CHAPITRE II

LES ACTIONS CALORIFIQUES ET LES COURANTS

398. — Comme pour les actions chimiques, nous avons à considérer ici tant les courants produits par les actions calorifiques que les actions calorifiques produites par les courants, cette étude étant faite au point de vue des applications.

Nous avons peu de choses à signaler pour la première partie de cette étude : les piles thermo-électriques qui représentent les seules applications dans ce sens ne semblent pas, au moins jusqu’à présent, devoir jouer un rôle dans l’industrie; aussi nous nous bornerons à décrire un nouveau modèle qui est appelé à rendre des services dans les laboratoires.

Par contre, nombreuses sont les applications des effets calorifiques produits par les courants, nombreuses et importantes puisqu’elles comprennent, entre autres, l’éclairage électrique, question à laquelle nous avons cru devoir nous arrêter assez longuement, et à côté de laquelle les autres applications paraissent, quant à présent, d’un intérêt minime.

Mais il est quelques cas dans lesquels la production du courant n’est pas le but direct que l’on se propose, d’autres dans lesquels l’action de la chaleur ne crée pas le courant, mais le modifie seulement. Il y a quelques applications qui, bien que ne rentrant pas absolument dans le sujet de ce chapitre, seraient difficiles à classer ailleurs rationnellement ; nous les décrirons donc à la suite de la pile thermo-électrique.

399. Pile thermo-électrique de MM. Clamond et Carpentier. — Ce nouveau modèle de pile thermo-électrique destinée à être chauffée au gaz ne présente, au fond, aucune idée nouvelle; mais la disposition en est commode, et grâce à des perfectionnements dans

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sa forme et dans son mode de fabrication elle paraît être d’un emploi véritablement pratique.

Les couples sont constitués par un métal (fer ou nickel) et un alliage (antimoine-zinc) préparé spécialement et auquel on arrive à donner une composition constante.

Une disposition toute spéciale consiste dans l’emploi de pièces

minces en terre réfractaire que l’on empile les unes au-dessus des autres et qui, présentant au centre une partie circulaire évidée, sont constituées à la périphérie par des cloisons limitant des cavités ou alvéoles ouvertes extérieurement. Chacune de ces alvéoles renferme un couple que l’on construit sur place : le métal, fer ou

nickel, est fixé préalablement à la position qu’il doit occuper et l’on coule l’alliage fondu qui se solidifie par refroidissement sur place.

Un brûleur à gaz spécial est disposé à la partie inférieure de la cheminée formée par l’ensemble des parties circulaires centrales et la combustion se fait de telle façon que l’on ne peut atteindre la température de fusion de l’alliage; si, par hasard, cet accident se produisait, il serait de peu d’importance, puisque, par le refroidissement, l’alliage reprendrait sa forme primitive en se solidifiant.

Les éléments d’une même couronne sont montés en série; on superpose plusieurs couronnes pour former une pile : les pôles de chaque couronne aboutissent à des bornes et l’on peut aisément établir entre les diverses couronnes telles combinaisons que l’on désire.

On a établi deux modèles différents : le premier comprend centvingt éléments petit module répartis en douze couronnes; en marche normale, sa force électro-motrice est de 8 volts, sa résistance de 3, 2 ohms. Le second modèle comprend soixante éléments grand module répartis en six couronnes; en marche normale sa force électro-motriee est de 3, 6 volts et sa résistance de 0, 65 ohm.

La dépense de gaz est la même dans les deux modèles, 180 litres à l’heure.

400. Des aiguilles thermo-électriques. — Nous avons dit (166) que l’on peut utiliser la pile thermo-électrique comme thermomètre et principalement comme thermomètre différentiel : la pile de Melloni qui se prête très bien à cet usage pour certaines expériences, comme celles qui se rapportent à la chaleur rayonnante, est inapplicable dans d’autres cas. On peut employer des appareils d’une forme un peu différente, mais basés sur le même principe comme les aiguilles thermo-électriques qui servent fréquemment en physiologie pour évaluer des différences de température.

Un système d’aiguilles thermo-électriques se compose essentiellement de deux éléments formant un circuit avec un galvanomètre ; mais les aiguilles sont montées en opposition de telle sorte que : 1° le courant indiqué par le galvanomètre est dû à la différence des actions des deux éléments, que son intensité est liée à la différence des températures, puisque la force électromotrice d’un élément dépend de la température ; et que, ù2° en particulier, le courant est nul, le galvanomètre reste au zéro, si les forces électromotrices sont égales c’est-à-dire si les deux températures sont égales.

La disposition la plus simple et la meilleure consiste à avoir un

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fil de fer dont la longueur dépend de la distance des points que Ton veut étudier et que Ton réunit à ses deux extrémités à deux fils de cuivre qui, eux-mêmes, d’autre part, aboutissent au galvanomètre. Avec cette disposition, il n’y a nulle part contact de métaux hétérogènes, si ce n’est aux points mêmes où le fer se réunit au cuivre.

Lorsque les aiguilles doivent pénétrer dans des corps présentant une certaine résistance, on peut leur donner la forme qui a été indiquée par Becquerel. On soude sur une certaine longueur le fer AB (fig. 267) et le cuivre AG placés parallèlement et on use l’extrémité A sur une meule de manière à obtenir une pointe aiguë, que l’on peut enfoncer sans difficulté dans les muscles, par exemple. M. d’Arsonval emploie une autre disposition ingénieuse, les deux métaux au lieu d’être placés parallèlement sont concentriques ayant été étirés à la filière jusqu’à être assez fins pour pouvoir

Fig. 269. — Aiguilles thermo-électriques.

pénétrer aisément dans les tissus : d’après M. d’Arsonval, cette disposition supprimerait la nécessité de recouvrir de vernis les pointes qui pénètrent dans les tissus, précaution nécessaire pour éviter que l’action chimique qui peut être produite par le contact des liquides et des métaux ne soit l’origine d’une force électromotrice dont l’existence troublerait les résultats produits par la chaleur.

S’il s’agit seulement de faire pénétrer les éléments dans des cavités, il est préférable de ne point employer de soudure et de tortiller seulement ensemble les extrémités des fils métalliques : en dehors des contacts, ces fds sont recouverts de soie; on place les fils dans une enveloppe mince, formée par un tube de caoutchouc fermée à extrémité ou par une sonde en gomme élastique, de manière à soustraire les parties métalliques nues à Faction des liquides qui pourraient exister dans les points dont on veut comparer la température.

Le galvanomètre qui doit être à gros fil ne présente d’ailleurs rien de particulier : on peut observer les déviations directement, ou employer un miroir pour projeter une image lumineuse sur une échelle graduée. Les galvanomètres apériodiques sont naturellement d’un usage commode.

401 . — L’emploi des piles ou aiguilles thermo-électriques comme thermomètres différentiels peut avoir pour but de reconnaître seulement l’existence et le sens d’une différence de température ; il n’y a rien de particulier à signaler dans ce cas. Il n’en est pas de même si l’on veut évaluer la différence de température; il existe deux mé-

Fig. 270. — Thermomètre électrique de Becquerel ( Ducretet ).

thodes principalesquel’on peut employer, suivant les circonstances.

Dans la première, on lit directement cette différence d’après la graduation du galvanomètre; elle permet d’appprécier des différences extrêmement minimes, mais elle exige que l’on ait établi à l’avance un tableau ou une courbe donnant la relation qui existe entre la déviation et la différence de température.

Dans la deuxième méthode, qui n’est d’ailleurs pas toujours applicable, on évalue la température de l’un des éléments en cherchant à ramener l’autre à la même température par conséquent en ramenant l’aiguille au zéro.

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Cette dernière méthode est surtout d’un usage pratique lorsque l’on veut déterminer la température absolue et non plus seulement une différence de température : elle exige l’emploi d’un thermomètre et sa sensibilité ne peut dépasser celle de ce thermomètre même.

Les aiguilles thermo-électriques ont surtout été employées en physiologie : c’est ainsi qu’on a pu s’en servir pour comparer la température du sang artériel et celle du sang veineux; celle du sang avant et après son passage dans une glande, dans le foie, par exemple; celle qui existe entre deux muscles dont l’un travaille et l’autre ne travaille pas, etc. Si l’on a établi à l’avance une graduation on peut avoir la différence de température.

402. — Si l’on veut obtenir une température absolue, il suffit, avec une graduation préalable du galvanomètre, de maintenir l’une des aiguilles à une température connue et fixe, celle de la glace fondante, par exemple. Comme l’appareil ne peut, en général, indiquer que de faibles variations de température, il pourrait arriver que la température de la glace fondante fût trop éloignée de celle que l’on veut déterminer; pour les expériences médicales, pour les mesures de physiologie, on pourrait prendre, par exemple, la température d’ébullition de l’éther qui est de 36°, 5 peu éloignée de celle des animaux supérieurs.

Pour que ces mesures soient réellement pratiques, il convient, le plus souvent, de renoncer au galvanomètre gradué, les valeurs indiquées lors de la construction de l’appareil pouvant varier avec divers éléments, notamment avec l’intensité du champ magnétique. La méthode de réduction au zéro est préférable : l’une des aiguilles étant au point dont on veut déterminer la température, on place l’autre dans de l’eau que l’on chauffe ou que l’on refroidit jusqu’à ce que le galvanomètre soit ramené au zéro : la température de l’eau mesurée aussi exactement que possible, mesurer la température à laquelle l’autre aiguille est portée.

On peut employer la disposition indiquée par Becquerel : l’un des éléments est placé au point (lig. 270) que l’on veut étudier, l’autre est introduit dans un tube plein de mercure plongé dans un liquide e où pénètre également un thermomètre £; on élève la température du liquide en le plaçant au-dessus d’un vase contenant de l’eau chaude, on l’abaisse en y insufflant de l’air à l’aide d’un soufflet S. Après quelques tâtonnements, on arrrive à ramener et à maintenir l’aiguille au zéro; il suffit alors de lire la température sur le thermomètre.

Cette disposition été appliquée déjà par M. Becquerel dans différents cas, notamment pour déterminer la température de points situés à une certaine distance au-dessous du sol ou à une certaine profondeur dans la terre.

403. Mesure des températures basée sur les variations de conductibilité.— La conductibilité des métaux varie avec la température suivant une loi assez compliquée; en général la résistance augmente avec la température 1 et peut être exprimée par la formule :

Rt = R0 (1 + at + bp)

Pour le cuivre on peut, comme approximation, réduire cette formule au premier terme, au moins pour les températures ordinaires et prendre a — 0,0038.

Si donc on a un circuit traversé par un courant et que l’on vienne à changer la température d’une partie du circuit, il y aura une variation d’intensité de laquelle, en opérant convenablement, on pourra déduire le changement de température.

Bien qu’il soit possible d’opérer ainsi, en général, on cherche à évaluer directement la température en opérant par comparaison ou en compensant la variation de résistance. Telle est la disposition générale des appareils Siemens, la première méthode ayant été appliquée à la mesure des températures modérées, l’autre servant dans le pyromètre à la mesure des hautes températures.

