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

Modèles d'électromètfes à quadrants de Lord Kelvin, de M. Edelmann, de M. Mascart et de l'auteur. Voltmètres électrostatiques de Lord Kelvin , de MM. Ayrton et Mather et de M. Rowland. — La fig. io3 représente réiectromètre à quadrants de M. Edelmann, modifié par Fauteur afin de rendre le mouvement du cadre apériodique.

Dans ce but, les quadrants sont embrassés par un aimant en fer à cheval N S, dont les lignes de forcé sont concentrées par une pièce en fer doux/. Le cadre se termine à la partie inférieure par une entretoise en forme d'anneau qui joue librement autour de /. Les courants induits développés dans le cadre pendant le mouvement de celui-ci amortissent complètement ses oscillations. Au fond de l'enveloppe en verre qui entoure réiectromètre , on verse de l'acide sulfurique concentré destiné à dessécher l'atmosphère de l'appareil. Les lectures se font par réflexion.

L'électromètre de M. Edelmann présente l'inconvénient de ne pas permettre le déplacement des quadrants pour corriger éventuellement un léger défaut de symétrie du cadre, défaut qui amène une déviation lorsque celui-ci est électrisé et que les quadrants sont à l'état neutre. L'auteur a obvié à cet inconvénient en utilisant la disposition décrite à propos de son galvanomètre différentiel. Il lui a suffit de remplacer la bobine de ce dernier par un cadre en aluminium, analogue à celui de l'électromètre précédent, et de fixer les quadrants aux pièces polaires mobiles, recouvertes au préalable d'une chemise isolante, fig. 104. Le noyau en fer qui a pour but de concentrer les lignes de force de l'aimant dans l'espace où se meut le cadre, en vue d'amortir les oscillations de ce dernier, est également revêtu d'une enveloppe isolante et porte quatre quadrants disposés en regard des quadrants extérieurs et reliés à ceux-ci deux à deux, de manière à renforcer leur action.

Les appareils décrits plus haut ne conviennent que pour la mesure de la force électromotrice des piles ou des dynamos capables de restituer constamment l'électricité qui se perd par les supports des pièces métalliques. Pour mesurer les potentiels des charges statiques, il est nécessaire d'employer des précautions toutes spéciales pour assurer l'isolement de ces pièces. Il faut les fixer à des colonnettes de verre bien propres . placées dans une atmosphère desséchée par l'acide sulfurique.

MESURE DES POTENTIELS.

La fig. io5 montre le modèle d'électromètre de Lord Kelvin modifié par M. Mascart. Les précautions signalées sont observées. Les

quadrants sont découpés dans une boite de laiton cylindrique et aplatie. La palette mobile, profilée en forme de 8 dont les lobes

sont évidés, est suspendue à l'intérieur de cette boite. Elle est supportée par un bifilaire en soie et se prolonge sous les quadrants par un fil de platine auquel sont attachés le miroir destiné aux lectures et un croisillon plongeant dans une coupe pleine d'acide sulfurique. Outre son action desséchante, celui-ci amortit les mouvements de la pièce mobile et permet de la mettre en communication électrique avec l'extérieur.

Fig. io5.

Pour mesurer les différences de potentiel très élevées fournies par les dynamos et particulièrement par les alternateurs, on adopte des électromètres à lecture directe , gradués en volts , qu'on désigne parfois sous le nom de voltmètres électrostatiques.

MESURE DES POTENTIELS. 200.

Dans ces appareils, qui sont toujours basés sur l'emploi de la formule ( 3) , on supprime l'une des paires de quadrants.

Lord Kelvin a combiné, pour la mesure des tensions de 40 à 800 volts, un instrument appelé voltmètre multicellulaire et formé d'une série de quadrants superposés qui agissent sur des palettes

mobiles supportées par un fil métallique mince, fig. 106. Un index en aluminium, se déplaçant devant une graduation, sert aux lectures. L'amortissement est assuré par un disque porté par les palettes mobiles et baignant dans un liquide.

Dans le voltmètre électrostatique de MM. Ayrton et Mather, deux paires de segments cylindriques fixes en laiton attirent deux palettes en aluminium, également en forme de segments de cylindre, pivotant autour d'un axe vertical auquel est attaché l'index. Un ressort spiral

en métal non magnétique est utilisé comme force directrice. Les segments fixes sont reliés à Tune des bornes de l'appareil, les segments mobiles à l'autre. Des fils de sûreté en platine-argent, de 0,02 mm de diamètre et tendus par de petits ressorts dans des tubes en verre, sont insérés dans les conducteurs de liaison. Les bornes d'attache sont recouvertes de manchons en ébonite pour prévenir les accidents. Pour préserver l'appareil contre les tensions excessives, un intervalle d'air restreint sépare les connexions, de manière à favoriser éventuellement la production d'une étincelle et la fusion des coupe-circuits de sûreté.

