Sur l'emploi des courants alternatifs pour la mesure des résistances liquides

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Submitted on 1 Jan 1885

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Sur l’emploi des courants alternatifs pour la mesure des résistances liquides

Bouty, Foussereau

To cite this version:

Bouty, Foussereau. Sur l’emploi des courants alternatifs pour la mesure des résistances liquides. J.

Phys. Theor. Appl., 1885, 4 (1), pp.419-425. �10.1051/jphystap:018850040041901�. �jpa-00238429�

419 La valeur moyenne de y ^est 1°, 0222; d’oii l’on déduit

Je n’ai étudié, ^{dans le cas de} l’alcool, que la variation d’indice pour ^{la raie D} (1).

SUR L’EMPLOI DES COURANTS ALTERNATIFS POUR LA MESURE DES RÉSISTANCES LIQUIDES;

PAR MM. BOUTY ET FOUSSEREAU.

Deux méthodes ont été signalées ^comme fournissant des mesures exactes de la résistance des liquides : l’une, ^{fondée sur} l’emploi

de l’électromètre et dont nous avons fait exclusivement _usage dans nos recherches antérieures (2), ^{est à l’abri de toute} critique, puisqu’elle élimine absolument l’influence de la polarisation ^des électrodes; l’autre consiste à affaiblir cette polarisation jusqu’à ^la

rendre négligeable, ^en augmentant ^le plus possible la surface utile des électrodes et en ayant ^{recours à des courants} alternatifs de la

plus ^{courte durée possible. Cette méthode a été} fréquemment appliquée ^à l’étranger, particulièrement par ^{M. F.} Kohirausch, auquel ^{on doit des mesures} nombreuses et très estimées.

Désireux de nous rendre compte ^{de la} comparabilité ^{des résul-}

tats obtenus par ^les deux méthodes et de leur précision relative

nous avons cherché à réaliser le mieux possible les conditions

(1) Je renverrai ^au Mémoire détaillé (Bulletin de la Société minéralogique,

t. VIII, 1885), pour la comparaison ^{de mes résultats à ceux des autres} expéri- mentateurs, ainsi que pour l’étude des thermomètres qui m’ont servi.

Je dois, ^en terminant, ^remercier particulièrement ^{M. R.} Benoit, premier adjoint

au Bureau international des Poids et Mesures, pour les nombreux renseignen1ents inédits qu’il ^a bien voulu me communiquer.

(2) BUUTY, Sur la conductibilité des liquides ^{et la} polarisation des électrodes (Journal ^de Physique) ²⁸ série, ^t. 1, p. 346).

Sur la conductibilité des disso- lcctioms salines très étendues (Annales cle Chinâe et de Physique, ^6e série,

t. lit, p. 433, ^et Journal de Physique, ^2e série, ^t. III, p. 325). - FOCSSERE.BU, ^Re- cherches szcr la conductibilité des substances isolantes (Annales de ChÙnie et cle Physique, ^{6e série, t. Y,} P. 2l ^et 317, ^et Journal de Physique, ^{2e série t.} IN’).

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:018850040041901

indiquées par M. Kohlrausch, ^en utilisant les ressources dont

nous avons pu disposer. ^Nous nous sommes procuré ^{deux élec-}

trodes ^en platine platiné ^de o mq, oi ^{de surface} chacune, ^{et nous}

avons fait usage des ^courants alternatifs d’un petit ^{moteur Marcel} Deprez ^{tournant avec une vitesse} moyenne d’environ ^{100 tours} par seconde (1). ^{Ces courants} traversaient ^un pont ^de Wheatstone,

et l’on appréciait l’équilibre ^à l’aide d’un excellent téléphone ^Ader remplaçant ^le galvanomètre ^{dans la branche} transversale du pont.