Le thermomètre a été appliqué à la mesure de la température au fond de la mer. L’appareil consiste essentiellement en une hélice de cuivre K (fig. 271) placée dans une enveloppe isolante et reliée par ses deux extrémités à deux fils recouverts d’une matière isolante et d’une longueur variable suivant les cas. Il y a, d’autre part, une seconde hélice analogue II qui est placée dans un vase plongé dans l’eau. Ces appareils sont réunis par des fils, comme l’indique la figure avec une pile P, un galvanomètre G et des boîtes de résistance R et R'. On constitue ainsi un pont de Wheatstone. Au début, l’hélice K étant à la même température que H, on ramène à zéro l’aiguille du galvanomètre en faisant varier convenablement les résistances R et R'. On descend alors l’hélice K dans l’eau; l’aiguille du galvanomètre est déviée par suite de la variation de résistance de K. On détermine la température à un instant quelconque, en agissant sur le liquide qui entoure H, l’échauffant ou le refroi-

1. Il n’en est pas de même pour tous les corps et notamment pour les charbons qui servent dans les lampes électriques; la résistance diminue quand la température s’élève.

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dissant suivant les cas, jusqu’à ramener à zéro l’aiguille du galvanomètre : quand cette condition sera réalisée, la température de H sera égale à la température cherchée de K.

On voit que dans cet appareil, les résistances R et R' ne servent point à la mesure, elles permettent seulement d’établir au début les conditions qui ramènent au zéro l’aiguille du galvanomètre.

Dans le pyromètre pour laquelle les différences de température sont beaucoup plus grandes, on a un appareil différent et on opère autrement. On emploie alors une hélice de platine placée dans un manchon que l’on introduit dans le four : on peut faire usage d’un pont de Wheatstone, comme précédemment, et déterminer la température de l’hélice d’après les variations qu’il faut donner à l’une

Fig. 271. — Pi'incipe du thermomètre électrique de Siemens.

des résistances auxiliaires pour ramener le galvanomètre au zéro. Mais on n’est pas assuré que le platine soumis à de grandes différences de température conserve une résistance invariable, de telle sorte que l’appareil ne fournit peut-être pas des indications bien précises.

404. — M. Sabine s’est proposé d’obtenir directement la température par la mesure des résistances sans avoir besoin, comme dans le thermomètre de Siemens, d’avoir un bain de comparaison, ou un thermomètre à mercure. L’appareil forme un pont de Wheatstone avec la pile et le galvanomètre comme d’ordinaire : les quatre branches (lîg. 272) comprennent : deux, des résistances R, et R' et les deux autres, deux hélices K et K' de même longueur mais constituées par des métaux différents pour lesquels la variation de

résistance avec la température présente de grandes différences. Les deux hélices sont d’ailleurs disposées à côté l’une de l’autre, de manière à être portées ensemble à la même température. À chaque température le rapport des résistances de ces bobines K et K7 a une valeur déterminée et il faut donner à R et R' des valeurs dans le même rapport pour ramener le galvanomètre au zéro. La connaissance de ce rapport de R à R' permet donc de déterminer la température des hélices K et K7 si l’on a fait une série de mesures directes pour établir la graduation de l’appareil.

Dans la pratique, il est commode de faire varier le rapport des résistances R et R7 en faisant déplacer à l’aide d’un curseur l’extrémité du fil B sur un fil tendu; il suffira d’observer les positions de

ce curseur pour connaître la température, si l’appareil a été préalablement gradué.

M. Sabine propose l’emploi du platine et d’un alliage de platine et d’argent pour les deux hélices K et K'; le premier métal éprouve un accroissement de résistance de 27 p. 100, l’alliage de 3,2 p. 100 seulement, quand la température varie de 0 à 100°.

405. Le bolomètre. — M. le professeur Langley a construit un appareil destiné à mesurer l’énergie radiante, qu’il a appelé le bolomètre et qui est également basé sur les variations de conductibilité des métaux sous l’influence des changements de température. La disposition générale (fig. 273) est toujours celle du pont de Wheatstone : elle rappelle, en principe, celle du thermomètre de M. Sabine, si ce n’est que les hélices sont de même nature et qu’elles

Fig. 272. — Principe du thermomètre électrique de Sabine.

Fig. 273. — Principe du bolomètre du professeur Langley.

LES ACTIONS CALORIFIQUES ET LES COURANTS, sont utiles seulement pour empêcher les actions ambiantes comme nous l'indiquerons.

On retrouve la pile P, le galvanomètre G : deux des branches du pont AG, BG sont invariables; les deux autres contiennent les lames sensibles a et b> et l’une d’elles contient en plus une boîte de résistance R destinée à établir l’équilibre au début. L’appareil une fois réglé, l’aiguille du galvanomètre restera au zéro tant que les deux lames sensibles a et b seront à la même température ; les variations ambiantes ne peuvent avoir d’influence parce que, par construction, ces lames placées très près l’une de l’autre, subissent les mêmes actions. Mais il y aura une déviation de l’aiguille du galvanomètre si une des lames seule subit une action calorifique.

Les lames employées par M. Langley sont des lames d’acier, de platine ou de palladium ayant 0mm,5 de largeur et 0mm,05 d’épaisseur, on les place à côté les uns des autres de manière à oecuper un es-

pace très faible. Vingt bandes de 5mm,5 de longueur occupent un espace de 0mm,025 et forment une des branches du pont a (fig. 274), celle sur laquelle on fera tomber le faisceau que l’on étudie. L’autre branche est formée d’une manière analogue, mais les bandes sont réparties en deux groupes b b, situés de part et d’autre du groupe a par raison de symétrie.

Get ensemble est placé dans un cylindre creux muni d’un diaphragme : les bandes b sont garanties contre l’action directe du faisceau par des écrans convenablement disposés tandis que par le déplacement du diaphragme le faisceau agira sur les bandes a. Tout échauffement général del air ou des supports sera évidemment sans action, car il agira également sur a et sur b> mais tout faisceau tombant sur a changera sa résistance et amènera la déviation da l’aiguille du galvanomètre.

Bien qu’on ne puisse employer un courant très énergique pour

GARIEL. ® j ^

éviter réchauffement des lames sensibles, l’appareil fournit des indications nettes pour des actions très minimes et, à cause de la faible masse des lames sensibles, fonctionne avec une extrême rapidité. M. Langley admet que le bolomètre est susceptible d’indiquer des variations de température de 0°, 00001.

406. Emploi de la chaleur dégagée par les courants. — L’échauffement que subissent les conducteurs traversés par un courant est un inconvénient en général; la chaleur ainsi produite et qui disparaît par le contact avec l’air, avec les supports ou avec les enveloppes des câbles représente une certaine quantité d’énergie qui, fournie par l’appareil producteur du courant, ne se retrouvera plus lorsque l’on appliquera ce courant , à obtenir l’effet cherché. Mais il est certains cas dans lesquels cette élévation de température est précisément l’effet cherché; nous allons donner quelques exemples particuliers avant d’arriver à l’importante question de l’éclairage électrique.

Nous avons indiqué les lois qui régissent le dégagement de chaleur sous l’influence des courants, lois qui trouvent leur application dans toutes les circonstances où on emploie ceux-ci, mais qui sont particulièrement importantes pour les questions que nous avons à traiter. Avant d’aborder ce sujet et d’entrer dans le détail, il est nécessaire de signaler les particularités que présente la formation de Marc voltaïque ; après seulement, nous indiquerons les principales applications dans lesquelles la chaleur qui se dégage est directement utilisée comme source d’énergie sous la forme calorifique et celles plus importantes actuellement où la chaleur est utilisée par l’incandescence à laquelle elle amène certains corps dans des conditions déterminées.

407. De l’arc voltaïque. — Nous avons dit que le passage d’un courant dans un conducteur produit un dégagement de chaleur qui se manifeste par une élévation de température; cette élévation de température est limitée en général parce que, à partir d’un certain moment, les pertes par rayonnement sont égales au dégagement de chaleur produite par le courant, elle peut toutefois aller jusqu’à l’incandescence : le fil devient rouge et passe par toutes les colorations jusqu’au blanc; si le courant est assez intense, il peut même être fondu.

Les faits sont analogues d’ailleurs pour le passage d’une décharge : il y a échauffement, incandescence, fusion suivant les conditions de l’expérience, il peut même y avoir volatilisation du conducteur s’il est volatil.

LES ACTIONS CALORIFIQUES ET LES COURANTS

Des phénomènes d’incandescence et de dégagement de chaleur se manifestent dans des circonstances différentes par la production de F arc voltaïque.

Considérons deux conducteurs, deux cylindres de charbon taillés en pointe, par exemple, reliés par des fils aux pôles d’une pile ou aux bornes d’une machine et séparés par un certain intervalle, de telle sorte que le circuit n’étant pas fermé, le courant ne soit pas établi. Nous pouvons rapprocher beaucoup ces charbons sans qu’aucun effet se manifeste ; lorsque leur distance deviendra assez petite, une étincelle pourra jaillir si la différence de potentiel est grande : si par exemple celle-ci atteint 5000 volts, l’étincelle se produira pour une distance de 1 millimètre environ ; si elle est de 50 ou même de 100 volts on pourra amener les charbons au contact sans qu’il y ait étin-

celle. Mais, dans tous les cas, lorsque le contact aura été établi; que par conséquent, le courant aura circulé, il sera possible d’écarter les charbons sans le faire cesser et l’on pourra produire ainsi un écartement bien supérieur à celui qui avait provoqué l’étincelle ; en même temps on observera entre les charbons un phénomène lumineux, l’arc voltaïque (fig. 275), quia été décrit pour la première fois par Davy.Cet arc est à la fois très chaud et très lumineux, si le courant a une certaine intensité; aussi est-il difficile de l’étudier directement ; mais on peut l’observer aisément soit en le regardant à travers un verre fortement coloré, soit en produisant sur un écran une image réelle à l’aide d’une lentille convergente et examinant cette image par diffusion. On reconnaît alors que les pointes de charbonsont amenées à une très vive incandescence correspondant à une température très élevée. Entre les deux pointes on observe une lueur con-

TRAITÉ D ÉLECTRI CITÉ.

tinue allant de l’une à l’autre, souvent renflée vers sa partie moyenne ayant une coloration bleuâtre, sillonnée par instants de lignes lumineuses plus vives ; cet arc ne présente pas une fixité absolue, il subit quelques légers déplacements soit provoqués, soit spontanés et change de forme d’une manière presque continuelle.

On explique la formation de cet arc en admettant que des particules très fines, peut-être des vapeurs, sont entraînées par le courant et établissent une connexion entre les deux pointes, connexion qui complète le circuit qui, matériellement, paraît interrompu. C’est l’absence de particules solides dans l’arc qui, conformément aux explications généralement acceptées, fait que cet arc est relativement peu brillant malgré sa température élevée: les raies brillantes qui, comme nous l’avons dit, apparaissent de temps à autre, sont dues à des fragments détachés de l’une des pointes et se portant sur l’autre.

