1 8 0 L A H O U I L L E B L A N C H E
M É T H O D E D E M . B O U T Y
POUR L i MESURE DI L'INTENSITÉ DES I M P S MAGNÉTIQUES
S O N A P P L I C A T I O N A L A M E S U R E D E S D É B I T S
A p r o p o s d e la m e s u r e d u d é b i t d e s r i v i è r e s , M . B o u - c h e r o t a s i g n a l é , a u C o n g r è s d e la H o u i l l e B l a n c h e (i), u n e m é t h o d e i m a g i n é e p a r M . B o u t y , il y a e n v i r o n c i n q a n s . C e t t e m é t h o d e t r è s i n g é n i e u s e q u i p e r m e t d e d é t e r m i n e r a v e c la p l u s g r a n d e p r é c i s i o n l ' i n t e n s i t é d ' u n c h a m p m a g n é t i q u e , p o u r r a i t é g a l e m e n t , c o m m e l ' i n d i q u a i t M . B o u c h e r o t , s ' a p p l i q u e r à la d é t e r m i n a t i o n d e la v i t e s s e d e s c o u r s d ' e a u .
C ' e s t à ce t i t r e q u ' i l n o u s a p a r u i n t é r e s s a n t d ' e n r a p p e l e r ici le p r i n c i p e en m e t t a n t en é v i d e n c e s o n a p p l i c a t i o n p o s sible a u x m e s u r e s h y d r a u l i q u e s .
U n c o n d u c t e u r l i n é a i r e q u i se d é p l a c e p e r p e n d i c u l a i r e m e n t a u x l i g n e s de force d ' u n c h a m p m a g n é t i q u e est le siège d ' u n e force é l e c t r o m o t r i c e i n d u i t e E, p r o p o r t i o n n e l l e à la v i t e s s e v d u d é p l a c e m e n t , à la l o n g u e u r / d u c o n d u c t e u r et à l ' i n t e n s i t é Ji d u c h a m p m a g n é t i q u e :
E=3Cvl, ( I ) q u i e s t , c o m m e o n le voit, p a r f a i t e m e n t i n d é p e n d a n t e d e la
c o n d u c t i b i l i t é d u c o n d u c t e u r e m p l o y é .
DISPOSITIF GÉNÉRAL de L'EXPÉRIENCE
L E G E N D E N,S, masses polaires do rélectroamwmt, A, \eme liquide
B, ajutage ou cuvette definibsatU, la forme de la veine liquide.
I, hauteur de la veine
«, épaisseur.
cCj électrodes de cuivre reliées à un électromètre.
S o i t d o n c u n filet d ' e a u A (fig. i ) s ' é c o u l a n t avec u n e v i t e s s e u n i f o r m e 2; d a n s u n c h a m p m a g n é t i q u e , la s e c t i o n d e ce filet d ' e a u é t a n t s u p p o s é e r e c t a n g u l a i r e , d e l a r g e u r e et d e h a u t e u r /. Si a u x e x t r é m i t é s d e c e t t e h a u t e u r / , d i s p o s é e p e r p e n d i c u l a i r e m e n t a u x l i g n e s d e force d u c h a m p , on p l a c e d e u x é l e c t r o d e s , on p o u r r a m e t t r e en é v i d e n c e la force é l e c t r o m o t r i c e i n d u i t e d a n s le filet d ' e a u en m o u v e m e n t , en é t u d i a n t la différence d e p o t e n t i e l d e s é l e c t r o d e s
(i) Voir La Houille Blanche, o c t o b r e 1 9 0 2 , page i3o,.
a u m o y e n d ' u n é l e c t r o m è t r e s e n s i b l e . D è s l o r s le d é b i t de
P e a u a p o u r e x p r e s s i o n : Q = e. p. I. (2)
'T 7 E e
et p a r s u i t e o n a : J t = ~ 7 J ~ (3) O n p o u r r a c o n n a î t r e 3C c o n n a i s s a n t le d é b i t et la force
é l e c t r o m o t r i c e i n d u i t e . I n v e r s e m e n t c o n n a i s s a n t et E o n p o u r r a en d é d u i r e la v a l e u r d u d é b i t :
E. e.
0
C O L P E D'UNE DES CUVETTES EMPLOYÉES PAR M . BoUTY DANS SES EXPÉRIENCES
ce,
L E G E N D E veine liquide,
ébonite.
