LOIS DE L'INDUCTION

Un aimant et un courant produisent un champ magnétique' l'espace qui les environne. Les pliénomènes d'induction résultent de la variation de l'intensité de la force magnétique dans la région occupée par le circuit induit. La considération du (lux de force qui émane du système inducteur et caractérise son degré d'aimantation permet de formuler d'une façon simple les conditions de production des courants induits, de préciser leur sens et de calculer la valeur de leur force électromotrice.

ÉLBCTRICITK DYNAMIQUE

1011. Conditions de production des courants Induits. —

7n circuit fermé situé dans un champ magnétique, c'est-à-dire en présence d'un système de masses magnétiques ou de circuits traversés lir des courants, embrasse une portion du flux de force issu du système magnétique, et le flux intercepté varie avec la position relative do système magnétique et du circuit.

■ A toute variation du flux de force intercepté par un circuit correspond la production dans ce circuit d'un courant électrique induit dont la durée est égale à la durée de la variation du flux.

Le flux magnétique peut être dû à un courant aussi bien qu'à un aimant puisqu'un courant fermé équivaut à un feuillet magnétique (972j, et engendre un flux de force dirigé à travers le feuiUet de sa

rce négative à sa face positive (883)- Les courants de self- — — — —

induction sont compris Z danslaloiquivientd'étre ~ énoncée, puisque les va- ~ riations d'intensité d'un ~ courant modifient l'ai- manlalion du feuillet équivalent, et par conséquent le flux de force enveloppé par son contour.

Tout déplacement ou toute déformation d'un circuit qui ne modifie pas la valeur du flux de force qu'il embrasse ne donne pas lieu à un courant induit. C'est ainsi qu'un circuit n'est le siège d'aucun courant ■duit s'il est transporté parallèlement à lui-même de M en M, dans un champ magnétique uniforme (886), c'est-à-dire dans un espace où les lignes de force sont équidistantes et parallèles (fig. 898).

Dans un champ magnétique variable, on obtiendra un courant en

riQsportant un circuit d'une position M à une autre parallèle M' où flux est diiïéronl [fig. 898).

1012. Sens des courants induits. — Le sens des courante

induits se détermine en appliijuanl la loi de Lenz. Il est commode de

substituer au courant induit l'aimant équivalent : les pôles de cet

aimant devront être orientés de façon à contrarier l'action magné-

iKgrue qui produit l'induction.

Exemples. — 1° Approchons d'un pôle nord N un contour fermé

(fîg. 899) ; en passant de MM' en M,M'„ le contour est vu de N sous un angle qui va en augmentant; il intercepte donc sur les lignes de force qui divergent du pâle (885) un flux croissant, il est par conséquent parcouru par un courant induit. Comme d'après la loi de Lenz, le courant induit doit être repoussé par le pâle dont il s'approche, st face positive ou nord doit regarder le pôle N.

Fig. 899.

1" Approchons le circuit MM' d'un pôle sud S (fig. 900) ; la face sud du courant induit devra, d'après la loi de Lenz, être dirigée vers le pôle sud.

3° Approchons un circuit MM' de la face positive ou nord d'un conrant parallèle LL' (fig. 901) ; le circuit induit devra être repoussé, il présentera donc sa face positive au circuit inducteur.

Dans ces divers exemples, le flux magnétique qui prend naissance dans le cirenit induit (ou dans l'aimant équivalent) par h production même du courant induit, et qui va intérieurement de sa face négative vers sa face positive, est de même sens que le flux inducteur si celui-ci décroît, et de sens contraire si le flux inducteur crott. Plus brièvement, le courant induit s'oppose par le flax qu'il produit à la variation du flux inductenr. Pour obtenir cet énoncé simple, le flux intercepté par un circuit doit être considéré comme allant en croissant si sa valeur algébrique augmente (flux positif croissant ou flux négatif décroissant en valeur absolue) ; le flux est considéré comme allant en décroissant si sa valeur algébrique diminue.

Dans le premier cas (fig. 899), le flux induit diminue le flux inducteur croissant enveloppé par le circuit induit.

Fig. 901.

ELKCmiCITE DYNAMIQUE

Dans le second cas (fig. 900), le flux induit augmente le flax indueigar décroissant intercepté par le circuit induit.

kDans le troisième cas (fig. 901), le flux inducteur intercepté par le 'Cuit induit est divergent et croissant, le flux induit diminue le flux piducleur croissant.

Considérons encore un circuit traversé par un courant : rompons

brusquement le courant, le flux disparaît dans un temps très court; il

se produit dans le circuit même un courant induit qui augmente le

flux décroissant; ce courant est direct, c'est le courant de self-induc-

^on de rupture.

