MACHINES ÉLECTRIQUES A INFLUENCE

950. Principe des machines à influence. — Historique. — Dans les machines décrites ci-dessus, l'électricité est due au frottement et le frottement est dû lui-même au travail mécanique d'un moteur. Il se produit donc ici une sorte de transformation du travail en électricité. Cette transformation est effectuée d'une manière plus apparente par les machines électriques sans frottement, dans lesquelles l'influence électrostatique d'une charge fixe d'électricité sert à électriser pour ainsi dire indéfiniment un plateau mobile. Les premières machines de ce genre ont été construites, en 1865, par Holtz et, à peu près à la même époque, par M. Tœpler; mais, dès la fin du siècle dernier, Yolta avait inventé un appareil fondé sur le même principe : c'est Vélectrophore, qu'on peut considérer comme la plus simple des machines électriques fonctionnant par

influence.

951. Électrophore (de Volta). — Description. — Il se compose :

Fig. SS2.

Fig. 883.

1° d'un gâteau de résine B (fig. 885), coulé dans un moule de bois, ou mieux dans un moule métallique; 2° d'un disque de bois A, recouvert d'une feuille d'étain et muni d'un manche isolant

de verre. 11 est avantageux que la résine soit mélangée de poix, et il faut que la surface du gâteau soit lisse.

Opération et théorie, — Pour obtenir de l'électricité au moyen de cet appareil, on commence par sécher la résine et le disque en les chauffant doucement, puis on bat le gâteau avec une peau de chat, ce qui l'électrise négativement. Si l'on pose alors le disque de bois recouvert d'étain sur la résine (fig. 882), celle-ci, qui est très mauvaise conductrice, conserve son électricité négative, et, par son influence sur le disque, attire l'électricité positive vers la face en contact avec elle, tandis qu'elle repousse sur l'autre face l'électricité négative. En touchant alors la feuille d'étain avec le doigt, c'est l'électricité négative qu'on soustrait, et le disque de bois reste électrisé positivement. En effet, si on l'enlève d'une main par le manche de verre, et si on lui présente l'autre main (fig. 883), on en tire une vive étincelle, due à la recomposition de l'électricité positive du disque avec l'électricité négative de la main.

Remarques. — 1° En réalité, les phénomènes d'influence qui se produisent dans l'électrophore sont un peu plus complexes : l'influence du moule intervient aussi, car il faut, pour obtenir un bon fonctionnement, non seulement que le moule soit conducteur, mais qu'il soit en contact permanent avec le sol.

2° Dans un air sec, le gâteau de résine de l'électrophore, une fois électrisé, peut conserver son électricité pendant des mois entiers, et l'on peut obtenir pendant ce temps autant d'étincelles qu'on veut, sans battre de nouveau la résine avec la peau de chat, pourvu qu'on ait soin de faire à chaque fois la manœuvre précédente.

Il est avantageux, au point de vue de la quantité d'électricité développée, de remplacer le gâteau de résine de l'électrophore par un disque d'ébonite ; mais à la longue, par suite de l'oxydation du soufre qui est dans l'ébonite, cette substance perd presque complètement ses propriétés électriques.

4° Usages. — Les étincelles fournies par un électrophore suffisent pour faire détoner dans l'eudiomètre des mélanges gazeux et opérer des synthèses chimiques.

952. Machine de Bertsch ou Électrophore tournant. — Cet appareil, quoique d'invention récente, est la plus simple des machines électriques de ce genre. On peut la considérer comme une sorte ft électrophore tournant, et on lui donne quelquefois ce nom1.

1. La première idée de cette machine est due à un Français, M. Piche. Le modèle construit par M. Piche comportait un disque tournant en papier Tort, au lieu d'un disque en caoutchouc durci.

MACHINES ELECTRIQUES.

Description. — Elle se compose essentiellement d'un plateau P (fig. 884), en caoutchouc durci, qui peut tourner, sans frottement, entre un système de deux peignes métalliques A, A' d'une part et, d'autre part, un secteur S en caoutchouc durci, placé en regard de la partie inférieure (fig. 885).

Fig. 884.

Fonctionnement et théorie. — On commence par charger négativement le secteurS, lequel sert d'inducteur. Son influence sur le plateau isolant mobile est négligeable; mais il agit sur le peigne métallique pour en décomposer le fluide neutre : une certaine quantité de fluide positif s'écoule par les pointes et vient se distribuer sur la région voisine du plateau, /

qui l'emporte dans son mouve- /

ment, tandis qu'une quantité équi- A\

valente de fluide négatif est repoussée à l'extrémité C d'un conducteur relié au peigne A. La charge positive, emportée par le plateau, réagit sur le peigne A' dès qu'elle arrive en face de lui, lui enlève une charge négative équivalente qui vient ramener le plateau à l'état neutre et repousse l'électricité positive à l'extrémité du conducteur C correspondant. Lorsque les deux pôles C et C de la machine sont ainsi chargés à un potentiel assez élevé, des étincelles jaillissent entre eux d'une manière continue

Cette machine a l'inconvénient de se décharger toute seule, à mesure que l'électricité de l'inducteur se perd dans l'atmosphère; il vient un moment où elle ne donne plus rien, quoiqu'on n'ait pas cessé de tourner.