408. — L’idée que l’arc est constitué par un entraînement de la matière est justifiée en ce que si l’on opère avec des conducteurs métalliques (avec lesquels l’expérience réussit également) constitués de substances différentes, on peut retrouver après l’expérience, sur chacun d’eux, des traces de l’autre métal. Si l’on opère avec des charbons à l’abri de l’air, dans le vide (pour éviter les phénomènes de combustion dont nous parlerons tout à l’heure et qui compliquent l’action), on reconnaît également l’existence de ce transport : on voit en effet le charbon qui représente le pôle positif diminuer, tandis qu’il y a apport de matière sur le charbon négatif. On avait d’abord pensé qu’il y avait seulement entraînement de la matière dans ce que nous appelons le sens du courant; mais les observations faites avec des conducteurs de nature différente ont montré qu’il y a transport dans les deux sens, le transport dans le sens du courant étant seulement plus énergique que le transport qui a lieu dans le sens opposé.

L'arc est quelque chose de matériel, car on peut le déformer en y projetant un courant d’air. 11 est d’ailleurs traversé par le courant : outre que l’on ne comprendrait pas qu’il pût en être autrement, puisqu’il complète le circuit, on a vérifié par des expériences variées, en le soumettant à l’action d’aimants puissants ou à l’action de courants énergiques, qu’il se comporte absolument comme le ferait un circuit mobile occupant la même place et traversé par le courant.

On doit donc considérer l’arc voltaïque comme constitué par une chaîne de particules ou un nuage de vapeurs traversé par le courant ;

LES ACTIONS CALORIFIQUES ET LES COURANTS. 53

l’élévation de température qu’il présente est la conséquence de sa grande résistance conformément aux lois de Joule.

11 résulte de mesures prises par M. Rossetti que la température de l’arc serait de 4800°, celle du charbon positif de 4000° et celle du charbon négatif de 3000°.

409. Ayant amené les deux charbons au contact de manière à établir le courant, mesurons, à l’aide d’un galvanomètre placé dans le circuit, l’intensité de ce courant. Éloignons alors les charbons de manière à donner naissance à l’arc : nous observerons immédiatement que l’intensité du courant diminuera. Cet effet peut s’expliquer par l’accroissement de la résistance provenant de l’introduction de l’arc dans le circuit; mais cette explication ne suffit pas et ne permet pas de rendre compte des effets observés et des mesures effectuées. Il faut admettre également que la production même de l’arc, absorbant de l’énergie, produit le même effet qu’une force électromotrice opposée à celle qui éntretient le courant, qu’il se produit une force contre-électromotrice. Ce fait a été reconnu d’abord par Edlund à la suite d’études sur des arcs de diverses longueurs ; il a été vérifié ensuite par divers savants qui ont reconnu l’existence d’une variation brusque de potentiel entre les deux extrémités de l’arc ou entre les deux charbons, variation qui n’était pas en rapport avec la résistance propre de l’arc.

410. — Lorsque l’on produit l’arc voltaïque dans le vide il y a, par suite du transport du carbone, augmentation de longueur de l’arc : par suite, la résistance du circuit augmente, l’intensité du courant diminue et si cette intensité atteint une certaine valeur, l’arc s’éteint, le courant cesse de passer. Il ne suffirait pas alors, en général, de ramener la distance à ce qu’elle était auparavant et il faut de nouveau remettre les charbons au contact, puis les séparer.

Le même effet se produit à plus forte raison si les charbons ne sont pas placés dans le vide : ils brûlent au contact de l’air et l’usure se produit alors par les deux causes réunies : l’extinction de l’arc se produit alors comme précédemment, mais plus rapidement.

Il résulte de là que si l’on veut la éviter l’extinction de l’arc, il faut par un procédé quelconque maintenir invariable la distance des deux charbons. Nous dirons plus loin comment celte condition peut être remplie.

Il est important de remarquer que si, sans changer la distance des charbons, on vient à interrompre le courant pendant un temps déterminé même assez faible, l’arc ne se rétablit pas. Cependant il se reproduit si l’interruption a été excessivement courte, 0S,05

environ, l’arc se rétablira spontanément alors même que le courant aurait changé de sens, ce qui permet d’employer les machines à courants alternatifs pour produire l’arc voltaïque.

Le fait que le rétablissement de l’arc se produit même par l’action d’un courant de sens contraire au courant primitif permet de supposer que la condition de production de l’arc est la haute température et non l’état électrique des charbons qui aurait persisté; si l’interruption a duré plus longtemps le refroidissement qui se manifeste est suffisant pour faire disparaître les conditions qui correspondent à la production de l’arc voltaïque.

411. — Davy et les physiciens qui étudièrent la question après lui employaient comme conducteurs des baguettes de charbon de bois éteint dans le mercure ; l’usure de ces baguettes était rapide. Foucault, en 1846, remplaça le charbon de bois par du charbon de cornue, charbon qui se dépose sur les parois des cornues àgazpendantladistilationdelahouille. Ce charbon estbon conducteur ets’use assez lentement ; mais outre qu’il se travaille assez difficilement et que, par suite, les baguettes qu’il fournit sont d’un prix élevé, la consommation serait promptement devenue hors de proportion avec la production. Aussi ont-elles été complètement abandonnées et depuis un certain nombre d’années on ne fait plus usage que de baguettes de charbon artificiel ; ce charbon est obtenu en agglomérant des matières charbonneuses réduites en poudre à l’aide d’un liquide agglutinant, de sirop de sucre ou de gomme, par exemple, ou de goudron, puis faisant passer la pâte à la filière sous l’influence d’une forte pression et calcinant une ou plusieurs fois les baguettes obtenues, hors du contact de l’air et en présence de poussières charbonneuses ou de goudron.

412. — Lorsque l’on examine les charbons qui produisent un arc par le passage d’un courant continu on observe que d’une manière générale, ils présentent l’un et l’autre la forme conique ; mais, tandis que le charbon négatif est très nettement terminé en pointe, le charbon positif est un cône tronqué dont la base est excavée, présentant ainsi une disposition cratériforme ; la surface des cônes est rarement lisse, elle présente des globules qui disparaissent peu à peu, entraînés dans l’arc ; ces globules sont constitués par des matières étrangères en fusion ou au moins à l’état pâteux et c’est leur passage dans l’arc qui donne naissance aux lignes brillantes passagères que nous avons signalées.

On a constaté que l’usure du charbon positif est environ le double de celle du charbon négatif.

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Bien entendu les différences que nous venons de signaler pour la forme et pour l’apparence des deux charbons disparaît si l’on emploie des courants alternatifs, chaque charbon se trouvant être successivement le charbon positif et le charbon négatif.

Dans le but de diminuer l’usure des charbons dans la partie qui est en dehors de l’arc mais qui n’en est pas moins fortement échauffée et qui brûle par conséquent au contact de l’air. M. Reynier a proposé d’employer des charbons dont la surface est recouverte de métal déposé électrolytiquement, cuivre ou nickel. Dans ce cas la partie qui brûle est restreinte, la forme conique est moins allongée, l’usure est moins rapide; la dépense de charbon est diminuée ; il y a, il est vrai, une légère coloration de la lumière, coloration qui paraît sans importance.

413. Applications directes des effets calorifiques produits par les courants. — Il n’est qu’un petit nombre de circonstances dans lesquelles on utilise directement la chaleur dégagée par les courants ; on a proposé de s’en servir pour le chauffage des appartements et des wagons de chemins de fer. Mais, au moins jusqu’à nouvel ordre, ces procédés ne semblent point pratiques, surtout à cause de la dépense qu’ils occasionnent : sauf des circonstances bien exceptionnelles, l’énergie fournie par les courants est encore très coûteuse.

Aussi n’est-ce que dans quelques circonstances exceptionnelles qu’il y a avantage à employer des appareils oû les courants produisent de la chaleur; c’est en général, dans le cas d’actions intermittentes, de peu de durée, ou pour satisfaire à des conditions très particulières.

Nous décrirons quelques applications avant d’aborder la question de l’éclairage électrique qui, bien qu’ayant des rapports directs avec les lois de Joule, constitue comme un chapitre à part qui présente un intérêt considérable et exige des développements assez étendus.

414. Creuset électrique de Siemens. — Les phénomènes calorifiques produits soit dans la continuité des conducteurs traversés par un courant intense, soit dans l’arc auquel ceux-ci donnent naissance ont reçu une importante application dans le creuset électrique de Siemens, que nous décrirons quoique nous ne croyons pas qu’il ait été réellement employé dans l’industrie.

L’appareil se compose d’un creuset ordinaire C (fig. 276) placé à l’intérieur d’une enveloppe métallique d’un plus grand diamètre; dans l’espace annulaire compris entre le creuset et l’enveloppe, on a

tassé une matière pulvérulente mauvaise conductrice de la chaleur et infusible, du charbon de bois pulvérisé par exemple. Le fond du creuset est. percé d’une ouverture dans laquelle pénètre, en la remplissant exactement, une lige métallique, de platine ou de fer qui communique par un fil au pôle positif d’une puissante machine. Le couvercle A présente également une ouverture dans laquelle passe un charbon relié au pôle négatif de la même machine. Lorsque l’on a placé des fragments de métal dans le creuset et que l’on fait passer le courant, l’arc s’établit entre le charbon et le métal et le dégagement de chaleur amène progressivement la fusion du métal. Comme par suite de l’usure du charbon et de cette fusion même la longueur de l’arc se modifie constamment ainsi que l’intensité du courant, lè charbon est mobile et son mouvement est déterminé par un régulateur S, analogue à ceux que nous décrivons plus loin.

Parmi les avantages de ce procédé, on doit citer en première ligne la faiblesse des pertes par rayonnement extérieur, l’enveloppe métallique s’échauffant très peu, et aussi le fait que l’atmosphère qui surmonte le métal en fusion n’est pas souillée par des gaz provenant de la combustion.

Un autre avantage, au point de vue économique, consiste en ce que l’appareil ne commence à fonctionner qu’à l’instant où il doit être utilisé et que toute dépense s’arrête au moment où l’opération est terminée.

415. — Allumoirs électriques. — L’incandescence produite dans un fil de platine par le passage d’un courant a été utilisée pour produire l’inflammation de corps combustibles d’une part, des substances détonantes d’autre part.

On a construit divers modèles d’allumoirs basés sur cette propriété : nous indiquerons, par exemple, l’allumoir Arnould qui se présente sous des formes diverses (fig. 277, 278, 279) où l’on a à considérer une poignée et un manche; dans la poignée se trouve une pile dont les pôles communiquent à deux conducteurs isolés passant dans le manche et réunis à leurs extrémités supérieures, qui sont à découvert, par une petite spirale de platine. Lorsque la pile fonctionne et que le circuit est fermé, le fil de platine arrive à l’incandescence et si on l’approche d’un brûleur à gaz dont le robinet est ouvert le gaz s’enflamme. Le platine revient à la température ordinaire soit si la pile cesse de fonctionner soit si le circuit n’est pas fermé.

