GALVANOMÈTRE DEPREZ

Les déviations de Y arête de poisson sont amplifiées dans le rapport de 1 à 5 et transmises à une aiguille mobile sur un arc gradué par l’intermédiaire de deux poulies B, D dont les diamètres sont dans ce même rapport et sur lesquelles passe un fil fin C, G disposé de manière à ne pouvoir glisser et à ne point produire de frottement.

Les indications de cet appareil sont très rapides, l’aiguille n’oscille presque pas; elles ne sont pas absolument rigoureuses ; mais elles le sont assez pour les besoins de l’industrie.

Cet appareil est destiné spécialement à donner des mesures absolues, il faut donc qu’il ait été étalonné à l’avance : il permet de mesurer à volonté les différences de potentiel, forces électromotrices, ou les intensités des courants.

La graduation se fait par comparaison avec des valeurs absolues préalablement déterminées.

Pour la force électromotrice, par exemple, on emploie une pile à grande surface et dont la différence de potentiel entre les deux pôles représente un nombre connu E de volts . Le circuit très résistant du galvanomètre étant mis en communication avec ses deux pôles, l’aiguille sera déviée. Cette déviation § permettra de connaître celle

qui correspondrait à 1 volt puisqu’il y a proportionnalité. Si la

déviation obtenue était trop grande, ce que l’on recherche dans la construction, on la ramènerait à la valeur fixée en introduisant une résistance complémentaire qui serait déterminée par tâtonnement.

Pour effectuer l’étalonnage relatif à l’intensité, on constitue un circuit comprenant une pile quelconque, le galvanomètre à graduer, en taisant usage du circuit peu résistant, et une bobine de résistance de 1 ohm exactement. En même temps, on détermine, à l’aide d’un autre galvanomètre, par exemple, la différence de potentiel E aux deux extrémités de la bobine : on sait que, puisque la résistance du circuit est de 1 ohm, l’intensité I du courant de la bobine évaluée en ampères est représentée par la force électromotrice E évaluée en volts, elle a d’ailleurs la même valeur dans tout le circuit ; si 8' est

la déviation pour cette intensité, elle sera -y- pour 1 ampère.

En réalité cette dernière opération n’exige pas deux galvanomètres, parce que M. Marcel Deprez a reconnu expérimentalement que si l’on a mesuré les déviations correspondant respectivement à deux courants passant chacun dans l’un des circuits du galvanomètre, et qu’on les fasse passer simultanément, la déviation sera la somme ou la différence suivant le sens (somme algébrique) des déviations précédentes. On conçoit aisément dès lors que, pour cette graduation, on

mesurera la force électromotrice avec le galvanomètre gradué en volts et que, sans y rien changer, on fera passer le courant dans l’autre circuit et qu’on lira l’accroissement de déviation, qui donnera ce que nous avons appelé if.

274. Ammètre et voltmètre de MM. Ayrton et Perry. — MM. Ayrton et Perry ont disposé un galvonomètre destiné à donner rapidement la mesure de l’intensité ou de la force électromotrice : ils ont nommé ces appareils respectivement Ammètre (pour Ampère-mètre) et Voltmètre. Ils ont la même disposition et ne diffèrent que par la résistance.

Le galvanomètre est formé d’un aimant en fer à cheval dont les branches portent deux armatures de, fer doux N et S, destinées à concentrer entre elles un champ magnétique puissant. Entre ces pièces se trouve placée horizontalement une petite aiguille aimantée dont la position n’est pas influencée par l’action de la terre qui est très minime en présence de celle de l’aimant. Entre les branches de l’aimant et de part et d’autre de l’aiguille se trouve une bobine sur laquelle est enroulé le fil conducteur. Lorsqu’il sera traversé par le courant, celui-ci agira sur l’aiguille qu’il déviera de sa position d’équilibre et qui s’inclinera d’un angle plus ou moins considérable suivant l’intensité du courant. Mais, à cause de la grande intensité du champ magnétique, l’aiguille arrivera presque instantanément à sa position d’équilibre; elle vibrera pour ainsi dire lorsqu’elle sera à cette position, mais n’oscillera pas.

Un index est lié à l’aiguille et son extrémité se meut sur un arc divisé dont la graduation est obtenue comme nous allons l’èxpliquer.

Nous dirons d’abord que le fil qui est enroulé sur la bobine est, en réalité, un câble formé de dix fils égaux et que l’on peut, immédiatement, à l’aide d’un commutateur spécial, réunir en quantité ou en tension (ou, si l’on préfère, parallèlement ou en série). Cette disposition permet de graduer l’appareil avec un seul élément de pile, bien qu’il puisse servir pour des courants intenses.

