BOUSSOLE

Les voltamètres à dépôt métallique, excellents appareils de graduation, présentent comme instruments d'observation courante des inconvénients qui en restreignent l'emploi à des cas déterminés. Ce sont des totaliseurs^ faisant connaître seulement l'intensité rtioyenne du courant pendant la durée d'une expérience, qui ne peut guère être moindre d'une heure, à moins que ce courant ne soit d'une très grande énergie. Sons ce rapport, ils sont d'une très grande importance pour le physicien, et j'en ai fait plusieurs fois usage en dehors de ce qui précède. Mais lorsqu'il s'agit de déterminer à un instant donné l'intensité d'un courant, et de suivre les variations par lesquelles il passe quand on change les résistances du circuit, aucun instrument, si ce n'est le thermomètre différentiel à fils métalliques, ne peut être mis en comparaison avec la boussole pour l'étendue, la promptitude et la sûreté des indications.

Sous ce dernier rapport il y a toutefois des précautions à prendre.

Les boussoles galvanométriques ont reçu des formes très variées, depuis le galvanomètre dp Schweigger et la boussole astatique de Nobili, jusqu'aux boussoles de M. Pouillet et de M. Weber.

La boussole astatique de Nobili est d'une exquise sensibilité' : elle subit des déviations considérables par l'influence des courants les plus faibles; mais l'unité de mesure y est

soumise à des oscillations continuelles et d'un ordre élevé. Chacun sait, en effet, que le de^é de force magnétique d'une aiguille aimantée varie avec la température et avec le temps ; que cette variation est plus forte pour l'aiguille placée au rebours de la direction que la terre tend à lui donner que pour l'aiguille qui reste dans cette dernière direction. Or, si nous désignons par A et B les forces magnétiques des deux aiguilles d'un couple astatique, la force directrice de celui-ci sera égale à A— B. Admettons que A — B soit égal à 0,001 de A, et que B diminue de 0,001 de B, A — B deviendra sensiblement double. Dans ces conditions, l'action du courant sur chacune des aiguilles prise isolément n'aura pas changé d'une manière sensible ; mais la force directrice terrestre ayant doublé sur le système, il faudra un courant double pour produire la même déviation. Cette circonstance n'a pas dû exercer d'influence bien fâcheuse sur l'exactitude des résultats obtenus par MM. NobiU, Melioni et la Provostaye et Desains dans les recherches si délicates qu'ils ont faites sur les radiations calorifiques, parce qu'il est permis d'admettre que le système astatique de leur boussole n'a pas varié d'une manière sensible pendant le peu de temps que durait chacune de leurs séries d'expériences, et qu'ils n'étabUssaient de comparaison qu'entre les termes d'une même série. Mais il n'en est pas moins évident, d'une manière générale, qu'une boussole astatique est impropre à fournir des résultats comparables à quelques jours seulement d'intervalle, à moins qu'on ne reprenne fréquemment des repères. Les rapports qui existent entre les intensités des courants et les déviations qui leur correspondent, ne dépendant que de la forme de l'appareil, resteront les mêmes à un même instant; mais la valeur absolue du courant qui produit une déviation constante doit y varier rapidement dans une forte proportion. Avec une seule aiguille, au contraire, il n'en est plus ainsi.

30 UËCHERCHSM SU6 l'ÉL£GTRIGITÉ.

Lorsque l'inlensiié magnétique d'une aiguille varie, la force déviatrice exercée par un courant sur cette aiguille varie

dans le même rapport que la force directrice terreBire, pourvu que Faiguille soit fortement trempée et aimantée à satura** tion. La déviation n'en sera donc pas modifiée, elle ne sera soumise qu'aux variations de la force directrice terrestre. Je n'ai jamais fait usage que de boussoles à une seule aiguille, remplaçant, comme l'a fait M. Weber, la sensibilité de la boussole par la précision des moyens de lecture.

La boussole qui m'a servi dans mes expériences faites au laboratoire de la faculté de Montpellier, est une boussole des sinus que j'avais construite moi-même au moyen d'un sextant de marine. L'aiguille aimantée portait perpendiculairement à sa direction une mince et longue aiguille de verre terminée par un morceau de papier blanc vertical sur lequel était ti*acée une ligne verticale très déliée. L'alidade du sextant portait une lunette horizontale à réticule vertical. Dans chaque observation la Ugne devait coïncider avec le centre du réticule. Le sextant donnait la minute.