Si nous rétablissons le courant interrompu, il se produit un courant iduit qui diminue le flux croissant; il est inverse, c'est le courant e self induction de fermeture.

Cette façon d'envisaj^er le flux induit s'étend à la détermination du Bns du courant induit dans des cas où la forme de l'aimant équivalent brait moins directement observable.

esr

1013. Induction par la Terre. — Appliquons la règle précé- ||ente à l'étude de l'induction par la Terre. Dans notre hémisphère, )b8 lignes de force magnétiques plongent ; à Paris, elles font actuellenent un angle d'environ 65" avec l'horizontale. I; Comme le champ magnétique terrestre est uniforme, nous savons qu'il ne se produit pas de courant induit dans un cadre transporté

rrallèlement à lui-môme (101 Ij.

Mais il se produira un courant induit dans le cadre si nous le faisons passer de la position A parallèle aux lignes de force, à la position B où le flux enveloppé est maximum. Le flux induit aura une direction opposée à celle da flux terrestre qui est croissant, et le cadre tournera vers le sol sa face négative. Si l'on revient de la position B à la position A, un nouveau courant induit parcourra le cadre pendant le mouvement, tournant vers le sol sa face positive (fig. 902). fig. 902.

1014. Valeur de la force «lectromotrice induite. — La force électromotrioe d'induction ou l'énergie développée par un coulomb (933) par-

courant le circuit s'exprime d'une {açon simple en fonction des flux de forte interceptés par le circuit induit.

La toree ilectromotrice criée dan» un circuit est à chaque instant proportionnelle à la variation par seconde du flux de force qui le travtru. C'est l'énoncé de la loi générale de l'induction dans un circuit fermé L'intensité moyenne d'un courant induit dans un circuit de résistance I pendant un temps 6 est exprimée en ampères par

lu*' 6

R est éralu^ on olims; f e>t exprimé en uuité.s magnétiques, e'eit un produit d*. dynes par dei cenliiiiètre* carrés ;

la quantité d'électricité mise en mouvement pendant ce temps est :

TTS^*

La quantité totale d'électricité mise en mouvement pendant la durée du courant induit sera :

XAf

ÏÔï^"'

fi)

La quantité totale d'électricité qui circule dans un circuit induit s'obtient en divisant par la résistance du circuit la différence des fit de force enveloppés par le circuit au commencement et à la (in du

courant, elle est représentée en coulombs par

Cet énoncé comporte comme conséquences tous les phénomèai d'induction. Nous allons les résumer.

1015. Résumé des phénomènes d'induction. — 1° La quantité totale d'électricité d'un courant induit ne dépend que de la valeur de la variation du tlux de force intercepté ; elle ne dépend ni de la durée de la variation, ni de la façon dont elle a lieu. Ainsi la quantité d'électricité engendrée par le déplacement d'un circuit induit dans un champ magnétique ne dépend que des positions extrêmes du circuit; elle ne dépend pas du trajet parcouru.

2° La nature du conducteur n'influe que par la résistance qu' introduit dans le circuit.

3* Si le circuit est déjà traversé par un courant, le courant induit s'ajoute au courant primitif ou s'en retranche suivant son sens.

ÉLBCTBICITÉ DYNAMIQUE

\ 4' Des variations de flux de force égales et contraires produisent

V même quantité absolue d'électricité, mais les sens des courants

A'Quits sont contraires, puisque la variation totale du flux est nulle et

^""^ par conséquent la quantité totale d'électricité mise en circulation

^'^s l'ensemble des deux transformations doit être nulle.

° Les flux de force interceptés à l'ouverture et à la fermeture d'un

me courant imlucteur étant égaux et de signes contraires, les cou-

,ts induits correspondants, direct et inverse, mettent en circulation

1 quantités d'électricité égales et contraires.

(" L'ouverture d'un courant inducteur produit dans un circuit luit la môme quantité d'électricité que son éloigncmenl à l'in&ni, r le circuit induit cesse dans les deux cas d'être traversé par le flux force du courant inducteur.

De même, la fermeture d'un courant inducteur équivaut à son rapbchement de l'infini à sa position actuelle.

7° Le flux de force d'un courant inducteur étant proportionnel à m intensité, les courants induits d'ouverture et de fernii'ture seront /oportionnels à cette intensité.

iS" Une diminution Ai de l'intensité du courant inducteur agit ime l'éloignemenl à l'infini d'un circuit identique au circuit induc-

traversé par un courant Ai'.