S’il s’agit d’un ammètre, la résistance de chaque fil est environ de 0,03 ohms, de telle sorte qu’elle est 0,3 ohms si les fils sont montés en tension et 0,005 s’ils sont réunis en quantité (la valeur théorique serait seulement de 0,003 mais elle est augmentée par la résistance des petits conducteurs qui sont à l’intérieur de l’instrument). La forme et les dimensions sont telles que jusqu’à 40° environ les déviations de l’aiguille sont proportionnelles aux intensités.

Pour graduer l’appareil, on se sert d’un élément dont la force électromotrice est connue et l’on place les fils en tension. A l’aide

GALVANOMÈTRES AYRTON ET PERRV.

d’une ingénieuse méthode on peut faire l’étalonnage avec ce seul élément de pile : comme il y a proportionnalité, la graduation est donc établie pour le cas où les fils seront montés en tension ; l’appareil pourra alors servir pour les courants peu intenses. Au contraire, on réunira les fils en quantité en tournant le commutateur et la même graduation servira, seulement les degrés représenteront une intensité dix fois plus forte que dans le premier cas1.

Dans le voltmètre, les fils sont très résistants : chacun a, dans les modèles les plus récents, une résistance de 200 ohms : la résistance totale est donc 2000 ohms si les fils sont en tension et 20 ohms

\ . Soit E la force électromotrice connue de l’élément dont tu est la résistance qui n’a pas besoin d’ètre déterminée. Soient R la résistance de l’un des (ils, 1 l’intensité du courant qui passe lorsque ces fils sont réunis en tension, D l’angle dont est déviée l’aiguille et Iv une constante. On a, à cause de la proportionnalité :

On ajoute dans le circuit une résistance del ohm; soient I2 et D2 l’intensité et la déviation ; il vient de même :

i2 kd2 w + 1ÜR + 1-*

Enfin, si l’intensité était 1, la déviation correspondante D serait donnée par 1 = KD. Eliminant K et (w + 10 R) entre ces trois équations, il vient aisément :

Ma - E(ü1 D2)

et par suite on peut calculer la déviation D qui correspondra à un courant 1 donné :

ce qui permettra de faire la graduation.

Il est évident que si le même courant passait à travers un seul fil l’action serait 10 fois plus faible, c’est-à-dire qu’un courant de I ampères donnerait une déviation qui serait seulement:

Dans ce cas, il est préférable défaire passer le courant dans les fils réunis en quantité : l’action resterait la même si le courant ne variait pas. Mais 1 indication fournie par le galvanomètre se rapprochera plus de la valeur que prendrait le courant si l’appareil n’était pas dans le circuit, puisque la résistance qu’il introduit sera moindre.

s’ils sont en série. On gradue l’appareil par un procédé analogue, mais inverse de celui que nous avons décrit, en employant une faible force électromotrice, les fils étant en quantité, tandis que l’on met ces fils en tension pour effectuer la mesure d’une force électromotrice un peu puissante1.

275. Mesures des forces électromotrices par les condensateurs. — Considérons un condensateur dont une des armatures est à la terre et mettons l’autre en communication avec le pôle d’une pile dont le second pôle est également à la terre. Le condensateur se chargera et la quantité d’électricité qu’il contiendra dépendra du potentiel du pôle. Si on décharge le condensateur et qu’on le recharge avec une autre pile, la quantité d’électricité sera différente, en général, et les quantités d’électricité seront justement proportionnelles aux potentiels des pôles considérés, potentiels qui mesurent les forces électromotrices puisque les autres pôles communiquent avec la terre.

La mesure des quantités d’électricité se fait à l’aide du galvanomètre balistique (259); il faut que le conducteur qui metencommu-

1. La graduation se fait d’une manière analogue à celle que nous avons indiquée ci-dessus. On a, les notations étant les mêmes :

L = KD, =

puisque les 10 fils sont réunis en quantité. On introduit alors dans le circuit une résistance égale à ; on a de même :

I2 = KD2

Soit maintenant I' l’intensité du courant produit par une différence E' de potentiel existant entre les deux bornes de l’appareil dont les fils sont réunis en tension ; on a :

Mais on a KD' = 10 1', car il y a 10 fois plus de longueur de fil que précédemment. En éliminant tt, II et K entre ces équations, il vient :

DjD^

ce qui permettra de graduer l’appareil.