On produit ou on interrompt le courant souvent à l’aide d’un contact à ressort que l’on peut pousser par l’intermédiaire d’un bou-

LES ACTIONS CALORIFIQUES ET LES COURANTS

ton : le contact cesse quand le bouton est abandonné à lui-même, il s’établit et le courant passe quand on presse sur le bouton. On

Fig. 277, 278, 279. — Modèles divers d’allumoirs Arnould.

peut aussi employer une pile à renversement qui n’agit que pour une position déterminée comme dans l’allumoir Arnould (fig. 280),

ou encore une pile au bichromate, par exemple, dont le zinc est maintenu hors du liquide par un ressort; le courant s’établit lorsque l’on abaisse une tige qui porte le zinc.

Il va sans dire que la pile peut n’être pas dans le manche et qu’elle peut être portée en bandoulière' ou à la ceinture par la personne chargée de l'allumage; dans ce cas des conducteurs souples relient les pôles de la pile aux conducteurs qui passent dans le manche de Tallinn oir.

416. — On a disposé aussi des appareils fixes adaptés à chaque

Fig. 280. — Pile de l’allumoir Arnould au repos.

Fig. 281. — Allumoir de bec de gaz Leclanché. (Barbier.)

brûleur et produisant l’inflammation du gaz lorsque Ton ouvre le robinet; nous décrirons, par exemple, l’allumoir de Leclanché. B (fig. 281) est l’orifice par lequel s’écoule le gaz qui arrive par le tuyau A : l’ail umoir comprend une pièce isolante circulaire surmontée d’une lyre LL' qui porte une spirale de platine; le courant fourni par deux éléments Leclanché à agglomérés à trois plaques est amené à deux bornes; Tune d’elles est reliée métalliquement à la tigeL, il n’en est pas de même de l’autre qui ne communique pas directement avec la tige L' lorsque le robinet du gaz M est

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ouvert ou fermé. Mais la manœuvre de ce robinet entraîne une pièce P qui établit le contact; si le mouvement n’est pas trop rapide, le courant amène à l’incandescence le fil de platine qui enflamme le gaz.

La spirale de platine doit être placée tangentiellement à la flamme autant que possible, afin d’éviter le dépôt charbonneux dans les spires, dépôt qui finirait par empêcher le fil de platine d’être amené au rouge.

Dans une autre disposition ingénieuse, le fiat-lux , le robinet du gaz peut être mû isolément; en outre le bec porte un système à bascule comprenant un fil de platine ordinairement éloigné de la flamme et ne communiquant pas avec la pile; mais lorsque, directement ou à l’aide d’un cordon, on vient agir sur la bascule, le mouvement que prend celle-ci fait tourner le robinet qui livre passage au gaz, amène le fil de platine au-dessus du bec et fait passer le courant dans le fil de platine qui, devenant incandescent, allume le gaz. Le système abandonné à lui-même revient à sa position primitive sans que le robinet cesse de rester ouvert.

Cet appareil est d’un emploi commode, il peut fonctionner avec les piles qui servent aux usages domestiques. Pour économiser un fil, on peut utiliser le tuyau de plomb comme fil de retour si la pile est un peu éloignée de l’allumoir.

Des appareils analogues et sur lesquels il n’est pas utile d’insister, d’autant qu’on peut faire varier le dispositif à volonté, ont été imaginés pour allumer des lampes à essence ou à pétrole; dans ce cas, en général la pile est jointe à l’appareil même. Tantôt, il faut presser la lampe contre un bouton pour fermer le circuit ; tantôt la lampe est portée sur une pile à renversement (luciphore) qui n’entre en action que lorsqu’on la place horizontalement; tantôt, en pressant sur un bouton on abaisse le zinc dans le liquide ou on l’amène au contact d’une éponge d’amiante, ce qui constitue la pile et produit le courant. Toutes ces dispositions sont aisées à concevoir, ainsi que beaucoup d’autres ; il ne semble pas d’ailleurs qu’elles soient entrées dans la pratique.

417. — On a imaginé d’ingénieux appareils basés sur l’emploi de l’électricité et résolvant le problème assez complexe que l’on peut énoncer ainsi :

Etablir un système électrique tel qu’en fermant le circuit on allume une lampe placée à distance si elle est éteinte, ou qu’on l’éteigne si elle est allumée.

Il existe plusieurs solutions de ce problème; nous décrirons l’appareil de M. Ranque.

L’appareil (fig. 285) comprend une lampe placée sur un pied qui renferme le mécanisme et qui à l’aide de deux bornes peut être relié à une pile : deux éléments Leclanché suffisent. Le socle renferme un électro-aimant qui agit sur une bascule verticale qui porte la spirale de platine à sa partie supérieure et qui fait partie du circuit;

Fig, £82. — Allumoir extincteur du docteur P. Ranque.

lorsque le courant passe, la spirale rougit et la bascule mise en mouvement par l’action de l’électro-aimant la rapproche de la mèche. Mais au repos celle-ci est couverte par un éteignoir qui est porté par un autre système à bascule muni d’un contrepoids à l’extrémité inférieure. Quand cette bascule est horizontale, l’éteignoir

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couvre la mèche; mais le système du fil de platine porte un cliquet qui s’avançant fait basculer l’éteignoir et découvre la flamme. Lorsque l’on cesse de presser sur le bouton, le courant ne passe plus, le fil de platine est ramené en arrière et revient à la température ordinaire. Si, pressant de nouveau sur le bouton on fait de nouveau passer le courant, le fil de platine sera bien ramené vers la flamme; mais un second cliquet rencontre le système de l’éteignoir, et le ramenant à l’horizontale éteint la flamme : le fil de platine bien qu’il soit incandescent ne peut produire aucune action. Le courant cessant, il revient à sa position primitive.

418. Amorces électriques pour mines. — L’inflammation de la poudre peut se produire sous l’influence d’un fil de platine porté à l’incandescence par le passage d’un courant : on se sert pour atteindre ce résultat d’amorces dites de quantité; elles diffèrent des

Fig. 283. — Amorce de quantité. {La Lumière électrique.)

amorces de tension, auxquelles d’ailleurs elles ressemblent à tous les autres points de vue, parce qu’il n’y a pas de discontinuité dans le conducteur qui les traverse; les fils par lesquels l’amorce est reliée au circuit sont bien interrompus vers le sommet de l’amorce, mais leurs extrémités sont reliés par un fil de platine fin f (fig. 283) qui, à cause de sa grande résistance, arrive à l’incandescence lorsqu’il est traversé par un courant. On donne généralement au fil la forme d’une hélice, parce que, à cause du rayonnement des spires les unes sur les autres, réchauffement est plus intense pour un courant donné; en même temps cette hélice présente une certaine élasticité qui fait qu’elle peut être transportée sans se détériorer. Les extrémités de l’hélice sont soudées aux extrémités des conducteurs et toute cette partie est entourée de coton poudre qui s’enflamme à une assez basse température et communique l’inflamma-

tion aux autres matières combustibles que renferme l’amorce et sur la nature desquelles il est inutile d’insister.

Les amorces de quantité qui fonctionnent sous l’action de courants peu intenses n’exigent pas un isolement aussi parfait que les amorces de tension; de plus, par rémission d’un courant faible, insuffisant pour amener l’incandescence du fil de platine fin on peut, à chaque instant, s’assurer si le circuit ne présente pas d’interruption, s’il est en état de fonctionner lorsque le moment sera arrivé. Mais par contre, à cause des inégalités dans la résistance des fils fins, ces amorces conviennent moins bien pour l’inflammation simultanée de plusieurs mines, la simultanéité n’est pas aussi complète, aussi absolue.

Le courant qui est envoyé dans les amorces de quantité est le plus souvent fourni par une pile dont la forme et la nature peuvent être quelconques à la condition que sa force électromotrice soit suffisante, cette force électromotrice devant être en rapport avec l’étendue du circuit. On emploiera naturellement les dispositions différentes suivant qu’il s’agira d’une pile qui devra pouvoir être transportée ou d’une pile qui sera à poste fixe; suivant aussi qu’il y aura à envoyer le courant dans une seule mine ou un seul circuit, ou qu’il sera nécessaire d’obtenir l’inflammation simultanée d’un grand nombre d’amorces. On peut donner comme exemple de ce cas l’expiosion des mines de Hell Gâte, à New-York où l’on enflamma simultanément 4200 cartouches. Ces cartouches étaient distribuées par groupes de vingt sur un même circuit et huit de ces circuits, dont on avait rendu les résistances égales étaient reliées à une batterie comprenant de quarante à quarante-cinq éléments; il y avait vingt-trois batteries semblables. Les fils conducteurs réunis en cable aboutissaient d’une part au pôle -f- des batteries, et d’autre part à des godets remplis de mercure et portés sur une planchette fixe; une planchette mobile située au-dessus de la précédente portait des pointes d’acier correspondant aux godets et reliées respectivement aux pôles — des batteries; en laissant tomber la planchette mobile, tous les contacts s’établirent à la fois et les quatre mille deux cents mines éclatèrent- simultanément.

Dans les cas ordinaires, on peut employer une pile au bichromate dont les zincs et les charbons sont fixés à une planche (fig. 284) qui guidée par des tiges verticales et soutenue par des ressorts R les maintient hors du liquide. Pour les y plonger et provoquer le passage du courant, il suffit d’appuyer sur la poignée.

419. Lumière électrique. Systèmes différents d’éclairage élec-

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trique. — L’arc voltaïque n’a pas été ertiployé effectivement comme source de lumière avant Foucault qui l’utilisa pour l’éclairage d’un puissant appareil de projection analogue au microscope solaire, le microscope photo-électrique; dans cet appareil les charbons étaient mus directement par la main de l’opérateur qui réglait leur écartement de manière à obtenir un arc de grandeur et d’intensité constantes. Quelques années plus tard, Foucault construisait (1849) un régulateur automatique qui permettait d’obtenir les mêmes résultats sans l’intervention de l’opérateur; à la même époque, des appareils basés sur la même idée générale étaient imaginés en Angleterre par Staite notamment, ils ne paraissent pas avoir été employés d’une manière courante; divers autres modèles furent inventés ensuite qui résolvent convenablement la question d’une façon pratique.

Fig. 284. — Pile pour l’inflammation des mines. (La Lumière électrique.)