Jne augmentation Ai de l'intensité, a pour effet de superposer au rcuil inducteur un circuit identique venu de l'infini et traversé par m courant Ai.

■d° Comme l'ouverture et la fermeture d'un circuit peuvent avoir leu dans un temps beaucoup plus court que son éloignement ou son •approchement, les intensités moyennes du courant d'ouverture et du îourant de fermeture seront supérieures aux intensités des cou- •ants obtenus avec le même courant inducteur par approche ou iloignement.

10° Quand une bobine est traversée par un courant, ce courant létermine un flux de force dirigé intérieurement du pôle sud au )ôle nord de la bobine ; si l'on ouvre le circuit, ce flux disparait, à ■.etle disparition du flux correspond la production d'un courant de selfnduction direct. La variation du flux est beaucoup plus grande (996) l'U y a un noyau de fer doux dans l'axe de la bobine. L'ouverture >ouvant être très brusque, la variation du flux est rapide et la force jlectromotrice induite considérable.

■A la fermeture du circuit, la variation du flux est la même qu'à l'ourerture, d'où il résulte que les quantités d'électricité mises en

mouvement par les deux courants de self-induction sont ég&les.

M' C'est au moment où la variation du flux de force qui traverse le circuit induit est la plus rapide que l'intensité du courant induit est la plus grande. Comme à un maximum ou à un minimum correspond une variation nulle pendant un temps très court, la force éleclromotrice d'induction est nulle au moment où le flux de force passe par on maximum ou par un minimum.

12° La décharge oscillatoire d'un condensateur donnant lieu à des variations d'intensité extraordinairement rapides (1042), lescour«nte induits dus à ces décharges auront une force éleclromolrice extrèn meut élevée.

Applications. — <* Une spire circulaire de 30 centimètres de di&mètre estplufc Terlicalemont dans un champ magnétique uniforue dont la force est égale à 0,2; lertilrr étant d'abord perpemliculaire aux lignes de force, on le fait tourner de 9il<>. QnelU a\ la quantité d'électriciti'f mise en circulation dans la spire, la résistance de celle tpin el dn galvanomètre qui complète le circuit étant 2 olims?

2* Un cadre est placé verticalement dans un champ magnétique uniforme dont Is I est horizontale ; le cadre étant d'abord perpendiculaire aux lignes de force, on l« I tourner brusquement de 00° ; un galvanomètre i réflexion placé dans la circoil iodif une impulsion de 5'2 minutes.

On recommence la mdiue opération dans un antre champ magnétique unifome ta U force est encore horizontale et égale a 0,100; on obtient une impulsion do 3S BiinolM-

Les impulsions étant proportionnelles aux quantités d'électricité, quelle est la tir» du premier champ magnétique?

3* L'un des tiU d'une bobine cylindrique à deux fils communique avec les denxptl» d'une pile ot lautre lil avec un galvanomètre. En ouvrant la circuit de la pile, legiln- Domètre accuse une impulsion de 14 minutes.

On recommence l'opération en plaçant dans la bobine an noyau de fer do méas il>* mètre; le courant induit donne une impulsion de 5<)Iû'.

Quel est le cooOicient p. de perméabilité magnétique da for?

BOBINK D'INDUCTION

1016. La hobine d'induction, appelée aussi bobine de Ruhmkorif, produit des courants induits de haut potentiel par les variations rapides de l'intensité du champ magnétique d'un éleclroaimant.

Description. — La bobine d'induction ne diffère d'un appareil de démonstration à deux fils (fig. 887) que par les dimensions relative* des deux (ils.

Le fil inducteur est un gros fil de cuivre isolé, enroulé sur un bobine cylindrique de petit diamètre; il a 2 à 3 millimètres de diamètre et au plus 100 mètres de longueur. On y fait passer le courant de quelques accumulateurs ou de quelques éléments Bunsen à large

ÉLECTRICITÉ DTNAMIQUE

'il'face et par conséquent de très faible résistance. Un interrupteur \ .''^termine des ouvertures et des fermetures rapides du courant 4ucteur.

\atour de la bobine inductrice, et séparé d'elle par un tube d'éboe, est enroulé un fil de cuivre fin, recouvert de soie et verni, d'un )8 grand nombre de spires. Ce fil est le fil induit; son diamètre ne

passe pas T ou ^ de millimètre, mais sa longueur peut être très

nsidérable '".

La bobine inductrice est traversée suivant son axe par un noyau de r doux. Ce noyau a pour effet d'augmenter considérablement (996) flux de force intercepte par les spires de la bobine induite (1011). aodis que dans la construction des électroaimaiits ordinaires on nploie un noyau de fer massif, ici le noyau est formé d'un faisceau e fils de fer fins, isolés les uns des autres, dont l'aimantation et la ésaimantation ont lieu plus rapidement qu'avec un noyau plein.