953. Machine diélectrique de Carré. — Principe. — Cet inconvénient n'existe pas dans la machine, dite diélectrique, construite par M. Carré, sur le modèle de la précédente. Elle est combinée de manière à s'amorcer elle-même.

Description et fonctionnement. — Elle se compose de deux plateaux tournant en sens contraires; le plus grand, B, est en ébonite, et le plus petit, A, est en verre (fig. 886). Ils se recouvrent mutuellement des f aux f de leurs rayons; et le plateau A tourne lentement au moyen d'une manivelle M, tandis

Fig. 8S5.

que le plateau B reçoit un mouvement de rotation rapide par l'intermédiaire d'une courroie sans fin qui va d'une grande à une petite poulie. C'est le plateau A qui sert d'inducteur; c'est un inducteur automatique et continu, puisqu'il s'électrise lui-même positivement, en tournant entre les deux frottoirs F, F'. Il agit par induction, à travers le plateau B, sur un peigne i, et en

Fig. 886.

soutire l'électricité négative, qui vient se déposer sur le plateau B; par suite, le conducteur d, iixé au peigne, s'électrise positivement. Puis, le plateau B tournant rapidement, son électricité négative vient induire un second peigne g et en soutirer l'électricité positive. Le plateau B repasse donc à l'état neutre, tandis qu'un fort conducteur C lié au peigne g se charge d'électricité négative. Des étincelles éclatent alors d'une manière continue entre la boule e et \e conducteur C. Avec des plateaux dont les diamètres respectifs sont de 58 et 19 centimètres, les étincelles atteignent 15 centimètres. On en obtient de plus fortes encore, lorsqu'on augmente la capacité de la machine en|y ajoutant un condensateur auxiliaire comme dans la machine de Holtz (954).

MACHINES ÉLECTRIQUES

il:

954. Machine électrique de Holtz. — Description. — La machine de Holtz se compose de deux plateaux de verre mince, distants l'un de l'autre de 3 millimètres, et de diamètres inégaux (fig. 887). Le plus grand, AA, qui a 60 centimètres de diamètre, est5 maintenu fixe, à l'aide de quatre galets de bois a, portés par des axes

Fiy. 887.

et des pieds de verre. En avant du plateau A est le second plateau, BB, d'un diamètre de 55 centimètres seulement; il est fixé à un axe horizontal de verre, qui traverse librement une ouverture centrale pratiquée dans le grand plateau. Le plateau B est plein dans toute son étendue, tandis que le plateau A est percé, aux deux extrémités d'un même diamètre, de deux fenêtres, F, F'! Le long du bord inférieur de la fenêtre F, sur la lace postérieure du plateau, est collée une bande de papier p (fig. 889), et sur la face antérieure une languette n de carton mince, reliée à la bande p par une bandelette de papier, qui passe par-dessus le

GANGT. n-

bord de la fenêtre. Sur la fenêtre F', le bord supérieur est armé de la même manière d'une bande de papier p' et d'une languette n'. Les bandes p, p' s'appellent les armures. Les deux plateaux, les armures, les languettes (surtout sur leurs bords) sont recouverts avec soin d'une couche de vernis à la gomme laque.

En avant du plateau B, à la hauteur des armures, sont deux peignes de cuivre 0, 0', supportés par deux, conducteurs de même métal C, C (fig. 887). A leurs extrémités antérieures, ceux-ci se terminent par deux boules assez grosses, que traversent deux tiges de cuivre terminées par deux boules plus petites r, r', et munies de poignées d'ébonite K, K'. Ces tiges peuvent non seulement glisser à frottement doux dans les grosses boules, mais tourner avec elles, de manière à être plus ou moins rapprochées et inclinées. La rotation du plateau B s'obtient à l'aide d'une manivelle M et d'une suite de poulies et de courroies sans fin ; sa vitesse est de 1*2 à 15 tours par seconde, et la rotation doit avoir lieu dans le sens des flèches, c'est-à-dire vers les pointes des languettes n, n' (fig. 889).

Amorçage et fonctionnement. — Il faut commencer par amorcer les armures p, p', c'est-à-dire par les électriser, l'une positivement, l'autre négativement. Pour cela on fait usage d'une plaque d'ébonite, qu'on électrise en la frottant avec une peau de chat, ou avec la main ; puis on met en contact les boules r, f, de manière que les deux conducteurs C, C' n'en fassent qu'un, comme le montre la

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A A A .A ft A A, A A A.

