UI
Celte décliarge traverse un transrormateur formé d'un fil inducteur I' agit sur un fil induit i".
Le fil inducii'ur I' ne présente que quelques spires d'un gros fil de cui le lil induit i' est un fil très long et très fin, dont les deux extrémités j> aboutissent li deux conducteurs métalliques M et N.
Chaque fois que le condensateur se décharge, les courants à alternances rapides de la décharge ab déteriuinent dans le fil t" des courants indui même fréquence et d'une force électroinotrice très élevée.
Dans 00 cas, les différences de potentiel qui s'établissent entre les divi spires du lil induit peuvent devenir asscr. fortes pour que des étin> éclatent dans l'air entre les spires; on les évite en plongeant la bobiu£ une cuve remplie d'huile de lin.
1044. Propriétés des courants de haute fréquence. — En
tant les boules M et N, on obtient de longues étincelles. Si l'on ap{ sur les deux boules deux conducteurs métalliques tenus à la main, le de l'opérateur ferme le circuit, et aucune secousse n'est ressentie (1(
En remplaçant les deux boules par deux disques verticaux qu'on un tube à gaz raréfié placé entre les deux disques s'iUumiue.
Ces courants, it cause de la rapidité de la variation de leur flux de fui] produisent des efl'ets d'induction très puissants : si l'on fait passer un rtintdc haute fréquence & travers une spirale AD, que l'on entoure d'une s^ spire formée d'un gros fil de cuivre et d'une lampe à incandescence cette lampe s'allume (fig. 946).
Les efl°eis de scif-inducliun deviennent assez importants pour qu'un coti de haute fréquence traverse très dillicilcmeiil une spirale (1005) ou un gros fil, et préfère une dérivation sans self-induction renfcrmanj! lampe E, bien que la résistance qui serait oITerlc par cette lampe â > rant continu soit beaucoup plus forte (Ug. 947).
1045. Vibrations électriques. — Les alternances accompi la plupart des décharges de condensateurs. En faisant usage d'un coq
(1) Lui conducteur» luétalliijueB luuus ii la niaiu presurveal la niaio de la liroUuirBisnt lus dlioctilla» si on tuuiiil diicclcuicut Ut boule*.
ÉLECTRICITÉ RAYONNANTE
eur spécial, Hertz est parvenu à obtenir des oscillations de période extrême-
sent courte. Dans l'appareil de Hertz (fig. 948), chacune des armatures du
ïndcnsateur a une faible capacité et une faible self-induction. C'est une
laphère S munie d'une tige terminée par un bouton b. Chacune des sphères
Bt reliée à l'une des extrémités du Fil induit d'une bobine d'induction R.
iToutcs les fois qu'un courant induit est produit dans la bobine, les deux
armatures sont portées à des potentiels contraires, et une étincelle jaillit entre
les deux boutons; c'est à travers cette étincelle que se fait la décharge oscil-
Fig. 948.
ite. Les oscillations ou vibrations d'une de ces décharges ont une (ré>
' qucnce notablement inférieure aux vibrations lumineuses : elle peut toutefois
dépasser 50 billions par seconde (celte fréquence est très supérieure à la
fréquence de la dL'charge d'une bouteille de Leyde ordinaire). En raison de
*leur fréquence (1015, 12"), ces vibrations électriques exercent k distance |le puissantes actions inductrices, et deux corps métalliques quelconques placés dans le voisinage présentent des étincelles quand on les rapproche. Hertz a reconnu que ce mouvement vibratoire électrique produit dans le milieu ambiant des ondes électriques qui offrent les mêmes propriétés de propagation, de réfle.'cion, de réfraction, d'interférences et de polarisation que les ondes lumineuses. La propagation de ce mouvement vibratoire se fait par le milieu qui transmet la lumière, c'est-â-dire à travers Vtther (720). La vitesse de propagation dans l'air est la même que la vitesse de propagation dans un lil, et elle est la même que la vitesse de la lumière dans le vide (3.10'" centimètres par seconde). ^H Les vibrations électriques traversent les corps isolants, transparents ou ^^non; elles sont arrêtées par les métaux. Sur une feuille métallique plane, polie ou non, elles se réfléchissent. Une enveloppe métallique, même extrêmement mince, joue par rapport it ces vibrations le rôle d'écran parfait, n elle est hermétiquement close, de fai;on à ne pas présenter de fente. De très petits trous sont sans effet, et une cage en toile métallique à mailles très serrées exerce la même action préservatrice qu'une enveloppe rigoureusement continue.
