CHAPITRE PREMIER

Arc Yoltaîque. — Expériences sur rincandescence du charbon. » Lampes à. incandescence. — Lampes à arc yoltaîque. — Bougies JablochkofT. — Lampes a incandescence dans Tair. — Qualités spéciales de l'éclairage électrique. — Projecteurs Mangin. — Eclairage des villes. — Prix de revient de Téclairage électrique. — Eclairage des voitures de chemin de fer. — Eclairage des mines. — Compteurs électriques.

281. Arc Yoltaique. — On sait que la découverte de la lumière électrique remonte à 1813 et qu'elle est due à sir Humphry Davy. En faisant passer le courant fourni par une batterie de piles vol* taïques dans un circuit qui contenait deux baguettes de charbon légèrement écartées l'une de l'autre, ce physicien a obtenu un foyer lumineux très intense, auquel on a donné le nom d'air vollaïque.

L'observation montre que la lumière obtenue dans ces conditions n'est due qu'en faible partie à cette flamme bleuâtre qui jaillit entre les deux charbons et qui constitue l'arc proprement dit; la grande lumière provient de Y incandescence des pointes des charbons, notamment du charbon positif lorsque le courant employé est un courant continu. La lame d'air comprise entre les deux charbons se raréGe et perd une grande partie de sa résistance électrique, par suite d'une élévation considérable de la température ; une légère combustion de carbone volatilisé produit la flamme de l'arc, mais c'est l'incandescence de particules solides portées à une température excessive qui produit la lumière.

Si Ton élève graduellement, au contact de l'air, la température d'uD métal inoxydable, comme le platinei les radiations calorifi-

ques, d'abord obscures, deviennent ensuite de plus en plus lumineuses. Pouillet a évalué les températures correspondant aux couleurs successives du métal ; voici quelle est, d'après ce savant, la corrélation des deux phénomènes.

*rempérature eu degrés Couleur du métal. centigrades.

Rouge naissant 525

Rouge sombre 700

Cerise naissant 800

Cerise 900

Cerise clair iOOO

Orangé foncé HOO

Orangé clair 1200

Blanc i300

Blanc soudant 1400

Blanc éblouissant 1500

On observe un phénomène analogue si Ton chauffe fortement le charbon en ayant soin de le placer dans le vide pour le préserver de la combustion ; à partir d'une température d'environ 1 300 degrés, on obtient, par incandescence un véritable foyer de lumière.

282. Expériences sur rincandesceivce du charbon. — Gomme le charbon n'entre pas en fusion à des températures beaucoup plus hautes que celle d'environ 1 500 degrés qui fait fondre le platine (le moins fusible des métaux), il est intéressant d'étudier le phénomène de son incandescence dans le vide à ces températures excessives, qui se produisent par le passage de courants très intenses dans un conducteur de charbon d'une faible section droite.

Pour réaliser ces expériences, j'ai employé un cylindre de charbon creux, de 2 centimètres de hauteur, de 8 millimètres de diamètre extérieur et de -r- millimètre d'épaisseur ; afln d'utiliser l'incandescence de la surface intérieure aussi bien que celle de la surface extérieure, on a pratiqué dans la paroi de ce cylindre des évidements circulaires, de manière que l'aire totale des évidements soit à peu près égale à celle des pleins. Cet anneau mince fait corps à ses deux extrémités avec deux bagues tronc-coniques de charbon qui le prolongent; chacune de ces bagues, taraudée

intérieurement, forme un écrou dans lequel on visse un goujon

Fig. 3M. Fig. sot.

