HAL Id: jpa-00237405
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Submitted on 1 Jan 1878
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Machine rhéostatique
Gaston Planté, E. Bouty
To cite this version:
Gaston Planté, E. Bouty. Machine rhéostatique. J. Phys. Theor. Appl., 1878, 7 (1), pp.20-29.
�10.1051/jphystap:01878007002000�. �jpa-00237405�
20
MACHINE
RHÉOSTATIQUE;
PAR M. GASTON PLANTÉ.
La
pile
secondaireque j’ai
fait connaître en 1860(1 ) m’a permis
d’étudier,
dans cesdernières années,
lesphénomènes produits
par des courants
électriques
de haute tension. J’aiemployé,
à ceteffet,
ungrand
nombre decouples
secondaires réunis sous forme debatteries, dont je rappellerai
sommairement ici ladisposition.
La
flg.
1représente
une batterie secondaire de 20couples.
Fig. i.
Chaque couple
estcomposé
de deux lames deplomb,
enrouléesen hélice et
immergées
dans de l’eau acidulée auTo
par l’acidesulfurique.
Lespôles
dechaque
lamecommuniquent
avec les res-sorts d’un commutateur destiné à associer les
couples
secondairesen
quantité pendant
lacharge
et en tensionpendant
ladécharge.
La batterie est mise en action par deux élélnents de Grove ou de Bunsen. Les
pinces QQ’ communiquent
avec le circuit dequantité,
et servent à faire
rougir
ou à fondre des filslnétalliques
gros et courts,lorsque
lescouples
secondaires associés en surface sont(1 ) Comptes rendus des séances de l’Académie des Sciences, t. L, LXVI, LXXIV et LXXVII.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:01878007002000
2I
restés soumis
quelque temps
à l’action du courantprimaire.
Lespinces
TT’communiquent
avec le circuit detension,
etpermettent
d’amener à l’incandescence ou à la fusion des filsmétalliques longs
et
fins, quand
on tourne le commutateur de manière à réunir tousles
couples
secondaires en tension.Dans des
expériences récentes, j’ai
réuni 20 batteries semblables à cellequi
vient d’êtredécrite,
maiscomposées
chacune de40 couples,
et formant un total de 800couples
secondaires. Ces batteriesn’exigent,
pour êtrechargées
toutes à la fois ensurface,
que deux ou
quatre
éléments de Grove ou de Bunsen.Quand
lescouples
secondaires ont été bienfOr112és ( 1 ),
etquand
les batteriesne sont pas restées
trop longtemps
sansfonctionner, quatre
oucinq
heures suffisent pour les
charger.
Onpeut ensuite,
en tournantles commutateurs de manière à associer les 800
couples
secondairesen
tension, dépenser
à songré,
soit enquelques secondes,
soit enun temps
plus long,
l’énormequantité
d’électricité résultant du travailchimique
accumulépendant plusieurs
heures par lapile primaire.
On obtient ainsi un courant dedécharge équivalant
àpeu
près
à celui de 1200 éléments de Bunsen.La force électromotrice de
chaque couple
secondaire à lames deplomb
vaut, eneiet,
à l’instant de larupture
du courantprimaire,
une fois et demie celle de l’élément de
Bunsen, d’après
la mesureque
j’en
ai donnée autrefois etd’après
de récentes déterminations.La résistance de chacun des
couples composant
les batteries est très- notablement inférieure à celle des éléments de Bunsen de dimen- sionsordinaires,
par suite dutrès-grand rapprochement
des lamesde
plomb,
etmalgré l’exiguïté
de leur surface totale(onHl,02).
