APPAREILS MAGNÉTO-ÉLECTRIQUES

Nous avons vu que l’action des aimants, comme celle des courants, pouvait donner lieu à un développement d'électricité; on en a tiré parti pour construire des appareils magnéto-électriques capa-

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bles de donner une suite de courants électriques dirigés dans le même sens où en sens inverse. Nous allons décrire quelques-uns des appareils employés aujourd’hui, et qui ont reçu le nom d'appareils d’induction.

Appareil de Faraday. Nous parlerons d’abord de ceux dans lesquels on ne fait usage que d’aimants permanents, d’armatures en fer doux et de fils conducteurs : tels sont ceux de Pix, de Saxton, de Page, etc.; ensuite des appareils dans lesquels on emploïe dés aimants permanents et des aimants temporaires dus à l’action d’un courant électrique nécessaire pour les faire fonctionner.

Fig. 207.

On peut citer comme appareil simple celui qui résulte des expériences de M. Faraday, et que nous rappellerons pour expliquer les effets du magnétisme par rotation, découvert par Arago : il consiste en un disque de cuivre R, mobile dans un plan vertical autour d’un axe horizontal, et qu’on fait tourner entre les deux pôles opposés d'un aimant puissant M. Si Pon fait communiquer un bout du fi d’un multiplicateur À avec l'axe du disque, l’autre avec un point de sa circonférence, on a un courant constant pendant le mouvement du disque ; mais ce courant a fort peu d'intensité.

Appareil de Clarke. On parvient à obtenir des effets énergiques en construisant des électro-aimants entourés de fils conducteurs, en face desquels se trouvent les pôles de forts aimants permanents. En mettant en rotation, soit l’électro-aimant, soit l’aimant, les variations d’intensité magnétique qui ont lieu dans le fer doux donnent lieu à des courants d'induction dans le fil conducteur. M: Pixii a construit le premier un appareil de ce genre, dans lequel les aimants étaient en rotation, l'électro-aimant étant fixe. On lui a substitué depuis celui de M. Saxton, dans lequel, les aimants étant fixes, les électro-aimants sont mobiles. Nous allons indiquer l'appareil perfectionné dont on fait actuellement usage, lequel est fondé sur les mêmes principés, ét dont la construction est due à M: Clarke.

A représente une série de six barreaux d’acier aimanté, recour-

Fig: 208- bés en fer à cheval, disposés verticalement etreposant sur quatre vis fixées à la planche d'appui B. Une barre épaisse de cuivre Gest percée en son milieu d'une ouverture dans laquelle passe un écrou avec une vis tournante destinée à maintenir Paimant contre la planche B. On peut, par ce moyen , enlever facilement ‘aimant sans déranger le : reste de l'appareil.

Ks D représente Parmature d'un double cylindre en fer doux GF, laquelle est fixée dans un mandrin de cuivre placé entre les pôles de Faimant A. Cette pièce est mise én mouvement au moyen de la roue E, d’un axe de rotation et d’un fil où d’une chaîne sans fin. Sur chaque cylindre est enroulée une hélice en fil fin de cuivre entouré de soie ; d’une longueur de 750 mètres. L’un des bouts de chaque hélice est soudé à armature du milieu D ; à laquelle est fixée, perpendiculairement à sa surface ; une tige de cuivre munie de deux pièces de rupture H.

K représente un cylindre creux de cuivre, auquel est soudé Fun des bouts libres des hélices, et qui est séparé de la:tige au moyen d’un morceau de bois dur qui repose dessus; l’autre bout des hélices communique avec la tige. O est un ressort en fil de fer, destiné à exercer une pression contre le cylindre creux K, avec lequel ik est en contact métallique, au moyen d’une vis fixée dans la plaqüe de cuivre M.

P représente une tige de cuivre verticale, carrée, s’adaptant à Ia plaque de cuivre N. Q est un ressort de métal exerçant une faible pression sur la pièce de rupture H; elle est tenue en contact métallique au moyen d’üne vis à tête.

Test un fil de cuivre destiné à établir la communication entre les deux plaques de cuivre M, N.

Au moyen de.cette disposition, les diverses parties D, H, Q, P,N, sont en communication avec l’un des bouts, et K et M avec les deux autres bouts. On conçoit très-bien que, le ressort Q pressant doucement sur la pièce de rupture H, on obtienne des effets réguliers.