Voici le résumé des expériences que j'ai faites pour rattacher les indications de cette boussole à mon unité. Le courant était maintenu constant pendant toute la durée dç chaque expérience au moyen d'un rhéostat.

Durée commune dca

expériences.

DévialionSé

Cuivre déposé.

Cuivre calculé.

Uitrérflnce.

1 heure*

— OjOOOi

HO

Les nombres contenus dans la quatrième colonne de ce tableau ont été calculés en admettant la proportionnante du courant aux sinus des déviations. Ma balance ne donnant (]ue le demi*milligràmme» les écarts de la cinquième co-

PHEMIER MÉMOIHE. 31

lonne n'ont aucune valeur. Le sinus de ôO*' est 76,60Ai& poTir un rayon égal à 100; l'intensité du courant qui dépose 45"^^«',3 de cuivre par heure est, d'après mon unité, 1 Alô,6 ; le facteur par lequel je devais multiplier les sinus des déviations observées est donc 18, A8 dont le logarithme est 1,2667118.

Depuis mon arrivée à Paris j'ai pu me procurer une boussole de Weber dont l'emploi est beaucoup plus commode, en ce que, sans y toucher et sans faire de calcul, on peut immédiatement y lire avec ei^actitude les intensités relatives. Les déviations y sont toujours très faibles, et par suite l'état magnétique de l'aiguille est moins altéré par l'influence du courant; de plus, comme on évalue ces dé« viations ou leur tangente avec une grande précision, l'erreur de lecture n'en est pas accrue.

Pendant six ans cette boussole est restée posée sur une console fixée à un gros mur, dans le laboratoire du lycée Bonaparte, situé entre cour et jardin, assez loin des rues du Havre et de Commartin. Le passage des voitures imprime bien encore un léger mouvement de trépidation à l'appareil, mais il n'en résulte aucune gêne sensible pour les lectures. Il est une autre difiiculté beaucoup plus grave, contre laquelle j'ai eu à lutter, qui m'a fait souvent perdre le fruit de journées entières de travail, et finalement m'a obligé de restreindre pendant l'été l'emploi de la boussole aux heures caUnes de la nuit: c'est l'instabilité du zéro de la boussole.

La déclinaison est soumise à des oscillations diurnes régulières, dépassant de beaucoup les limites de précision de l'instrument. Par leur régularité même il serait assez facile de s'en rendre indépendant; mais, en dehors d'elles, l'aiguille est soumise à des oscillations irrégulières qui naissent brusquement sans cause connue, à certains jours et à certaines heures, surtout lorsque le soleil frappe sur le mur auquel

32 RECHERCHES SUR l'ÉLECTRIGITÉ.

est adossée la boussole. J'avais d'abord attribué ces variations aux piles, mais la première observation faite en dehors de tout courant oblige à les attribuer à la boussole même. Ce très grave inconvénient nécessite les précautions les plus grandes dans les observations. Aussi je crois que l'on ne doit jamais éloigner la lunette de la boussole au delà de l'espace nécessaire pour utiliser les 250 divisions de la règle divisée. Plus les déviations produites par le courant seront' grand es, moins les déplacements du zéro auront d'importance : or, quelque soin que l'on prenne, on n'est jamais complètement assuré d'avoir entièrement détruit l'effet de cette cause d'erreur ou de s'y être soustrait. Pour y parvenir autant que possible, j'ai toujours accompagné chaque mesure du courant d'une observation du zéro faite immédiatement avant et immédiatement après la mesure du courant. Souvent même j'ai dû avoir recours à une seconde boussole libre, et donnant la position du zéro au moment où se faisait la lecture de l'intensité. Je dois ajouter que dans nos habitations, où le fer est si abondant, les perturbations de l'aiguille sont beaucoup plus prononcées que dans les observatoires magnétiques.