Malgré ces perfectionnements, la lumière électrique ne recevait aucune application industrielle par suite des inconvénients que présentait la source de production du courant, la pile : l’emploi de la pile était coûteux, d’autant qu’il fallait de nombreux éléments, son montage et son entretien exigeaient des soins continuels. La construction de machines d’induction puissantes, robustes, fit entrer la question de l’éclairage électrique dans une nouvelle voie; quelques applications furent faites, mais l’emploi de ce procédé ne se généralisait pas cependant. Les régulateurs qui existaient alors étaient assez délicats et se prêtaient mal à une installation et à une exploitation industrielles.

L’invention des bougies Jablochkoff en supprimant le régulateur

fat un progrès très réel et fit avancer la question d’une manière très notable. Outre que ces bougies sont une source commode, pratique de lumière électrique et ont pu dès leur apparition être employées sur une grande échelle, c’est de ce moment que datent les progrès réels qui ont été faits dans la construction des machines d’induction dont l’étude faite complètement au point de vue pratique a permis de construire des modèles répondant à des besoins très variés. II en est résulté que l’on peut dire que, indirectement l’invention de la bougie Jablochkoff a été une des causes de l’emploi qui a été l'ait à nouveau de régulateurs de lumière électrique.

Mais la lumière produite par l’arc voltaïque correspond toujours à une assez grande intensité lumineuse et ne répond pas par suite à tous les besoins. Pour les éclairages de faible et de moyenne intensités, on ne peut les utiliser : l’application d’un autre principe, celui de l’incandescence d’un conducteur continu, a donné la solution de ce problème. Bien que ce procédé ait été signalé à diverses reprises, il ne paraît pas qu’il ait conduit à des résultats utilisables dans la pratique jusqu’à l’année 1880 où la solution industrielle fut trouvée par Edison et par Swan.

On peut dire que, actuellement, les appareils de lumière électrique sont susceptibles de répondre à tous les besoins; si ce mode d’éclairage n’est pas encore d’un usage plus fréquent cela tient à ce que son prix est relativement élevé pour de petites installations si celles-ci doivent produire les courants électriques. Aussi l’application ne deviendra générale que lorsque sera résolue la question de la production d’électricité à bon marché soit par l’établissement de systèmes étendus de distribution d’électricité, soit parla découverte d’une nouvelle source de courants électriques à bas prix.

420. Lampes électriques a incandescence. — Bien que chronologiquement, les lampes à incandescence ne soient entrées dans la pratique que longtemps après les lampes à arc, nous les étudierons d’abord, parce qu’elles présentent une plus grande simplicité.

On peut utiliser l’incandescence du platine pour produire l’éclairement, on l’a fait dans quelques circonstances spéciales : mais l’emploi du charbon est bien plus avantageux à tous égards : le charbon est infusible, tandis que le platine fond assez aisément s’il est réduit en fil mince; il possède une plus grande résistance au passage de l’électricité et, par suite, pour une même intensité de courants et à dimensions égales, il produit une plus grande quantité de chaleur; sa chaleur spécifique est moindre que celle du platine, une même quantité de chaleur l’élèvera donc à une plus haute tem-

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pérature; enfin, à température égale, le charbon présente un pouvoir rayonnant supérieur à celui du platine.

Mais le charbon porté à l’incandescence dans l’air brûle assez rapidement; pour qu’il ne disparaisse pas presque immédiatement, il faut employer des baguettes ayant un certain diamètre ; il faut de plus ne faire passer le courant que sur une longueur restreinte de cette baguette, dans le voisinage de l’extrémité et employer un système qui fasse avancer la baguette au fur et à mesure de son usure : la baguette doit s’appuyer par son extrémité sur un morceau de charbon d’assez grandes dimensions pour ne pas être porté à l’incandescence par le passage du courant, pour ne pas s’user par conséquent, du moins d’une manière sensible. Nous n’insisterons pas sur cette disposition générale que l’on retrouve notamment dans les lampes Reynier et dans les lampes Werdermann, ces systèmes paraissant abandonnés en France.

Une autre solution se présente : elle consiste à employer des filaments de charbon de petit diamètre et, pour éviter qu’ils ne s’usent par la combustion, à les placer dans une atmosphère inerte, mieux encore dans le vide. C’est à cette disposition qu’appartiennent les lampes à incandescence employées aujourd’hui : systèmes Edison, Swan, Lane-Fox, Maxim et autres.

Pour qu’un filament de charbon puisse donner des résultats avantageux, il faut qu’il présente une grande homogénéité de constitution; il faut que sa partie médiane soit de moindre section que les extrémités par lesquelles il est en connexion avec les conducteurs du courant, afin que réchauffement porte principalement sur cette partie médiane et non sur les extrémités qui se détérioreraient trop rapidement. La forme du filament n’est pas indifférente, il faut qu’elle ne soit pas rectiligne pour présenter une certaine élasticité et se prêter sans rompre aux variations de longueur ; il faut donc qu’il présente des parties courbes ou qu’il affecte une forme angulaire. A un point de vue différent, à celui de l’effet de l’éclairage, il est bon que la partie incandescente embrasse un certain espace, qu’elle ne soit pas réduite à un point ou à un trait lumineux trop mince.

Ces diverses conditions ont été réalisées différemment dans les systèmes proposés que nous allons passer rapidement en revue.

421. — Une lampe à incandescence est composée essentiellement d’un filament de matière charbonneuse placé dans une ampoule dans laquelle on a fait le vide ou dans laquelle on a introduit un gaz inerte (fig. 285); les divers systèmes diffèrent les uns des autres surtout par la nature du filament, son mode de préparation et sa

GÀRIEL.

forme; un point secondaire mais qui n’est pas sans importance consiste dans le mode de jonction des extrémités de ce filament avec les conducteurs qui le mettent en rapport avec la source d’électricité. Quant aux autres particularités, forme de l’ampoule, mode de jonction de l’ampoule avec son support, ce sont des éléments que chaque constructeur peut varier à son gré et qui ne présentent aucun intérêt au point de vue de l’électricité. Nous décrirons avec quelques détails le modèle Edison et nous donnerons seulement de rapides indications sur les autres systèmes.

Les filaments de charbon proviennent de la carbonisation de

Fijr. 235. — Lampe à incandescence, système Edison.

fragments de certaines espèces de bambou du Japon, fragments pris à la partie superficielle de la tige ; cette substance a été choisie par Edison à la suite de nombreux essais sur les matières les plus diverses; il est probable que l’une des conditions des bons effets observés provient de la continuité des fibres parallèles qui constituent ces fragments. Le bambou importé en lames de 0m,20 de longueur environ est d’abord amené à l’épaisseur qu’il doit conserver, puis à l’aide d’un outil spécial, on le découpe en minces rubans présentant à leurs extrémités deux renflements qui serviront à fixer le charbon : chaque ruban ainsi obtenu est parfaitement jaugé dans toutes ses parties. Il est alors placé dans un moule plat en nickel

qui lui donne la forme recourbée qu’il doit conserver; le moule est fermé et on le place avec un certain nombre d’autres dans une caisse réfractaire que l’on remplit de plombagine et que l’on porte dans un four où on la chauffe pendant un temps assez long pour que la carbonisation ait atteint le degré convenable : le charbon est alors prêt.

422. — D’autre part, on a préparé la pièce à laquelle doit être fixé le charbon : elle consiste en un tube de verre présentant un renflement dans le voisinage de son extrémité qui est fermée; la base de ce tube est traversée par deux petits fils de platine qui sont reliés dans l’intérieur du tube à deux fils de cuivre qui seront les conducteurs du courant; en dehors du tube ils sont reliés également à deux autres fils de cuivre de moindre largeur dont les extrémités libres sont aplaties : l’emploi du platine est nécessaire parce que son coefficient de dilatation est le même que celui du verre, le cuivre ne pourrait le remplacer; la soudure du verre au métal ne résisterait pas aux changements de température. Le charbon est alors mis en place, ses extrémités se trouvant serrées dans les parties évasées des fils de cuivre que l’on recourbe avec des pinces : cette pièce complexe est alors portée dans un bain de sulfate de' cuivre où, par les procédés ordinaires de l’électrolyse, on dépose du cuivre sur les attaches du charbon et les parties voisines, de manière à établir une continuité parfaite.

D’autre part encore, on a préparé les ampoules : ce sont des poires de verre présentant d’une part une ouverture assez large et évasée, à l’autre extrémité une portion de tube cylindrique. On introduit le charbon dans l’ampoule par la partie évasée qui va s’appliquer sur le renflement précédemment indiqué et on soude ces parties au chalumeau. On procède alors à l’extraction de l’air : pour cela l’ampoule est mise en communication par son tube de verre avec une pompe à mercure de Sprengel qui fonctionne constamment. Lorsque l’opération est près de sa fin on commence à faire passer un courant dans le charbon en le mettant en communication par les fils de cuivre extérieurs avec une source d’électricité ; par l’emploi de résistances graduées, on fait passer des courants croissants jusqu’à ce que le charbon ait atteint l’éclat qu’il devra posséder lorsque la lampe fonctionnera; cette opération a pour effet, entre autres, de faire dégager les gaz qui étaient condensés à la surface du charbon ou peut-être même dans sa masse et qui, se dégageant lorsque la lampe serait terminée, nuiraient à son fonctionnement.

Lorsqu’il ne se dégage plus de gaz, ce que l’on reconnaît par

l’apparence du mercure dans la pompe, la lampe est terminée; on ferme au chalumeau le tube qui la reliait à la pompe et on enlève la lampe.

Celle-ci est alors introduite par son pied dans un cylindre de cuivre présentant extérieurement un filet de vis et à l’intérieur duquel on coule du plâtre qui maintient l’ampoule : les fils de cuivre, maintenus séparés aboutissent en deux points différents à des pièces métalliques par lesquelles s’établira le contact avec les conducteurs du courant.

Dans cette rapide description du mode de construction des lampes Edison qui permet aisément de comprendre leurs principales dispositions, nous ne nous sommes pas arrêté, nous n’avions pas à le faire, aux précautions à prendre pour le travail du verre; non plus qu’à la description de la pompe de Sprengel. Disons cependant que l’on n’opère pas sur une seule ampoule à la fois, mais sur plusieurs centaines, grâce à l’emploi de batteries de pompes, pour ainsi dire, à la partie supérieure desquelles le mercure arrive par une conduite commune et qui le laissent écouler dans un même réservoir d’où un appareil élévatoire le remonte constamment au niveau supérieur; il y a là de fort ingénieuses dispositions sur lesquelles il est inutile d’insister.

423. — Les autres lampes à incandescence présentent, d’une manière générale, la même disposition et sont construites par des procédés analogues; indiquons les principaux caractères qui les distinguent.

La lampe Swan a été inventée à la même époque que la lampe Edison, à quelques jours près; le charbon est constitué par une tresse de coton carbonisé, il présente une boucle à sa partie recourbée, ce qui augmente l’étendue circonscrite par le fil lumineux. On retrouve également la tresse de coton carbonisée dans les lampes Siemens et Halske.