Fonctionnement. — Toute fermeture du circuit inducteur fait jaltre dans le circuit induit un courant inverse, et toute ouverture y léveloppe un courant direct (1002,1). Ces deux courants sont de irès courte durée.

La force éleclromotrice qui prend naissance dans chaque spire du Il induit croît avec le flux de force (ju'elle enveloppe, et avec la rapidité (1014) d'apparition et de disparition de ce flux. La somme des forces électromotrices est proportionnelle au nombre de spires. Chacune des spires de la bobine induite se comporte comme un élétent de pile, et, pour obtenir un effet maximum dans un circuit très ésislant, il convient de multiplier le plus possible le nombre des >ires 1926,1).

Propriétés dea courants d'ouverture et de fermeturs. — Si les àeux extrémités du fil induit sont réunies par un conducteur, et si "^e ouverture du circuit inducteur suit une fermeture, le fil induit ^t traversé par deux courants de sens contraires qui sont égaux. ^etle égalité résulte du mode de production des deux courants qui ont dus à l'apparition et à la disparition d'un même flux de force i015,4°) ; elle est d'ailleurs confirmée par l'observation. En effet, ftparément, les courants d'ouverture et de fermeture produisent des

1(1) On a eoDstrait d«i bobines d'induction dont la fil induit avait &UU lùlomètrai. Ella* nnaiant det étincelles de plus d'un mètre de longueur.

déviations égales et contraires do l'ai^ille d'an galvanomètre quand ces deux sortes de courants se succèdent rapidement dans un circuit fermé, iJs n'exercent aucune action sur l'aiguille «l'un pulvanomètre, ils ne produisent pas de décomposition apparente dans voltamètre àsulfalede cuivre; dans un volUimèlre à eau, lesdeiixgax hydrogène et oxygène sont séparés en quantités égales à chaque pôle.

Ainsi, deux courants direct et inverse successifs mettent eu mouvement une même quantité d'électricité et produisent par conséquent la même déviation de l'aiguille d'un galvanomètre, mais la di/fcrence dt polentiel maximum que peut atteindre chacun d'eux est très diffêretite; elle est beaucoup plus grande pour le courant direct on d'ouverture. Cela provient de ce que le courant de self-induction de fermeture retarde l'établissement du courant inducteur, ce qui prolonge h courant induit de fermeture. A la rupture, il ne peut circuler deitricourant de rupture puisque le circuit s'ouvre, le courant inducteur cesse presque instantanément; la disparition du flux de force inducteur est donc beaucoup plus rapide que son établissement.

Les courants induits directs sont capables de traverser sous forme de brillantes étincelles un intervalle d'air ménagé entre les extrérailM du Gl induit; dans les bobines de petite et de moyenne dimension, let courants inverses ne passent pas. On n'a alors d'étincelle induite qu'à la rupture du courant iuducteur.

P61es posltir et négatif d'une bobine d'induction. — Les courants inverses étant arrêtés par une interruption, il en résulte que, sant appareil redresseur, le courant qui se propage suivant les étincelles a une direction constante, celle du courant induit direct. Oq peut donc parler des pôles positif et négatif d'une bobine d'induction comme de ceux d'une machine électrostatique.

1017. Description des divers organes. — Interrupteur.—

L'interrupteur des petites bobines d'induction fonctionne habituellement par le jeu même de l'appareil.

Interrupteur à marteau (fig. 903). — Le noyau de fer F placé dans l'axe de la spirale inductrice attire un contact de fer doux m appelé

(IJ En raison de la r&pidiU d'an courant induit, son action sur une aiguille «initntOi eat comparable à un choc et la déviation de l'aiguille ne renseigne ni sur la dur^ ni ■ur le mode de variation du courant. Un courant induit qui agit pendant un temps très court, mail atteint use grande int«nsit<S, exerce le même effet sur une aiguille aimanta qu'un courant d'intensité moindre, mais de plus longue durée si la quantité d'electriciU que ces deux courants très rapides ont lait séparément circuler eil la même.

lot passe, le noyau allé contact m, et le rcuit se trouve ouvert Blre le marteau et l'enjme : par cela même, imant se désaimante.

In ressort r ramène le contact sur l'enclume ; le courant rétabli réairoante le fer doux, etc.

