CONDENSATEURS A ANNEAU DE GARDE
ÉLECTROMÈTRES ABSOLUS.
Journal de Physique, 3° série, t. II, 1893.
Condensateur à anneau de garde. — Nous nous sommes servis, mon frère et moi, dans diverses recherches, d'un condensateur à anneau de garde, dans lequel on employait comme plateaux deux plaques de verre argentées.
Les plateaux PP, P'P' {fi g. i) étaient séparés par trois cales de
Fis. I.
quartz q. L'argenture de la face intérieure de l'un des plateaux était divisée en une portion centrale (2) et un anneau de garde (3) à l'aide d'un trait circulaire de quelques dixièmes de millimètre de large ss tracé dans l'argenture. Ce trait constituait le sillon de l'anneau de garde. L'avantage de cet appareil est de réaliser d'une
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façon à peu près j)arfaile, et sans qu'il soit nécessaire de faire aucune correction, le condensateur théori([ue (' ).
Nous avons d'abord employé cet instrument dans des recherches d'électricité statique, en portant P {fig. i)à un certain potentiel V avec une pile, l'anneau de garde étant à la terre, et en mesurant la quantité d'électricité nécessaire pourmaintenir la portion centrale de P' au potentiel zéro.
Mais, dans ces conditions, l'appareil est mal isolé. Le sillon .ç, qui sépare l'anneau de garde de la portion centrale du plateau P', devient conducteur sous l'intluence de l'huuiitlité de l'air, et cette conductibilité est généralement accompagnée du ne petite force électromotrice; enfin, la conductibilité du verr<; lui même n'est pas négligeable (-).
Pour éviter ces inconvénients, nous avons em|)lové le condensateur (//o-. 'i) en chargeant au potentiel V la portion centrale du plateau P', l'anneau de garde étant toujours à la terre, et en mesurant l'électricité qu'il fallait fournir au ])lateau P pour (ju'il reste au potentiel zéro.
En vertu d'un théorème ct)nnu d électricité statique, les quantités d'c'dectricité mesurées sont les mêmes dans les deux modes opératoires, l)ien (pie dans le second la distribution des lignes de force
(') L'axe opliquo des cales lie ((iiartz est horizontal, c'est-à-dire parallèle aux plateaux. Dans la direction normale à l'axe, la conductibilité du quartz est en elTet exlrèmenieiil faible, tandis que le quartz conduit presque aussi bien que le verre dans la direction de l'axe (J. Curie, Anna/es de Chimie et de Physique, 1889.)
Nous employons cet appareil depuis i88.3 {voir J. Curie, Comptes rendus des séances de l'Académie des Sciences, 1886 et Journal La Lumière électrique, 1888). M. Abraham s'est servi récemment de cet instrument et a donné une méthode très précise pour mesurer la distance des plateaux. [Comptes rendus des séances de l'Académie des Sciences, 1892 (Thèse de la Faculté des Sciences.)]
(-) Les armatures du condensateur communiquant d'abord avec la terre, on isole la portion centrale de P'; on constate avec un électromètre de faible capacité qu'il n'3' a pas tout d'abord de force électromolrice ; mais celle-ci prend naissance lentement. On peut admettre que les deux portions d'argenture du plateau P', reliées par l'humidité à la surface du sillon de l'anneau de garde, forment un couple. Ce couple, complètement polarisé quand tout est relié à la terre, se dépolarise lentement quand une des parties argentées est isolée.
Ces causes de trouble, qui peuvent avoir une influence appréciable dans des expériences d'électricité statique, ne peuvent évidemment produire aucun effet dans des expériences avec un galvanomètre. .M. Abraham a du reste vérifié par expérience qu'il en était bien ainsi.
soit très conijjliquée (nous avons représenté dune manière schématique sur les figures i et 2 la disposition des lignes de force). En opérant parla seconde méthode, c'est le plateau P, très bien
Fii
isolé par les cales de quarlz parallèle, qui est en relation avec les appareils de mesure et linstrument fonctionne parfaitement.
Électromètre absolu à anneau de garde
Je me suis demandé si le même artifice pouvait être employé avec l'électromètre absolu à anneau de garde, c'est-à-dire si l'on pouvait indifféremment l'employer par la méthode ordinaire ou bien charger la portion centrale du plateau P' {fig. 2), laisser l'anneau de garde et le plateau P en relation avec la terre et mesurer l'attraction du plateau P.
La pression électrostatique étant proportionnelle au carré de la densité électrique, il semble, au premier abord, que les forces d'attraction doivent être assez différentes dans les deux cas. On parvient cependant à se rendre compte qu'elles ne diffèrent que d'une quantité extrêmement petite lorsque le rapport du diamètre de la portion centrale du plateau P' à la distance des plateaux est suffisamment grand. De plus, le terme de confection très petit qui pourrait être nécessaire peut être évalué d'une façon rigoureuse dans une étude préalable. Il suffit, pour cela, de faire trois mesures : la première avec la portion centrale seule du plateau P' au potentiel V, l'anneau de garde et le plateau P étant à la terre; la deuxième avec tout le plateau P' au potentiel V ; la troisième avec l'anneau de garde au potentiel V, la portion centrale de P' et le plateau P étant à la terre.
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Désignons par F,, F2, /"les forces daltraction obtenues respecti\enient dans ces trois expériences.
Désignons par C la capacité réciproque (ou coefficient d'induction) entre le plateau I^ et la portion centrale du plateau P'; par c la capacité récipro({ue du plateau P et de lanneau de garde de P'; par y la capacité réciproque entre la portion centrale et l'anneau de garde du plateau P'. Désignons par e la distance des plateaux. On a, en supposant que l'on écarte de de les plateaux et en appliquant le principe de la conservation de l'énergie,
■1 de •>. de
F — ' \ ■• — ' V '^^ 2 de 2 de
2 de 1 de
Désignons par 'j la force que donnerait l'attraction de la portion centrale du plateau P' si l'électromètre était employé par la méthode habituelle pour le même potentiel électrique
F,+ F,-/=.,cp,
ce qui permet de calculer 0.
Soit