Dans les lampes Lane-Fox le charbon, qui présente la forme simple du charbon d’Edison, est constitué par des brins de chiendent carbonisé; les extrémités du charbon s’engagent dans de petits cylindres creux de plombagine où pénètrent par l’autre extrémité les fils de platine.

Le charbon de la lampe Maxim a la forme générale de la lettre M, sa largeur est plus grande que dans les systèmes précédents : il est obtenu en découpant suivant cette forme dans du carton spécial que l’on carbonise incomplètement avant de l’introduire dans la lampe. On remplit celle-ci de vapeur de carbure d’hydrogène et on

LES ACTIONS CALORIFIQUES ET LES COURANTS

fait passer le courant; la carbonisation du carton se complète, d’une part. D’autre part, le carbure d’hydrogène se décompose et du carbone vient se déposer sur le fdament porté à l’incandescence et augmente sa solidité. La lampe est fermée pleine de ce carbure d’hydrogène, de telle sorte que la consolidation du charbon peut se continuer pendant l’usage courant.

La largeur du fdament augmente naturellement le pouvoir éclairant, mais conduit à l’emploi de courants plus puissants que pour les lampes précédentes.

M. Anatole Gérard emploie des fdaments obtenus en faisant passer dans une fine filière une pâte charbonneuse préparée avec un soin spécial et que l’on calcine ensuite à l’abri de l’air; deux charbons de ce genre sont réunis angulairement, en forme de Y renversé A et soudés à leur partie supérieure par une goutte de la pâte charbonneuse (fig. 286).

Dans la lampe Muthel, on trouve un tout autre système : le filament est constitué par une pâte formée par un mélange de magnésie, de silicate de magnésie, de kaolin, que l’on chauffe à l’incandescence après lui avoir donné la forme convenable, puis que l’on rend conductrice en y incorporant des sels métalliques divers que l’on réduit par une nouvelle calcination : cette lampe n’est guère employée, au moins en France.

424. — La température produite par un courant d’intensité donnée dépend de la section du filament de charbon, mais l’éclairement obtenu dépend en outre de l’étendue de la surface : de là l’idée d’employer des cylindres creux au lieu de cylindres pleins. Les lampes basées sur ce principe sont de deux modèles principaux :

La lampe de Bernstein, connue aussi sous le nom de lampe de Boston dans laquelle le cylindre de charbon est obtenu par la carbonisation de rubans cylindriques de soie (cylindres creux).

La lampe Cruto dans laquelle le charbon est fait sur place d’une manière ingénieuse. On construit une lampe, très analogue à la lampe Edison dans laquelle le charbon de bambou est remplacé par un fil de platine très fin ; on remplit l’ampoule de gaz d’éclairage et l’on fait passer dans le fil un courant qui l’amène à l’incandescence; l’hydrogène carboné est décomposé et le carbone se dépose peu à peu sur le. platine qu’il recouvre; on augmente progressivement l’intensité du courant, ce qui fait croître le dépôt de charbon. On s’arrête lorsque pour un courant déterminé l’éclat a une valeur fixée à l’avance, ce qui entraîne une résistance également déter-

minee. On fait alors passer pendant un temps très court un courant

p’i<r ' ^80. — Lampe à incandescence de A. Gérard.

puissant qui volatilise le platine : il reste donc un cylindre creux de

LES ACTIONS CA LO R I l'I QU E S ET LES COURANTS.

charbon. Il semble que le charbon ainsi obtenu présente une grande homogénéité; il fournit en somme des résultats satisfaisants.

425. — Il existe des lampes à incandescence d’intensités très diverses; on obtient ces différences d’intensité en donnant au charbon des résistances différentes et en proportionnant convenablement l’intensité du courant.il importe de remarquer que la résistance du filament qui peut suivant les cas être de 50, 100, 200 et même 250 ohms doit être mesurée à la température même où la lampe doit être utilisée et non à la température ordinaire où la résistance serait beaucoup plus grande.

II n’y a pas une précision absolue dans les indications relatives aux intensités lumineuses; les constructeurs les estiment en candies ou en bougies qui n’ont pas une valeur bien déterminée : on peut admettre cependant que le carcel étalon vaut à peu près 9 candies ou 7,5 bougies allemandes.

Les types de lampes à incandescence qui sont le plus fréquemment usités sont ceux de 8 et de 16 bougies; on en a construit de moindres d’ailleurs, de 4 bougies (Edison), et M. Trouvé en a employé de très petites et de l’intensité de 1 ou 2 bougies pour ses bijoux électriques et pour son polyscope.

Bien que les types de 8 et de 16 bougies conviennent dans le plus grand nombre de cas pour l’éclairage des intérieurs, on peut en employer de plus puissants par exemple celui de 25 bougies (À. Gérard, Müller, Siemens) celui de 32 bougies (Edison) ; on a même été plus loin et on a construit des lampes pouvant rivaliser avec les bougies Jablochkoff et atteignant 100, 200 et même 300 bougies.

Ces lampes puissantes permettront d’étendre le champ de l’emploi des appareils à incandescence que l’on a considérées d’abord comme répondant à des besoins restreints auxquels d’ailleurs ils conviennent parfaitement. Gomme il arrive souvent, il résulte de chiffres fournis par les constructeurs ou résultant d’essais faits dans des circonstances diverses que la lumière est d’un prix d’autant moins élevé que l’intensité de chaque lampe est plus considérable. C’est ainsi que pour les petits modèles la dépense d’énergie est d’environ 5 volt-ampères par bougie et qu’elle s’abaisse progressivement jusqu’à n’être plus que 2,5 et même moins, 1,5 volt-ampère pour des lampes de 200 bougies; bien que ce résultat soit fort acceptable, il convient de faire des réserves tenant à l’incertitude des mesures photométriques.

La différence de potentiel qu’il faut maintenir aux deux extrémités des conducteurs de la lampe n’a rien de fixe; en général elle se

rapproche de l’une des valeurs suivantes : 100 volts ou 50 volts, cependant dans quelques modèles, elle est moindre, descendant à 30, 25 et même 18 volts (A. Gérard); naturellement l’intensité du courant varie en sens inverse, elle est généralement comprise entre 0,3 et 2,5 ampères; cependant quelquefois elle dépasse cette valeur atteignant 5, 7 et même 8 ampères (Bernstein).

Un élément important qui intervient dans la détermination du prix de l’éclairage par l’incandescence, c’est la durée des lampes ; cet élément est d’autant plus important que, actuellement encore, les lampes coûtent cher, le prix s’abaissera par la suite, certainement, au fur et à mesure que les brevets s’éteindront : la différence sera même considérable.

On ne sait rien d’absolument précis sur la durée de l’existence des lampes à incandescence, cette durée dépend d’ailleurs de la manière dont on les emploie et l’expérience a montré qu’elle diminuait rapidement lorsque l’on augmente même faiblement au delà de la valeur normale l’intensité du courant qui les traverse.

Pour des lampes des types les plus usités de 8 et 16 bougies, on peut admettre que, en moyenne la durée d’une lampe varie entre 700 et 1000 heures. On en a vu qui résistaient pendant un temps beaucoup plus long, mais c’est l’exception1.

C’est par la destruction du filament qui se rompt en un point que se produit l’extinction des lampes à incandescence ; nous signalons seulement le cas où il y aurait, à la suite d’un choc, rupture de l’ampoule, naturellement alors le charbon incandescent se trouvant au contact de l’air disparaîtrait en un instant en se consumant.

427. — Quel que soit le système employé, on fixe la lampe à incandescence à un support de forme quelconque à l’aide du pas de vis qui y est adapté; le support donne passage aux fils qui relient la lampe aux conducteurs chargés de. lui fournir le courant. Ce support présente un commutateur que l’on tourne comme un robinet et qui, à volonté, fait passer ou interrompt le courant. Dans certains cas même, ce commutateur avant de rompre le circuit introduit des résistances croissantes qui affaiblissent le courant; on peut diminuer progressivement l’éclat de la lumière jusqu’à celle d’une veilleuse en passant par tous les éclats intermédiaires. En un mot, l’usage de ces lampes est aussi simple que celui des lampes à gaz.

Lorsqu’une lampe fait partie d’un circuit complexe de distribu-

1. On trouvera des renseignements numériques très détaillés sur les lampes à incandescence dans un rapport publié par le Franklin Institute (1885) et reproduit par la Lumière électrique.

LES ACTIONS CALORIFIQUES ET LES COURANTS

tion d’électricité, il peut arriver que, par suite d’une augmentation notable de l’intensité, le charbon soit détruit, ce qui amène une extinction. Pour éviter cet accident on interpose sur le trajet du courant une petite longueur de fil de plomb dont la section a été calculée pour que si le courant prend une intensité supérieure à celle qui correspond à la marche normale, réchauffement de ce fil soit suffisant pour fondre le plomb. Si donc le courant augmente d’intensité au delà des limites fixées, la fusion se produisant, la lampe se trouve mise hors circuit; elle s’éteint parce que le courant ne la traverse pas, mais elle n’a subi aucune détérioration.

428. — Les avantages des lampes à incandescence sont évidents et indiquent les circonstances dans lesquelles il y a un intérêt réel à les employer.

La lumière fournie par les lampes à incandescence a une teinte variable suivant la température à laquelle on élève le filament de charbon; le plus souvent elle est un peu jaunâtre, se rapprochant par là de la lumière du gaz, quelquefois elle est plus blanche. Elle est très fixe si la source d’électricité fonctionne régulièrement ; cette source est le plus souvent une machine d’induction à courants alternatifs ou continus; si elle n’est pas en rapport avec le travail quelle a à fournir, si la marche n’est pas régulière, on peut observer des variations d’intensité de la lumière, variations périodiques. Mais ce ne sont pas là des défauts inhérents aux lampes à incandescence et on peut les éviter en installant convenablement le système générateur d’électricité.

La constitution de la lumière des lampes à incandescence diffère peu de celle du gaz; pas plus que celle-ci, elle ne saurait présenter d’inconvénients au point de vue de l’hygiène de la vue; les lampes à incandescence peuvent être employées comme les becs de gaz, dans les mêmes conditions.

Pendant son fonctionnement, la lampe à incandescence n’apporte aucune modification à l’atmosphère : elle n’en absorbe pas l’oxygène et n’y verse ni acide carbonique, ni vapeur d’eau. A cet égard elle est bien supérieure à tous les autres systèmes d’éclairage par lesquels l’atmosphère est toujours vicié malgré la ventilation, généralement imparfaite d’ailleurs. De plus la quantité de chaleur que répandent les lampes à incandescence, sans être nulle, est absolument négligeable dans la pratique, ce qui lui assure la supériorité sur les autres procédés d’éclairage.

