QUESTIONS DIVERSES
Nous passerons en revue dans ce chapitre quolqucs-unes des questions qui n'auraient pas su trouver place dans le cours d<» ce volume sans troubler renchatnement de rélud(î dc^s grands phénomènes qui en font l'objet, ainsi que certains sujets nouveaux qui, encore mal expliqués, semblent tantôt confirmer, tantôt infirmer le grand principe de Vunitf^ drs forces physiques.
MACHINES iLEGTROSTATIQUES.
On désigne sous le nom de machinp t^cctrostatiffUfi, rnj, plus simplement, de machine iHectriqw, tout apparoil pfrnietlanl d'obtenir de Vénergie tHertriqiie sous forme de charges électrustatiques. Une machine électrique comporte trois organes essentiels : nu producteur, un trarumettmr et un collecleur. On peut diviser les machines électrostatiques en deux grandes classes :
1* Machines à frottement,
2* Machines d'induction électrostatique ou iVinpuf*ncf\
618. Machines & frottement. — L^expérience démontre que les charges électriques développées pur le frottement de deux surfaces hétérogènes déprrndr»nt de ce frottr-ment, d*? Tétendue des surfaces et de leur nature, les corps les pluH éloignés dans la liste d*électrisation par frottement 90, produinant les effets les plus intenses. I>fS m;icliines fondées sur celf<f a/:tion constituent les machines à froHemmt.
C'est OUo de Guericke 1710, qui construisit la première
machine électrique, à Magdebourg. Elle consistait essentiellement en un globe de soufre ou de résine tournant rapidemenl ol frotté par les mains bien sèches.
En 1741 y Winkler remplaça les mains par un coussin de cuir; sir Isaac Newton remplaça le globe de soufre par un globe de verre, Van Bosc ajouta un collecteur sous forme d'un tube de fer isolé par des cordorfs de soie ou par une personne isolée sur un gAteau de résine ; Gordon^ d'Eirfurth, remplaça le plobe de verre par un cylindre.
La première machine à plateau de verre fut construite par Hamsden en 1766. C'est la disposition qui a constitué, jusqu'à ces dernières années, la machine électrique classique de tous les cabinets de physique. On Tabandonne aujourd'hui en faveur des machines d'induction électrostatique (520).
Toutes les machines électrostatiques à frottement sont de très médiocres appareils de transformation de l'énergie mécanique fournie par l'opérateur en énergie électrostatique. C'esl qu*en effet, la plus grande partie du travail dépensé pour mettre le producteur en rotation se dissipe sous forme d'échauffement par frottement du collecteur et des coussinets : le rendement est donc tout à fait insuffisant; aussi leur préferet-on aujourd'hui les machines d'induction, dans lesquelles oeil»' cause de perle n'existe pas.
519. Électrisation des corps isolants. — La force éleclromolrice de contact d'une substance donnée avec une aulre substance à une même température dépend de la grandeur de ses molécules, de leur forme, et la force électromolrice de contact de deux substances données chimiquement iuaclives est égale à la différence de leurs constantes de Peltier respectives (348).
Il ne parait pas illégitime d'étendre cette propriété aux corp* non conducteurs inactifs chimiquement et peut-être même à tous les corps en ce qui concerne seulement l'effet Peltier. mais c'est là, jusqu'à nouvel ordre, une pure spéculation.
En nicUant deux corps non conducteurs en contact, ils prendraient donc une différence de potentiel dépendant de leui> constantes de Peltier, mais d'autres causes peuvent alors intervenir, et les charges produites par ces causes persister après la
filACHLNES ÉLECTROSTATIQUES. 57i
réparation, eu égard aux propriétés isolantes des corps, tandis qu'avec des substances conductrices, les charges accidentelles sont détruites par conduction et ne laissent plus subsister que la dîiïërence de potentiel due à la force électromotrice de contact.
L'électrisation par frottement des corps isolants est donc un phénomène assez complexe dans lequel le contact des substances joue un rôle prépondérant, mais non exclusif, et dont on ne possède pas encore une explication complètement satisfaisante.
520. Machines d'induction électrostatique. — La machine d'induction la plus simple et la plus ancienne est Téleclrophore de Volta^ imaginé en 1875 et dont nous avons donné la description (138).
L*énergie représentée par chacune des décharges du plateau dépend de sa capacité, et, par suite, de ses dimensions. On a construit des électrophores qui avaient jusqu'à a mètres de diamètre. On obtient aujourd'hui les mêmes résultats avec des machines moins encombrantes. Quelles que soient leurs dispositions, la théorie de leur fonctionnement est toujours la même. Théorie des machines d'induction électrostatique, — Considérons un système chargé négativement, par exemple, et plaçons en sa présence un corps conducteur mis un instant en communication avec le sol. Ce corps se chargera positivement. lotroduisons-le dans un conducteur fermé, et faisons-le toucher la partie intérieure : le système se déchargera, et l'expérience pourra être recommencée indéfmiment. Rien, en théorie, ne limite la charge du conducteur fermé, puisque, quelle que *oit déjà sa charge, un conducteur placé à Tintérieur et communiquant avec lui ne peut garder de charge. II en est de même pour les actions de contact et les actions de frottement ^ ce frottement ne constituant qu'un contact plus intime des corps en présence. Le rôle des peignes et des pointes est de décharger le diélectrique. Il faut que la densité devienne nulle à Textrémité de ces pointes, c'est-à-dire que le disque et les pointes arrivent &umème potentiel.
