LOIS DE PROPAGATION DE L'ÉLECTRICITÉ

sion, construire des équipages portatifs d'une très grande légèreté, en employant des éléments voltaïques de très faibles dimensions. L'appareil mobile de M. Bréguet (page 217} et le télégraphe militaire de M. Hipp (1) sont construits d'après ces principes. Ce dernier système fournit de très bons résultats, depuis six ans qu'il est installé dans plusieurs stations suisses ; l'appareil à signaux, le manipulateur, une pile de vingt-quatre couples, une pile supplémentaire de même intensité, et tous les accessoires nécessaires à l'établissement d'un poste, tiennent dans une boîte de bois de 30 centimètres cubes. Le tout ne pèse pas plus de 12 à 15 kilogrammes.

Dans les câbles télégraphiques sous-marins et souterrains, la charge électrique du fil de ligne agit par influence sur les conducteurs environnants à travers les enveloppes isolantes. Il en résulte des phénomènes de condensation, étudiés par M. Faraday (2), qui transforment un câble télégraphique en bouteille de Leyde, et modifient profondément la marche de l'électricité pendant la charge et la décharge du fil,

M. Faraday a d'abord opéré sur un fil de cuivre.de ^'"•"je de diamètre et de 160 kilomètres de longueur, enveloppé d'une couche uniforme de gutta-percha de 2"*», 5 d'épaisseur et plongé dans l'eau d'un canal; les deux bouts du fil étaient maintenus hors de l'eau et isolés. L'électricité était fournie par le pôle positif d'une

(1) Bibliothèque universelle de Genève^ 1856, t. XXXIIT, p. 109. — Annales télégraphiques, 1858, t. 1, p 130.

(2) Annales de chimie et de physique, 3« «ér., 1 854, t. XLI, p. 123.

318 CORRESPONDANCE TÉliGRÀPHIQUE.

forte pile isolée composée de 860 couples (zinc, cuivre, acide sulfurique étendu], dont le pôle négatif était en communication avec le sol. La communication entre le fil recouvert et la pile s'établissait par l'intermédiaire d'un galvanomètre. Au moment de la fermeture du circuit, l'électricité se précipita dans le fil, et l'aiguille du galvanomètre fut fortement déviée ; mais au bout de peu d'instants la déviation s'affaiblit, et l'aiguille ne tarda pas à se fixer à 5 degrés, indiquant un faible courant permanent dû à une déperdition d'électricité, sur laquelle nous reviendrons. — Le fil du galvanomètre fut alors séparé de la pile et mis en communication avec le sol. L'aiguille fut de nouveau fortement écartée de sa position d'équilibre ; mais, cette fois, la déviation fut de sens inverse : la première déviation accusait un flux de charge, la seconde traduisait nettement un courant de sens oontraire ou de décharge.

Le fil étant chargé comme précédemment, si l'on fixe un galvanomètre à chacune de ses extrémités, on constate qu'au moment où les deux galvanomètres sont mis en communication avec le sol, la décharge du fil se fait par les deux bouts à la fois. Le milieu du fil entouré de guttapercha est le point de départ de deux courants qui s'échappent par les deux bouts, et s'écoulent dans le sol à travers les galvanomètres.

Une des extrémités du fil étant maintenue isolée, on met l'autre extrémité en contact avec la pile, puis on rompt le circuit. Si l'on touche avec le doigt l'une ou l'autre extrémité du long fil, on éprouve une forte commotion. Le phénomène de décharge n'est pas instantané; la commo^

LOIS DB MIOPAGATION DE L'ÉLKCTRICITK. SI 9

tion a une certaine durée, et si le contact du fll avec le doigt est très rapide, on peut décomposer la commotion totale en une quarantaine de secousses successives ; on peut même ne toucher le fll que cinq minutes après la rupture du circuit, et la commotion est encore assez forte. Le fll peut être maintenu une demi-heure isolé et séparé de la pile, et le flux de décharge est encore assez intense pour imprimer à l'aiguille du galvanomètre une déviation très sensibla

Un fll de cuivre entouré de gutta-percha, de 2400 mètres de longueur et enfoui dans le sol, a fourni des résul; tats en tout semblables aux précédents, sauf l'intensité, qui était moindre.