électrodes en cuivre reliées à l'élcclro mètre,
bec de clinquant destiné à prévenir l'écoulement de l'eau le long des patois de la cuvette.
T e l e s t le p r i n c i p e d e la m é t h o d e . M a l h e u r e u s e m e n t son a p p l i c a t i o n n ' e s t p a s a u s s i s i m p l e q u ' i l s e m b l e a u premier a b o r d .
E n effet, ce q u e l ' o n m e s u r e a u m o y e n d e l'électromètre ce n ' e s t p a s la force é l e c t r o m o t r i c e i n d u i t e E, m a i s bien la différence d e p o t e n t i e l a u x é l e c t r o d e s , V. P o u r que l'on e û t s t r i c t e m e n t : V — E, il f a u d r a i t q u e d ' u n e part les c o u r a n t s d e F o u c a u l t à l ' i n t é r i e u r d e la v e i n e fussent nuls o u d u m o i n s s a n s a c t i o n (ce q u i s e r a i t e x a c t si la vitesse d ' é c o u l e m e n t é t a i t u n i f o r m e en t o u s les p o i n t s de la veine, si, e n p a r t i c u l i e r , l ' i n f l u e n c e d e s b o r d s é t a i t n u l l e ) . E n second lieu il f a u d r a i t s u p p o s e r q u ' i l n ' y a p a s d e dérivations e x t é r i e u r e m e n t a u x é l e c t r o d e s (1).
Si d o n c la r é s i s t a n c e g l o b a l e r d e s d é r i v a t i o n s n e peut être c o n s i d é r é e c o m m e infinie p a r r a p p o r t à la r é s i s t a n c e R de la v e i n e , le s y s t è m e se c o m p o r t e c o m m e u n e pile fermée, e t l ' o n a ;
r R+r E.
L e s c o u r a n t s d e F o u c a u l t a g i s s e n t , e u x a u s s i , comme des d é r i v a t i o n s et a c c r o i s s e n t la c o m p l e x i t é d u p h é n o m è n e .
D a n s les e x p é r i e n c e s d e M . B o u t y , faites d a n s son labo
r a t o i r e d e la S o r b o n n e , la f o r m e d e la v e i n e était déter
m i n é e p a r d e s a j u t a g e s o u c u v e t t e s e n é b o n i t e (des cuvettes en v e r r e o n t é g a l e m e n t d o n n é d e b o n s r é s u l t a t s ) , encastrées a u x e x t r é m i t é s d ' u n t u b e d e p l o m b a m e n a n t Peau qiu
(1)-Cette d e r n i è r e c o n d i t i o n , f a c i l e m e n t r é a l i s a b l e dans un labo
r a t o i r e où l'on p e u t d é t e r m i n e r la f o r m e de la v e i n e liquide par «ce c u v e t t e en é b o n i t e q u i laisse j u s t e le p a s s a g e d e s é l e c t r o d e s , est loin d ' ê t r e r é a l i s é l o r s q u e la v e i n e e n o b s e r v a t i o n est t o u t e une rivière d o n t le fond n'est pas du t o u t u n i s o l a n t p a r f a i t .
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1903036
L A H O U I L L E B L A N C H E 481
arrivait a v e c u n e v i t e s s e v a r i a b l e s u i v a n t la p r e s s i o n à laquelle elle é t a i t s o u m i s e ( v o i r fig. 2).
Apres a v o i r v é r i f i é , p a r l ' e m p l o i d e s o l u t i o n s d e s u l f a t e de cuivre p l u s o u m o i n s c o n c e n t r é e s , q u e la force é l e c t r o - motrice i n d u i t e é t a i t b i e n i n d é p e n d a n t e d e la c o n d u c t i b i l i t é du liquide e m p l o y é , M . B o u t y n e fit p l u s u s a g e q u e d ' e a u ordinaire. T o u t e s les e x p é r i e n c e s o n t vérifié la p r o p o r tionnalité r i g o u r e u s e d e la f o r c e é l e c t r o m o t r i c e e t d e la vitesse, p r é v u e p a r la f o r m u l e (1). L e s v i t e s s e s s u r l e s q u e l l e s ont porté les o b s e r v a t i o n s , o n t v a r i é d e om5 o à 19 m è t r e s par s e c o n d e . L ' é c h e l l e d e s o b s e r v a t i o n s s ' é t e n d d o n c e n t r e des limites t r è s l a r g e s .
