MACHINES DE HOLTZ

Au point de vue pratique, il ne suffit pas d’avoir obtenu une charge électrique, il faut encore qu’elle subsiste jusqu’au point où elle doit être utilisée. Que doit-il se produire dans les machines où les charges électriques sont développées, soit par frottement, soit par influence, sur un plateau de verre mobile ? Il est clair que les diverses parties de ce plateau, possédant des charges contraires, ne peuvent fonctionner que si le plateau est assez sec et assez propre pour n’être pas conducteur ; on peut arriver à un résultat analogue en localisant, pour ainsi dire, les diverses charges électriques, non sur différentes parties d’un plateau isolant, mais sur des pièces métalliques, des secteurs métalliques isolés.

D’autre part, les pointes, les peignes qui sont usités pour établir ou rétablir l’équilibre électrique peuvent être remplacés par des balais métalliques qui viendront toucher les secteurs métalliques sur des proéminences convenablement disposées, sans toucher au disque qui supporte les secteurs dans tout le reste de leur étendue. Quelquefois même, sans que nous puissions nous rendre compte de cette disposition, on emploie à la fois sur une même monture le peigne et le balai.

Dans les machines dont nous voulons parler nous trouverons ce double caractère, ce qui leur donne au fond une certaine ressemblance, et comme principe et comme mode de fonctionnement.

312. Machine de Holtz a conducteur diamétral. — Lorsque, dans la machine de Holtz (83), la distance explosive devient trop grande, ou dans quelques autres circonstances, il peut arriver que les charges disparaissent absolument ou meme s’intervertissent. Il faut alors à nouveau amorcer et charger la machine, ce qui est un inconvénient réel. Pour l’éviter, M. Holtz a modifié le modèle que nous avons décrit par l’adjonction d’un conducteur diamétral.

Dans ce nouveau modèle, les armatures de papier occupent un espace beaucoup plus grand que précédemment et s’étendent sur un quadrant. De l’autre côté du plateau mobile, et montés sur un manchon isolant que traverse l’arbre de rotation, se trouvent deux peignes R, S analogues à ceux destinés à collecter l’électricité et qui sont reliés métalliquement l’un à l’autre. Ces peignes se trouvent aux extrémités d’un même diamètre et placés en face des armatures de papier vers l’extrémité qui ne porte pas la pointe.

Lorsque les conducteurs P' et Q' sont en communication, le conducteur ne produit à peu près aucun effet : s’il était seul, il agirait comme le font précisément les conducteurs P et Q; mais ceux-ci ayant produit l’effet d’influence, le conducteur diamétral ne joue

aucun rôle. Si, au contraire, les conducteurs P' Q' sont assez écartés pour que le flux d’électricité ne puisse passer de p à q, ce qui amènerait bientôt le plateau à l’état neutre, le conducteur diamétral intervient et remplit seul le rôle attribué précédemment à P Q, maintenant ainsi les charges accumulées sur les feuilles de papier.

L’écartement entre p et q lorsque la machine fonctionne n’est pas assez considérable pour empêcher le passage du flux d’électricité; mais il suffit qu’il existe pour que les peignes P et Q ne fonctionnent pas complètement comme nous l’avons d’abord supposé,

de telle sorte que le plateau de verre ne change pas complètement d’électrisation en passant devant eux; ce changement, nécessaire au bon fonctionnement de la machine est complété et assuré par le conducteur diamétral.

L’emploi du conducteur diamétral semble diminuer un peu la puissance de la machine ; mais l’avantage d’éviter le désamorcement est assez considérable pour que cette modification soit un réel perfectionnement.

313. Duplicateurs, reproducteurs de charges (replenishers). — Parmi les nouvelles machines, dont on trouverait la première idée dans le duplicateur de Bennet (1787), nous devons signaler les reproducteurs de charges ( replenishers ) qui sont employés dans quelques appareils.

Le replenisher que Sir William Thomson a employé dans son nlectromètre absolu permet d’accroître la charge sur des conducteurs déjà électrisés, de manière à maintenir entre eux une différence de potentiel déterminée à l’avance. Voici comment on peut le supposer construit théoriquement et comment on peut concevoir son mode de fonctionnement.

Il comprend deux armatures cylindriques A et B qui sont mises

REPLENISHER.

en communication avec les conducteurs que l’on veut maintenir chargés : soit, par exemple, A chargé positivement et B chargé négativement. Des ressorts métalliques ci et b sont fixés respectivement à l’intérieur de chacune de ces pièces avec lesquelles ils communiquent. Deux pièces a et |3 portant également des frotteurs à ressort et communiquant entre elles par un fil métallique sont placées dans des ouvertures pratiquées dans les cylindres précédents. Enfin deux armatures métalliques portées par des bras isolants tournent autour d’un axe qui se projette en 0 et chacune d’elles vient successivement toucher les quatre ressorts 1,2,3 et 4. Considérons seulement d’abord une de ces pièces et supposons qu’elle commence par venir en contact avec le ressort a.