de platine muni d'une rondelle saillante qui recouvre la base du

charbon et qui porte en son centre une petite tige taraudée. Ces dispositions sont indiquées en élévation et en coupe sur les figures 260 et 261, qui représentent, à l'échelle de 1 pour 3, l'appareil employé dans nos expériences ; la figure 262 indique le développement de Vanneau cylindrique à mince paroi avec évidements. La tige taraudée que porte extérieurement chacune des bagues de platine sert à la visser dans un gros conducteur de bronze au moyen duquel doivent se faire les prises de courants. 10^0^0 Le conducteur inférieur est massif, mais il n'en peut être ^gogSg< de même du conducteur supérieur, car les dilatations Fig. 262. produites par les hautes températures ne pouvant pas s'effectuer librement, le très fragile anneau de charbon se briserait immédiatement au passage d'un courant électrique intense. Il est absolument nécessaire que le circuit intérieur au globe de verre présente une grande souplesse longitudinale, de manière qu'aucune résistance matérielle ne s'oppose aux dilatations ; après avoir essayé sans succès divers dispositifs, nous avons réussi de la manière suivante à obtenir le résultat voulu. Pour construire le conducteur supérieur, on enroule en spirale une lame de cuivre rouge sur un tronc de cône, qui sert de matrice et que Ton retire ensuite ; on obtient ainsi un ressort spiral allongé qui possède à un haut degré les élasticités de traction, de compression, de torsion et de flexion. Cette dernière, c'est-à-dire l'élasticité de flexion^ est nuisible, car elle exercerait, à la moindre secousse reçue par l'appareil, une traction horizontale au sommet de l'anneau de charbon et produirait sûrement sa rupture ; il faut donc la faire disparaître. A cet effet, on introduit à l'intérieur du spiral un cylindre de bronze massif, sur la base inférieure duquel est brasée l'extrémité inférieure du ressort ; par sa partie supérieure, le cylindre de bronze pénètre à frottement doux dans une douille également en bronze, à parois épaisses, sur la surface extérieure de laquelle est brasée l'extrémité supérieure du ressort spiral. Si l'on suppose que ce conducteur complexe soit suspendu verticalement, en prenant attache sur la douille de bronze, l'équilibre s'établira entre le poids du cylindre de bronze et la .tension longitudinale du ressort, l'élasticité de flexion aura disparu, tandis que celles de traction, de compression et de torsion seront conservées.

La conductibilité du cylindre massif s*ajoutera à celle du ressort pour donner passage au courant électrique.

Le ballon de verre, au centre duquel doit être placé le foyer incandescent, porte deux goulots munis chacun d'un rebord dont la surface latérale est cylindrique et dont la base extérieure est bien aplanie; deux plaques circulaires de bronze, faisant corps chacune avec un bout de conducteur cylindrique co-axial, sont destinées à fermer les deux goulots par recouvrement. Les rondelles de verre et ces plaques métalliques ont été travaillées sur un tour pour être bien rodées et aplanies, de manière à assurer le contact parfait des surfaces planes et la correspondance géométrique des surfaces cylindriques latérales.

Le montage de Tappareil se fait de la manière suivante. Une épaisse tablette de chêne, percée d'un trou central pour donner passage au conducteur métallique et portée sur trois pieds, forme le support de la lampe. La plaque de bronze inférieure est placée au centre de la tablette, de manière que la tige cylindrique avec laquelle elle fait corps passe par l'ouverture centrale ; le conducteur inférieur, en bronze massif, est solidement vissé sur la plaque métallique, préalablement taraudée en son centre. On prend alors le charbon à lumière, muni de ses deux armatures de platine, et on le fixe sur la base du conducteur élastique, en vissant un des goujons de platine dans la cavité taraudée qui a été préparée pour le recevoir. Ce conducteur cylindro-spiral porte à sa partie supérieure une boucle qui permet de le suspendre verticalement au moyen d'un fil de soie ; une petite poulie fixée au plafond du laboratoire sur la verticale du centre du trépied reçoit le fil de soie sur sa gorge ; ce fil passe encore sur une poulie de renvoi, également fixée au plafond à une petite distance de la précédente, puis il redescend verticalement et porte un contrepoids faisant équilibre à son fardeau. Ces dispositions prises, Topérateur charge un aide de prendre le ballon de verre, de l'amener au-dessous du conducteur suspendu par le fil de soie, et de le soulever de manière qu'il soit, pour ainsi dire, enfilé par le fil de soie ; l-opérateur fait alors descendre le petit charbon et visse son goujon de platine inférieur sur la base supérieure du conducteur massif déjà mis en place ; Taide fait ensuite descendre le ballon de verre jusqu^à

ce qu'il vienne prendre appui et bien s'adapter sur la plaque circulaire de bronze portée par le trépied. Il s'agit alors d'achever le montage au-dessus du ballon de verre ; un petit disque de bronze surmonté de lames élastiques (fig. 263) et muni d'une fente radiale pour rendre possible son enfilement par le ûl de soie, est vissé sans secousses sur un goujon taraudé, co-axial avec le conducteur supérieur et faisant corps avec lui, jusqu'à ce qu'il vienne prendre contact avec les rebords du goulot de verre ; on peut FJ^ 263. alors brûler le nœud d'attache du fil de soie, dont le secours provisoire a cessé d'être utile ; on recouvre enfin le disque élastique par la rondelle métallique du conducteur supérieur.