Pour ces diverses raisons, il n’est pas douteux que le système d’éclairage par incandescence est le meilleur que l’on puisse adopter

TRAITÉ D ’ÉL CCTRICITÉ.

pour l’éclairage des intérieurs alors surtout que l’étendue à éclairer n’est pas assez grande pour admettre l’emploi des sources très puissantes comme les lampes à arc. Ajoutons même que, dans les grandes salles, l’effet est toujours bien plus agréable si l’on obtient le même éclairement total par un grand nombre de lampes d’un éclat moyen plutôt que par un petit nombre de foyers très intenses. Aussi la question de généralisation de ce système d’éclairage n’est-elle qu’une question de prix ; il s’imposera lorsque son prix sera assez réduit pour que non seulement il coûte moins cher que l’éclairage au gaz, mais que l’on puisse regagner le prix des installations de gaz qu’il faudra abandonner.

Les qualités très grandes que nous venons d’indiquer n’ont pas

Fig. 287. — Lampes à incandescence appliquée à l’étude des fermentations, (G. Trouvé.)

d’intérêt au point de vue de l’éclairage en plein air; aussi, sauf pour l’économie, si elle existe ou doit exister, sauf peut-être aussi parce que la lumière à incandescence se rapprochant de celle du gaz à laquelle nous sommes habitués nous paraît plus agréable, nous ne croyons pas que ces lampes à incandescence soient appelées à remplacer pour l’éclairage des rues, places ou jardins, les lampes à arc et les bougies électriques.

429. Applications spéciales des lampes a incandescence. — Mais, d’autre part, le minime échauffement que dégagent les lampes à incandescence les rend propres à quelques usages spéciaux. C’est

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ainsi que M. Trouvé a remplacé dans son polyscope le fil de platine par une très petite lampe à incandescence; c’est ainsi encore qu’il a utilisé ces lampes à produire l’éclairement de vases remplis d’eau et destinés à l’étude des animaux marins et à celle des liquides qui sont le siège de fermentation (fig. 287) ; ces vases sont cylindriques, ils sont surmontés d’un couvercle parabolique argenté au foyer duquel est la lampe; ce couvercle fait réflecteur et envoie dans l’eau un faisceau parallèle ; le fond du vase est formé par une glace argentée de manière qu’il réfléchit le faisceau, les objets situés dans l’eau sont donc éclairés dans toutes les directions.

Fig. 288. — Photophore monté sur un pied (G. Trouvé.)

L’absence de dégagement de chaleur explique que l’on ait appliqué avantageusement les lampes à incandescence à l’éclairage des microscopes : dans le cas d’objets transparents, par exemple, on peut mettre directement la lampe, source de lumière, sous le porteobjets en supprimant le miroir réflecteur; diverses dispositions ont été adoptées (fig. 288), elles sont aisées à comprendre, il n’y a pas lieu d’insister.

Les petites lampes n’exigeant qu’une faible dépense d’énergie peuvent entrer en action sous l’influence de piles d’un poids minime et d’un petit volume. M. Trouvé les a employées pour produire un

effet décoratif en plaçant ces lampes dans des bijoux divers, dans des fleurs artificielles. La pile employée est une pile au bichromate présentant une fermeture hermétique, elle est reliée à la lampe par des cordons simples contenant les fils conducteurs; ces bijoux ont été utilisés dans plusieurs ballets.

Plus utilement les lampes ont servi d’une manière analogue dans la construction du photophore (fig. 289) dû à MM. P. Hélot et Trouvé : la lampe est placée dans cylindre métallique présentant à une base un réflecteur concave et à l’autre une lentille de manière à donner à la sortie un faisceau d’une assez grande intensité; le cylindre est monté sur une sangle élastique que l’on peut adapter autour de la

Fig. 289. — Photophore de MM. P. Hclot et G. Trouvé.

tête, on peut le diriger de manière que le faisceau éclaire précisément les points vers lesquels on tourne la tête pour les voir; cet appareil a été utilisé en chirurgie dans diverses circonstances, par exemple pour la laryngoscopie. Dans le cas où l’observateur doit se déplacer il emporte la pile dans une gibecière fixée à la ceinture.

430. — L’avantage que présentent les lampes à incandescence de donner de la lumière sans présenter aucun point incandescent au contact de l’air les rend précieuses pour les cas où il s’agit de pénétrer dans des espaces où se trouvent des mélanges inflammables ou détonants. C’est par exemple le cas des mines où il se produit un dégagement de grisou : jusqu’à présent cependant on n’est pas arrivé à employer pratiquement d’une manière un peu

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générale les lampes pour l’éclairage des galeries de mines. On hésite à établir des lampes fixes qui éclaireraient mal les fronts de taille faute de pouvoir les déplacer absolument à volonté et il semble difficile de faire porter les piles par les mineurs à cause des positions très variées qu’ils sont obligés de prendre ; nous pensons cependant que l’usage des lampes à incandescence se généralisera dans ce cas.

Il en sera de même, croyons-nous aussi, toutes les fois qu'il s’agira de pénétrer dans une atmosphère contenant du gaz d’éclairage, des vapeurs combustibles, de manière à éviter des explosions ; en particulier, les pompiers appelés à exécuter des sauvetages ou à

Fig. 290. — Pile électrique transportable Trouve pour production de la*lumière électrique.

travailler dans des atmosphères de cette nature devraient toujours en être munis et l’on ne saurait s’étonner assez de l’indifférence, à ce point de vue, pour ne pas dire plus, des personnes qui sont chargées d’assurer ce service. Pour éviter la complication de deux pièces distinctes, la pile et la lampe, et des fils de communication, des modèles ont été imaginés qui réunissent le tout sous des dimenmensions qui ne dépassent guère celles des lanternes ordinaires. Pour que l’appareil soit d’un emploi plus facile, la pile est toujours prête à fonctionner, contenant le liquide excitateur; mais c’est au moment seulement d’en faire usage que le contact s’établit entre le liquide et les électrodes zinc et charbon. Dans un modèle combiné

par M. Trouvé (fig. 291), les électrodes fixées par une extrémité à une tablette en ébonite soit suspendue au dessus du liquide où on les fait descendre à volonté lorsque l’on saisit l’appareil. Dans un autre modèle combiné par M. Dupré, c’est par un renversement de l’appareil que le contact s’établit. Ces appareils sont d’ailleurs assez rustiques

Fig. 291. — Lampe électrique de sûretc. (G. Trouvé.)

pour être [vraiment pratiques; sans prétendre qu’il n’est pas possible de leur donner une autre disposition plus satisfaisante, nous sommes convaincu qu’ils peuvent rendre des services et nous nous étonnons que leur emploi ne soit pas imposé dans un certain nombre de circonstances.

LES ACTIONS CALORIFIQUES ET LES COURANTS. 7D

431 . — L’étude de ce modèle a conduit M. Trouvé à construire une lanterne d’appartement qui ne s’allume que lorsqu’on la soulève pour la porter (fîg. 292). Les électrodes sont portées par une tablette qui forme le fond supérieur d’un cylindre ; le vase rempli de liquide excitateur est placé à l’intérieur de ce cylindre; au repos il porte

Fig'. 292. — Lanterne d'appartement. (G. Trouvé.)

sur le sol, mais il est relié à une tige qui traverse la base supérieure du cylindre et qui se termine par une poignée; lorsqu’on saisit celle-ci et qu’on la soulève on entraîne d’abord le vase qui monte, mettant en contact le liquide avec les électrodes et faisant ainsi fonctionner la lampe; c’est seulement alors que le mouvement cou-

tinuant entraîne le cylindre qui forme enveloppe. Ajoutons qu’un ingénieux système de baguettes articulées placées extérieurement empêche le renversement de la lanlerne.

Nous ne saurions songer à passer en revue, même rapidement, toutes les circonstances dans lesquelles on peut utiliser les lampes à incandescence ; il est facile de les concevoir et nous nous bornerons à indiquer un usage où elle rendra certainement des services.

En enfermant la lampe dans une double enveloppe en verre, on peut sans inconvénient la plonger dans un liquide, même à basse température; elle peut donc être utilisée ainsi dans un certain nombre de cas, notamment pour les travaux sous-marins exécutés à l’aide de scaphandres. Les fils conducteurs du courant sont alors fixés après le tuyau qui amène l’air.

432. Lampes a arc. Régulateurs. — Nous avons dit les difficultés qu’a présentées au début l’emploi delà lumière électrique par suite de l’usure des charbons qui amène la diminution d’intensité du courant, puis sa cessation ; il est clair que si, exceptionnellement, il est possible que l’opérateur s’astreigne à maintenir constant l’écartement des charbons, cette condition ne peut être acceptée industriellement; il faut donc avoir recours à des appareils qui automatiquement produisent ce résultat : ces appareils sont ce que l’on appelle des régulateurs de lumière électrique ; nous allons en décrire quelques-uns choisis parmi ceux qui présentent les dispositions les plus caractéristiques et qui sont les plus employés ; nous indiquerons ensuite des systèmes dans lesquels, par diverses combinaisons on a pu résoudre le problème sans mécanisme à proprement parler, sans régulateur.

Si l’usure des charbons était régulière, invariable pour un même courant, un mécanisme d’horlogerie convenablement disposé ferait avancer les charbons d’une quantité égale à la longueur disparue par suite de la combustion, de telle sorte que la distance des pointes resterait invariable. Mais il n’est pas possible d’accepter cette solution : les meilleurs charbons, ceux qui paraissent le plus homogènes, ne présentent pas cette uniformité de combustion ; ils ne présentent j amais l’homogénéité absolue et la combustion se fait tantôt plus vite et tantôt plus lentement.

La solution, signalée presque simultanément, nous l’avons dit, par Foucault en France et par Staite en Angleterre, consiste à faire dépendre la marche du régulateur du courant même qui constitue l’arc; ce courant, en effet, s’affaiblit quand la distance des charbons augmente, il devient plus intense lorsque cette distance diminue,

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il reste constant (le moteur marchant régulièrement, cela va sans dire) si la longueur de l’arc est invariable ; on comprend que l’on puisse utiliser ces relations pour déterminer l’action du régulateur. Un grand nombre d’appareils ont été construits; ils s’appuient tous sur cette idée.

Pour que la description de ces appareils soit plus aisée à suivre, nous établirons quelques principes généraux qui conduisent à une classification rationnelle, ou plutôt à diverses classifications suivant le point de vue auquel on se place.

433. — Tout d’abord et sans entrer dans le détail de l’installation générale d’un système d’éclairage, nous dirons que deux cas principaux peuvent se présenter : 1° une seule lampe à arc se trouve placée sur le conducteur traversé par le courant; 2° plusieurs lampes sont placées à la suite dans le même circuit ; par analogie, avec les piles on dit quelquefois alors qu’elles sont montées en tension ou en série.

On peut avoir des lampes montées en quantité, pour compléter l’analogie, mais alors chaque lampe est seule dans un circuit; ce cas rentre donc dans le premier que nous avons signalé.

Pour une source constante de courant, pour une différence constante de potentiel aux extrémités du fil sur lequel est la lampe, l’intensité du courant ne peut varier qu’avec la longueur de l’arc et par suite, si le régulateur fonctionne lorsqu’il se produit des variations d’intensité, tout changement de distance entre les charbons amènera la mise en action du régulateur qui rétablira la distance.