Par l'emploi des radiocondiicteurs (1046). la transmission des vibrations électrii|ues à travers l'air a été observée jusqu'à une distance de 50 kilomètrei (1047).
1046. Radioconducteurs. — Nous avons vu qu'on distingue en éle tririlé des corps conducteurs et des corps isolant»; un conducteur laiiae passer l'électricité, an isolant l'arrête. M. Branly a fait connaître en 1800 une Iroisiùnie classe de corps qui sont à volonté conducteurs ou isolants.
Voici dans quelles circonstances cette conductibilité spéciale apparaît. On introduit de la limaille métallique, sans pression notable, dans un tube de verre V, entre deux tiges métalliques o et 6 (fig. &49 et 930), et on l'intercale dans le circuit d'un élément de pile avec un galvanomètre. Le courant de l'élément est arrêté par la limaille si elle est sullisamment fine, et le galvanomètre reste au zéro. Si l'on fait alors fonctionner dans le voi-
Fig. 94».
Fig (tjo.
Binage, ou même à 50 et lOO métrés, une machine de Wimsliurst munie de son condensateur, ou mieux un oscillateur de Hertz (1045). dès qu'une étincelle éclate, la déviation du galvanomètre indique que la limaille est devenue bru*-
Fig. 95 1.
quement condiiclriee (par le passage de courants induits qui traversent son circuit), et que sa conductibilitépersùfe après que les étincelles ont cessé. Pour la démonstration devant un auditoire, le galvanomètre est avantageusement remplacé par une sonnerie (fig. 951) qui reste d'abord silencieuse. Elle se
ÉLECTniCITÉ RAYONNANTE
fait entendre dus qu'une étincelle éclate dans le voisinage ; un choe sur le tube rétablit la résistance de la limaille, et la sonnerie cesse de fonctionner.
De même, si l'on prend une pastille êolide obtenue en agglomérant de la résine et de la limaille à la température de fusion de la résine (ou un autre isolant), et si l'on intercale cette pastille par deux tiges métalliques dans le circuit de réléroont de pile et du galvanomètre, la pastille arrête le courant, mais elle devient conductrice quand une étincelle éclate.
Les substances qui jouissent de la propriété de passer ainsi de l'état de corps isolants & l'état de corps conducteurs, sont dites des radioconducleurs.Ce nom rappelle que leur conductibilité s'établit sous l'inQuence de la radiation électrique qui émane d'une étincelle. Parmi les radioconducteurs, les uns sont visiblement discontinus comme les limailles métalliques, les mélanges de poudres métalliques et de poudres isolantes, les agglomérés de limailles et d'isolants; d'autres, comme une colonne de billes d'acier superposées,
■ n'offrent pas de discontinuité apparente. L'effet se produit & l'air libre, mais il a encore lieu à travers les cloisons et les raursf" ; toutefois un radioconducteur enfermé avec son circuit dans une enveloppe tnétallique hermétiquement close n'éprouve aucune action. ^^ Nous voyons qu'un radioconducteur intercalé dans un circuit de pile se M comporte d'abord comme un isolant et maintient le circuit ouvert, puis il devient conducteur et ferme le circuit dès qu'une étincelle éclate. On a ainsi le moyen de dâteitnincr à distance, sant fil intermédiaire, à un instant donné, même à travers des obstacles, les divers effets du courant : aimantation, incandescence, électrolyse, etc.