Interrupteur à iremllear [Cif;. 904).

par le support AB, et

passe dans une lamo

élastique qui porte un

contact en fer doux c; il

gagne ensuite la vis V,

dont la pointe t touche

la lame élastique et se

rend dans le fîl inducteur ; le noyau s'aimante,

attire le contact, ce qui

produit une interruption ^D I. L'élasticité du res- Hort lui fait reprendre sa

position primitive, cequi

ferme de nouveau le cir

cuit.

Interrupteur de Foucaa//(ag. 905). — L'étincelle qui éclate entre le trembleur et la vis prolon;;e la durée de l'interruption du courant; Foucault a rendu cette interruption plus brève en la produisant avec une pointe de platine qui sort d'un godet à mercure.

Le marteau c forme l'extrémité d'un levier transversal porté par un ressort vertical à, l'autre extrémité est terminée par une pointe en platine /> qui plonge dans un godet à mercure. Le courant inducteur arrive par une borne A, traverse la spirale inductrice, monte le long

COORS DE PHYSIQUE

da ressort a, et passe à la pointe p par l'une des branches du levier; du godet à mercure il aboutit à la borne B. Le circuit étant fermé, le

Fig. uoj.

noyau attire le marteau c, ce qui soulève rextrémité opposée / Ju levier et fait sortir la pointe du podet. Le courant étant interrompu, l'action du ressort ramène la pointe dans le mercure et ferini.' de nouveau le circuit. On réduit l'étincelle de rupture entre la puinli; Je

platine et le ni<»rcure en recouvrant le mercure d'une couche ^ Jjg^ ■ :;^ d'eau ou d'alcool qui refroidit

les vapeurs métalliques de l'iilincelle ; la rapidité de ^inle^ ruption se trouve encore accrue, et par conséquent la /^sf" électromotrice maximum du courant induit.

Flg. 'Mti.

Interrupteur électrolytiqot de Wehnell (fig. 906).— L'interrupteur de Wehnelt esl un voltamètre à' eau acidulée psf l'acide sulfurique et à électrodes inégales. L'électrode

ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE

itive est an fil de platine de très petite surface, l'électrode

igative est une plaque de plomb de grande surface. Ce voltamètre

comporte comme un voltamètre ordinaire lorsque des courants

L aibles le traversent. Le dégagement gazeux d'oxygène devient inler-

^illent quand l'intensité du courant augmente suffisamment, et il prend

\^^e forme explosive. La rapidité des interruptions croit avec l'inten-

« du courant, et le fil de platine s'entoure d'une auréole lumineuse

te. Le nombre des interruptions atteint facilement 500 et 1000 par

éonde.

Condensateur. — A la rupture du circuit inducteur, un courant de If-induction de même direction que le courant qui finit, prolonge sa. trée et relarde la désaimantation du noyau. II en résulte plus de Iteur dans la variation du tlux de force enveloppé par les spires luîtes, et une diminution I la force électromoLrice laite.

(Entre deux points A et de part et d'autre de Hnterraplion du courant, m intercale en dérivation in condensateur de très grande surface C, formé de feuilles d'élain et de papier paraffiné superposées (fig. 907). Les feuilles conductrices impaires sont réunies en d, et communiquent en A avec l'une

des extrémités du fil inducteur: les feuilles paires, réunies en e, Aboutissent en B à l'autre extrémité.

Ha la rupture du courant inducteur, le condensateur se charge. Sa grande capacité emp<^clic la différence de potentiel à l'interruption entre le contact p et la pointe de la vis V de devenir aussi forte; l'étincelle de self-induction diminue. L'électricité accumulée dans le condensateur ne pouvant pas franchir l'interruption, l'électricité positive de la décharge suit les spires de la bobine en sens inverse du furant inducteur, ce qui contribue à désaimanter plus rapidement le yau de fer doux. En faisant usage d'une bobine à condensateur mobile, on reconnaît

Kig. 907.

que les êtîncelles de la bobine induite augmentent beaucoup de langueur par l'adjonction du condensateur aa circuit inducteur.

Cloisonnement de la bobine induite. — Les spires sont soigoea» sèment isolées.

II ne convient pas d'enrouler le fil induit en spirale sous forme de couches superposées qui passent d'une extrémité à l'autre de la bobine et reviennent au point de départ. Eu efTet, pendant le passage do

courant induit, les potentiels s'éche»

lonnenl tout le long du circuit el deux spires superposées, séparées par une ^'rande longiieor de fil, offriraient une différence de pôle tiel considérable l capable de romp la gaine isolaJile,< qui rendrait inolile la couche eoropri»* entre les deux pointe ainsi réunis.