Le c h a m p m a g n é t i q u e é t u d i é é t a i t p r o d u i t p a r u n g r o s électroaimant F a r a d a y , m u n i d e p i è c e s p o l a i r e s d e 20 cen
timètres de d i a m è t r e et s i t u é e s à 3 c e n t i m è t r e s d e d i s t a n c e . Son intensité p o u v a i t v a r i e r d e b à 3ooo G a u s s .
La sensibilité d e la m é t h o d e e s t telle q u ' a v e c u n é l e c t r o - mètre c a p i l l a i r e q u i p e r m e t d ' a p p r é c i e r c o u r a m m e n t le _ L _ de volt, s o i t en v a l e u r a b s o l u e 5ooo C . G , S . , o n 20000
pourrait avec u n e v i t e s s e v = 14 m è t r e s et u n e h a u t e u r d e cuvette / = 6 c e n t i m è t r e s é v a l u e r u n c h a m p d e :
5ooo
3C = = 0,6 G a u s s . 14 X 100 X 6
E t c'est, en effet, ce q u e l ' e x p é r i e n c e a c o n f i r m é .
Grâce à cette m é t h o d e , M . B o u t y a p u : g r a d u e r u n ampèremètre d e 20 a m p è r e s à 1/10 d ' a m p è r e p r è s ; m e s u r e r la quantité a b s o l u e d e m a g n é t i s m e d ' u n a i m a n t p e r m a n e n t ; étudier le c h a m p d ' u n é l e c t r o a i m a n t . E n f i n , e t c ' e s t là c e qui nous i n t é r e s s e p l u s p a r t i c u l i è r e m e n t , il a c h e r c h é à v o i r les résultats q u e Ton p e u t o b t e n i r e n c o n s i d é r a n t c o m m e veine liquide u n e r i v i è r e se d é p l a ç a n t n o r m a l e m e n t a u champ m a g n é t i q u e t e r r e s t r e .
Pour u n e r i v i è r e d e 100 m è t r e s d e l a r g e , c o u l a n t d a n s u n lit parfaitement i s o l a n t a v e c u n e v i t e s s e u n i f o r m e d e u n mètre par s e c o n d e , la v a l e u r d e la c o m p o s a n t e v e r t i c a l e d u champ m a g n é t i q u e t e r r e s t r e é t a n t d ' e n v i r o n 0,42 G a u s s , o n aurait entre les r i v e s u n e d i f f é r e n c e d e p o t e n t i e l l e c o r r e s pondant à :
£ = 0,42 x i o o o o x 100 C . G . S . — 0.0042 v o l t . On voit de s u i t e la f a i b l e s s e d u p h é n o m è n e , et si T o n considère q u e le lit d e la r i v i è r e e s t t r è s m é d i o c r e m e n t isolant, qu'il p r é s e n t e e n s e s d i v e r s e s p a r t i e s u n e c o n d u c t i bilité e s s e n t i e l l e m e n t i r r é g u l i è r e et p e u t l i v r e r p a s s a g e : i°aux courants t e l l u r i q u e s g é n é r a u x ; 20 à d e s d é r i v a t i o n s locales qui p r e n n e n t u n e i m p o r t a n c e p r é p o n d é r a n t e a u voisinage des a g g l o m é r a t i o n s u r b a i n e s s i l l o n n é e s d e c a n a lisations é l e c t r i q u e s , o n n e s e r a p a s é t o n n é d e v o i r q u e les résultats o b t e n u s , a v e c u n e s e m b l a b l e d i s p o s i t i o n , n e l a i s sent pas e s p é r e r u n e s o l u t i o n i n d u s t r i e l l e d e la q u e s t i o n .
Lintensité d u c h a m p m a g n é t i q u e t e r r e s t r e s e r a t o u j o u r s
t r oP faible p o u r p e r m e t t r e d e d é g a g e r n e t t e m e n t l e s r é s u l
te expérimentaux d e t o u t e s l e s c a u s e s d ' e r r e u r s p r é c é d e n t s i g n a l é e s .