Ajoutons enfin que M. Faraday a répété ces expériences avec le fil de 160 kilomètres de longueur, recouvert de gutta-percha et laissé à Yair libre. Dans ce cas, tous les phénomènes de condensation disparaissent, ou du moins sont complètement négligeables, comparativement aux effets considérables produits par les fils immergés ou enfouis dans le sol.

De son côté, M. Wheatstone (1) a repris cette étude sur le câble de 1060 kilomètres de longueur destiné à établir la communication sous-marine entre le port de la Spezia et la Corse. Ce câble était entouré d'une forte armature métallique et enroulé dans un puits sec. Les effets qu'il a observés sont ceux dont nous avons déjà parlé à propos des expériences de M. Faraday.

Un câble sous-marin ou souterrain doit être assimilé à

(i) Ann. de phys. et de chimie, 3« sér., 1856, t. XLVl, p. 12i .

32Q CORRESIH)NDANCB TÉLÉGRAI^HIQUE.

un vaste condensateur dont la lame isolante est représentée par la masse de gutta-percha qui entoure le fil conducteur. Les charges de noms contraires accumulées et retenues par influence sur le fil conducteur et sur la surface externe du câble sont fournies, la première par la pile, et la seconde par les corps conducteurs environnants. Il est facile de comprendre dans quel sens cette condensation doit modifier la distribution de Télectricité et les phénomènes du courant.

Les phénomènes de condensation ont été étudiés avec beaucoup de soin par M. Guillemin (1 ] : il a opéré sur des câbles de 55 à 56 mètres de longueur que Tadministration a fait construire dans ce but; le conducteur intérieur est un fil de cuivre d*un millimètre de diamètre, revêtu d*une enveloppe isolante et recouvert d'une lame d'étain qui représente Farmature extérieure. On a assuré la continuité de cette lamei d*étain en la liant avec un fil de 1/3 de millimèU'e de diamètre. Pour s'opposer autant que possible au passage de l'électricité du iil de cuivre à l'armature externe, on a enduit la surface de la lame isolante d'une couche de vernis à la gommelaque avant de la recouvrir de la feuille d'étain. Quand les câbles ainsi préparés, et tendus à l'air libre sur des fils de soie, sont mis en conamunication avec le pôle positif d'une pile de 36 éléments Bunsen par le fil intérieur, et avec le pôle négatif par la lame d'étain , la perte est si faible, qu'un galvanomètre sensible étant placé dans le circuit, la déviation ne s'élève pas à l//i de degré.

(1) Comptes rendus de V Académie des sciences, i 860, t. LT, p. 554.

LOIS DE PROPAGATION DE L'ÉLECTRICIli. 321

Daijs cette étude, M. Guillemin a fait usage d'un appareil qui lui avait déjà servi, en 18/i9, à obtenir des courants à l'aide d'une pile isolée sans communication entre les deux pôles, et que nous avons représenté à la page 38 (fig. 10). Le câble remplace le condensateur G, le fil de cuivre fait fonction d'armature intérieure, et la lame d'étain d'armature extérieure. Comme la décharge d'un condensateur s'opère toujours plus lentement que sa charge, les roues d'interruption sont disposées de manière que les lames de décharge sont trois fois plus larges que les lames de charge. Lorsque l'appareil est maintenu k sa vitesse normale de rotation , le câble se charge et se décharge 108 fois par seconde; la durée de contact est de ^ de seconde pour les lames de chargt et de j^ de seconde pour les lames de décharge. En restant dans les limites de 20 à 25 degrés, pour lesquelles les déviations sont proportionnelles aux intensités des courants, et en faisant usage d'une pile de Bunsen de 12 à 36 éléments, M. Guillemin a obtenu les résultats suivants:

La déviation augmente avec la vitesse de rotation et sensiblement dans la même proportion ; ce résultat dé* montre que la durée des contacts est suffisante pour que le câble prenne sa charge complète.