Cette résistance est à
peine
de 3m de fil de cuivre de 1 mm de dia- mètre.Après
avoir observé les nombreuxphénomènes produits
par ladécharge
de ces batteries dans diverses conditions( 2 ), j’ai
été con-(’ ) J’ai désigné sous le nom de jorlnatioll une série d’opérations consistant à aux- menter l’épaisseur des dépôts d’oxyde et de plomb réduit, à la surface des lames, par le passage du courant primaire tantôt dans un sens, tantôt dans l’autre, etc à divers
intervalles. On augmente ainsi la durée des effets des couples secondaires ; on leur communique, en outre, la proprieté de conserver leur charge pendant plusieurs jours
et même pendant plusieurs semaines.
c ( g ) Comptes rendus, t. LXXX, LXXXI, LXXXII, LXXXIV et LXXXV.
22
duit à en étudier les effets
statiques, et j’ai
réalisé unappareil qui
montre l’intensité que ces effets
peuvent acquérir (jig. 2).
Le courant émis par les 800
couples
secondairespermetLant
decharger
fortement un condensateur à lame isolante suffisammentmince, j’ai
réuni un certain nombre de condensateurs à lame demica,
etje
les aidisposés
comme lescouples
de la batterie secon-daire
elle-même,
de manière àpouvoir
ètre aisémentchargés
enquantité et déchargés
en tension.4&
Fig. >.
Toutes les
pièces
del’appareil
ont dû être naturellement isoléesavec soin. Le commutateur est formé d’un
long cylindre
en caout-chouc
durci,
muni de bandesmétalliques longÎ tudinales,
destinées àréunir les condensateurs en
surface,
ettraversé,
en mêmetemps,
par des fils decuivre,
coudés à leursextrémités,
y ayant pourobjet
d’associer les
condensateurs
en tension. Des lamelles ou des filsmétalliques façonnés
en ressorts sont mis en relation avec les deuxarmatures de
chaque
condensateur et fixés sur uneplaque
en ébo-nite,
dechaque
côté ducylindre, qui peut
êt,re animé d’un mouve- ment de rotation.Si l’on fait
communiquer
les deux bornes del’appareil
avec labatterie secondaire de 800
couples,
mêmeplusieurs jours après
l’avoir
chargée
avec deux éléments deBunsen,
et si l’on met le23 commutateur en
rotation,
onobtient,
entre les branches de l’exci- tateur,auxquelles
aboutissent les armatures des condensateursextrêmes,
une série d’étincelles tout à fait semblables à celles que donnent les machinesélectriques
munies de condensateurs. Enemployant
unappareil
formé seulement de trentecondensateurs, ayant
chacunomq,03
desurface, j’ai
obtenu des étincelles de41
delongueur.
La tension d’une batterie secondaire de 800
couples
n’est pas nécessaire pourproduire
des effetsmarqués
avec cetappareil.
Enne faisant
agir
que 200couples,
y on a des étincelles de 8-- etl’on pourra sans
doute,
en diminuant encorel’épaisseur
deslames isolantes et en
multipliant
le nombre descondensateurs,
ob-tenir des effets avec une source d’électricité de moindre tension.
Il y a lieu de remarquer que les
décharges
d’électricitéstatique
fournies par
l’appareil,
ne sont pas de sens alternativementpositif
et
négatif,
maistoujours
dans le même sens, et que laperte
de force résultant de la transformation doit être moindre que dans lesappareils d’induction;
car, le circuitvoltaïque
n’étant pas ferméun seul instant sur
lui-même,
iln’y
a pas conversion d’unepartie
du courant en effet,
calorifique.
On
peut
maintenirtrès-longtemps l’appareil
en rotation et pro- duire un nombre considérable dedécharges,
sans que la batterie secondaireparaisse
sensiblement affaiblie. Cela vient de ce quechaque décharge
n’enlèvequ’une quantité
très-minimed’électricité,
et que, comme il est dit
plus haut,
le circuit de la batterie n’est pas fermé par un corps conducteur. L’électricité de la source serépand simplement
sur les surfacespolaires
offertes par tous lescondensateurs,
au fur et à mesurequ’on
lesdécharge.
Mais cetteémission constamment
répétée
doit finir néanmoins par enlever une certainequantité d’électricité,
et,quand
l’instrument estchargé
parune batterie
secondaire,
onpourrait épuiser peut-être,
sous formed’effets
statiques,
toute laquantité
d’électricité que fournit le cou-rant de la batterie.