H faudrait d o n c , si o n v o u l a i t a p p l i q u e r c e t t e m é t h o d e à la germination ^e 'a v i t e s s e d ' u n c o u r s d ' e a u , r é a l i s e r u n
lspositif qui offrirait le m o y e n d ' i s o l e r u n e v e i n e l i q u i d e
^ m i n c e p o u r p o u v o i r p a s s e r e n t r e les p ô l e s d ' u n p u i s -
n t électroaimant. O u , si Ton v e u t , il f a u d r a i t p l o n g e r
d a n s le c o u r s d ' e a u , à l ' e n d r o i t q u ' o n v o u d r a i t é t u d i e r , u n e s o r t e d e c u v e t t e a n a l o g u e à celle i n d i q u é e p l u s h a u t et q u i s e r a i t l o g é e e n t r e les p ô l e s d ' u n é l e c t r o s u b m e r s i b l e . M a i s a l o r s , l ' a p p a r e i l m e s u r e r a i t n o n la v i t e s s e m o y e n n e d u c o u r s d ' e a u d a n s la s e c t i o n c o n s i d é r é e , n o n p a s m ê m e la v i t e s s e p r i m i t i v e d u filet d ' e a u là o ù est p l a c é e la c u v e t t e , m a i s la v i t e s s e r é d u i t e p a r les f r o t t e m e n t s c o n t r e les p a r o i s d e c e t t e c u v e t t e ; ce d i s p o s i t i f , p o u r ê t r e a d m i s s i b l e , n é c e s s i t e r a i t P e m p l o i d ' u n f a c t e u r d e r é d u c t i o n d é t e r m i n é p a r d e s e x p é r i e n c e s p r é l i m i n a i r e s .
F i g . 3
SCHÉMA DE L'APPLICATION DE LA MÉTHODE
AU CAS DES CONDUITES FORCÉES.
L E G E N D E
N,S, masses polaires de l'éiec- troamiant
partie de la conduite dtîri
vée, en matière isolante.
électrode* de cuivre.
O n p o u r r a i t p e u t - ê t r e e n c o r e a p p l i q u e r c e t t e m é t h o d e à la m e s u r e de la vitesse de P e a u d a n s u n e c o n d u i t e f o r c é e , e n a d a p t a n t à c e t t e c o n d u i t e , à l ' e n d r o i t v o u l u , u n e p e t i t e d é r i v a t i o n f o r m é e p a r u n t u y a u i s o l a n t , t r a v e r s é p a r les é l e c t r o d e s et p l a c é e n t r e les p ô l e s d ' u n é l e c t r o . L à e n c o r e , u n fac
t e u r d e r é d u c t i o n d e v r a i t ê t r e d é t e r m i n é p o u r p e r m e t t r e d e c o n n a î t r e la v i t e s s e d e P e a u d a n s la c a n a l i s a t i o n e n f o n c t i o n d e celle d e la d é r i v a t i o n . O n p o u r r a i t d o n c , en m e s u r a n t à c h a q u e i n s t a n t la différence d e p o t e n t i e l c r é é e n t r e les é l e c t r o d e s , c o n n a î t r e la v i t e s s e c o r r e s p o n d a n t e d e P e a u d a n s la c o n d u i t e et, p a r c o n s é q u e n t , s o n d é b i t . O n a u r a i t a i n s i u n e s o r t e d e c o m p t e u r d ' e a u s o u s p r e s s i o n q u i p o u r r a i t r e n d r e d a n s c e r t a i n s cas d e r é e l s s e r v i c e s .
L a figure 3 m o n t r e , à t i t r e d ' e x e m p l e , c o m m e n t on p o u r r a i t p r a t i q u e m e n t d i s p o s e r les c h o s e s .
T e l l e s s o n t , c r o y o n s n o u s , les a p p l i c a t i o n s i n d u s t r i e l l e s q u e P o n p o u r r a i t t o u t a u m o i n s t e n t e r d e faire d e c e t t e o r i g i n a l e m é t h o d e . E t , b i e n q u e l e u r r é a l i s a t i o n p a r a i s s e u n p e u d é l i c a t e , il e s t t r è s p r o b a b l e q u e l e u r s r é s u l t a t s s e r a i e n t p l u s s a t i s f a i s a n t s q u e c e u x o b t e n u s p a r les p r o c é d é s u s u e l s . L a p r é c i s i o n a v e c l a q u e l l e se s o n t faites les e x p é r i e n c e s d e l a b o r a t o i r e s i g n a l é e s p l u s h a u t s e m b l e n t n e l a i s s e r a u c u n d o u t e à cet é g a r d .
P . DEJEAN.
Licencié es-Sciences
Ancien Elève de VInstitut Electroiechnique de Grenoble.