Des expériences préliminaires ^{nous avaient} indiqué la nécessité tl’un isolement parfait ^de l’électromoteur et de toutes les résis- tances ; mais, malgré ^{tout le soin} apporté ^{à cet} isolement, ^nous

ne pûlnes ^{arriver à} réduire le téléphone ^au silence dans les con-

ditions ordinaires des mesures. Nous avons alors cherché séparé-

ment quelle était l’influcnce de l’induction des résistances métal-

liques, celle de la dimension des électrodes, ^et nous sommes enfin arrivés à obtenir le silence absolu du téléphone, ^en excluant dus pont ^toute résistance métallique ^{et à} l’aide d’un nouveau rhéostat à liquide que ^nous décrirons un peu plus loin. Mais il convient d’insister d’abord sur la série des observations qui ^{nous ont amenés}

à ce résultat.

Prenlière expérience. - ^Les quatre ^{branches du} pont ^sont

l’ormées exclusivement _par des résistances métalliques empruntées

à des caisses étalonnées. Nous avons employé : ^{I ° une caisse à}

pont ^{de la maison Elliott de} Londres, fournissant trois résistances de 10 000 ohms; 2° quatre ^{caisses de 1 à 10 000 ohms et deux} caisses de 10000 à i o0 000 olms, ^{de la maison} Breguet. ^Nous

nous sommes assurés que les ^mesures électrométridues ^effectuées

à l’aide de ces diverses boîtes étaient exactes avec une erreur rela- tive toujours inférieure à 1 200.

Quand ^les quatre résistances sont faibles, ^on peut, par ^un

réglage convenable, produire ^un minimum de bruit du téléphone qui ^{est loin d’être une} extinction, ^rnais que l’on perçoit cependant

avec beaucoup de netteté. A mesure que la résistance augmente,

(’ ) ^Ce moteur, construit par ^M. Carpentier, présente ^une bobine mobile d’envi-

ron o m, 15 ^de long ^et om, 03 ^de diamètre, tournant entre les branches d’un aimant

en fer à cheval de trois lames de o-,oi d’épaisseur ^chacune.

421 le minimum de bruit devient de moins en moins perceptible, ^et

en même temps ^ce bruit minimum devient plus fort, ^{au moins}

tant que la résistance ^ne prend pas ^une valeur exorbitante. Mais

ce qu’il importe ^{surtout de} constater, ^c’est que le ^pont, réglé

pour le rnininlllm de bruit) ^{se trouve} abssolument cléréylé quant eut lcz valeur des résistances qii’il ^{contient, et d’autant} plus que les résistances sont plus ^fortes. Ainsi deux branches A et B du pont ^étant égales ^{à 10 000 ohms, et la} troisième branche C à

10000 ohms, le minimum de bruit ^a été trouvé, pour D, 9300 ^ohms

au lieu de _{i o 000 ;} l’erreur que l’on commettrait dans lalnesure de

cette résistance D supposée ^{inconnue serait} de 7 pour 100 ; pour C = i oonoo ohms, ^{on a} trouvé D - 80000 ohms : l’erreur attein- drait 20 pour ^100.

Ces expériences ^ne peuvent s’interpréter qu’en admettant que les bobines des boîtes de résistance, ^telles qu’elles ^{sont livrées au}

commerce par les meilleurs constructeurs, ^{ne sont} pas dénuées d’induction. Le coefficient de self-induction de chaque ^bobine

varie ^au hasard, ^et puisqu’il n’y ^a pas de relation entre ce coefficient

et la résistance _propre, on conçoit ^aisément que l’équilibre ^du

pont, ^{avec les courants} alternatifs, ^{ne soit} rigoureusement ^réalisé

pour ^aucune combinaison de bobines prises ^sur les boîtes.

En remplaçant successivement _une, deux ou trois branches

métalliques ^du pont par des résistances liquides dénuées de pola- risation, ^{on alnéliore} beaucoup l’expérience ^{sous le} rapport ^{de la} netteté, ^{mais on ne réussit} pas ^à produire ^une véritable extinc- tion. L’effet de l’induction dans les bobines subsiste toujours,

et les mesures de résistance continuent, par conséquent, ^{à être}

illusoires. Elles le seront même d’autant plus que ^les inversions de courant seront plus rapides, ^sans que la concordance des résul-

tats obtenus dans une série de _mesures, faites avec le _{même appa-}

reil, puisse ^être invoquée ^{comme une} garantie ^{de leur} exactitude.