La conductibilité d'un radioconducteur disparaît par un choc. Cela permet ^de rendre l'usage des rodiocotiducteurs intermittent comme celui des élec- " troaimants; par une étincelle ils ferment un circuit, et ils l'ouvrent par un choc.
1047. Télégraphie hertzienne sans fil. — La télégraphie par [signaux de Chappe, la télégraphie optique (748) sont des télégraphies sans ûl. L'idée d'une télégraphie électrique sans fil aurait pu suivre les expérienccB d'induction de Faraday. En elTet, un circuit inducteur agissait à distance sur un circuit induit indépendant, et pouvait y développer des effets de courant électrique par le jeu d'un manipulateur ouvrant ou fermant à volonté le cir- ;cuil inducteur. Mais la distance â laquelle doivent se trouver les deux circuits pour qu'il y ait une action, est trop faible pour qu'on puisse utiliser de cette façon les phénomènes ordinaires d'induction.
L'observation faite par Hertz (1045) de la transmission par ondes de» vibrations électriques engendrées par la décharge d'un condensateur, et la découverte que M. Branly a faite des radioconducteurs ont permis à Popoflf et surtout â Marconi de réaliser dans ces dernières aimées des essais encourageants.
(i} Calte IraDunistioD n'est que relative, cor, eu faisant usage do radioconducteors itrèe sensibles, MM. Branly et G. Le Boa ont observé que les ondes ëleclriquus no pénétraient pas ilan-i une encuiute do ciment d« Portland dont les paroi;, n'avaient que SU centimétrL's d'âpaibscur.
COURS SE PHYSIQDB
A la station de départ, on dispose un appareil de Hertz, et on le fait fonctionner de façon à lancer des ondes pendant un temps variable. Par des émissions longues et brèves d'étincelles, on reproduit ainsi l'alphabet de Morse. A la station d'arrivée, on installe un circuit de pile renfermant un tube ( limaille (1046) qui devient conducteur à chaque émission d'étincelle i 1*1 station de départ. Le courant de la pile peut alors circuler et faire fonctionner un récepteur Morse. Le courant que le tube Branly a laissé circuler agit automatiquement (par un clectroaimanl) sur un petit marteau qui choque le tube et interrompt le courant jusqu'à l'arrivée d'une nouvelle onde.
Grâce à des dispositions spéciales (fils conducteurs servant de collecteors d'ondes et communications avec la terre), les transmissions d'ondes ont permis & Marconi de correspondre directement et régidiérement jusqu'à une di*-j tance de 50 kilomètres ''>. Après lui, le lieutenant de vaisseau Tissot a él par des procédés semblables des correspondances régulières entre l'ile d'Ouessanl et la rade de Brest.
Les appareils perfectionnés que M. Ducretct a réalisés donnent la facilité d'installer immédiatement des postes de télégraphie sans fil.
1048. Effets physiologiques des courants de haute fMquence.
Les elTets des courants alloriiatifs varient avec la fréquence.
Un courant de faible fréquence surtout s'il est de forme tinutoidale (fig. 344) n'a que peu d'effet sur le système nerveux.
Quand on augmente la fréquence, on augmente l'intensité des effets jusqu'à un maximum qui correspond à environ 3000 périodes par secuiiilc. Les contractions répétées peuvent alors produire la mort par asphyxie. Après un chou électrique de courte durée, la pratique de la respiration artificielle se montre eiricace.
Au delà de 3000 périodes par seconde, l'action décroît. Vers 10000 et au dessus, les courants alternatif^ ne donnent plus de secousses.
Dans les expériences do décharges oscillatoires à très courte période, on peut sans rien ressentir fermer le circuit en mettant les doux mains en contact avec les bornes de l'excitateur (1043).