Les faces des cylindres de fer F, G, autour desquels sont enroulées les hélices, sont parallèles autant que possible avec celles du fer à cheval A, et en contact avec lui. Quand le contact n’est pas établi, on dévisse l’écrou de la roue E, et on l’enlève de son axe au moyen des quatre vis dont il a été parlé ci-dessus et de la vis de la plaque G; on ajuste alors l'électro-aimant avec la plus grande facilité.

Il faut encore que la pièce de rupture soit disposée de manière que le ressort Q se sépare de la pièce en même temps que les cylindres de fer de l’armature quittent les pôles de Paimant. Quant au ressort en fil de fer O, il presse toujours et doucement contre le cylindre creux de cuivre K. Au moyen de ces dispositions, on se passe d’un bain de mercure, qui présente toujours des inconvénients.

Lorsqu'on veut donner une commotion avec cette machine, on prend dans les deux mains, humectées avec de l’eau salée, les deux conducteurs de cuivre R, $, dont l’un est en communication avec la plaque M et autre avec la plaque N, de la manière indiquée sur la figure; puis M et N sont réunis au moyen de la tige T. La commotion que l’on reçoit avec cet appareil, dès l'instant que l’on tourne la roue, est très-violente. Si lon veut avoir un courant toujours dirigé dans le même sens, on ne met qu'une seule pièce de rupture. Dans ce cas, le circuit est interrompu quand le courant change, c’est-à-dire lorsque chaque hélice quitte une branche de l’aimant.

En plaçant les deux fils de communication R, S, en M etN, le choc n’est pas aussi puissant.

U, V sont des tiges en rapport avec des fils conducteurs et munies de morceaux d’éponge dont on fait usage dans les applications de l'électricité à la médecine. Ces éponges sont humectées de solutions acides ou salées; on peut, avec leur secours, donner une succession de chocs les plus puissants là où il est nécessaire.

Quand on fait fonctionner cet appareil, si l’on regarde entre la face de l’armature de rotation et l’aimant en fer à cheval, on aperçoit une vive lueur qui va de l’une à l’autre. On aperçoit encore celte lumière aux points de rupture. On la voit aussi quelquefois briller entre les hélices F,G. Avec cet appareil, au moyen d’une disposition particulière, on décompose l’eau.

Au lieu des deux hélices précédentes et de leurs accessoires qu’on appelle armature d'intensité, parce que le courant qui en résulte provient d’une électricité à forte tension, on emploie une armature de quantité, qui est formée de cylindres moins forts et d’un fil de cuivre de 40 mètres seulement, d’un diamètre plus gros et recou-

vert de soie. C’est avec cette armature qu’on brüle un fil de fer et qu’on obtient l’incandescence d’un fil de platine.

Si, au lieu d’un électro-aimant tournant, on en emploie un grand nombre, et que l’on fasse usage d’une série d’aimants artificiels d’une grande puissance , on peut avoir un appareil fournissant un courant électrique assez énergique. Alors, pour faciliter la manœuvre, on peut faire passer les bobines entre les branches des fers à cheval des aimants , au lieu de les faire passer à côté. Cest de cette manière qu'ont été construits les appareils magnéto-électriques employés comme source d'électricité pour la dorure et l’argenture.

Les appareils magnéto-électriques peuvent être avantageux pour avoir un courant constant, tant que la vitesse de rotation de l’appareil est la même; seulement le courant est intermittent, mais ces intermittences, pour les effets chimiques ou calorifiques, ne sont pas appréciables. IL est seulement un point sur lequel nous devons insister : c’est que ces appareils ne sont pas économiques, en ce sens que l’équivalent de force mécanique employée ne produit en électricité qu'une quantité qui, utilisée pour des actions chimiques ou calorifiques, ne peut rendre qu’une fraction de ce qu’aurait pu donner la force initiale appliquée immédiatement à cet usage. Ainsi, pour nous faire mieux comprendre, il serait chimérique de faire usage d’un appareil semblable pour faire du gaz par la décomposition électro-chimique de l'eau!, car la quantité d’eau décomposée électro-chimiquement serait en quantité moindre que celle que l'on obtiendrait avec le combustible employé à obtenir la force motrice initiale. ÿ

Dans les applications industrielles, telles que la dorure ou l’argenture, où le prix de revient de l'électricité employée est fort minime, eu égard à la valeur du dépôt et à celle de l’objet recouvert, il est avantageux de se servir de ces appareils qui fonctionnent avec une grande régularité; dans les applications, au contraire, où il faut compter avec le prix de revient de l'électricité, il ne faut pas encore songer à leur emploi, à moins de circonstances spéciales.