Les boussoles de Weber, construites par Ruhmkorff, contiennent ordinairement trois fils, deux d'égale longueur et un troisième de longueur double. Dans ces conditions, la boussole ne supporte que des courants d'une très grande faiblesse. Afin d'aborder des courants plus énergiques, j'y ai ajouté trois autres fils : un premier fait cinq révolutions autour de l'aiguille ; c'est celui-là qui me sert le plus ordinairement; un second fait une seule révolution; le troisième enfin est tendu horizontalement sous le pied de la boussole.

Quel que soit le fil employé, lorsque les précautions convenables ont été prises, la boussole de Weber donne directement la mesure proportionnelle de l'intensité relative des

courants qui agissent sur elle, mais nullement leur intensité absolue. J'ai donc commencé par rattacher les indications de mon appareil à mon unité de courant. Voici deux exemples des opérations que j'ai faites pour cet objet.

J'ai fait passer un courant au travers d'une dissolution neutre J.e sulfate de cuivre par l'intermédiaire de deux lames de cuivre, puis au travers de la boussole. Au lieu de m'efiforcer de maintenir le courant constant par des variations convenables dans les résistances, ce que les déplace* ments du zéro auraient rendu impraticable, j'ai fait usage d'une pile fonctionnant depuis plusieurs jours avec une grande régularité, et un jour que l'aiguille paraissait moins irrégulièrement agitée, je notais de temps en temps la déviation, l'heure et la position du zéro.

Le tableau suivant renferme la série des résultats observés. Le courant traversait le fil d'une seule révolution.

Durée du courant.

Déviation,

Produit.

5 min.

Tolal .188 min.

Total: 45839.9

3& RECHERCHES SUR l'ÉLEGTRICITÉ.

Valeur moyenne de la déviation 842^,34

Poids do cuivre réduit 0k%5345

» Intensité du courant correspondant à une

déviation dune divi^on 2i,38

Comme la limite de précision dans les lectures s'arrête a un dixième de division, je ne pouvais avec ce fil évaluer le courant qu'à deux unités près.

Mes occupations au lycée Bonaparte ne me laissant qu'un petit nombre d'heures libres et ma boussole étant plus tran* quille le matin, le soir et pendant la nuit que dans le milieu du jour, je l'ai transportée che7. moi, au milieu de la cam* pagne. J'ai repris pour sa nouvelle position la vérification précédente que j'ai étendue aux cinq fils, après m'étre assuré que la boussole est bien proportionnelle à elle-même, même pour le fil qui ne fait qu'une seule révolution.

Voici les résultats que j'ai obtenus avec une pile de Smée, d'une marche très régulière, quoique le courant ne restât pas constant*

Le courant traversait le fil formant cinq révolutions, puis le voltamètre à nitrate d'argent.

Durée du courant. Déviation. Produit.

e. /. it.

39 min. 163,7 6384,3

Total : 492 min. ToUl : 93406.6

PREMIER MÉHUmE. 3»

Valeur moyenne de la déviation 189 ",85

Durée de rexpérieoce 8 h. 42 m.

Poids de l'argent déposé 0(f',8830

Valeur de l'intentitédu ûouraiit oorrei»

pondant h une déviation d*une division 5,2352

Les variations dans l'intensité du courant étaient ducs à l'échauffement graduel de la pile, ce qui diminuait sa résistance intérieure, sauf pour le passage (*) de 192^8 à 202,7, qui a été produit par un rechargement d'acide.

Voici le résumé des valeurs de l'intensité du courant correspondantes à chaque division de ma boussole pour chacun des six fils dont elle est garnie :

Fil ce 0,208

Fil BB 0,(01

Fil AA 0,404

Fil AB, 5 révolutions. . . . 5,235

Fil AC, 4 révolution 26,476

Fil rectiligne 430.4

Je puis donc embrasser avec ma boussole des couranu dont riniensité varie entre les limites suivantes :

Fil ce 0,02 à 50

Fil A A 0,04 à 400

Fil AB 0,5 à 4 308

ri! AC 2,647 à €544

Fil DD 41 à 32500

Ces coefficients doivent être vérifiés de temps à autre.

Les détails un peu longs ànm les.(|uels je viens d'entrer tiennent à l'in^porl^ce extrême qui^ j'aUacbe à la graduation des boussoles en fonction d'une unité })i^n exactement connue.

3(5 REGIIEKGIIËS SUH l'ëLËGTRICITÉ.