Il y ^a là une cause d’erreurs systématique ^très grave dont ^ne parais-

sent pas s’être préoccupés suffisamment les physiciens qui ^{ont fait}

usage de la méthode des courants alternatifs.

Seconde expérience. - ^Pour constituer des résistances liquides

fixes, dénuées de polarisation, ^nous employons ^{deux vases de}

grande capacité, par exemple ^{deux bocaux de} pile ^{contenant chacun}

un zinc amalgamé ^de pile plongeant ^{dans une solution concentrée}

de sulfate de zinc. Les deux vases communiquent par des siphons

de verre dont on règle le nombre et le diamètre de manière à as-

signer approximativement ^à la résistance du système telle valeur que l’on ^désire.

Nous avons disposé ^un pont ^{avec trois} résistances de cette espèce

et une sorte de rhéostat à liquide, ^formé d’un flacon bitubulé rempli

de sulfate de cuivre; ^{un fil de cuivre} pénètre par l’une des tubulures

et constitue l’une des électrodes ; ^{un tube} capillaire ^vertical pénètre

par la tubulure centrale presque jusqu’au ^{fond du flacon et} reçoit

la seconde électrode. C’est encore un fil de cuivre qu’on ^{relève ou} qu’on ^{abaisse à} volonté, de manière à limiter la portion ^{du tube} qui contient la résistance liquide ^variable.

Dans ces conditions il a encore été impossible ^{d’obtenir une}

bonne extinction. La polarisation ^des petites électrodes de cuivre du rhéostat joue ^{ici le même rôle} que l’induction ^dans les caisses de résistance et s’oppose ^à la réalisation de l’équilibre. ^{Il est donc} indispensable de ^{donner au} rhéostat à liquide des électrodes à grande

surface.

Rhéostat à liquide.

Notre rhéostat ( fig’. 1) ^se compose ^de deux vases A et B superposés ^{contenant chacun une électrode} cylindrique de cuivre de plusieurs décimètres carrés de surface.

Ces vases communiquent par ^un tube de verre vertical T ouvert aux deux bouts et dans lequel s’engage ^une tige ^{de verre} pleine ^S

de section presque égale. ^{Les deux vases sont} pleins ^{de sulfate de} cuivre, et, ^en enfonçant plus ^{ou moins} profondément ^la tige ^dans

le tube, ^{on fait varier à volonté la} résistance. Un index i fixé à la

tige ^se déplace ^le long ^d’une règle graduée ^et permet ^{de faire des} lectures. On mesure à l’électromètre l’accroissement de résistance

correspondant ^à chaque division de la règle, ^{de manière à} pouvoir

dresser la table de l’instrument.

Quand ^on voudra faire des mesures absolues, ^{on devra dé ter-}

miner avec soin la température ^du liquide, ^{car sa} résistance varie pour chaque degré centigrade ^{de la} 310 partie ^{de sa valeur à 0°.}

Pour des mesures relatives effectuées rapidement., ^on pourra ^se

dispenser ^{de toute} correction.

L’un de nos rhéostats, celui dont nous avions fait le plus fréquent

423 usage, avait une résistance comprise ^{entre 1200 et} 5000 ohms : il

permettait ^{donc de} comparer ^deux résistances dont le rapport ^ne

Fig. 1.

dépassait pas 4. En faisant varier, ^{à l’aide de} siphons supplémen-

taires, ^le _rapport des résistances fixes du pont dans le rapport ^{de 1}

à 5o, ^la plus ^{faible des} deux résis tances à comparer pouvait ^varier

de 2£ ohms ^{à 62000} ohms ; ^{nous n’avons} _pas ^eu l’occasioii de dé- passer ^{ces limites.}

Afesllres.

La résistance à mesurer était formée par deux ^vases

contenant chacun une électrode en platine platiné ^{de O mq, 0 de sur-}

face et communiquant par ^un siphon ^étroit rempli du même li-

quide que les ^vases. Cette résistance formait la quatrième ^branche

d’un pont ^de Wheatstone, ^dont les deux branches fixes étaient des résistances liquides dénuées de polarisation, ^{et la troisième} hranche, ^{le rhéostat à} liquide. ^{Nous avons} opéré ^{sur le chlorure}

de potassium, ^{le chlorure de} magnésium ^{et l’acide} sulfurique ^à

divers états de dilution.

