partie de la force électromotrice de l'élément Clark

à i5° C) peuvent être reproduits à 0,01 pour 100 près , l'étalon de l'ampère , défini par l'électrolyse , n'est guère susceptible d'une approximation supérieure à 0,1 pour 100. De plus, on soupçonne déjà une différence de 0,1 pour 100 entre le volt vrai et l'étalon déduit du Clark.

Dans ces conditions, il serait préférable de s'en tenir à 2 étalons, l'ohm et le volt par exemple , et de faire les mesures par les méthodes potentiométriques qui seront étudiées plus loin et ne comportent que l'emploi de ces étalons.

Étalons de capacité. — L'unité usuelle de capacité est le microfarad. Elle est représentée par des condensateurs plans dont les armatures sont constituées par deux cahiers de feuilles d'étain. Ces feuilles sont alternées et isolées par des feuilles de mica exempt d'oxydes métalliques. Les feuilles d'étain de chaque cahier ont un coin coupé et elles sont réunies par un autre coin entre elles et à un

Fig 52.

fil de cuivre, la jonction étant assurée au moyen d'une soudure à basse température. Les feuilles des deux cahiers sont empilées de manière que les coins coupés d'un des cahiers correspondent aux coins soudés de l'autre (fig. 52). Les feuilles de mica débordent tout autour des feuilles d'étain, afin d'assurer l'isolement de celles-

I l6 CHAPITRE IV.

ci. Elles ont deux coins coupés qui laissent dépasser les coins soudés des feuilles d'étain.

On a soin de mettre assez de feuilles d'étain pour obtenir une capacité un peu supérieure à celle à laquelle on désire arriver. Lorsque les feuilles sont empilées et serrées, on étalonne le condensateur en déchirant des feuilles d'étain jusqu'à ce qu'on ait atteint la capacité voulue. On met alors le bloc dans une caisse en bois, sur un lit de paraffine, et Ton remplit la boite de paraffine. L'intervalle entre l'étain et la boîte doit être suffisant pour que celle-ci ne puisse jouer le rôle d'armature. Les fils de cuivre sont fixés à des blocs de laiton portés par le couvercle en ébonite de la boîte.

M. Bouty a réalisé des condensateurs de très petit volume, en formant les éléments de plaques minces de mica argentées sur une face.

Dans les condensateurs à bas prix, on remplace le mica par le papier paraffiné qui n'a pas la même permanence, surtout lorsque la paraffine' a été blanchie par un acide incomplètement éliminé. Les condensateurs à mica sont exacts à 0,00 1 près, tandis que ceux qui utilisent la paraffine ne donnent guère que l'approximation de o,oo5.

La tension à laquelle on soumet les condensateurs ordinaires ne doit pas dépasser 100 volts, et il convient d'éviter les extra-courants donnant une tension anormale. On fabrique des appareils spéciaux pour les hautes tensions alternatives qui donnent lieu à des effets d'hystérésis diélectrique. ( * )

La fig. 53 montre la vue extérieure d'un appareil qui comporte 5 subdivisions du microfarad. Chacune des parties du condensateur communique, d'une part, avec l'une des barres longitudinales et, d'autre part, avec un des blocs centraux. A l'aide de fiches, on peut associer les éléments divisionnaires en surface.

Lorsqu'un condensateur est inactif, il faut avoir soin de réunir les deux armatures par une fiche métallique, afin de neutraliser les charges résiduelles.

Pour certaines études, on doit réaliser des cables artificiels, qui

(* ) Eric Gérard. Leçons sur l'Electricité ; t. I, chap. VII.

ETALONS DE SIESUR1

présentent une capacité et une résistance réparties de la même manière que dans les câbles sous-marins. Deux procédés sont en

Fig. 53.

usage pour former ces appareils. Le premier consiste à disposer en série des bobines de résistance calibrées, entre lesquelles sont échelonnés des condensateurs réunis en dérivation et produisant ainsi un effet de condensation analogue à celui qu'on observe avec les cables [fig. 54).

fiR -M-

Le second moyen, imaginé par Muirhead, permet de répartir la capacité uniformément. L'une des armatures d'un condensateur est formée de feuilles d'étain, comme dans les condensateurs ordinaires. L'autre armature comporte des bandes d'éiain disposées en zigzag et reliées en série de manière que leur résistance représente la résistance du câble. En constituant le diélectrique par une résine qui présente les mêmes effets de charge résiduelle que la guttapercha, l'on peut étudier, à l'aide de ces câbles artificiels, tous les phénomènes observés dans les câbles sous-marins.

