CHAPITRE IX

ÉLECTROSCOPES ET ÉLECTROMÈTRES.

885. Définitions. — Nous avons défini les électroscopes (195) nous nous sommes déjà servis de quelques-uns, le penrtiule êlée trique, à une balle où à deux balles, et l'électroscope 4 feuilles d'or (fig. 750). Quant aux électromètres, ce sont des # qui servent à mesurer les différences de potentiels. On distingue les électromètres absolus, qui permettent d'évaluer les potentiels immédiatement en unilés absolues (balance de Coulomb, éleete= mètre sphérique de Lippmann, électromètre absolu déeThomson), et les électromètres relalifs, auxquels on ne demande que de là sensibilité,

Le plus commode et le plus classique des électroscopesest lélee troscope à feuilles d'or, que nous allons décrire en détil.

884. Électroscope à feuilles d'or. — Cel appareil consiste essentiellement en une tige de laiton verticale, terminée en haut par une boule b de même métal, et en bas par deux feuilles Wor battu f, f, très légères", Cette tige passe à frottément'amms bouchon P (qu'il est bon de prendre en parafline) d'une etoche de verre (fig. 750), reposant sur un plateau quelconques; elle

1, Au livu des feuilles d'or où peut trendre doux alles résines Fate troscope est dit alors à pailles.

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cloche sert à la fois de support et d'enveloppe protectrice pour l'instrument. On recouvre le bouchon d’un couvercle À, afin d'éviter le dépôt des poussières, lorsque l'appareil n'est pas en expérience. Un modèle plus ancien d'électroscope à feuilles d'or est représenté par la figure 800.

Opération et théorie. — Lorsqu'on approche lentement du bouton un corps chargé d'une électricité quelconque. négative par exemple, cette électricité, décomposant par influence le fluide neutre du conducteur, l'électricité positive est attirée dans la boule, et l'électricité négative repoussée vers les feuilles d'or n, n. Celles-ci, se trouvant ainsi chargées de la même électricité, se repoussent mutuellement, et leur divergence prouve que le corps A est électrisé (fig. 800). Fig. 800.

Pour reconnaître la nature de son électricité, on commence par charger l'électroscope avec le corps lui-même. Pour cela, tandis que l'instrument est sous l'influence du corps À, on touche le bouton C avec le doigt : l'électricité de mème noi est alors repoussée dans le sol, et la boule reste chargée d'une électricité contraire à celle du corps. Les feuilles d’or retombent d'abord, toute l'électricité étant en C; mais si l'on retire le doigt et ensuite le corps A, elles divergent de nouveau. Il reste à constater l'espèce d'électricité que conserve l'appareil.

On approche de loin et lentement de la boule un bâton de verre chargé positivement. Si la divergence des feuilles d'or augmente, c'est que l'électricité de la tige est repoussée à la partie inférieure : d'où l’on conclut qu'elle est de même espèce que celle du verre, c'est-à-dire positive. Si la divergence diminue, c'est que l'électricité de l’apparcik est attirée par celle du verre : elle est donc de non contraire, c'est-à-dire négative.

REMARQUES. — 1° On arrive encore à reconnaitre l'espèce d'électricité que possède un corps en chargeant d'abord l'éleciroscope d'une électricité connue. Si ensuite les feuilles d'or dvergew

quand on approche le corps, son électricité est de même nom que celle de l’électroscope.

2 Il est inutile de dessécher l'air sous la cloche, en # plaçant une capsule contenant de la chaux vive où toute autre matière avide d'eau lorsqu'on emploie un bouchon de ne. Nous avons vu qu'on peut même placer sous la une assiette pleine d'eau sans augmenter la déperdition.

