PRINCIPES GÉNÉRAUX

1. Lois d'Ohm, de Faradey, de Joule. — Les premières notions relatives aux quantités électriques sont aujourd'hui uni- ^ versellement connues. Le lecteur qui se propose d'aborder-l'étude

des machines dynamo-électriques, doit nécessairement être déjà familier avec les notions de quantité d^électricité, de courant, de force électromotrice et de résistance. Nous rappellerons seulement que la quantité d'électricité s'évalue par la répulsion qu'elle exerce à l'unité de distance sur une quantité égale : — que Vintensité du courant qui parcourt un conducteur est la quantité qui traverse une section dans l'unité de temps : — que la résis-^ tance dépend d une propriété spécifique des matériaux, et des dimensions géométriques des conducteurs : — enfin qu'une capacité dépend des dimensions géométriques des surfaces conductrices en regard, et de leur distance ainsi que d'une propriété spécifique de la matière isolante qui forme le diélectrique.

Toutes ces notions sont présentées dans les traités élémentaires avec des développements que le cadre du présent ouvrage ne comporte pas.

11 est cependant indispensable de rappeler ici avec peu de

MACHINES DYNAMO. i

détail et sans démonstration les points particuliers relatifs au magnétisme qui sont la base de la théorie des machines et auxquels le lecteur devra constamment se reporter s'il ne les a pas bien présents à l'esprit.

2. Force magnétique. — Les propriétés magnétiques sont celles que manifestent les substances aimantées. Les plus saillantes de celles-ci sont les répulsions et attractions qui se manifestent entre les extrémités des aimants. La force qui produit ces attractions et répulsions se nomme force magnétique et sert de mesure à la quantité de magnétisme qui existe sur chacune des moitiés de l'aimant. On sait que ces quantités sont égales, inséparables et rigidement liées sur un même fragment de matière aimantée, contrairement à ce qui a lieu pour deux quantités égales d'électricité qui, développées sur une même matière conductrice, peuvent être isolées par rupture suivant une section convenable de la susdite matière électrisée.

Les forces magnétiques sont régies par la loi de Coulomb.

3. Champ magnétique. — On nomme champ magnétique l'espace dans lequel se fait sentir l'action des forces magnétiques. Ces actions, mesurées par rapport à une même quantité de magnétisme, sont variables d'un point à l'autre du champ. On appelle valeur du champ en un point la force exercée sur l'unité de quantité placée en ce point.

4. — On appelle lignes de force les lignes suivant lesquelles se propagent les actions magnétiques. Une quantité de magnétisme abondonnée au jeu des seules forces magnétiques décrit une trajectoire qui est une ligne de force.

5. — Un tube de force est un canal dont toutes les parois sont des lignes de force.

Un pareil canal contient une certaine quantité de force, ou flux de force qui est proportionnel à la section du canal et à la valeur moyenne du champ magnétique dans une section orthogonale. Soit Hi cette moyenne et H la valeur en un certain point quel-

conque de la section de surface S, le flux de force est défini par rintégrale.

Hj S =/H ds

La valeur moyenne H» est en raison inverse de S, Je flux de force étant le même dans toute l'étendue d'un tube de force.

D'après la formule précédente, on pourra donc encore définir la valeur du champ magnétique en un point, comme étant le flux de force par centimètre carré dans une surface infiniment petite et normale à la force, tracée autour de ce point.

6. Pôle. — Le pôle d'un aimant est le point d'application de la résultante des forces magnétiques dues à la quantité de magnétisme située sur la moitié considérée de l'aimant. Dans le langage courant, on donne à ce terme une acception plus large, en l'employant pour désigner toute la partie d'un aimant qui émet des lignes de force de môme signe.

On convient de considérer comme positives les lignes émanées d'un pôle nord, et négatives celles qui émanent du pôle sud. Les signes conventionnels sont, du reste, les mêmes pour les quantités de magnétisme.

Le flux de force qui émane d'un pôle m est égal k i t: fn. On dit souvent, pour abréger, qu'un pôle m émet 4 ir m lignes de force.

7. Induction magnétique. — Lorsqu'une substance magnétique à l'état neutre est amenée dans un champ de force, elle en change la répartition ; un certain nombre de lignes de force y aboutissent, et un nombre égal s'en éloignent. La substance se trouve aimantée par induction. Le flux de force qui la traverse dépend de sa nature propre et de l'intensité du champ inducteur. Le flux de force, divisé par la section transversale, donne le flux par centimètre carré, qu'on nomme induction spécifique. Nous désignerons cette quantité par B. Le champ inducteur constitue la force magnétisante qui se désigne par H.

8. Perméabilité. — La perméabilité magnétique d'une substance est le rapport g et se désigne généralement par [x C'est le

rapport de deux quantités de même nature. C'est donc un simple coefficient numérique.

9. Aimantation du fer. — La seule substance magnétique dont il soit fait usage dans la construction des appareils magnétoélectriques est le fer sous les formes variées que la métallurgie permet d'obtenir : fonte grise, fonte malléable, fer forgé, auxquels il convient d'adjoindre les qualités dénommées acier doux — déphosphoré — mitis.

Pour un échantillon donné, la valeur de la perméabilité fx = g est toujours variable avec H, et suivant une loi qui ne paraît susceptible d'aucune expression simple. Il faut donc l'obtenir expérimentalement, et cela pour chacune des qualités de fer employées. Nous indiquerons plus loin les méthodes auxquelles on a recours.

Le champ inducteur le plus souvent usité, est celui qui est créé dans rintérieur d'un solénoïde. Sa valeur est liée, dans ce cas, à celle du courant et à celle du nombre de spires par centimètre, à l'aide de la relation,

H = 47:«ii (1)

fil nombre de spires par centimètre de longueur du solénoïde, i courant, évalué en unités c. g. s. (une unité =10 ampères). Celte relation suppose au solénoïde une longueur indéGnie. Elle sera encore exacte pour un solénoïde fini, mais dont la longueur / sera très grande par rapport à la portion centrale qui sera la seule utilisée dans ce cas4 On a alors

n étant le nombre total des spires et la longueur étant exprimée en centimètres.

Si Ton appelle S la section droite du solénoïde le flux de force /, dans la région centrale, sera

/'=HS=*^« (3)

Si l'on introduit maintenant un barreau de fer occupant toute la section vide du solénoïde, on pourra admettre que

NOTIONS ELEMENTAIRES 5

sa section S est la même que celle du solénoïde. Le flux de force deviendra /i.

Si l'on sait mesurer /et /,, on en déduira aisément les valeurs de fx et de B, car on on a évidemment

10. Résistance magnétique ; force magnéto -motrice. — La formule (4) ci-dessus établie, permet d'arriver aisément à la conception de la résistance magnétique, par assimilation avec la résistance électrique. Cette notion, acquise par un praticien indépendamment de sa signification théorique, a été immédiatement adoptée; elle simplifie le langage, et donne un corps et un nom à un état de choses qu'il serait difficile de définir complètement en langage simple. Elle s'est complétée par celle de la force magnéto-motrice entre deux points (ou différence de potentiel magnétique).

Ecrivons la formule (4) sous la forme :

(4xm) = ijA (5)

Ecrivons ensuite la loi d'Ohm, en mettant en évidence les quantités constitutives de la résistance, savoir : X la longueur, <j la section et c la conductibilité d'un conducteur dont la résistance

est R. Il vient :