Étalons d'induction. — MM. Ayrton et Perry ont construit un étalon variable de self-induction en disposant à l'intérieur d'une bobine circulaire rixe une seconde bobine en série avec la

I l8 CHAPITRE IV.

première et pivotant autour d'un axe diamétral, ce qui permet de faire varier l'angle des deux bobines entre les limites o° et i8o° (fig. 55). La self-induction du système est minima lorsque les bobines sont parallèles et parcourues par le courant en sens opposés. Lorsque la bobine mobile a fait un demi tour, l'inductance devient maxi ma. Une graduation empirique indique les valeurs

Fig. 5 S

de la self-induction correspondant à des positions repérées. Les bobines sont enroulées sur des carcasses en bois qui , malgré tous les soins que le constructeur peut apporter à leur exécution, se déjettent à la longue en causant des variations du coefficient d'induclion. D'un autre côté, la capacité des spires voisines doit être prise en considération dans les mesures où l'on fait usage de cet étalon. Les étalons de self-induction sont rarement supérieurs à 0,1 henry.

MATÉRIEL D'UN LABORATOIRE ÉLECTRIQUE

Appareils. — Avant de décrire les instruments employés dans les essais électriques, nous donnerons quelques indications générales sur les dispositions à prendre dans les laboratoires. Les commençants feront bien d'étudier d'abord les méthodes générales de mesure, puis de s'exercer en déterminant les résistances des galvanomètres et des piles, au sujet desquelles nous entrerons dans des détails pratiques destinés à servir de guide au début. Après s'être familiarisé avec les mesures qui n'exigent que des tensions et des courants faibles, on peut aborder les essais des appareils qui utilisent des courants intenses.

Si Ton veut installer un laboratoire permettant des mesures très précises, il faut, autant que possible, l'établir à l'écart des champs magnétiques créés par les dynamos et des grandes masses de fer mobiles, afin que les appareils employés dans les essais ne soient pas influencés. Les câbles amenant des courants intenses dans le laboratoire seront tordus, de manière à neutraliser leurs actions électromagnétiques. On disposera d'une batterie d'accumulateurs assez puissante pour produire des courants constants, utilisés à l'étalonnage des appareils.

La détermination de l'intensité et de la différence de potentiel peut se faire, dans le cas des courants continus, d'une manière très

exacte, par le secours des galvanomètres à réflexion, gradués comme ampèremètres et comme voltmètres, et par les méthodes que nous décrirons, parmi lesquelles les méthodes d'opposition et les balances électrodynamiques sont les plus employées.

Un potentiomètre ou pont de compensation suffit pour tous les étalonnages relatifs aux courants continus, tandis que les balances électrodynamiques servent à graduer les appareils à courants alternatifs.

Pour les mesures courantes , les galvanomètres à réflexion les plus convenables sont ceux du type Deprez et d'Arsonval, sur lesquels les champs magnétiques extérieurs ont peu d'influence, de même que les variations du champ terrestre, et qui permettent des lectures rapides.

On réserve les galvanomètres à aimant mobile pour certaines mesures de résistances d'isolement, qui exigent une sensibilité exceptionnelle. Les appareils à aiguilles lourdes mobiles conviennent spécialement pour les mesures balistiques.

Lorsqu'on utilise des appareils à réflexion, il convient de les établir sur une base bien stable, ce qui n'est pas toujours facile à réaliser dans le voisinage des ateliers industriels. Si des consoles, tixées aux murs principaux du laboratoire, n'ortrent pas une stabilité suffisante, on peut supporter les appareils à réflexion sur un bloc de pierre, épais de 1 5 à 25 cm, reposant par une saillie sur une masse de déchets de laine ou de coton empilés dans une caisse en bois ou en maçonnerie. Les vibrations du sol s'amortissent dans la laine et ne peuvent mettre en mouvement la masse de pierre supérieure.

Un autre moyen consiste à suspendre , par quatre fortes lanières de caoutchouc , quatre ressorts à boudin ou quatre chaînes, un bloc de pierre ou une épaisse plaque de plomb soutenant l'appareil qu'on doit soustraire aux vibrations. Celles-ci s'amortissent dans l'intermédiaire élastique ou discontinu. M. Julius a montré qu'on amortit les trépidations en supportant la cage de l'appareil par trois longs tils métalliques verticaux et en ayant soin de fixer à la cage des contrepoids que l'on règle de manière à amener le centre de gravité du système dans le plan horizontal passant par les points d'attache des rils. S'il persiste des vibrations horizontales, on les

MATÉRIEL D'UN LABORATOIRE ÉLECTRIQUE. 12 1

amortit en fixant à la cage des ailettes plongeant dans des coupes contenant un liquide visqueux.