Fig. 888.

figure 888 (qui donne, en coupe horizontale suivant Taxe de rotation, la disposition relative des plateaux et des conducteurs). Approchant alors derrière une des armures, p par exemple (fig. 889), la plaque d'ébonite, qui est négative, cette plaque soutire par la languettes l'électricité positive de l'armure, et la charge d'électricité négative. Cette dernière induisant de même, à travers le plateau B, à mesure qu'il tourne, les conducteurs OCC'O' (fig. 888), soutire par le peigne 0 l'électricité positive qui se dépose sur la face antérieure du plateau mobile, tandis qu'en même temps Mec-

MACHINES ELECTRIQUES.

tricité négative, refoulée sur le peigne 0', va se déposer, comme la première, sur la partie antérieure du plateau B. Par suite, les deux électricités étant entraînées par la rotation, au bout d'une demi-révolution, tout le contour inférieur du plateau B, de p en F' (fig. 889), est électrisé positivement, et son contour supérieur, de pf en F, négativement. Or, les deux électricités contraires, au-

[ Fig. 889.

dessous et au-dessus de la fenêtre F', agissant dans le même sens pour décomposer l'électricité neutre de l'armure pV, la partie p' s'électrise positivement, pendant que l'électricité négative se dégage par la languette n' et vient se déposer sur la face interne du plateau B, où, vu la faible épaisseur de celui-ci, elle neutralise à peu près complètement l'électricité positive déposée sur la face antérieure.

Les deux armures sont alors amorcées, et le même effet qu'en F' se produit en F sur l'armure pn, c'est-à-dire que les électricités contraires, au-dessus et au-dessous de pn, décomposant une nouvelle quantité d'électricité neutre, la charge négative de la partie/? augmente, tandis que l'électricité positive qui se dégage par la languette n va neutraliser l'électricité négative qui arrive de F' vers F; et ainsi de suite jusqu'à ce que, la machine ayant atteint un potentiel maximum, l'équilibre s'établisse entre toutes ses parties. A partir de ce moment, la rotation ne fait plus qu'entretenir le potentiel constant. Dans un air parfaitement sec, la machine peut fonctionner fort longtemps sans qu'il soit besoin de l'amorcer de nouveau avec la plaque d'ébonite. Si l'on supprime

alors celle-ci et si l'on écarte les boules r et r', à une distance qui dépend de la puissance de la machine, un torrent d'étincelles jaillit d'une manière continue d'une boule à l'autre (fîg. 887), à la condition de continuer le mouvement de rotation.

Puissance de la machine. — A plateaux égaux, la machine de Holtz est beaucoup plus puissante que la machine ordinaire à frottement. Elle débite, dans le môme temps, de 20 à 50 fois plus d'électricité, en supposant qu'on les fasse tourner l'une et l'autre avec la vitesse maximum qu'on peut obtenir aisément à la main.

Elle a aussi un débit plus considérable que celui des autres machines à influence. Cela tient à ce que la charge des inducteurs, au lieu de diminuer (comme dans la machine de Bertsch), au lieu même de rester constante (comme dans la machine Carré), va au contraire en augmentant de plus en plus par le jeu même de l'appareil, jusqu'à ce qu'elle atteigne des valeurs énormes : le débit de la machine s'accroît alors dans la même proportion1. C'est en cela que consistent l'originalité et la supériorité des machines de Holtz.

Remarques. — 1° Emploi des condensateurs. — On augmente d'ailleurs le débit de la machine de Holtz (comme celui de toutes les autres machines électrostatiques) en augmentant sa capacité. Pour cela, on suspend aux conducteurs C, C' deux condensateurs H, H' (iig. 887), qui consistent en deux éprouvettes de verre épais, dont les parois intérieures et extérieures sont recouvertes d'une feuille d'étain jusqu'à un cinquième de leur hauteur. Chaque éprouvette est fermée par un bouchon dans lequel passe une tige de cuivre à crochet, communiquant d'un bout à la feuille d'étain intérieure, et suspendue de l'autre à un des conducteurs. A l'extérieur, les deux feuilles d'étain sont en communication par un conducteur G. En réalité, ces éprouvettes ne sont autre chose que deux petites bouteilles de Leyde (965), se chargeant, l'une, II, d'électricité négative à l'intérieur et positive à l'extérieur, l'autre, II', d'électricité positive à l'intérieur et négative à l'extérieur. Comme elles se chargent par l'intermédiaire de la machine, et se déchargent au fur et à mesure par les boules r, r', elles renforcent l'étincelle, qui atteint alors jusqu'à 17 centimètres.

2° Pour utiliser le courant de la machine de Holtz, on dispose en avant du bâti deux bornes de laiton Q, Q' (fig. 887), desquelles partent deux iils de cuivre; puis, au moyen des poignées K, K', on incline les tiges qui portent les boules r, r', de manière à mettre celles-ci en contact avec les bornes. De là on peut diriger le flux d'électricité dans des fils ou des appareils quelconques de manière à réaliser un grand nombre d'expériences.

3° L'expérience a fait voir qu'il n'y a d'efficace dans les armures que la partie qui correspond aux peignes, et que leurs dimensions sont indifférentes.

4° Quant aux fenêtres, leurs dimensions peuvent aussi varier; on a même pu les réduire à de simples fentes. Outre leur fonction de support pour les armures, on admet qu'elles ont aussi pour effet de laisser dégager l'ozone qui se forme entre les deux plateaux et dont la présence nuirait à la production de l'électricité.