On réalise donc
ainsi,
par une autre voie que celle de l’induc- tionproprement dite,
à l’aide d’unsimple
effet d’influencestatique
sans cesse
renouvelé,
la transformation de l’électricitédynamique,
de sorte que cet
appareil peut
êtredésigné
sous le nom de maclainerhéostatique.
24
A. RIGHI. - Ricerche sperimentali sull’ interferenza della luce (Recherches expéri-
mentales sur les interférences de la lumière); Mémoires de r Académie des Sciences de l’Institut de Boloâne, 3e série, t. VIII; 1877.
PREMIÈRE PARTIE : Phénolnènes de
diffraction qui accompagnent
les franges d’intelférence. - Quand
on exécute avec lebiprisme l’expérience
desinterférences,
enemployant
de la lumière homo-gène,
on reconnaît que lesfranges
lumineuses neprésentent
pastoutes la même
intensité,
mais que lafrange centrale,
ainsi queplusieurs
autresfranges, symétriques
parrapport
àcelle-ci,
sontun peu
obscurcies;
avec la lumière blanche on observe des couleurs dans lesrégions
du tableau où la théorie élémentaireindiquerait
de la lumière
blanche,
notamment dans lafrange
centrale. M.Righi
attribue cette anomalie à un
phénomène
de diffraction. Eneffet,
les faisceaux interférents issus des deux
images
virtuelles fournies par lebiprisme
sont limités par les dimensions del’appareil ;
cha-cun d’eux doit
produire
le mêmephénomène
de diffraction que l’on obtiendrait enremplaçant
laportion correspondante
dubiprisme
par une ouverture de même
grandeur percée
dans un écran opaque.La théorie
indique
etl’expérience
confirme que cesfranges
de"
diffraction doivent être surtout visibles
quand
lebiprisme
est aumilieu de la distance entre la source lumineuse et l’écran de pro-
jection. Quand
onplace
lebiprisme
toutprès
del’écran,
lafrange centrale,
ob tenue avec la lumièreblanche,
estparfaitement blanche ; mais,
enéloignant
peu à peu lebiprisme,
cettefrange
secolore
d’abord en rouge, et passe successivement par une série de cou-
leurs faciles à déterminer. On observe des
phénomènes analogues
avec les miroirs de
Fresnel,
et, engénéral,
avec tous lesappareils employés
àproduire
les interférences.Le
procédé employé
par M.Righi
pour étudier lesphénomènes
de diffraction est
très-original :
il consiste dansRemploi
d’un spec-troscope disposé
avec sa fenteperpendiculaire
à la direction desfranges. Supposons qu’on opère
avec de la lumière blanche et que l’on ait affaire à desfranges
d’interférence normales : lespectre
obtenu est sillonné dans le senslongitudinal,
c’est-à-dire perpen- diculaire à l’arêteréfringente
duprisme,
defranges
noires courbes25
plus rapprochées
dans le violet que dans le rouge. On se rendracompte
de cette apparence inaccoutumée enremarquant
que, y surchaque
bande transversale etmonochromatique
duspectre,
y on doit rencontrer autant deplaces
noiresqu’il
y a defranges
d’in-terférence pour la couleur
considérée ;
cesplaces
sont d’autantplus
nombreuses que la
longueur
d’onde de la lumière estplus petite;
et, comme celle-ci varie d’une manière
continue,
les bandes noires formées par la succession desfranges
de même rang dans les di-verses couleurs vont en se
rapprochant quand
on passe du rougeau
violet;
leur formeplus
ou moins courbedépend
de la loi dedispersion
duprisme.
