GALVANOMÈTRE

288. Galvanomètres. — Forme de la bobine. — Dans les galvanomètres ordinaires, on n'a plus à se préoccuper de la possibilité du calcul direct de la constante G ; on vise seulement à la sensibilité. Celle-ci est d'autant plus grande que, pour un même courant, la valeur de tang a est plus

grande; la sensibilité est donc mesurée par le rapport —

et par suite, d'autant plus grande que G est plus grand et H

plus petit.

L'aclion d'une spire circulaire de rayon a sur un pôle situé

en son centre est — ; sa longueur étant 27ra, 1 action de 1 unité

de longueur du fil, ou Yaction spécifique^ est — et varie par

suite en raison inverse du carré de la distance. On est donc conduit à diminuer autant que possible le rayon des spires et par suite la longueur de l'aiguille.

Quant à la forme à donner à la bobine pour utiliser au mieux l'action du fil, elle est déterminée par la condition que l'action spécifique soit la même en tous les points de la surface extérieure ; car s'il en était autrement, il y aurait avantage à transporter le fil de la position qu'il occupe à une autre où l'action spécifique serait plus grande. On est

ainsi conduit à donner à la section méridienne la forme d'un cercle écrasé suivant ]e diamètre vertical (fig. -iSS) ; en dési-

Fio^. 2,53.

ELECTROMAGNÉTISME.

gnant par c une constante, le rayon vecteur u — OP est défini par l'équation

î/2r=c^sin 6.

Lafîgure donne les courbes successives correspondant à des valeurs de c croissant en progression arithmétique; les parties pointillées des courbes correspondent au vide central ménagé pour l'aimant; celui-ci est perpendiculaire au plan de la figure et se projette en 0. Dans la pratique, on ne s'astreint pas à donner rigoureusement à la section de la gorge la forme théorique représentée par la figure 253, mais celle d'un rectangle qui s'en rapproche aulaht que possible. Dans tous les cas, on voit que l'aimant se trouve en somme au milieu d'une bobine longue et que la petite étendue du champ dans laquelle se meut l'aiguille peut être considérée comme uniforme.

Un raisonnement analogue à celui du § 245 montrerait que l'action exercée par une bobine de profil donné est indépendante du fil employé si l'intensité du courant reste la même. Mais quand on aura à faire agir une force électromotrice donnée, l'intensité du courant dépendra de la résistance du fil. On sait que dans ce cas l'action sera maximum si la résistance du cadre est égale à celle du reste du circuit (116).

289. Aimant compensateur. — Deux procédés peuvent être employés séparément ou simultanément pour diminuer la valeur de H.

On peut compenser l'action de la terre par celle d'un aimant produisant au lieu occupé par l'aiguille un champ sensiblement uniforme et de sens contraire au champ terrestre. Cet aimant, appelé aimant compensateu?' ou connecteur, est ordinairement

Fig.

GALVANOMÈTRE. 3l:{

porté par une lige surmontant le cadre (/?^. 2;V,); une vis de pression permet de le fixer sur cette tige aune hauteur quelconque, et une vis tangente fait tourner la tige elle-même autour de son axe. L'aimant a ordinairement la forme d'un arc de cercle pour qu'on puisse au besoin amener ses pôles sur le prolongement de l'aiguille. La direction d'équilibre de l'aiguille est celle de la résultante des deux champs. Ainsi si OA est la direction du champ terrestre, OB celle du champ de l'aimant, OC sera la direction prise par l'aiguille [fig. 255). On voit que 3 quand les deux champs sont presque égaux et de

sens contraires, la résultante fait un angle voisin de 90" avec la direction commune. Dans ce cas la direction de la résultante et, par suite, la position d'équilibre de l'aiguille est fortement influencée par les variations du champ terrestre.

290. Aiguilles asiatiques. — Le second procédé consiste à employer un système d'aiguilles asiatiques (i5i). L'action de la terre sur le système peut être réduite à volonté ; en plaçant dans l'intérieur du cadre une seule des aiguilles et laissant l'autre à l'extérieur, on augmente légèrement l'action du cadre, l'action qu'il exerce sur l'aiguille extérieure étant de même sens que l'action principale [fig. 254).

Mais on obtient un appareil plus symétrique et une action plus énergique, en employant deux cadres superposés [fig. 256), et plaçant au miheu de chacun d'eux une des aiguilles du système asiatique.

Si le courant passe en sens contraire dans les deux bobines, les actions sont évidemment concordantes.

Fiff. 256.