On compost' l» linhiiie induite d'un grand nombre de spirales plalas isolées, perpemliculiiires à l'axe de la bobine, disposées en série et séparées les unes des autres (fig. 1)08). De cette favon, la différence ( potentiel entre deux fils superposés reste petite, car la longueur i fil qui les sépare est faible.

1018. Usages de la bobine d'induction. — La bobine d'il duction est toujours employée avec une interruption dans le circoit induit, et elle donne un flux d'étincelles dues au courant induit direct La résistance gazeuse du trajet de l'étincelle étant incomparableme plus grande que la résistance du fil induit de la bobine qui est même très grande, la différence de potentiel aux deux pôles resU peu près aussi forte (jue si le circuit était complètement ouvert.

Le courant des étincelles n'a qu'un débit très faible et ne produit que des actions chimiques et magnétiques minimes, mais il offre des différences de potentiel très élevées.

ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE

^i Avec mille éléments de pile associés en série on ne peut obtenir en 'w/'ltprochant les pôles que de très petites étincelles ; entre les extré- ^"lès du fil d'une grande bobine d'induction, les étincelles ont pu Bindre dans l'air à la pression ordinaire une longueur d'un mètre. Le< effets de la bobine d'induction sont ceux des machines éleclrosiques, et ils peuvent être beaucoup plus puissants, car le débit est considérable.

La bobine d'induction i utilisée pour obtenir s étincelles dans l'anase spectroscopique, enmmer des mines à disoce, charger des bouilles de Leyde, produire p eiïets lumineux à trajrs des gaz raréfiés, rcer des actions phyiqnes.

Charge d'une bouteille p. j^j

Leyde ou d'une bat-

»• — La différence de potentiel aux deux extrémités du fil lait change constam- h w

it de signe, de telle Srte qu'une batterie ne se ;hargeraitpas si l'on mêlait simplement ses arma- «res en communication ivec les deux extrémités lu fil induit, mais si l'on

tbnage dans le circuit inît une interruption entre jlel N (fig. 1)09), le coumtU induit direct passe leal, et la bouteille se :harge. A chaque étincelle ^ l'interrupteur MN, la ïrie reçoit la mémo atité d'électricité. i™^^^^^—

Fig. 910.

Condensateur en dérivation. — Si les pointes entre lesquelln éclate l'étincelle communiquent séparément avec les armatures d'un condensateur (Bg. 910], on accumule une grande quantité d'éleclricilé dans les armatures avant que la différence de potentiel entre M et N soit suffisante pour donner lieu à l'étincelle. Le nombre des étincelles en un temps donné est moindre que sans condensateur, et leur brait se trouve considérablement renforcé.

1019. Phénomènes lumineux. — Le passage de la décharge d'une bobine d'induction dans les gaz raréfiés donne lieu à deseiïela intéressants. Les expériences ont d'abord été réalisées avec un tabtde Geisiler. A chacune des extrémités du tube, un (il conducteur de platior soudé au verre (Gg. 563) fait légèrement saillie à l'intérieur et communique avec les deux pôles d'une bobine d'induction. Ces fils de plalioe s'appellent les électrodes du tube. A une pression de 2 ou 3 millimètres de mercure, la décharge passe beaucoup plus facilement que dans l'air à la pression ordinaire; l'intervalle compris entre les éleclrodet s'illumine et prend une coloration qui varie avec le gaz. La coloDoe lumineuse se fractionne en une série de zones alternativement brillantes et obscures [stratification).

Si le vide est plus parfait, la colonne lumineuse diminue de iongueur, et l'électrode négative ou cathode s'entoure d'un petit espace obscur. Pour une pression d'environ un millionième d'atmosphère [tube de Crookes), la décharge de la bobine passe beaucoup plus dillicUement que dans un tube de Geissler, l'espace obscur de la calhode remplit presque tout le tube ; en même temps, la paroi da verre opposée à la catliode s'échauffe, devient fluorescente cl prend un «"(-'lai verd&lre dû aux variations émises par la cathode et forniaol \^ rayons cathodiques.

Si le vide est poussé plus loin encore, l'étincelle de déchargea passe plus, tous les phénomènes disparaissent.

Rayons X. — A la fin de i895, le professeur Rôntgen, de Wuruboiii ayant enfermé un tube do Crookea dans une boite en carton, remarqua qu'un écran fluorescent placé dans le voisinage s'illuminait dès que le tube eairul en activité. Cette fluorescence n'(?taitpa8 due à la lumière verte dont Imlluil la paroi du tube oppostîe à la cathode, puisque cette lumière ne pouvait traverser la boite ; elle provenait de rayons nouveaux pour lesquels ccrtiiif* substances opaques, telles que le carton, se montrent transparente) C*» rayons, dont l'origine est encore controversée et qui sont appelés ruywu X. paraissent prendre naissance au moment où les rayons cathodiques vicimoni frapper la surface intérieure du verre de l'ampoule de Crookes; après avoir

par le verre, par les métaux. Ils impressionnent lea plaques photognphiques . Tandis qu'ils passent aisément à travers les muscles des animaai. ils sont arrêtés d'une façon beaucoup plus complète par les os. C'esi «tit différence inattendue qui a conduit à des applications importantes pour le diagnostic chirurgical .