Entre deux bandes noires
longitudinales
la série des couleursspectrales
estcomplète ;
mais il nepourrait
en être de même dansle cas de
franges
anormalescolorées ;
à celles-cicorrespondent
dansle
spectroscope
des bandes lumineusesinterrompues,
et c’est eneffet ce que l’on constate
quand
onapplique
ce mode d’étude auxfranges
de diffractionproduites
par une ouvertureunique percée
dans un écran opaque. Si l’on
élargit
peu à peu cette ouverture, on voit un trait noir envahir l’extrémité violette de la bandecentrale,
et se
déplacer
lentement vers le rouge ;puis
une seconde tache ap-paraître, toujours
vers l’extrémitéviolette,
y et sedéplacer
dans lemême sens, etc. Les
franges
intérieures à l’ombregéométrique présentent
le mêmephénomène.
On obtient un résultatidentique quand,
y laissant la fente delargeur invariable,
y on larapproche
soit de la source, soit de l’écran de
projection.
Le
biprisme
fournit aussi unspectre à
bandes lumineuses dis-continues ;
mais les traits noirs sedéplacent
du violet vers le rougequand
onrapproche
lebiprisme
du milieu de la distance entrel’écran et la source : c’est l’inverse
qui
avait lieu dans le cas de la diffraction par une fente. La théoriejustifie parfaitement
cettedifférence.
, DEUXIEME PARTIE :
Interférence
des rayonspolarisés qui
onttraversé llne lame de
quartz.
- La méthodespectroscopique
deM.
Righi
al’avantage d’indiquer
nettementl’origine
desfranges auxquelles
on a affaire. L’auteur l’aemployée
avec succès à l’étuded’une
expérience invoquée
parArago
pour établir l’interférence des rayonscirculaires,
et que l’on trouve décrite dans ce recueil26
t.
Il
p.i 5g.
La lumièrepolarisée
par un Nicol traverse un bi-prisme
ypuis
une lame dequartz
de om,o3 àom ,04 d’épaisseur,
ytaillée
perpendiculairement
àl’axe ;
elle est reçue sur unanalyseur biréfringent
et enfin sur unoculaire ;
les deuximages
del’analyseur présentent
chacune troissystèmes
defranges.
Cesfranges
sont or-dinairement attribuées à l’interférence des deux rayons circulaires droits
D,
etD2’
et circulairesgauches Gi
etG2, provenant
de l’action duquartz
sur les deux faisceauxpolarisés qui
sortent dubiprisme.
Les rayons de mêmerotation, également
modifiés par lequartz,
donneraient au centre duchamp
deuxsystèmes
defranges superposés ;
et les rayons de rotation contraireprésentant
l’un surl’autre un certain retard donnent de
part
et d’autre les deux sys- tèmes defranges
latéraux.M.
Righi
fait observer avec raisonqu’au
sortir duquartz
les rayonsDi
etG1
circulairesopposés
nereprésentent plus qu’un
rayon
polarisé
ordinaire et que rien n’autorise apriori
à attribueune existence distincte à ces deux
composantes
d’un même rayon.Mais,
si cette manière de voirpeut
êtrecontestée,
il nepeut
enêtre de même du résultat fourni par les
expériences
suivantes : 10 les troissystèmes
defranges persistent
si l’onplace
lebiprisme
derrière le
système
formé par unpolariseur,
laplaque
dequartz
etun
analyseur;
au sortir de cedernier,
iln’y
aplus
à coup sûr de rayons circulairesdistincts;
2° que l’onemploie
ladisposition précédente
ou celled’Arago,
lesfranges
latéralesdisparaissent quand
on substitue la lumièremonochromatique
à la lumière blanche.A
quoi
faut-il donc attribuer laproduction
desfranges
laté-rales ? M.
Righi
démontre que c’est à l’absence descouleurs,
éteintes par le
quartz
et les Nicols. Si l’on observe lesfranges
àl’aide de la méthode de M.
Righi,
lespectre,
striélongitudinale-
ment des bandes que nous connaissons
déjà, présente
en outre uncertain nombre de bandes noires
transversales, correspondant
auxcouleurs éteintes par le
quartz.