Le montage de l'appareil est ainsi complètement fait, mais il n'existé encore qu'à l'état instable et demande une consolidation. La coupe méridienne représentée par la figure 261 montre que l'on a ménagé, dans le conducteur inférieur, une cavité formant tuyau de conduite pour l'extraction de l'air contenu dans le ballon ; il suffit d'adapter à la tubulure d'appel un tube de caoutchouc qui va rejoindre une pompe pneumatique, et de faire ensuite uq vide partiel pour obtenir une grande adhérence entre les plaques de bronze et les rondelles de verre. Fermant alors le tube de caoutchouc, au moyen d'un petit robinet de cuivre intercalé sur son parcours et rompant sa communication avec la pompe pneumatique, on peut enlever tout l'appareil, en profitant de sa consolidation provisoire. On le cercle inférieurement au moyen de frettes en laiton préalablement chauffées au rouge qui, en se refroidissant, s'adaptent avec forte pression sur les surfaces cylindriques bien continues dea rondelles adhérentes de verre et de métal ; l'expérience nous a montré que cette opération un peu audacieuse réussit fort bien, sans briser le verre, pourvu que le ballon ait été recuit avec soin. En replaçant l'appareil sur son trépied et faisant à nouveau le vide, après complet refroidissement de la frette inférieure, on procède de la même manière pour le frettage de la partie supérieure.

On obtient ainsi la consolidation complète du montage et, de plus, l'étanchéité presque absolue de l'appareil. Il ne reste que peu de chose à faire pour rendre les rentrées d'air impossibles j

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les arêtes des bords intérieurs de chacune des frettes ayant été émoussées en biseau, de manière à obtenir de petites auges circulaires, on remplit ces petites auges avec un mastic spécial, susceptible de résister à des températures élevées, que Ton obtient en malaxant avec un peu d'huile une poudre fine d'oxyde de zinc,

On commence le vide au moyen d'une pompe pneumatique et on le termine avec une pompe à mercure. On peut, une fois le vide obtenu à chaud, sous le passage d'un courant d'une intensité

modérée, faire une fermeture définitive, au moyen du robinet spécial. Ce robinet consiste dans un simple cylindre métallique, percé d'un trou normal à son axe ; Fig. 264. ^jjg cavité cylindrique, d'un diamètre un peu inférieur au diamètre extérieur du robinet, est pratiquée normalement à l'axe du bout de conducteur cylindrique qui contient la conduite d'aspiration ; pour introduire le robinet dans cette cavité, on a fortement chauffé (avant le montage de l'appareil), le conducteur métallique, de manière à dilater la cavité. Le robinet est placé de manière que le trou pratiqué normalement à son axe forme une partie constituante de la conduite d'aspiration (fig. 261) ; pour obtenir la fermeture définitive de la lampe, après avoir poussé la raréfaction de l'air assez loin pour obtenir un vide presque absolu, on repousse, au moyen d'un levier spécial, le robinet dans la cavité cylindrique, de manière que sa surface pleine vienne fermer la conduite d'air (fig. 264). Gomme le charbon à lumière ne pouvait pas résister longtemps au passage des courants intenses qu'il fallait mettre en œuvre pour réaliser nos expériences d'incandescence, une fermeture provisoire qu'il était toujours facile d'obtenir était pratiquement préférable à la fermeture définitive.

Lorsque le charbon à lumière avait besoin d'être remplacé, il suffisait de scier les deux frettes pour démonter l'appareil ; on refaisait ensuite le montage avec un nouveau charbon.

Les expériences ont été faites en 1886 à l'Atelier Central des Phares. Les courants électriques étaient produits par des alternateurs magnéto-électriques de Méritens ; on mesurait, dans chaque expérience, l'intensité du courant au moyen d'un électrodynamomètre de Siemens et l'intensité lumineuse du charbon incandescent

au moyen d'un photomètre de Degrand. Les résultais obtenus ont été les suivants :

INTENSITÉ