Quel que soit l’état antérieur de cette pièce, elle sera ramenée à l’état neutre, car elle se trouve à l’intérieur d’un con-

ducteur AA' et sa charge doit se porter à la surface. Cette pièce arrive alors en 2 ; mais' e système a |3 est soumis à la double influence des pièces A et B, influence qui a pour effet d’amener 2 à posséder une charge — et 4 à être électrisé positivement. La pièce mobilé, au contact de 2, se chargera donc négativement et arrivera avec cette charge — à la position 3 en contact avec le ressort b; là, se trouvant à l’intérieur du conducteur B, elle se déchargera et la tension négative sur B augmentera d’autant. Cette pièce ainsi ramenée à l’état neutre parviendra en 4 et se trouvant en contact avec leressortj3se chargerapositivement, car, nous l’avons déjà dit, sous la double influence des pièces AetB,|3 est électrisé positivement. Enfin cette pièce arrivant au contact du ressort a sera ramenée à l’état neutre mais en augmentant la charge -f- sur A. Donc après un tour les choses se retrouveront dans le même état qu’au départ, avec cette seule différence que les tensions de A et B auront augmenté. Une nouvelle révolution produirait donc un effet analogue.

En continuant à faire tourner la pièce mobile, on fera croître la tension sur A et sur B jusqu’à ce que les pertes, qui sont inévitables et qui croissent avec la tension, deviennent égales aux charges apportées parla pièce mobile.

Il existe en réalité deux pièces mobiles diamétralement opposées : on reconnaît facilement que leur fonctionnement simultané est indépendant en tous les points excepté lorsqu’elles sont en contact avec a et /S aux points 2 et 4 et que, alors, leurs effets sont concourants.

Cet appareil présente un avantage très réel : c’est que si on le fait tourner en sens contraire il tend à ramener A et B au même potentiel, comme le montre aisément un raisonnement analogue au précédent. Par suite de cette propriété, on arrive à donner et à maintenir entre les deux conducteurs A et B une différence de potentiel déterminée à l’avance : il suffit de tourner dans un sens ou dans l’autre l’arbre qui porte les pièces métalliques mobiles suivant que cette différence décroît ou croît.

On conçoit aisément que, au lieu d’avoir deux pièces métalliques isolées reliées à l’axe de rotation, on en pourrait avoir un plus grand nombre adaptées, par exemple, à un disque isolant mobile : l’effet serait le même pour chaque paire de pièces diamétralement opposées, et pour un tour de l’arbre de rotation, l’effet sera d’autant plus considérable qu’il y aura un plus grand nombre de pièces métalliques.

314. Machine.de Varley. — M. Varley a indiqué en 1860 un appareil basé sur l’influence et destiné à convertir en électricité à des potentiels différents le travail fait pour surmonter des forces électrostatiques. Nous empruntons cette description à l’ouvrage de M. Fleeming Jenkin ( Electricity and Magnétism).

Une série de secteurs métalliques c sont fixés à un disque d’ébonite b que l’on fait tourner autour d’un axe a perpendiculaire à son plan ; ils portent des parties saillantes d. Le disque tourne devant deux plateaux métalliques isolés e etc' appelés inducteurs : ce sont, par exemple, des feuilles métalliques collées sur un disque isolant fixe f. Ces inducteurs portent en g et g' des contacts métalliques (frottoirs à ressort ou balais) qui sont mis en contact successivement avec les secteurs c par l’intermédiaire des parties saillantes d. Enfin deux autres contacts métalliques h et h', qui de même touchent successivement les mêmes secteurs, sont isolés des inducteurs et mis en communication avec la terre.

Supposons qu’une petite charge positive existe sur l’inducteur e : elle agira par induction sur le secteur c et lorsque celui-ci sera

MACHINE DE VARLEY.

amené en contact avec h, qu’il abandonnera aussitôt, il restera chargé négativement. A cet instant e et c constituent un condensateur qui subsistera tant que c sera en présence de e. Le plateau tournant, le secteur considéré arrive à toucher g' et par suite est en communication avec l’inducteur e' que nous admettons être d’abord à l’état neutre. Alors l’équilibre électrique s’établira entre c et e ce dernier prenant alors une charge négative, tandis que la charge de c aura diminué. Mais le contact ne dure pas, le secteur e et l’inducteur se séparent, il y a influence de l’un sur l’autre, et

Fig. 208. — Machine électrique de Varley.

quand c arrive au contact de h' l’équilibre qui tend à s’établir, et qui s’établit en effet, donne à c une charge positive, par suite de la communication de h' avec le sol.

La rotation continuant, le secteur considéré possédant une charge positive vient rencontrer le frottoir g . Il se produit un effet analogue à celui que nous venons d’indiquer pour l’autre frottoir g' et l’autre secteur. La question est un peu moins simple cependant, car le secteur e n’est pas à l’état neutre, mais possède la charge positive que nous avons admise au début. Mais il faut remarquer que, à l’instant où le secteur considéré touche g, le secteur précédent touche h , et que le secteur situé encore plus loin et qui vient de se charger par influence au contact de h maintient le maximum de charge sur la partie de l’inducteur e opposée à g , de telle sorte que l’équilibre qui s’établit entre le secteur et g a pour effet

d’accroître la charge électrique de ce contact et par suite de l’inducteur électrique tout entier.

A la suite, les mêmes effets se reproduisent de même pour chaque secteur, de telle sorte que chaque contact avec les frottoirs en g ou g' augmente la charge de l’inducteur correspondant. Si donc, les inducteurs sont reliés à des tiges métalliques dont les extrémités sont voisines, des étincelles éclatent d’une manière continue entre celles-ci.

Les contacts h et Ji peuvent n’être pas en communication avec le sol, pourvu qu’ils communiquent entre eux; comme ils sont rencontrés en même temps par des secteurs diamétralement opposés, les effets qui se manifestent et qui tendent à amener ces contacts à des charges inverses se produisent à travers la tige de communication.

Ajoutons enfin que, dans ce cas, l’un des inducteurs peut être relié £tu sol ; c’est l’autre inducteur sur lequel on observe la charge électrique et duquel on peut tirer les étincelles.