La déviation est la même, que le galvanomètre soit intercalé dans le circuit de charge, ou dans le circuit de décharge.

Pour une même vitesse de rotation, la déviation est sensiblement proportionnelle au nombre des éléments associés en tension. Mais, sans changer la déviation, on peut faire varier la surface des éléments dans des limites

323 GOBlKYONDAlfCS TfcLÉGRAHIIQUB.

très étendues. Ce fait confirme les idées de Volta et de Ohm sur la distribution des tensions de la pile.

Lorsqu'on prend la terre pour intermédiaire, tant pour charger que pour décharger le câble, la déviation reste la même que précédemment, quel que soit celui des deux fiux de chaire ou de décharge qui traverse le fil du galvanomètre.

Il est indifférent d'opérer la charge par le fil intérieur ou par la lame métallique extérieure ; dans les deux cas^ la déviation reste la même.

Les effets restent absolument les mêmes quand, an lieu de prendre une lame métallique pour armature extérieure, on plonge le câble dans de l'eau de puits ou de l'eau salée.

La charge dynamique que l'on obtient en faisant communiquer l'une des extrémités du fil intérieur d'un très long câble à la terre, est environ moitié de la charge statique du même câble isolé. Ce résultat, rapproché de ce que nous avons dit (note A, art. II) des recherches de M. Gaugain sur le coefficient de charge, prouve que les lois de la distribution de l'électricité sont les mêmes pour les conducteurs recouverts d'une couche isolante et pour les fils nus,

M. Guillemin a successivement opéré sur quatre câbles à enveloppe de gutta-percha, ayant même longueur et ne différant que par l'épaisseur de la couche isolante. — L'épaisseur de l'enveloppe de gutta-percha est d'un millimètre pour le câble n"" 1, de 2 millimètres pour le câble n*" 2, de 3 millimètres pour le câble n"^ 3, de 5 millimètres pour le câble n* ft.

LOIS DB PROPAGATION DB l'ÉLSCTRIGITÉ. 323

En prenant pour unité là force condensante du câble n" 1 , il a trouvé :

Force condeasante da câble d<* 1 1,00

La substance isolante restant de même nature, la force condensante, comme on devait s'y attendre, décroît donc à mesure que Tépaisseur de la couche augmente.

La force condensante conserve sensiblement la^ même valeur quand on fait varier le nombre des éléments voltaïques du simple au triple.

En associant les câbles bout à bout de manière à en faire un seul de longueur quadruple, ou bien en les plaçant parallèlement de manière à les faire communiquer par leurs armatures semblables, la condensation totale est égale à la somme des condensations de chacun des câbles pris isolément. Ce fait permet de présumer que les faits observés subsisteraient pour des longueurs quelconques.

M. Guillemin a mesuré les charges qu'une même pile communique à chacun des quatre câbles précédents et à un fil nu de cuivre de même longueur. En prenant pour unité la charge defll nw, il a obtenu approximativement :

Chargé du fit iik. • • « 1

-r du câble DM 18

— — no 2 16

— — no 3 li

— — nM 12

Ges nombres montrent que les charges des divers

324 CORRESPONOANCK TÉLÉGRAPHIQUE.

c&bles (le même longueur sont à très peu près proportionnelles à leurs forces condensantes.