On donne le nom de radiographie à l'épreuve photographique qu'on obtient par les procédés ordinaires des corps interposés sur le trijet d'un faisceau de rayons X; on appelle radioscopie l'observation directe de ces mêmes corps quand on fait tomber sur un écran fluorescent les raycias qu'ils laissent passer, au lieu de les recevoir sur une plaque photografiliique.

Pour réaliser ces expériences, on envoie le courant de quelques accumalateurs dans le circuit inducteur d'une bobine d'induction ; le fil induit est relié par ses extrémités avec les électrodes d'un tube de Crookes d'une construction particulière (fig. 911). La catliode est un miroir sphérique concave M qui concentre les rayons cathodiques qu'il émet sur un pliui de platine M', incliné 4 45' sur l'axe du miroir. De là partent des rayons qui inversent le verre et viennent impressionner une plaque photographique ou provoquer la fluorescence d'un écnin sur lequel on a tamisé de la poudre de platino-cyattui'c de baryum.

li)^. l.U.

Fig. 914.

En interposant la main (lig. 912) entre le tube et jine plaque photogr»pbique enveloppée de papier noir, on a une épreuve radiographique; celt* épreuve représente tme silhouette résultant d'une ombre portée; en rempliçant la plaque sensible par un écran fluorescent et en regardant la main à travers l'écran, on voit distinctement le squelette formant ombro au milieu

I^.LECTRICITÉ DYNAMIQUE

|B muscles qui se laissent mieux traverser et constituent la pénombre. Toute Iforraation du squelette devient ainsi nettement visible.

Les applications chirurgicales de ce mode d'investigation se comprennent felles-mêmcs. La figure 913 représente une main d'enfant sans lésions, la

jre 914 représente une main d'adulte. Les taches noires qui apparaissent

' le métacarpien du médius et sur le métacarpien du petit doigt, ainsi que ^lles qu'on voit disséminées dans l'espace intcrdigital compris entre l'index [le pouce, se rajiportent à des fragments de verre qui avaient pénétré dans Mte main par un accident de laboratoire, et dont quelques-uns, ceux qu'on

erçoit ici, n'avaient pu être extraits. Tout autre moyen de recherche serait impuissant à les déceler. On comprend qu'un fragment de métal, logé dans

ri tissus ou incrusté dans les os, est mis en évidence de la même manière. Ajoutons qu'un conducteur électrisé et chargé d'électricité positive ou négative, soustrait à l'influence du champ électroslntiquc qui entoure l'ani- Doule de Crookes, se décharge quand on l'expose aux rayons X.

' 1030. Transformateurs. — La bobine d'induction peut être considérée comme un transformateur d'énergie. Elle convertit un courant de grand débit et de diiïérence de potentiel faible en un courant de débit très petit, mais de différence de potentiel extrêmement grande. S'il n'y avait pas de perte dans la transformation, l'énergie ne varierait pas; le produit FAt correspondant à l'énergie développée par le premier courant serait égal au produit E'I7 du deuxième. On peut effectuer la transformation inverte. En faisant passer dans

B fil fin d'une bol)ine les courants induits d'une autre bobine, on recueille dans le gros fil un courant de grande intensité et de faible diiïcrence de potentiel. Cela résulte des principes que nous avons appliqués en faisant la théorie de la bobine d'induction. Au moment

Bb la fermeture et de la rupture des courants primaires qui circulent aans le fil fin, les spires du fil fin déterminent dans le gros fil la production des courants induits ; les courants induits dus aux très nombreuses spires du fil fin s'ajoutent dans le gros fil et donnent ainsi

Heu à un débit important; quant à la force électromotrice, elle ne

^eut être que faible puisqu'elle est la somme des forces électromo- Irices relatives à un petit nombre de spires (spires du gros fil).

■ Pour construire un transformateur industriel, on enroule sur un U)re en fils de fer deux circuits bien distincts, bien isolés l'un de l'autre, l'un à gros fil, composé d'un petit nombre de spires, l'aatn i fil fin, comprenant des spires très nombreuses. Il n'y a dans cet appareil aucune pièce mobile.

