usages médicaux. L'aiguille, qui est simple j et non astatique, tourne sur un pivot vertical, et porte, un index perpendiculaire qui se meut sur le cadran divisé ; on voit ; l'extrémité de cet index à la division 20. Quand on ne se sert ; pas de l'instrument, on rend l'aiguille immobile en la soûle- \ vaut à l'aide de lavis v qui commande la tige A. i

Le cadran porte des divisions égales qui s'étendent jusqu'à j .=jO et qui correspondent à des milliampères : cette graduation ! suffltlargeraent pour les usages médicaux. D'ailleurs on peut, '[ à l'aide d'un shunt, employer l'instrument pour des courants beaucoup plus forts et atteindre oO ampères.

312. Mesure «les forces électromotrices; Toltmètres. — Les galvanomètres peuvent servir aussi à la mesure des forces électromotriccs. Supposons en effet qu'on réunisseles deux pôles de la pile aux bornes d"un galvanomètre ; soit g la résistance de cet appareil, R celle des autres parties du circuit, y compris la pile. L'intensité est