Or lasuppression
d’une ouplu-
sieurs couleurs
spectrales
suffit certainement àproduire
desfranges latérales,
dans larégion
où l’on n’observeplus,
dans le cas de lalumière
blanche, qu’une
intensité moyenne sensiblement invariable.C’est ce que l’auteur établit par une série
d’expériences
fort inté-ressantes.
27 1° La lumière solaire est reçue sur une
fente,
une lentille con- vergenteachromatique
et unprisme
despectroscope.
Dans leplan
où se forme le
spectre
onplace
unpetit
écranqui
enintercepte
uneportion, puis
au delà une lentille à courtfoyer qui
rassemble tousles rayons en une
image monochromatique,
enfin une lentille cy-lindrique
et lebiprisme :
on voit alors lesfranges
d’interférenceflanquées
latéralement de deuxsystèmes
de nombreusesfranges pâles, analogues
à celles del’expérience d’Arago.
2° En conservant la
disposition précédente,
onplace
entre lafente et la
première
lentille deux Nicolsparallèles
ou croisés etdans leur intervalle un
épais
morceau dequartz.
Un carton blancplacé
dans leplan
où se forme lespectre
réelpermet
de recon-naître le nombre et la
position
des bandes sombres dont il est sil- lonné : ondécoupe
ce carton de manièrequ’il intercepte
la lu-mière
correspondant
à ces bandessombres,
et l’on enlève les Nicolset le
quartz;
lesfranges
que l’on observe sontidentiques
à cellesde
l’expérience d’Arago.
30 On obtient encore les mêmes
franges
enplaçant
entre lafente et la lentille soit un ballon
rempli
de vapeur d’acidehypo- azotique,
soit une cuve à facesparallèles
contenant une dissolution étendue depermanganate
depotasse ;
les bandesd’absorption
duspectre
de l’acidehypoazotique
ou dupermanganate remplacent
les bandes sombres résultant de
l’emploi
des deux 1BTicols et duquartz.
,Enfin M.
Righi
soumet sa manièred’interpréter
lephénomène
à une
épreuve plus
décisive. La lumière solairepolarisée
par un Nicol est reçue sur une lentillecylindrique qui
la concentre surune
petite ligne
lumineuse O. Audelà,
onplace
lebiprisme
et unelentille
achromatique
et l’on obtient sur un écran convenablementplacé
deuximages
réelles i et i’ de laligne 4 ;
si l’ontransporte
l’écranplus loin,
on y recueille lesfranges
d’interférence prove-nant des deux sources i et
i’(1). Plaçons
unbiquartz
un peu au delà de i eti’,
de telle sorte que les rayons issus de i traversent lequartz dextrogyre,
ceux issus de i’ lequartz lévogyre,
lesfranges
( 1 ) Afin de ne pas être obligé de se placer trop loin pour l’observation des franges, i
convient de placer au delà de i et i’ une seconde lentille convergente à long foyer.
28
centrales
disparaissent
et sontremplacées
par deuxsystèmes
defranges latérales ;
pour quel’expérience
réussissebien,
il faut em-ployer
unbiquartz très-épais :
lui.Righi employait
troisbiquartz superposés d’épaisseur
totaleégale
à22mm,
5.Pour
expliquer
cephénomène,
onpeut
supposer, commeArago,
que les
quartz
dédoublent les rayonspolarisés
en rayons circu-laires,
et l’onexplique
aisémentl’apparence
obtenue avec la lu-mière blanche et tant
qu’on
se borne à observer directement lesfranges.
Eneffet,
lequartz dextrogyre
donne un retard au rayon circulairegauche
Gqui
le traverse ; lequartz lévogyre
un retardégal
à l’autre rayon circulaire droit D’. Il y a donc une différence de marche entre les circulaires de mêmeespèce,
et leur interfé-rence fournit des
franges déplacées latéralement,
soit àdroite,
soità
gauche. Quant
aux rayons D etG’,
ou D’ etG,
ils nepeuvent
in- terférer que si l’on introduit unanalyseur.