Dans les usines électriques, on est souvent obligé de se contenter d'appareils moins précis que les instruments à réflexion, par suite de la nécessité d'effectuer les mesures au milieu des machines. On se sert d'appareils à lecture directe, qui sont d'ailleurs à peu près les seuls utilisés pour les mesures effectuées sur les alternateurs et les transformateurs. Pour les courants continus, on choisit encore de préférence les appareils basés sur le principe du galvanomètre Deprez et d'Arsonval, afin de soustraire autant que possib'e les instruments à l'action des champs magnétiques extérieurs. Pour les hautes tensions, les voltmètres é ectrostatiques sont avantageux.

Les appareils à lecture directe doivent être fréquemment étalonnés. Les bons modèles sont susceptibles de donner, dans la région moyenne de leur échelle , une approximation de o,5 pour 100, ce qui conduit, à une erreur limitée à i pour 100 dans l'estimation de la puissance électrique déterminée par le produit des lectures de l'ampèremètre et du voltmètre. Cette exactitude est suffisante lorsqu'on essaie des dynamos conduites par des machines à vapeur dont les irrégularités exposent à des erreurs au moins aussi fortes. L'emploi des appareils à lecture directe est également justifié si l'on fait simultanément la mesure de la puissance mécanique en relevant des diagrammes d'indicateur, car l'évaluation de ces diagrammes entraine des erreurs au moins du même ordre.

L'outillage d'un laboratoire est complété par des résistances et des piles étalons , des caisses de résistance , des condensateurs , des ponts de Wheatstone, des rhéostats capables de supporter des courants intenses et une collection de clefs de circuit.

Une bonne précaution consiste à enfermer les boites de résistance, ponts et appareils semblables dans des caisses dont le couvercle peut être enlevé au moment des essais. On évite ainsi les poussières et l'action de la lumière et de l'humidité sur les instruments.

Si les appareils sont destinés à des mesures d'isolement ou s'ils doivent être soumis à des potentiels très élevés, il faut les disposer sur des plaques d'ébonite, de gutta-percha ou de paraffine. Lorsque les instruments doivent être fixés aux tables, il est préférable de les

coller à l'aide de composition Chatterton , plutôt que d'employer des vis qui détruisent souvent l'isolement. Les batteries d'essai sont disposées sur des feuilles isolantes ou sur des isolateurs en porcelaine. Les fils de connexion sont isolés à la gutta-percha et soutenus par des rondelles en porcelaine ou passent dans des trous percés dans des plaques de paraffine. Les instruments et les clefs de circuit soumis à de hautes tensions doivent être nettovés à l'aide d'un linge imbibé d'huile minérale, puis essuyés avec un linge sec, de façon à laisser une légère couche isolante sur les appareils. Pour les voltages élevés , on dispose les commutateurs de manière à pouvoir les manœuvrer par l'intermédiaire d'un manche en ébonite.

Commutateurs et clefs. — Les commutateurs et clefs sont des appareils accessoires d'un emploi très fréquent dans les mesures électriques. Ces appareils servent à combiner diversement différents circuits ou à relier entr'elles les parties d'un même circuit.

Il importe que la résistance électrique des contacts établis au moyen des commutateurs et des clefs soit aussi faible que possible. A ce point de vue, ces appareils peuvent être rangés dans les trois classes suivantes.

i. Commutateurs à mercure. Les différents fils à réunir plongent dans des godets remplis de mercure et les communications s'établissent d'un godet à l'autre au moyen de cavaliers en cuivre décapés au préalable et amalgamés aux extrémités.

Grâce à l'amalgamation, les liaisons sont aussi intimes que possible. On fait usage de godets en porcelaine disposés dans les trous d'une planchette en bois ou plus simplement d'une plaque de paraffine, dans laquelle on creuse des trous pour le mercure.