11 n’en est plus de même si plusieurs lampes sont en série dans le même circuit; l’intensité du courant restera constante, malgré les variations individuelles de résistance de chaque lampe, si la somme des résistances des divers arcs ne change pas. Un régulateur basé sur les variations de l’intensité ne fonctionnerait donc pas malgré que les distances des charbons seraient les unes trop grandes et les autres trop faibles, pourvu que la condition énoncée ci-dessus fût satisfaite. Mais, par contre, il suffirait que, une seule lampe se dérangeant, le courant variât d’intensité pour que tous les régulateurs entrassent en action, agissant même sur les lampes pour lesquelles la distance n’aurait pas varié et serait celle qui convient. Pour ce cas, on a imaginé des régulateurs dont, le fonctionnement ne dépend pas seulement des variations d’intensité, et qui se divisent en régulateurs à dérivations et régulateurs différentiels : nous reviendrons tout à l’heure sur les caractères de ces systèmes. Disons tout de suite, d’ailleurs, que si les systèmes basés sur l’intensité ne peuvent être appliqués aux lampes placées en série, les régulateurs

à dérivation ou différentiels, peuvent servir dans tous les cas.

434. — Le régulateur fonctionne quelquefois sous l’influence de rouages d’horlogerie, le plus souvent sous l’action de poids, principalement sous l’action du poids des pièces mobiles de l’appareil. Cette différence est de peu d’importance d’ailleurs et presque toujours on pourrait remplacer un des moteurs par un autre. Le moteur d’horlogerie présente l’inconvénient qu’il doit être remonté de temps à autre; les régulateurs fonctionnant par le poids des pièces mobiles ne peuvent fonctionner que dans une position déterminée.

Quelquefois l’un des charbons est fixe et l’autre seul est mobile ; cette disposition est acceptable dans un grand nombre de cas, pour l’éclairage industriel par exemple, elle ne l’est pas lorsque la lampe fait partie d’un appareil d’optique (lanterne de projection, phare) où le point lumineux doit avoir une position absolument fixe. Il faut alors que les deux charbons se déplacent : si l’on emploie des courants alternatifs, les deux charbons s’usent également et leur avancement doit être le même. Si les courants sont continus le charbon positif s’use deux fois plus vite que le négatif, son avancement devra donc être deux fois plus grand. Disons encore que, à ce point de vue, il serait bien aisé en général de modifier un régulateur de manière à le rendre propre à servir soit dans un cas, soit dans l’autre.

Enfin le courant agit différemment dans les régulateurs; tantôt il traverse un électro-aimant en face duquel se trouve une pièce mobile retenue par un ressort antagoniste ; c’est le mouvement de celte pièce mobile qui entraîne la marche du régulateur. Dans d’autres appareils le courant traverse un solénoïde ou bobine creuse dans l’axe de laquelle se trouve un barreau de fer doux qu’un ressort ou un contre-poids tend à faire sortir, mais que le passage du courant attire et tend à faire pénétrer dans la bobine, c’est le mouvement de ce barreau qui détermine le déplacement des charbons.

Ces généralités indiquées, il nous sera possible de passer rapidement en revue en indiquant le principe des principaux régulateurs, sans nous astreindre à l’ordre chronologique ; nous laisserons d’ailleurs de côté tous les détails accessoires.

435. — Régulateurs a variations d’intensité : systèmes Arciiereau, Gaiffe, Jaspar. — Parmi les régulateurs fondés sur les variations d’intensité des courants le plus simple est celui de M. Archereau ^fig. 293) basé sur l’emploi du solénoïde. Il se compose d’une bobine creuse au centre de laquelle passe une tige GHK dont la partie supérieure est en fer doux ; cette tige qui porte le charbon inférieur G est constamment sollicitée à monter par l’action du poids P

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agissant par l’intermédiaire d’un fil passant sur les poulies p et pr. Les fils qui amènent le courant sont fixés en T et T7 ; le courant arrivant en T, par exemple, traverse la bobine, passe de là à la tige GH qui sert de porte-charbon, arrive au charbon inférieure forme l’arc et traversant le charbon G' et les tiges qui servent à le supporter sort par T7.

Lorsque le courant ne passe pas le charbon G est appuyé, par l’action du poids P, sur le charbon G7 qui est fixe ; le courant venant à passer la bobine attire le fer doux GH, le fait donc descendre, les

charbons s’écartent, l’arc prend naissance ; l’écartement des charbons est déterminé par la valeur du poids P qui a été choisi à l’avance et qui fait équilibre à l’action de la bobine pour l’intensité correspondant à cet écartement ; les charbons s’usant, le courant diminue d’intensité, l’action de la bobine s’affaiblit, le poids agit et soulève la tige GK avec le charbon. L’effet inverse se produirait si, pour une circonstance quelconque, la distance des charbons venait à diminuer.

Dans cet appareilla fixité du charbon G7, entraîne le déplacement de l’arc ; cet inconvénient est facile à éviter en rendant les charbons solidaires de manière que leurs déplacements soient toujours dans

Je rapport de 2 à 1 qui est le rapport entre l’usure du charbon positif et celle du charbon négatif ; cette disposition est prise dans les appareils dont il nous reste à parler dans lesquels le poids P est généralement supprimé; c’est le poids de l’une des tiges pesantes qui portent les charbons qui sert de moteur.

436. — Le régulateur Gaiffe qui a de grandes analogies avec le régulateur Archereau contient ces dispositions avantageuses : en outre, il présente une amélioration importante destinée à régulariser Faction de la bobine qui ne conserve pas la même valeur pour les divers degrés* d’enfoncement, les spires ne sont pas distri-

buées uniformément et l’épaisseur de la bobine croît depuis le sommet jusque vers le milieu.

Dans le régulateur Jaspar, la tige A (Fig. 294) qui porte le charbon inférieur G, se continue à sa partie inférieure par un cylindre de fer doux qui pénètre dans la bobine B et qui produit le réglage ; ses mouvements se communiquent à la tige A', qui se recourbant porte le charbon supérieur G', par l’intermédiaire des Fils f et f et des poulies p et p' montées sur le même axe et solidaires et dont les diamètres sont dans le rapport de 1 à 2 ; les déplacements du charbon G' qui est le charbon positif seront donc le double de ceux du charbon négatif G.

Pour donner plus de stabilité à l’arc et plus de douceur aux mou-

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vements, deux dispositions sont employées. D’une part, à la tige A est relié un piston D' qui pénètre dans un cylindre d’un diamètre un peu plus considérable contenant du mercure, de manière à présenter une certaine résistance au mouvement. D’autre part la tige A par l’intermédiaire du fil est reliée au levier HK mobile en H et portant un contrepoids P destiné à équilibrer le système ; ce

poids peut se déplacer de manière à pouvoir faire varier la sensibilité de l’appareil.

L’action de la bobine est variable comme dans le régulateur Archereau ; on compense ce défaut par l’addition d’un contrepoids excentrique placé sur la poulie p'.

Il n’y a pas à insister sur le mode de fonctionnement du régula-

Fig. 295. — Lampe Jaspar. (La Lumière électrique.)

teur qui est absolument le même que celui du régulateur Archereau.

Les régulateurs à solénoïdes présentent l’avantage de donner aux charbons des mouvements dans l’un et l’autre sens, approche ou recul, jusqu’à ce que l’action de la bobine ait une valeur déterminée qui est fixée par la position du contrepoids P dans le régulateur Jaspar et par l’action d’un ressort placé dans un barillet pour le régulateur Gaiffe. Comme nous allons le voir cette propriété n’existe pas pour tous les régulateurs à électro-aimants dont le moteur est le poids même d’une pièce de l’appareil : on la retrouve cependant

dans un régulateur Foucault qui fonctionne bien mais dont les dispositions sont moins simples.

437. Régulateur Cance. — Dans le régulateur Cance le mouvement du charbon est déterminé par le poids même de la traverse à laquelle est fixé le porte-charbon, comme cela a lieu dans d’autres appareils, mais ce qui caractérise ce système c’est la nature et la forme du frein qui ralentit et même arrête le mouvement.

La pièce principale est une vis à pas allongé AA' (fig. 293) placée verticalement et qui tourne librement autour de son axe, ses extrémités présentant des parties lisses qui se meuvent dans des coussi-

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nets ou crapaudines ; vers la partie supérieure est fixée sur la vis une bague D; de plus deux écrous Et et E2 sont enfilés sur la vis. Le premier E, repose sur la bague D et tourne avec la vis, au moins en général, l’autre E2 est lié à une traverse ee guidée dans son mouvement par des tiges verticales g g , il ne peut donc que se déplacer parallèlement à Taxe de la vis, sans tourner ; c’est à cette traverse qu’est fixé le cadre qui porte le charbon supérieur G, ; le cadre inférieur C2 qui porte l’autre charbon peut être fixe. Le plus souvent il se meut en même temps que le cadre supérieur, ces deux cadres étant reliés par des fils qui passent sur un système de poulies fixes p et de poulies mobiles p' constituant des moufles qui assurent le rapport de 1 à 2 qui doit exister entre les déplacements des deux charbons.

D’autre part, se trouvent' deux bobines f^B traversées par le courant et à l’intérieur desquelles peuvent se mouvoir des tiges de fer doux dd qui prolongées extérieurement à la partie supérieure supportent une traverse ff qui laisse passer librement la vis et peut venir s’appliquer sur la base -inférieure de l’écrou E,. Ces bobines sont intercalées dans le circuit qui, commençant en Tn contient l’arc et vient aboutir à T2.

Au repos, le charbon supérieur G! est en contact avec le charbon C2, la descente s’effectuant directement sous l’influence des poids de l’écrou E2, de la traverse ee et du cadre supérieur. Lorsque le courant passe les bobines agissent sur les fers doux qu’elles contiennent et qui s’élèvent entraînant la traverse ff qui vient s’appuyer par une large surface sous l’écrou E, qui est soulevé; comme par suite du frottement qui prend alors naissance il ne peut tourner, son mouvement ascendant entraîne nécessairement la rotation de la vis. L’écrou E2 qui ne peut tourner sera soulevé par suite de cette rotation ; les charbons s’écarteront, l’arc sera formé.

Lorsque l’usure a augmenté la longueur de l’arc, par suite de l’accroissement de résistance le courant diminue d’intensité, les fers doux des bobines descendent et avec eux la traverse ff ; l’écrou E t vient reposer sur la bague D, mais rien ne s’oppose à la rotation de la vis qui se produit sous l’influence des poids moteurs amenant la descente de l’écrou E2. Le courant croît peu à peu, la traverse f f se relève et venant appuyer sous l’écrou Et l’empêche de tourner, la vis est donc immobilisée ainsi que l’écrou E, et le charbon jusqu’à un nouvel affaiblissement du courant.

Ge système donne de bons résultats pratiques.