885. Électromètre de Henley. — C'est une sorte de le éleclrique destiné à indiquer les progrès de la charge conduc-

teur et en particulier des batteries électriques, Il se compose d'une tige de bois d à laquelle est tixé un cadran d'ivoire « (ig. K01), Au centre de ce Sur à | axe autour duquel tourne une baleine, terminée par uneboule de Mid de sureau a. L'instrument est ordinaire ment vissé sur l'un des conducteurs d'une machine électrique. À mesure que celle-ci se charge, l'aiguille diverge ot elle monte jusqu'à ce Fe le maximum de charge soit atteint. Î n'y à pas d'ailleurs de relation simple entre l'inclinaison du pendule et la valeur du potentiel, Cest Fig, BOL. pourquoi l'appareil est improprement appelé électromètre : ce n'est qu'un électroscope de sécurité,

886. Balance de Coulomb. — Le premier électrométre précis fut la balance de Coulomb. Pour mesurer avec cet appareil le potentiel V d'un conducteur électrisé, on relie pur un fil longel fin la balle fixe m de la balance (fig. 730) à un point quelconque du corps : le potentiel de la balle fixe, mesuré par sa es égal au potentiel du corps étudié. On sait, en effet, que 18 la charge commune, donnée à la balle mobile n (celle qui est à l'extrémité de l'aiguille pn) et à ln balle fixe, si [est In mesurée par l'angle de torsion, et d la distance des centres, bn à

f = Le d'où l'on déduit g = dv.

Enfin, si » est Le rayon de ln balle, on a

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887. Unités de potentiel; unité absolue et unité pratique (volt). — La formule précédente exprime V en fonction de la masse électrique q ou de la force électrique f et des longueurs d et r: cela prouve qu'on peut évaluer les potentiels (comme les masses électriques) avec les imèmes unités que les autres grandeurs physiques.

L'unité de potentiel, rapportée aux unités C. G. S., s'appelle unilé absolue de potentiel. Cette unité étant beaucoup trop petite pour des applications pratiques, on a choisi une unité secondaire qui vaut cent millions d'unités absolues et qu'on a appelée le volt!. On évaluera donc et l'on comptera soit les potentiels, soit les différences de potentiel en volts, comme on évalue les quantités d'électricité en coulombs, et les capacités électriques en farads.

888. Électrométre sphérique absolu de M. Lippmann. — Principe. — Une sphère creuse T (fig. 802) est coupée en deux parties par un plan diamétral. L'hémisphère inférieur est supporté par un pied isolant, l'hémisphère supérieur, en communication avec le premier, est suspendu au plateau d'une balance, par l'intermédiaire d'un fil isolant *. En mettant l'appareil en communication avec le corps dont on veut évaluer le potentiel, — par exemple avec l’un des

Fig. 802. Fig. 803.

4. On lui à donné ce nom pour rappeler la mémoire de L'ilasire hysten Volta.

2. Il est facile de constater, au début, qu'il ya contact entre les deux AS

rhéophores d'une machine électrique, — on constate immédiatement Le osyture de l'équilibre préalablement établi, L'hémisphère supériout ét post avec une force qu'il est possible d'évaluer en l'équilibrant par des polds counenables, disposés dans le petit plateuu placé au-dessus de Ini. Sail / cette Note, il est aisé de l'évaluer par Le cxleul,

On a vu que la capacité d'une sphère est êgale à son rayon K On à done ponr la chargeM: M= N.N.

La densité électrique — qui est uniforme par raison de symêbrie — à den pour valeur

Or la tension électrique, normale au conducteur, n pour valeur en cape point T = 2%; donc

vs LE Tee = Far.

La composante verticale, d'après le mode de liaison des organes de Papparel est seule efficace; elle à pour valeur, sur l'élément 4S,

[= TaStose;

Or 35 cos « est la projection de AS sur le plan diamétral horizontal: des f=TAS. La résultante verticale relative à ln demi-sphère complète ect de F=TS,

S étant la surface d'un grand cercle *.

y: ve

Donc F = et = —

On voit que ce résultat est indépendant du rayon R de 1 sphère : on pet donc la choisir assez petite pour qu'elle ne modifie pas sensiblement Lx charge du conducteur dont on veut déterminer le potentiel.

Rémanques, — {* Pour éviter l'influence des corps extérieurs, tout on sugar tant In force f, M, Lippmann a entouré l'appareil d'une sphère euneepirique Mig. 803), formant la seconde armature d'un condensateur,

æ l'est clair qu'on peut augmenter lu sensibilité de la mesure en obsrezsi l'inclinaison du fléau de la balance par la méthode optique de logged (fig 806).