L'énergie potentielle communiquée au collecteur est égale et de signe contraire au travail des forces électriques pendant le
:i72 ÉNERGIE ÉLECTRIQUE.
déplaccmcnl ; il est emprunté à ropéraleur. On peut donc, aa point (le vue général, considérer les machines électriques d'induction électrostatique comme des électrophores continus, lowr tionnant comme de véritables générateurs mécaniques d'énergie électrique.
Dans un certain nombre de ces machines d*induclioD W champ inducteur reste fixe. La machine de Bertsch et celle de Carré sont les types les plus connus de celte espèce : dans d'autres Tinduit réagit sur Tinducteur pour augmenter si charge et constituer les diiplicfUeurs ou fnultiplica leurs àonili replenisher de Thomson est le type le plus parfait.
Machine de Berisch. — (iCtte machine se compose d'an plateau de caoutchouc durci tournant autour de son axe horizontal devant deux peignes isolés et un inducteur fixe en regard de Tun des peignes, de Tautre côté du plateau tournant. C*est donc un électrophore continu. La palette inductrice se déchargeanl par suite d'un isolement toujours imparfait, la machine cesse de fonctionner au bout d'un certain temps, puisque le champ inducteur qu'elle produisait disparait et désamorce la machine. Pour éviter l'inconvénient que nous signalons, M. F. Carré i, remplacé la palette inductrice par un second plateau en caoutchouc durci ou en verre plus petit, toujours électrisé par frollomont. On évite ainsi le désamorçage de la machine, dan? laquelle on retrouve une machine à frottement qui sert à entretenir le champ électrique dans lequel évolue le plateau de la machine d'induction proprement dite.
Les duplicateurs de Bennet, de Nicholson et do Uead sont le> plus anciens; \q replenisher, ou rechargeur de sir W. ThomsoD est aussi fondé sur le même principe.
521 . Replenisher de sir "W. Thomson. — Cet appareil, ronibiné dans le but de maintenir constante la charge de l'aiguille d'un électromètre (227), se compose de deux lames de laiton A et B(fig. 234) isolées électriquement, à l'intérieur de^ quelles peuvent tourner deux autres lames P et Q, également isolées entre elles et tournant autour d'un axe 0 (fig. 2.^3 •. Le bouton moleté E sert à mettre le système de lames P et Q en rotation. Les lames élastiques <7, A, c. et d établissent entre les secteurs A, B,P et Q des communications que l'on peut voir fa-
NACIIIHES ÂLECTHOSTATIQUeS. STS
cilement à l'iDspeclion de la figure 2o5. La petite difTérencc Ao oharge initiale entre A et B suffît pourassurer l'amorçage de la
machine.
Supposons, pour fixer loa idées, A ciiargé positivement. Le
secteur mobile P se charge négativement par induction et cëde
Vig, 3J4. - Repleiiishcr do ThomBOD.Fig. ?J5.
Diagra
rt'pleuUhiT
sa charge au secteur B lorsque, par sa rotation, P vient toucher le ressort h. En louchant d le secteur P s'électricc positivement par l'induction de B et cède sa charge à A lorsqu'il arrive en a, et ainsi de suite.
Il en est exactement de même, au signe près, pour le secteur mobile Q. Les charges s'accumulent et se nm/tip/ifint, c'est de là que vient le nom de tniiUiolicateur appliqué aux appareils fondés sur ce principe.
La machine de HoUz est un multiplicateur continu analogue, mais dont la théorie est plus complexe et dont on trouvera une excellente description dans le Traité iHéniPutnirp (télecliieité de M. Joubert (t. I, p. 97).
622. Machine de VOSS. — La machine de IV>s<, 1res employée aujourd'hui dans les laInu-aloiri!», est une niodilicntion heureuse de la machine de lloUz au point de vue de la simplicité et de la puissance spécifique. Klh- se composi.' d'un plateau fixe jouant le rôle d'inducteur et d'un ])lali'au inohile muni de boutons qu'un conducteur ilinun'îlral, niuui de linlai», vient mettre successivement en roiniiiutiiriitinn deux l'i deux pour égaliser leurs potentiels. Deux pciKni-» coUcrleiirH reliés à de» bouteilles de Leyde pi.>rmellenl d iKTUinulcr les charge» sucées-
57i ENEHGIE ËLeCTBlQUE.
^ives que leur commuuitjuc^nl los boulons métallùioiis ■ \f\ passage devant ces peignes. La machine s'amorce par XovsV lemps sans qu'on lui coramuniquf unii chargi; initîaW. S« principe de fonclionuemenl est peu différent de celui du nislier de Thomson (520).
PlusrécemnieDl, M. HVm «/'!/*■•>■? fl88S) a réalisé une ma^il
h'ig. 356, - Mtcbiae (le V
d'iuducUon daus laquelle l'inducteur et l'iuiluil sont abut ment identiques {'). Elle se compose do deux disquesdeTH disposés parallèlement sur un axe commun et louru&ul en » invorse. Sur chacun de ces disques sont collés un certain na bre de secteurs en papier d'élain portant chacun une ] métallique destinée à prendre le contact des pinceaux, lïccil quant portés par deux conducteurs diamétraux. Des peigl horizontaux embrassent les disques et les conducteurs d traux sont disposés à 4^° en avant du mouvement ponr cbu des plateaux. Tous ces petits éléments s'induisent malQCJ ment et accumulent leurs charges par le jeu des coalacU des peignes, k la condition de produire un amorçage îoiliBl ftpproclia[it, par exemple, un b;\lon d'ébonitc éleclrisé par I tement {90 j.
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