314 ELECTROMAGNÉTISME.

291. Amortissement. — L'aiguille oscillerait longtemps avant de prendre sa position d'équilibre, si on ne prenait des dispositions spéciales pour amortir les oscillations. On y arrive soit en augmentant la résistance de l'air par l'addition de palettes très légères fixées au support de l'aimant et oscillant avec lui, soit en favorisant la production des courants d'induction développés par le mouvement de l'aimant dans les conducteurs qui l'entourent, courants qui, en vertu de la loi de Lenz (264), tendent à s'opposer à son mouvement. Quand la résistance du circuit est faible, les courants développés dans le fil même du cadre suffisent à l'amortissement: dans les galvanomètres à grande résistance, on entoure parfois l'aiguille d'un conducteur en cuivre rouge formant le noyau de la bobine.

Que l'amortissement soit dû à la résistance de l'air ou aux courants induits, l'expérience montre que l'amplitude des oscillations décroit comme les termes d'une progression géométrique. On peut conclure que les causes retardatrices sont à chaque instant proportionnelles à la vitesse de l'aiguille. Si on désigne par a,^, a^.. a^.. les amplitudes successives. on a

«ft K, Ot,

Représentons par e^> la valeur de cette constante, e étant la base des logarithmes népériens. La quantité X, qui n'est autre chose que le logarithme népérien du rapport de deux amplitudes consécutives, ou de la raison de la progression, est appelée le décrément loga?ithmique des oscillations et est prise comme mesure de l'amortissement. La durée t de l'oscillation amortie est un peu plus grande que la durée ï de l'oscillation du même système sans amortissement; les deux quantités sont liées par la relation

.=Ty/

GALVANOMETRE.

En augmentant progressivement ramortissemcnt, on finit par supprimer complètement les oscillations et obtenir un mouvement apériodique ;Vaiïguiile écartée de sa position d'équilibre y revient avec une vitesse d'abord croissante ; puis cette vitesse passe par un maximum, décroît et devient finalement nulle au moment où l'aiguille atteint sa position d'équilibre.

292. Shunts. — On étend beaucoup les limites dans lesquelles peut servir un galvanomètre par l'emploi des shunts. On désigne sous ce nom une dérivation prise sur les bornes du galvanomètre et qui permet de ne faire passer dans le cadre qu'une fraction connue du courant.

Soit g la résistance du galvanomètre, s celle du shunt, 1 le courant total, enfin i celui qui passe dans le galvanomètre et produit la déviation observée; on a, d'après laloi des courants dérivés (115),

Le facteur

gi:=^(l — i) 9 + s

OU

^= m par lequel il faut multiplier le cou-

rant observé pour avoir la valeur du courant principal, est appelé le pouvoir multiplicateur du shunt. Les galvanomètres sont ordinairement munis de trois shunts ayant respectivement pour pouvoirs multiplicateurs lo, loo, looo, et dont les résistances sont par suite

-, — et — de celle du galvanomètre.

Le fil du galvanomètre étant attaché aux bornes G et G' et ceux de la pile, soit aux mêmes bornes, soit à d'autres bornes P et P' [fig. 237), il suffît de boucher avec une cheville métallique l'un des trous A, B ou G, pour introduire la dérivation correspon- pj^ ^-^

dante. Quand on met la cheville en 0, le galvanomètre est fermé sur lui-même; c'est la position de sûreté.

316 ÉLECTROMâGNÉTISME.

293. Galvanomètre différentiel. — Si on enroule simultanément deux fils identiques sur le cadre, les actions s'ajoutent, si l'on fait passer dans les deux fils des courants de même sens ; elles se retranchent si les courants sont de sens contraires. L'action est nulle quand les courants de sens contraires sont égaux.

Un galvanomètre différentiel doit satisfaire à deux conditions : les deux circuits doivent avoir la même action sur l'aiguille et la même résistance. On s'assure de la première en attachant les fils de manière que les deux bobines soient à la suite l'une de l'autre, mais que le courant les parcoure en sens contraires; de la seconde, en mettant les deux bobines en dérivation l'une par rapport à l'autre, les courants circulant toujours en sens contraires; l'aiguille doit rester immobile dans les deux cas.

294. Galvanomètre Thomson. — Le galvanomètre le plus répandu aujourd'hui et qui répond le mieux aux conditions théoriques est celui de sir W.

Thomson. La forme la plus employée est celle du galvanomètre asiatique h deux bobines et à aimant correcteur {fig. 258). On lui donne ordinairement une résistance considérable, de 8 à lo ooo ohms. Les aiguilles ont environ 8 millimètres de longueur et sont

Fig. 25g.