D'Arsonval et Apostoli ont montré l'influence favorable des courants de haute fréquence sur les phénomènes de nutrition.
(i) Pour devenir réellemeot pratiques, ces cxporiuacea exigeront dos perroctionn»monts importants. En vlTel, les ondes iSlectriqueis e,e propagent dans tous les ton», ot un récepti'ur ^ limaille quelconque pvul recevoir la dépêche. Afin d'assurer le secret des commuuicalious sans alphabet de couveuliuu, il Ciudrait cuncuotrer les onde» éloctrii|ues an un faisceau cylindrique et reproduire la dispiuilion de la télujp-aphie optique (748]; cela permettrait en outre d'elToctuer sans perte le transport de réuer)(is électrique. Il pourrait être préférable, dans certains cas, de conscner l'avantage de la transuiiasion en tous sent, et de savoir établir entre le transmetteur et le récepteur un accord analogue i celui des résonateurs en Acoustique (586), afin que les récepteurs accordes fussent seuls impressionnés.
HISTOIHE DB l'ÉLECTHICITÉ 919
HISTORIQUE
L'électricité est une science toute moderne. Jusqu'à ces derniers temps, un classé les phénomènes électriques en trois groupes : électricité statique, ' magnétisme et électricité dynamique ; nous conser%'erons cette division consacrée par l'usage, mais nous ferons remarquer que les découvertes modernes paraissent conduire à un groupement plus simple, l'électricité du courant électrique qu'on pourrait appeler électricité voltaique, et l'électricité rayonnante ou électricité hertzienne.
ÉLECTRICITÉ STATIQUE
1049. Si la connaissance de l'attraction des corps légers par l'ambre frotté emonte à Thaïes de Milet, c'est-a-dire au vi° siècle avant l'ère chrétienne, n'est qu'au dobut du xvii» siècle que l'électricité commence H se développer. A ce moment, l'olcctricicn anglais Gilbert donne une liste de corps qui s'électriscni par le frottement; on y rencontre lu verre, le soufre; il en exclut les métaux ; il dislingue les phénomènes électriques des phénomènes
» magnétiques.
C'est Otto de Gviricke, bourgmestre de Magdebourg, qui construit la première machine électrique; elle consiste en un globe de soufre que l'on fait tourner autour d'un axe et que l'on frotte avec la uiain. Otto de Guéricke en tire des étincelles et observe la répulsion électrique.
»Au commeiiceuicut du xviii'' siècle, Gray, en Angleterre, distingue les bons et les mauvais conducteurs. Il recuuualt l'influence électrique. ' Le physicien fraui;ais Du Fay montre que tous les corps sont susceptibles d'être èlecU'isés pourvu qu'ils soient isolés; en 1733, il établit la distinction fondamentale des deux électricités : l'électricité positive et l'électricité négu-
■ tive. Wilk« démontre que deux corps frottés l'un contre l'autre prennent des électricités contraires et construit le premier modèle d'électrophore.
En 1745, Von Kleint, dojcn du cliapitre de Kammiu en Poniéranie, découvre le condensateur, Muaichenbroek fait la même découverte à Leyde; l'abbé Nollet, à Paris, multiplie les expériences avec les machines électriques et la bouteille de Leyde, et contribue à répandre le goût des études sur l'électricité.
En Amérique, Franklin explique le fonctionnement de la bouteille de Leyde, invente le paratonnerre à tige ; en Italie, Voila coimtruit son électrophore (1775) et l'éleciroscope condensateur.
A la lin du XVllt" siècle appartient encore la démonstration par Coulonib des lois des attractions et des répulsions électriques.
AU début du xix» siècle, la découverte de la pile et de ses applications variées fait délaisser quelque temps l'électricité statique.
Faraday signale toutefois l'importance du rôle joué par les isolants od diélectriques qui séparent les corps électrisés.
Les mesures calorimétriques de Riess, les méthodes électrométriques de W. Thomson et de Gaugatn ouvrent la voie aux recherches précises.