Des précautions de ce genre doivent toujours être prises avec les voltmètres à hauts voltages.

MM. Ayrton et Mather ont remarqué qu'un frottement contre le couvercle des voltmètres amène parfois une électrisation du verre capable de fausser les indications. En vue de se mettre à l'abri de cette cause d'erreur, ils recouvrent le verre d'un vernis rendu conducteur par de l'acide sulfurique. Il suffit d'ailleurs de couvrir le verre de vapeur d'eau par expiration après l'avoir nettoyé, pour éviter cet effet parasite.

Voici un autre type d'instrument employé pour la mesure des hauts voltages.

Une bande métallique est suspendue à un fil conducteur entre deux plateaux verticaux parallèles. La bande et les plateaux sont portés à la différence de potentiel inconnue. La bande tend à se placer normalement aux plateaux. Le couple déviant est équilibré par le couple de torsion du fil de suspension. L'angle de déviation se lit sur une échelle par la méthode de réflexion.

Dans quelques laboratoires, l'étalonnage des électromètres pour tensions élevées s'opère à l'aide de petits éléments secondaires disposés en série. Avec des fils de plomb plongeant dans des éprouvettes à eau acidulée, on peut constituer des piles donnant 10 000 volts et au-delà sous un volume assez réduit. On mesure séparément la force électromotrice des différents groupes d'éléments. Ces piles d'essai doivent être parfaitement isolées. Elles sont portées sur des étagères fixées sur isolateurs. Une semblable pile peut être employée pour vérifier le pouvoir diélectrique des corps isolants.

MESURE DES POTENTIELS. 2 1 I

On peut amplifier la tension fournie par la pile en chargeant à l'aide de celle-ci des condensateurs très bien isolés, qu'on groupe ensuite en cascade, de manière à cumuler les différences de potentiel des armatures. Inversement, si Ton veut mesurer des potentiels très élevés à l'aide d'un électromètre dont la marge n'est pas suffisante, on peut charger les condensateurs en cascade et les relier ensuite en parallèle à l'électromètre. Si tous les condensateurs sont identiques, il suffit de réunir l'électromètre à l'un d'eux pendant que les extrémités de la série communiquent avec les points dont on cherche la différence de potentiel (*).

L'emploi des voltmètres électrostatiques exige une correction pour la force électromotrice de contact. Celle-ci est de o,5 volt si l'équipage mobile est en aluminium et les quadrants en cuivre. La correction est positive ou négative suivant que les quadrants sont électrisés positivement ou négativement.

M. Rowland est arrivé à soumettre les voltmètres électrostatiques à de très hautes tensions , sans courir le risque de provoquer des étincelles entre les pièces électrisées, en immergeant l'appareil dans

l'huile. Celle-ci a, en outre, pour effet d'accroître la capacité et par suite les charges agissantes.

Blectromètre capillaire de M. Lippmann. — - Un tube vertical T terminé par une pointe capillaire et contenant du mercure plonge dans une éprouvette remplie d'eau acidulée de Ve d'acide sulfurique. Une couche de mercure déposée au fond de l'éprouvette étant mise en communication avec le pôle positif d'un élément de pile Daniell par une électrode en platine P, tandis que le mercure du tube est relié au pôle négatif par une seconde électrode S, on constate aussitôt un relèvement du niveau du mercure dans la pointe capillaire. Cette dénivellation cesse dès que les deux électrodes sont réunies directement entre elles.

Dans les limites de tension qui précèdent la décomposition, ce

(*) Bull, de l'Ass. des ing. étectr. sortis de V Institut Montefiore, 1891.

ai2 Chapitre il.

phénomène, observé à l'aide du microscope, est susceptible d'accuser des différences de potentiel de 0,000 1 volt et, par suite, de servir de base à un électromètre particulièrement utile dans les méthodes de zéro, où Ton doit équilibrer des différences de potentiel faibles. Lorsqu'on applique l'appareil à la mesure de forces électromotrices plus grandes, mais nécessairement inférieures à 1 volt, on équilibre la tension due à la polarisation par une pression exercée sur la colonne de mercure au moyen d'une poire en caoutchouc et estimée à l'aide d'un manomètre à mercure T'. Il faut avoir soin de mettre l'électrode S à un potentiel inférieur à celui de l'électrode P, sinon le ménisque capillaire serait polarisé par j l'oxygène et la surface du mercure serait altérée.

Au lieu de produire l'abaissement du ménisque à l'aide d'une poire en caoutchouc qui durcit à la longue , il est préférable , comme l'a suggéré M. Umb, de faire communiquer latéralement le tube principal, qui sert alors de manomètre, avec un réservoir à mercure qu'on élève lorsqu'on veut accroître la pression. Les mesures terminées, on descend suffisamment le réservoir pour faire remonter l'eau jusque dans la partie élargie de la pointe, ce qui évite l'altération du mercure dans celle-ci.

Fig.