Enfin, M. Guillemiu a comparé la force condensante de la gutta-percha à celle du caoutchouc non vulcanisé. A cet effet, il a opéré sur deux câbles de même longueur; le fil conducteur était revêtu, dans le premier, d'une couclio de gutta-percha de 2 millimètres d'épaisseur, et dans le second, d'une couche de caoutchouc de la même épaisseur. 11 résulte de cet essai que :

La force condensante de la gntta-percha étant. . . 1,00 La force condensante du caoutchouc est 0,78

M. V. Siemens, dans un travail publié en juillet 1860 dans le journal The Engineer^ avait donné le nombre 0,70 pour le rapport entre la force condensante du caoutchouc et celle de la gutta-percha.

Les expériences de M. Gaugaiu ont établi (note A] que sur des fils de même nature, de même longueur et de même section, la durée de Tétat variable est proportionnelle au coefficient de charge. Puisque le fil de ligne entouré de gutta-percha et immergé dans Teau ou enfoui dans le sol devient un condensateur, et que le coefficient de charge est proportionnel à la force condensante, la durée de l'état variable augmente nécessairement dans le même rapport que la force condensante de l'appareil.

Lorsque le câble a atteint son maximum de charge, quand l'état permanent est atteint, il n'y a plus d'effet de condensation possible: à parth' de ce moment et tant que le circuit reste fermé, tout se passe comme dans un

LOIS DE PROPAGATION DE L*ÉLEctRICITÉ. 325

til nuy lendu en plein air; le flux d'électricité s'écoule suivant les lois ordinaires des courants électriques.

Les effets de la condensation recommencent à se faire sentir au moment de la rupture du circait. Deux circonstances concourent en effet à allonger la durée de la décharge : d'une part, la quantité d'électricité accumulée est beaucoup plus considérable que si le fil était nuy et les tensions électroscopiques sont les mêmes; d'autre part, la décharge, au lieu de s'opérer librement, s'exécute suivant le mode lent qui s'observe constamment dans les condensateurs.

Les expériences comparatives de M. Faraday sur les lignes aériennes et sur les lignes souterraines prouvent l'exactitude de ces déductions de la théorie des courants électriques. — La ligne télégraphique de Londres à Manchester se compose de quatre fils enfouis dans le sol, de 600 kilomètres chacun. À la station de Manchester, les extrémités du premier et du second fil communiquaient directement ; il en était de même des extrémités du troisième et du quatrième fil. À la «station de Londres, M. Fa» raday avait attaché un galvanomètre à l'extrémité du premier fil, avait réuni les extrémités du second et du troisième fil par un second galvanomètre, et enfin avait attaché un troisième galvanomètre à l'extrémité du quatrième fil. Une pile communiquait avec le fil du premier galvanomètre par un de ses pôles et par l'autre avec le sol; l'extrémité libre du fil du troisième galvanomètre communiquait avec la terre. Le circuit électro-dynamique était ainsi constitué par la pile, la terre et un fil souterrain de 2400 kilomètres \ trois galvanomètres équidis-

326 CORRESPONDANCE TÉLÉGRAPËIQtTE.

tants et réunis par des fils de 1200 kilomètres de longueur étaient intercalés dans le conducteur interpolaire.

Quand le circuit était fermé, Taiguille du premier galvanomètre était immédiatement déviée; celle du second n'était influencée qu'au bout d'un intervalle de temps ' sensible; il s'écoulait environ deux secondes avant que celle du troisième commençât à se déplacer. — Quand le circuit était rompu, l'aiguille du premier galvanomètre retombait immédiatement à zéro; celle du second ne commençait à rétrograder qu!unpeu de temps après, et celle du troisième plus tard encore. — Les mômes expériences furent répétées sur un fil de même longueur, librement suspendu dans l'atmosphère; l'œil ne put pas saisir d'intervalle de temps sensible entre le moment du déplacement des aiguilles des galvanomètres et celui de la fermeture ou de la rupture du circuit

Il demeure donc expérimentalement établi, conformément aux indications de la théorie, que la condensation électrique qui se passe dans les câbles souterrains et sousmarins a pour effet inévitable de prolonger la durée de l'état variable et de la décharge du fil.