En 1865, Holtz fait connaître les divers types de machines à influence qui ont remplacé la machine à frottement de Kamsden.
L'introduction de la théorie du potentiel en électrostatique fait disparaître le langage vague des anciens électriciens, déduit les phénomènes obserrés de quelques théorèmes généraux, met sur la voie d'analogies qui facilitent l'exposé des faits, et conduit à appliquer aux transformations électriques l'équivalence qui préside aux transformations de l'énergie.
MAGNÉmSMK
1050. Les aiicicns savaient que l'aimant naturel attire le fer. Vers le xn* siècle, les navigateurs apprirent à faire usage de la boussole, que les Chinois employaient depuis très longtemps pour se diriger dans leurs voyages sur terre.
A la fin du xvp siècle, Gilbert coordonne et complète les connaissances sur le magnétisme. Il connaît la répulsion des pôles de même nom, l'attraction des pôles de noms contraires ; il décrit l'expérience de l'aimant brisé, l'aimantation par l'influence de la Terre et par friction, l'action exercée par un aimant à travers les corps non magnétiques; il assimile la Terre à un aimant.
En 1780, Coulomb établit les lois des attractions et des répulsions magnétiques.
En 1823, Ampère assimile les aimants aux solénoides. Peu de temps après, la découverte de l'aimantation par les courants multiplie les applications des électroaimants.
Faraday introduit une nouvelle interprétation des phénomènes magnetiques par la considération du flux de force magnétique.
ÉLECTRICITÉ DYNAMIQUE
1051. Il y a actuellement un siècle, la découverte de la pile fut le poin: de départ de découvertes qui se sont succédé sans interruption.
En 1790, Galvani, professeur d'anatomic à Bologne, avait observé les actions que le contact de deux métaux fait naître entre les nerfs et Ie$ muscles d'une grenouille ; Volta, professeur de physique à Pavie, est conduit par l'analyse de cette expérience ii la découverte de la pile qu'il décrit en 1800. L'électricité se présente alors sous la forme de courants eontùnu. Les ctïets du courant sont dès lors rapidement signalés.
HISTOIRE DE l'ÉLECTBICITÉ
Phénomènes généraux. — En iSM . Nichohon et Carlitle observent la lécomposiiion de l'eau par la pile. En 1807, Davy applique la pile a la lécomposition des alcalis et à la {iréparatlon du potassium et du baryum. Avec une pile de 9000 éléments linc-cuivre à larges surfaces et à eau acidulée, il forme un brillant arc voltaique entre deux pointes de charbon de bois (1810). ■ Les relations entre l'électricité et le magnétisme ont pour point de départ ■l'observation faite par Œrsted à Copenhague en 1819 de la déviation inattendue d'une aiguille aimantée par un courant.
En 1823 Ampère découvre que deux conducteurs traversés par un courant agissent l'un sur l'autre. Il résout par le calcul et il vérifie pur l'expérience les différents cas des actions mutuelles des courants. Il observe l'action de la
k Terre sur les courants et imagine les solénoidcs qui se comportent comme des kimanls. Il explique les phénomènes magnétiques en assimilant les aimants & des solénoides.
Ampère et Arago posent les régies de l'aimantation de l'acier et du fer doux par les courants.
En 1823, Seebeck découvre les phénomènes thermoélectriques.
)Vers 1827, Pouillet et Ohm établissent séparément la relation qui existe ntrc l'intensité du courmit d'une pile et la résistance de son circuit. Ohm attache cette relation aux phénomènes électrostatiques observés sur le circuit.
En 1831, Faraday découvre l'induction ou la production de courants électriques il distance sousTinduence d'aimants ou de courants. En 1833, Faraday fait connaître les lois de l'élecirolyse.