Appareil de Page. On peut obtenir des courants d’induction assez énergiques, ainsi que l’a fait M. Page, en entourant d’hélices les branches d’un aimant permanent et fixe en fer à cheval, et en faisant tourner rapidement une armature en fer doux devant cet aimant. Quand l’armature est devant les pôles de l’aimant, son influence détermine un changement dans l'intensité magnétique des différents points de l'aimant, et par suite un courant induit dans le

fil conducteur; quand l’armature s'éloigne de cette position, il y a un effet inverse de produit.

Fig. 209,

La figure 209 représente un appareil de ce genre, mais construit par M. Breton pour les applications médicales, On obtient, en tournant l'armature de fer doux mobile B, devant l’aimant J , une série de courants induits de sens contraire, capable de donner des commotions ; mais, pour avoir les courants induits dans le même sens, il faudrait ajouter un système de roues dentées à parties mi-conductrices, placé sur l'axe de rotation. Pour graduer l’action de l’appareil, on éloigne plus ou moins l’aimant de l’armature mobile à l’aide du bouton C ; la tige en fer doux F, que l’on peut mettre en contact avec les pôles de l’aimant , sert au même usage.

M. Loiseau a fait une addition qui permet d'utiliser le courant électrique produit par induction autour de l’armature mobile en fer doux ; pour cela il substitue à cette armature un électro-aimant ordinaire : il réunit alors les avantages de la machine de Saxton à celle de ‘Page, et, d’après la disposition du rhéotrope placé sur l'axe mis en mouvement avec la main, on peut faire concourir à l’effet que lon a en vue, ou le courant induit dans le circuit placé autour de l'aimant, ou celui qui est produit dans l’électro-aimant tournant, ou bien la réunion des deux.

Appareil de Ruhmkorf. Dans les machines précédentes, le mouvement de rotation est produit par une force extérieure; mais, quand on emploie un courant électrique initial pour aimanter les fers doux qui doivent induire les courants que lon veut étudier, on peut obtenir cette alternative d’actions inverses, soit par un mouvement d'horlogerie, soit à l’aide de l'instrument lui-même.

Nous parlerons d’abord de Pappareil construit par M. Rubmkorf, lequel donne des effets très-énergiques.

Fig. 209 bis.

La figure 209 bis représente un de ces appareils d’induction avec la bobine de fil horizontale. Nous l’empruntons, ainsi que sa description , à la notice sur l'appareil d’induction électrique de M. Ruhmkorf par M. du Moncel.

Cet appareil consiste en une longue bobine en carton mince, aveé rebord en verre ou en bois, recouverte d’un premier circuit formé par un fil de cuivre isolé gros et court, lequel doit donner passage au courant électrique inducteur destiné à provoquer lPaimantation de la masse centrale en fer doux. Les extrémités de ce gros fil viennent s'attacher aux colonnes de cuivre I et O, fixées sur la tablette de l’appareil.

Sur ce premier circuit se (rouve enroulé un fil de cuivre entouré de soie, mais d'un très-petit diamètre (n£ 46 du commerce), et dont la longueur varie entre 8 et 10 kilomètres, car la longueur du fil, par la résistance qu'il oppose au mouvement de l'électricité, est la première condition pour que celui-ci acquière une grande tension. Ge second fil est en outre isolé avec le plus grand soin au moyen d’un vernis à la gomme laque, et ses extrémités aboutissent à deux colonnes isolantes en verre G et B.

Dans axe de la bobine se trouve un faisceau de fils de fer M, dont la surface oxydée ne permet pas de communication de Fun à l’autre, de manière à éviter, ainsi qu'on le verra dans la suite de ce chapitre, que des courants d’induction circulant autour de Ja masse de fer ne diminuent la rapidité de transmission des courants induits dans le circuit extérieur.

Le principe de l'appareil consiste en ce que l’on fait passer, à des intervalles très-rapprochés, une succession de courants électriques

dans le gros fil OT; le faisceau central en fer doux, en s’aimantant et en se désaimantant, réagit par induction sur le circuit de fil fin, et produit une série de courants induits donnant lieu aux étincelles ou aux effets dont on a déjà parlé, et sur lesquels il est nécessaire de revenir.