Mais alors, pour que la correspondance devienne possible à travers les longs câbles sous-marins ou souterrains, il est nécessaire de séparer deux ^missions successives par un plus long intervalle de temps que sur les lignes aériennes. Sans cela, le courant correspondant à la seconde émission agirait avec efficacité sur Télectroaimant du récepteur avant que le flux de décharge fût assez affaibli pour rendre sa liberté à l'armature mobile du récepteur, et les effets seraient les mêmes que si là

LOIS DE PROPAGATION DE l'ÉLBCTRIGITÉ. 327

ligne était traversée par un courant continu. — Ici encore nous pouvons rapporter une expérience démonstrative de M. Faraday.

Lés quatre fils de la ligne souterraine de Manchester étant disposés comme nous l'avons indiqué plus haut, M. Faraday remplaça les trois galvanomètres par trois appareils télégraphiques, système de H. Bain. — Le circuit était successivement ouvert et fermé entre la pile et le premier appareil. — Quand les interruptions se succédaient lentement, les traits bleus étaient nettement séparés par des espaces blancs, dans les trois télégraphes ; les trois appareils marchaient bien, les signaux étaient bien distincts. — Pour des interruptions plus rapprochées, la séparation des traits bleus n'était nette que dans le premier appareil ; dans les deux autres, ces traits étaient réunis par des lignes plus fines : d'où il résulte évidemment que, dans le second et le troisième appareil, le couvrant s'était périodiquement affaibli, mais avait toujours conservé assez d'intensité pour décomposer la dissolution saline. — Enfin pour des interruptions encore plus rapprochées, le premier appareil marchait toujours régulière^ ment, mais les deux autres ne traçaient qu'une ligne continue et d'épaisseur uniforme. A ce moment donc, le courant, malgré les interruptions pratiquées à son origine, conservait une intensité sensiblement constante dans le deuxième et le troisième appareil.

M. Latimer Clark (1) a fait des recherches intéressantes sur cette même ligne souterraine de Manchester. Il résulte de ses expériences qu'il s'écoule 0",6666 entre la ferme-

(1) Bmioihègue universelle de Genève, 1854, t. XXVII, p. 32.

ture du circuit et le moment où un télégraphe Bain placé à 1200 kilomètres commence à entrer en jeu. Les résultats de HH. Faraday et Latimer Clark, rapprochés de ce que nous avons dit plus haut de la transmission sur les tils télégraphiques aériens, prouvent d'une manière mcontestable qu'à longueur égale, les lignes aériennes comportent une correspondance beaucoup plus rapide que les lignes sous-marines et souterraines.

Dans ses expériences, M. Latimer Clark a abordé une question de la plus haute importance. Il a cherché à déterminer l'influence de la tension de la pile sur la rapidité de la transmission. Dans ce but il a essayé successivement des piles de 31 et de 500 couples. Bien que la tension de Télectromoteur ait varié dans le rapport de 1 à 1 6, il lui a été impossible de saisir la moindre différence dans le temps qui s'écoule entre la fermeture du circuit et le moment où l'impression commence dans le récepteur. Ce résultat s'accorde complètement avec ce que nous avons dit (page 287) de l'indépendance de la tension de la source électrique et de la durée de l'état variabla 11 montre encore que ce n'est pas en augmentant la tension de la pile qu'on peut parvenir à augmenter la rapidité de la transmission télégraphique.

Revenons aux expériences de M. Faraday sur un cable immergé de 160 kilomètres de longueur, dont le fil coaducteur, isolé par un bout, était maintenu par l'autre extrémité en communication avec le pôle d'une forte pile. Nous avons vu qu'au flux de charge du fil succédait un état permanent pendant lequel l'aiguille du galvanomètre conservait une déviation constante de 5 degrés. Ce phé-