Dans les clefs suivantes, où le contact a lieu entre deux pièces métalliques solides , la résistance électrique des contacts est plus considérable que celle des contacts mercuriels ; de plus, elle est très variable avec la pression exercée sur les pièces et 1 état de la surface de ces dernières. Cependant, on les emploie de préférence aux commutateurs à mercure qui entraînent des pertes de ce métal et se salissent rapidement. Il faut avoir soin de ne jamais ouvrir un circuit où passe un courant intense par un commutateur à mercure, car il se produirait des projections mercurielles.

MATÉRIEL D LTN LABORATOIRE ÉLECTR1QIE. 12?

2. Commutateurs à frottement. Les commutateurs à frottement les plus employés sont le commutateur à manette , la clef à couteau et le commutateur à broches. Dans le premier, un levier métallique, manœuvré à l'aide d'une manette, peut tourner autour d'un axe; dans ce mouvement, le levier glisse en frottant sur une série de blocs en laiton disposés circuiairement sur un support isolant en bois ou en ébonite. Ce dispositif permet de relier un fil aboutissant au levier successivement aux divers conducteurs attachés aux blocs. Afin d'éviter l'amenée du courant à la lame par le pivot même de son support, on fait appuyer une extrémité du levier sur un empâtement de ce dernier. Cet arrangement procure une surface de contact bien nette et soulage Taxe en équilibrant l'effort exercé par le grand bras du levier (tig. 56).

La clef à couteau comporte une lame de cuivre mobile autour d'une de ses extrémités et qu'on amène entre deux paires de mâchoires métalliques reliées aux conducteurs à mettre en com-

munication l tîg. 37). Ce système, irès employé pour les intenses, permet d'obtenir de larges surf'accsde contact 5

ampère) et de renouveler aisément les mâchoires altérées par les étincelles d'extra-courant. L'axe de rotation du levier ne fait pas partie du circuit électrique.

Le commutateur à broches permet de réunir les rils aboutissant à des blocs de laiton, par l'intermédiaire de riches métalliques analogues à celles des boîtes de résistance.

3. Commutateurs à pression. Ils sont constitués par une lame métallique qu'on abaisse sur un buttoir pour fermer le circuit. Ces clefs demandent un certain entretien, à cause des étincelles qui, au moment de la rupture du courant, jaillissent entre les surfaces de contact et les oxydent. Bien que ces surfaces soient garnies de platine, les commutateurs de ce genre ne conviennent pas pour les courants intenses.

On peut classer les clefs comme suit d'après le rôle qu'elles jouent dans les circuits électriques. Pour assurer un isolement élevé, les clefs sont montées sur ébonite et les bornes d'attache sont portées par des colonnettes de même substance, afin de réduire autant que possible les dérivations de courant.

Les clefs d'interruption ou interrupteurs s'emploient pour ouvrir ou fermer à volonté un circuit. Une lame élastique pouvant être abaissée sur un buttoir résout le problème.

Les clefs d'inversion ou inverseurs servent à envoyer le courant d'une pile dans un circuit, tantôt dans un sens, tantôt en sens contraire.

Un modèle très employé est représenté schématiquement dans la fig. 58. Les extrémités du circuit sont reliées à deux lames élastiques en laiton durci, les deux pôles de la pile à deux traverses rigides situées l'une au dessous, l'autre au dessus des lames* Normalement ces dernières appuient contre la traverse supérieure; le circuit est ainsi fermé sur lui-même et la pile est isolée. En abaissant alternativement les lames, on envoie dans le circuit des courants de sens inverses. On peut maintenir les lames abaissées par des cames en ébonite. Il faut avoir soin de ne pas intervertir les connexions indiquées, sinon la pile serait mise en court-circuit par la traverse supérieure.

Les clefs de décharge sont destinées à provoquer la charge et la décharge, d'un condensateur. La clef de Sabine rig. 5p) comporte

MATÉRIEL D'UN LABORATOIR

une lame poussée vers le haut par un ressort et mobile entre deux traverses rigides. L'une des armatures du condensateur est reliée

à la lame, tandis que l'autre communique avec la pile et le circuit de décharge connectés d'autre part respectivement à la traverse

inférieure et à la traverse :

par des leviers pivotant aui

Fig. 5 9.

jpérieure. Grèce à deux becs portés sur d'un même axe et situés à des hau-

teurs différentes, on peut soit isoler la lame, soit la mettre en communication avec la traverse inférieure. Si Ton dégage les becs, la lame revient contre la traverse supérieure sous l'action du ressort. L'abaissement de la lame détermine la charge du condensateur, la position moyenne correspond à l'isolement des armatures et le relèvement produit la décharge.