Dans tous les _cas, nous avons eu la satisfaction d’obtenir l’ex- tinctiol¿ absolue de tout bruit dans le téléphone. Avec ^{des dis-}

solutions _peu résistante, l’extinction est saisie avec beaucoup ^de précision, mais pour des liqueurs plus étendues, l’extinction, ^en

apparence parfaite, persiste ^{sur une} portion notable de l’échelle du rhéostat et l’erreur relative des mesures devient assez considérable.

Cette erreur est toujours beaucoup plus grande que ^{celle cles}

mesures électrométriques effectuées ^Sllr les mêmes liquides ^et

dans les mêmes conditions. A titre d"exemple ^nous indiquerons

les résultats fournis par ^une dissolution de chlorure de magné-

sium (1) ^au 1 1000, comparée ^{à une} dissolution de chlorure de po- tassium de même concentration.

Deux mesures repérées ^{dans des} conditions aussi identiques que

possible, ^{avec les courants} alternatifs, présentent ^l’une par rap- port ^{à l’autre une} différence de -L, tandis que les mesures faites à l’électromètre ne diffèrent entre elles que ^de 1 300. ^{Pour des} liqueurs

excessivement étendues, ^{les mesures} faites par la première ^méthode

deviendraient complètement illusoires.

(1) To’o-0 ^de Mg Cl + 6 HO.

425 En ce qui ^concerne l’exactitude même de la méthode des cou- rants alternatifs, ^il résulte de nos expériences, ^faites comparative-

ment sur les mêmes liquides, ^{à la même} tcmpérature, que la moyenne des ^mesures de cette espèce ^ne diffère pas ^en général ^de

la moyenne ^{des mesures} électrométriques plus que les ^mesures individuelles au téléphone ^{ne diffèrent entre} elles. La méthode des

courants alternatifs fournira donc de bons résultats pour les liqueurs

concentrées ou moyennement étendues, ^{mais à} la condition ^ex- presse d’employer ^{de très} grandes électrodes en platine platiné,

comme l’a recommandé M. Kohlrausch, et surtout de n’intnoduire datîs les quatre branches dit pont ^aucune résistances métal-

lique ^non rectilig’ne. ^{Même avec ces} précautions, ^{il ne semble} cependan ^t pas qu’elle puisse donner des résultats concordants,

si l’on essaye ^de l’appliquer ^à des dissolutions excessivement étendues.

NOUVEAUX MODÈLES D’HYGROMÈTRES ;

PAR M. BOURBOUZE.

J’ai eu l’honneur de présenter ^à l’Académie deux nouveaux mo-

dèles d’hyrgromètres. ^{L’un est} disposé pour avoir la température

du point ^{de rosée au moment} de la formation d’anneaux colorés;

l’autre à thermomètre, donnant directement la température ^de l’enveloppe métallique ^{pour la même} détermination.

On sait _que, lorsqu’un commencement de condensation de va-

peur ^{d’eau se} produi t ^{sur une lame de verre} placée ^{entre un ob-}

servateur et un point lumineux, ^il apparaît ^des anneaux concen-

triques ^{à ce} point. ^{Ils sont} semblables à ceux que l’on observe

autour de la Lune par ^un temps nuageux.

L’appareil que nous avons construit pour produire ces anneaux se compose d’un petit ^tube rectangulaire, percé ^sur chacune des faces opposées ^{d’un trou} fermé par ^une glace ^{mince à faces} paral-

lèles. Un thermomètre très sensible est fixé de manière que ^son réservoir ne plonge que d’une petite quantité ^{dans le} liquide. ^En produisant ^{un courant} d’air au-dessus de ^ce liquide, soit par aspi- ration, soit par insufflation, ^on fera naître rapidement ^un dépôt

de rosée sur les glaces. ^En interposant l’appareil ^{entre l’oeil et un}