Pour établir la communication entre les fils de la pile et les extrémités du gros fil conducteur, les premiers sont attachés en A et A' des deux côtés du commutateur KL; ils communiquent à des ressorts qui. en rencontrant les plaques conductrices du commutateur, font passer le courant dans le gros fil, dans un sens ou dans l’autre. Ce commutateur a été décrit page 189, et est représenté fig. 185 bis.

Quant à la succession rapide des courants dans le gros fil inducteur, elle est obtenue au moyen du système dinterrupteur utilisé par MM. Neef et Delarive, dont nous avons déjà parlé, et connu quelquefois sous le nom de érembleur. Cet interrupteur est disposé absolument comme celui figuré dans le condensateur électro-chimique de M. Delarive (page 213), pour être mis en jeu par le courant lui-même; à cet effet , le faisceau de fer doux central est terminé par une rondelle de fer doux qui fait saillie hors de la bobine, et qui est destinée à attirer une petite masse de fer doux D, toutes les fois que l’aimantation a lieu. Cette petite masse en fer doux, attachée à un bras de levier DE, très-mobile à l'extrémité de la colonne I, est terminée à sa partie inférieure par une lame en platine, qui repose, dans les conditions ordinaires, sur un morceau de cuivre également couvert de platine. Or, comme la masse en fer doux D communique par la colonne I à une des extrémités du gros fil inducteur, et que le morceau de cuivre touche par l'intermédiaire du conducteur en cuivre partant de H à l’un des deux pôles du couple ou de la pile produisant le courant, le second pôle communiquant à l’autre extrémité O du fil, il en résulte que le circuit sera fermé toutes les fois que les masses métalliques seront en contact; mais, quand cela aura lieu, les fils de fer s’aimanteront, le morceau de fer doux sera attiré, et le circuit se trouvera rompu. Aussitôt, le courant cessant de passer, le fer doux retombera, touchera de nouveau le cuivre, d’où résultera un nouveau passage de Pélectricité; de là, nouvelle attraction, nouvelle rupture du cirçuit, et ainsi de suite. On comprend dès lors qu'il se produira une succession très-rapide de passages du courant altesté par des étincelles éclatant entre le marteau de fer et le morceau de cuivre; mais, comme ces masses

métalliques sont recouvertes de platine, il ne se produit pas d'oxyde entre les surfaces en contact, et l’action peut se continuer ainsi pendant plusieurs heures.

Effets statiques dus à l'action des courants d’induction. Lorsqu’on fait fonctionner cet appareil à l’aide d'un ou deux couples voltaïques, non-seulement on obtient entre les extrémités C et B du fil induit un courant électrique, mais il se manifeste des effets de tension très-remarquables, capables de donner des étincelles éclatant dans l'air.

La tension qui accompagne la production des courants induits a été mise hors de doute par les expériences de MM. Masson et Breguet, faites en 1842, en isolant convenablement le fil induit. D’après leurs recherches, bien que ces physiciens n’aient fait usage que de l’éxtra-courant ou courant d’induction obtenu dans le fil lui-même, ils purent obtenir dans le vide des décharges capables d’accuser l'inégal pouvoir. lumineux des deux extrémités du circuit; ils purent également charger un condensateur, mais ils n’obtinrent pas d’étincelle éclatant à distance dans l'air.

En faisant usage de l’appareil décrit précédemment, dans lequel le fil est convenablement isolé, les conditions nécessaires à la production du courant induit étant meilleures, l’excès de tension de l’élec-

tricité est plus considérable; et les étincelles peuvent même acquérir © dans l'air jusqu’à un centimètre en employant un ou deux couples, comme on le dira plus loin. Lorsque l’appareil fonctionne, le courant inducteur est alternativement établi et interrompu, et il doit se produire successivement des courants induits en sens inverse dans le fil fin isolé ; mais, comme cela a été dit plus haut, page 333, il n’y a pas destruction de toute action inductrice, et l’expérience prouve que l'état électrique du circuit est semblable à celui qui serait donné par une succession de courants induits directs, c’està-dire produits lors des différentes désaimantations du barreau de fer doux; les courants produits directs sont donc prédominants. Une autre observation qui est très-importante, et que l’on doit signaler encore, est relative à l’inégale tension de l'électricité aux deux extrémités du fil induit : c’est en eflet à extrémité extérieure du fil fin que l’on observe un excès de tension de l'élec- - tricité dont la nature dépend du sens du courant inducteur, lorsque l’on approche de cette extrémité un conducteur communiquant au sol; À lautre extrémité, à l'extrémité intérieure, on n’observe aucun effet de ce genre.