3° Électromètre absolu de Thomson, — Sie W. Thomson a imaginé nn élettemètre analogue, dans lequel la force mesurée est l'attraction qu'oserce l'arme

ture indéfinie d'un condensateur plan sur un disque découpé dans La some armature:

8K9. Électrométre à quadrants (de Thomson). — L'électromètre aediraire de Sir W. Thomson est le Lype des éfectrométres relatifs : LL est connut nom d'électroméètre à quadrants, L'organe mobile est une aiguille plate Ces aluminium (fig. 804), constituée essentiellement par deux Quarts de cercke

sphères, 11 suffit, comme l'indique le dispositif du la figure 80%, d'introduire la sphère dans le circuit d'une pile P avec nn golvanomiètre G = s'il n'y à pus contact, le galvanomètre reste au æéro, parce que le courant de la pile se passe pas.

1. C'est le mème caleul que celui qui permel dévilaer \s HRE eee par l'atmosphère sur les hémisphètes de Magdebonté. ;

L sa

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opposés, el l'organe fixe consiste en quatre segments égaux À et À", B el B', reliés deux à deux, d'une sorte de boîte cylindrique plate. C'est dans l'intérieur de ces segments où quadrants que se meut l'aiguille d'aluminium, On démontre que la déviation « de l'aiguille est donnée par la formule générale

«=K (NV (s.— =):

K étant une constante de l'instrument, Va be potentiel dé l'aiguille, V et V' ceux des deux paires de quadrants.

Remanque, — Plusieurs électromètres ont été construits sur le même plan que l'électromètre de Thomson, entre autres l'éleetromètre Branly et l'électromètre Mascart.

Nous décrirons le premier comme type des électromètres à quadrants simplitiés.

Cas particuliers, — 1* En reliant les deux paires de quadrants aux pôles d'une pile de charge de m éléments, dont le milieu est au sol, on à

d'où [2] u = 2ANVE Fig. St.

2 En mettant l'une des paires de quadrants en relation avec l'aiguille, on a

V= Va d'où “ = à (= Xo)?. [3]

d'où il suit que la dévialion à toujours licu dans le même sens, quel que soit le signe de l'électricité, qui charge à la fois l'aiguille el l’uno des paires de quadrants: c'est la méthode dite homostatiqué.

Les divers montages de l'appareil sont employés suivant les cas.

#00. Électromètre de M. E. Branly. — Hescription. — L'aiguille est une large plaque en aluminium « (fig. 805), en forme de 8; elle se meut horizontalement au-dessus de quatre secteurs plans en laiton, isolés les uns des autres et formant les quadrants d'un même cercle; ces secteurs plans jouent le même rôle que les quadrants creux de Thomson et, comme ceux-ci, ils sont reliés deux à deux en diagonale, Le centre de l'aiguille et celui du cercle sont sur une mème verticale, La plaque mobile est soutenue par un fil métallique fin qui sert d'axe de suspension ; il se prolonge au-dessous de In plaque par une tige verticale à laquelle est fixé un miroir au moyen duquel on évalue l'angle de rotntation de l'aiguille par la méthode de Poggondortr.

L'appareil est rénfermé dans une cage carrée en glaces, surmontée d'un tube de verre sur lequel s'adapte une pince qui tient le fi de torsion. Un mouvement lent dé cette pince permet d'ahaisser ou d'élever légèrement Ja plaque mobile et, comme dans la balance de Coulorab, la pinee peut Gtre entrainée par le mouvemeat d'un tambour,

Usage. — Soil à mesurer avec l'électromètre lu différence de potentiels que présentent les deux pôles d'une pile où bien deux points quelconques D et D' d'un conducteur traversé par un courant.

On commence par donner à la plaque mobile un potentiel auxiliaire constank Ya, en la reliant par le fil métallique de suspension et par la pince au pôle as

0 ÉLECTRICITÉ STIATIQUE. .

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