Applications. — Les années qui ont suivi la découverte de l'induction par
■Faraday ont été surtout consacrées aux nombreuses applications des courants. I L'emploi des courants constants dus à Becquerel, Daniell, Grave, Butuen, permet de réaliser les mesures qui conduisent à la vérification précise des lois des courants (loi d'Ohm, loi de Joule).
Les principes de la galvanoplastie sont j)Oscs par Jacobi en 1838. A la dorure et à l'argenture se rattachent les noms de Llelurive, de Ruolz et d'Elkinr/ion.
L'aimantation temporaire du fer doux pai* les courants devient le point de départ d'une foule d'appareils nouveaux : régulateurs, interrupteurs, horloges électriques et surtout télégraphes. La transmissiun électrique de signaux a distance est réalisée par Steinheil a Munich, WheaUtone à Lonilres, Briguet a Paris. L'appareil enregistreur en usage est du a l'Américain Morse (1837).
Le télégraphe est complété en 1876 parle téléphone du physicien américain ^Crahum Bell qui transmet ù. distance la parole elle-même.
En 1841, Foucault rend pratique la lumière de l'airc voltaique par l'usage de la pile Uunsen, de baguettes de charbon de cornue et d'un régulateur autoiiiatii|ue à électroaimant.
l'eu de temps après, la bobine d'induction, primitivement établie par Masaon et Brèguet, reçoit d'importants perfectionnements de Fi:eau (condensateur), de Foucault (interrupteur & mercixre). La, bobine sortie des ateliers de Buhm ko rff réunit tous les perfectionnements.
Les premières machines d'induction de Pixii (1832) et de Clarke étaient
des machines à courants alternatifs, elles n'avaient donna lieu qu'à un petit nombre d'applications.
L'invention en 1871 de la machine de Gramme, machine à courants coatinus obtenus par induction, opère une re^volution dans l'industrie électrique. Jusque-là, on avait consommé du zinc pour prodiiire des courants k l'aide des piles. Actuellement, les courants utilises dans retectromOtatlurgie et ilam l'éclairage électrique sont des courants induits, engendrés par des déplaoomerits de circuits dans un champ magnétique, et ces déplacemeuts sont entretenus par des machines â vapeur qui ne consomment que de la houille. Cet courants sont beaucoup moins dispendieux que ceux des piles. Grâce à l'autoexcitation, les machines sont devenues elles-mêmes moins volumineuses et en même temps moins coûteuses. L'usage des moteurs électriques »e généralise.
L'emploi des accumulateurs à électrodes de plomb, iaventés par Planté^ en 1860, permet d'emmagasiner et de transporter l'énergie électrique.
Importance en électricité du principe de la conservation de l'énergie. — La notion de l'énergie et le principe de la conservation de l'énergie, précisés par Joule, Thomson, HelmhoUz, ont conduit àreconnaitre les tranaformation» de travail qui accompagnent les phénomènes électriques.
L'électricité apparaît comme un intermédiaire qui emmagasine de l'énergie comme on emmagasine de l'énergie en élevant un poids. Cette énergie ne se perd pas, elle est restituée sous diverses formes, pendant la décharge ou pendant le passage du courant, et les lois spéciales du courant électrique permettent de régler à l'avance la forme sous laquelle l'énergie sera restituée et le lieu où on l'utilisera.
Les transformations ont lieu conformément aux règles de l'équivalence avec une rigueur qui rend possible le calcul de la grandeur des effets produits, et l'évaluation de leur prix de revient dans les usages industneb.
ÉLECTRICITÉ RAYONNANTE
En 1889, Hertz démontre expérimentalement la propagation des vibraiioitt électriques et leur analogie avec les vibrations lumineuses. Cette découverte est le point de départ d'une nouvelle branche de l'électricité, l'électricité rayonnante.
Avec les radioconducteurs Branly, l'Italien Marconi réalise en 1899 des transmissions de dépèches sans fils ù. plus de 50 kilomètres. La production à distance sans (ils des divers effets du courant devient désormais possible.
PHYSICIEXS