La bobine d'induction (1016) est un transformateur à circuit magnéliqueouvcrt. Les transformateurs industriels, tels ceux qui sontemployés ins l'éclairage électrique (1037) ont un circuit magnétique fermé.

TâLÉPHONB

Un téléphone est un appareil magnétoéleclrique capable de tnmmettre la parole à distance entre deux stations S et S'. On parle en S dans un transmetteur, et on écoute en S' dans un récepteur. La communication s'effectue par un double fil métallique reliant le transmetteur au récepteur.

1021. Téléphone magnétiqae. — Le transmetteur et le récepteur sont identiques. Le téléphone de Graham Bell consiste en un barreau aimanté droit A., entouré à l'une Je ses extrémités polaires d'une

'y- l^MM y" bobine B de fil fin recouvert de soie. \ une très

V, ^ petite distance de ce pôle, une plaque circulaire de

tôle mince M est fixée par ses bords sur one portée pratiquée dans une gatne en bois qui enveloppe l'appareil (fig. 9i5j. Les fils f de la bobine du transmetteur se prolongent au delà des bornes a par un double fil qui se rend à la bobine du récepteur.

Si on parle à la station S dans le cornet E qui surmonte la plaque du téléphone transmetteur, les vibrations de l'air se communiquent à la plaque M qui se rapproche et s'éloigne alternativement de l'aimant sans le toucher''*, en modifie l'aimantation et fait varier les lignes de force qui traversent la bobine (1003, lllj. De là une production de courajits induits intermittents qui se propagent dans les deux fils de ligne et vont passer dans la bobine du téléphone récepteur à la station S' (fig. 91C). Ces courants produisent des variations correspondantes du magnétisme de l'aimant récepteur et déterminent dans la plaque des vibrations identiques à celles de la plaque du transmetteur. En approchant l'oreille du cornet du récepteur, on entend les sons émis dans le cornet du transmetteur. Pour éviter des courants induits

Fig. 915.

(1) Une vis permet de riSgler te téléphone en faisant avueer ou reculer l'aimanl p4r rapport a la plaque vibrante.

COURS DE PHVSIQDE

d'intensité dues aux variations de résistance d'un microphone annexé au circuit du téléphone modifient le magnétisme de l'aimant, et foDt vibrer la plaque. Dans le téléphone à pile, le transmetteur est un microphone et le récepteur an téléphone.

Le microphone, imaginé par Hughes, consistait primitivement eo un crayon de charbon de cornue CD taillé en pointe à ses deux extrémités et placé en équilibre instable dans deux cavités A et B creusées dans des supports de charbon (Gg. 917). Le crayon et les supports de charbon font partie d'un circuit comprenant une pile P et un téléphone magnétique récepteur T. Les supports A et B sont fixés à une mince planchette élastique verticale qui repose olle-mëme sur un socle (tig.918j, et devant laquelle il suflit de parler pour déterminer de légers déplacements des points de contact du crayon et des supports. Les variations de résistance qui en résultent déterminent des variations de l'intensité du courant et modifient le magnétisme de l'aimant récepteur; la plaque du téléphone reproduit par ses vibrations les sons émis.

Le transmetteur Ader, un des plus employés, consiste en une boite munie d'un couvercle en sapin mince au-dessous duquel se

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Fig. !ll».

trouve le microphone. Ce sont des baguettes de charbon disposées parallèlement pour offrir par leur ensemble moins de résistance au courant de la pile (927) ; elles s'engagent par leurs extrémités dans des cavités pratiquées h l'intérieur de prismes de charbon A, B, C (fig. 919), et y reposent librement sans serrage. Les sons émis an-

^^^^^" ÉLECTRICITÉ DYNAUIQUE 883

JHmis de la boite mettent en vibration le couvercle et font varier les lontacts du microphone.

Emploi d'une bobine d'induction. — Si la ligne est longue et par conléquent très résistante, les variations de résistance du microphone deviennent inappréciables et n'apportent qu'une modirication de l'intensité insuiBlante pour agir elTicacement sur le récepteur. On emploie alors avec avanlage une bobine d'induction. Le fil inducteur de la bobine, le microphone ransmelteur ABC et la pile P forment un premier circuit de faible résisice; le fil induit de la bobine, les fils de ligne fg et le téléphone récep- T forment un deuxième circuit (fig. 919). Les variations d'intensité provoquées dans le fil inducteur par les vibrations du inicrophone réagissent induction sur le fil induit, et y développent des courants variables de rande force électromotrice qui agissent vivement sur le récepteur. Ce ■ystèrae permet de franchir des distances considérables.