Alors on constate, eneffet,
que lesfranges
centralesapparaissent.
Mails,
si l’on observe lesfranges
auspectroscope,
ellesprésentent
un caractère dont
l’hypothèse d’Arago
nepeut
rendreraison,
etqui s’explique très-bien,
aucontraire,
par la méthode de M.Righi.
Le
spectre
est sillonné transversalement de bandesnoires,
commedans
l’expérience d’ Arago,
mais ilprésente
dans le senslongitu-
dinal des
franges
discontinues. Pour deuxrégions adjacentes
duspectre
limitées aux bandes noirestransversales,
lesfranges longi-
tudinales
sombres,
de l’une desrégions, correspondent
sensible-ment au milieu des
franges
brillantes del’autre,
et inversement.Cette apparence est
parfaitement expliquée
dans leMémoire,
maisà l’aide de calculs
trop longs
pour trouverplace
ici.Voyons
maintenantquelle
apparence doiventprésenter
lesfranges
observées sans le secours duspectroscope.
Les deux sys- tèmes defranges longitudinales,
étant alternés dans lespectre,
doivent se neutralisersensiblement,
d’où l’absence defranges centrales;
lesfranges
latérales ont pourorigine,
comme dansl’expérience d’ Arago, l’absence,
dans lespectre,
des couleurs cor-respondant
aux bandes noires transversales.L’effet
produit quand
onajoute
unanalyseur s’explique
aussid’une manière
complète quand
la sectionprincipale
del’analyseur
coïncide avec celle de
l’analyseur
ou seplace
à godegrés
de celle-ci ; l’apparence
obtenue auspectroscope
est la même que dans29
l’expérience d’Arago; quand
les deux sectionsprincipales
sontà
45 degrés,
on retombe surl’apparence
observée sans ana-lyseur.
Il semble bien résulter de ces diverses
expériences
que les rayons circulaires inversessuperposés
n’ont pas d’existence réelleen dehors du
quartz.
Dans tous les cas, cette existenceséparée
n’est nullement
prouvée
parl’expérience d’Arago.
Appendice.
- L’auteur termine son très-intéressant Mémoire par ladescription
dequelques phénomènes
d’interférence observésen
employant
deux ouplusieurs
lumièressimples superposées
eten
regardant
directement lesfranges
à l’aide d’un oculaire. Choi-sissons,
parexemple,
le rouge moyen duspectre
et le vert-feuille.Les
franges
des deux couleurs coïncident au centre duchamp
devision;
lesfranges
obscures sontparfaitement noires,
lesfranges
brillantes colorées
en jaune d’or;
àquelque
distance du centre la coïncidence cessera de seproduire,
et l’on a desfranges
alternative-ment rouges et vertes,
plus
loin encore desfranges
noires etjaune d’or,
etc.Avec deux couleurs
très-voisines, prises,
parexemple,
dans lerouge, on aura un
système
central defranges
rouges et noires d’in- tensitédécroissante,
y et dessystèmes
latéraux defranges,
aussirouges et
noires, séparés
dusystème
central par un intervalle rouge d’un éclat uniforme. Avec deux couleurstrès-éloignées,
parexemple
le rouge extrême et l’azur moyen, on obtient de nom-breux
systèmes
defranges
alternativement blanches et noires ou rouges etbleues,
contenant chacun untrès-petit
nombre defranges.
Enfin on obtient encore des
systèmes
defranges multiples
enprenant
comme source lumineuse une vapeurmétallique
ou un gaz incandescent. Avec le chlorate de strontiane volatilisé dans la lu- mièreDrummond,
onaperçoit cinq systèmes
defranges
d’interfé-rence ; avec le chlorate de
baryte,
on en observe untrès-grand
nombre. Les tubes de Geissler contenant de
l’azote,
etqui
four-nissent, quand
on les anime par une bobine d’induction ou unebonne machine de
Holtz,
lespectre
debandes,
ont donné troissystèmes
defranges.
E. BOUTY.