Description d'une petite machine électromagnétique

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Submitted on 1 Jan 1881

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Antoine Pacinotti

To cite this version:

Antoine Pacinotti. Description d’une petite machine électromagnétique. J. Phys. Theor. Appl., 1881,

10 (1), pp.461-467. �10.1051/jphystap:0188100100046100�. �jpa-00237846�

461

DESCRIPTION D’UNE PETITE MACHINE

ÉLECTROMAGNÉTIQUE;

PAR M. LE Dr ANTOINE PACINOTTI.

[Traduit du -zvizovo Cimento, ^t. XIX; juin iS6i (1)].

En

1860, j’eus

l’occasion de faire

construire,

pour le cabinet de

Physique technologique

de l’Université de

Pise,

^{un modèle de}

machine

électromagnétique imaginé

par moi ^et que

je

^vais

décrire. Mon but

spécial

^est de faire connaître un électro-aimant d’un genre

particulier employé

dans la construction de cette

machine et

qui,

^outre la nouveauté

qu’il présente,

^me

paraît

propre à donner

plus

^de

régularité

^{et une}

plus grande

^{constance d’action}

aux machines

électromagnétiques.

Je crois aussi sa forme convenable pour recueillir ^{la somme des} courants induits dans ^une machine

magnéto-électrique.

Dans les électro-aimants

ordinaires,

^même

lorsqu’ils

^{sont munis}

d’un conlmutateur, les

pôles magnétiques apparaissent toujours

dans les mêmes

positions,

^{et au} contraire dans l’électro-aimant que

je

^vais

^décrire,

^{en se servant du} commutateur

qui

^{v est}

joint,

^on

peut

^{faire mouvoir les}

pôles

dans le fer soumis à l’aimantation.

La forme du fer de cet électro-aimant est celle d’un anneau

circulaire. Pour concevoir facilement l’allure et le mode d’action du courant

magnétisant,

supposons que l’on enroule ^{sur notre}

anneau de fer un fil de cuivre couvert de

soie,

^et

qu’après

^avoir

formé la

première ^couche,

^{au lieu de continuer} l’Iléllce au-dessus

( 1 ) ^En reproduisant ^{l’article de M.} Pacinotti, ainsi que la planche qui l’accompa- gnait dans le Nuovo CÙnento, nous avons pensé ^être agréables ^aux lecteurs de ce

Journal, l’Exposition d’électricité ayant appelé l’attention sur les machines de M. Pa-

cinotti, jusqu’alors connues en France seulement par ^une Communication de l’auteur à l’Institut (Comptes ^{rendus des séances} de 1’-4cadéniie des Scimuces, t. LXXIII, p. 543 ; 1871). ^{Il nous a} paru intéressant de ^montrer combien lU. Pacinotti avait été près ^de

trouver les principes qui, exposés ^{et mis en} pratique par MM. ’Yi1ùe, ^Wheatstone

et Werner Siemens, ^ont produit les machines dynamo-électriques ^en usage aujour- d’hui, ^et de voir énoncer à cette date la réversibilité des moteurs magnéto-élec- triques.

Quant ^aux progrès qu’il ^{restait à réaliser} ponr arriver aux machines Gramme, celles-ci sont trop ^connues de nos lecteurs pour que ^nous insistions.

(La Rédaction.)

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:0188100100046100

de celle

déjà construite,

^on ferme le fil

métallique

^soudant

entre eux les deux bouts

qui

^{se trouvent I’un}

près

^de

^{l’autrc ;}

nous aurons ainsi recouvert l’anneau de fer d’une

spirale

^fermée

isolée,

^{tournant dans une} direction invariable.

A

présent,

^{si nous faisons}

communiquer

^{avec les deux}

pôles

^de

la

pile

^deux

points

^{du fil}

métallique

^{de cette hélice assez}

éloignés

l’un de

l’autre,

le courant, ^se divisant en deux

parties, parcourt

l’hélice sur les deux

portions comprises

^{entre les deux}

points

^de

communication,

^et les directions

qu’il prend

^sont telles que le fer devra s’aimanter en

présentant

^les

pôles

^aux

points

^{où sont}

appli- qués

^les

rhéophores.

^La

ligne

^droite

qui joint

^{les deux}

pôles

^pourra

être

appelée

^axe

magnétique ;

^en

changeant

^les

points

^{de commu-}

nication avec la

pile,

^{nous pourrons Ramener à}

prendr e

^une

position quelconque

transversale à la

figure

^du fer de l’élecuro-

aimant,

que

je désignerai

pour cela ^sous le nom d’électro-aimant transvensccl. Les deux

pièces

d’électro-aimant

placées

^{des deux}

côtés de la droite

(qui

^{dans notre machine est un}

diamètre) passant

par les rhéophores

^{de la}

pile peuvent

^être considérées comme deux électro-aimants courbes

opposés,

^{avec les}

pôles

^{de même nom en}

regard.

Pour construire sur ce

principe

l’électr o-aiman t avec

lequel j’ai disposé

la machine

électromagnétique, j’ai pris

^{un anneau de}

fer

tourné, qui, à

^la

façon

^d’une roue,

possède

seize dents

égales,

comme

l’indique

^la

fig.

^{i de la}

planche ci-jointe.

^{Cet anneau est}

porté

par

quatre

rayons de laiton _{a, a, cc,} cz

(fig. 4) qui

le réunissent

avec l’ahbre de la machine. Dans l’intervalle

qui

^{existe entre les}

dents

successives, j’enroule

du fil de cuivr e couvert de

soie,

^{tenu en}

place

par de

petits prismes triangulaires

^{en bois m}

(fig.

^{i et}

4),

^et

j’obtiens

^{ainsi entre les dents de cette roue de fer autant de}

bobines

électrodynamiques

bien isolées

qu’il y

^{a de dents.}

Dans toutes ces

bobines,

^dont

quelques-unes

^sont

indiquées

par

1 dans les

.P’g.

³

^{et 4}

^et

qui

^sont formées chacune de neuf

couches,

le fil est enroulé dans le même sens. Deux bobines

quelconques

consécutives sont

séparées

par ^une dent ^en fer de la roue et par le

morceau de bois

triangulaire

^mm

( fig.

^{i ,}

3, 4).

^En

passant

^de l’une des bobines à la

suivante, j’ai

laissé libre un étrier de fil de cuivre ^en le fixant au morceau de bois ^nl

qui sépare

^{les deux bo-}

bines. Sur l’arbre M

(fig. 3)

^{de la roue ainsi}

construite, j’ai porté

463

tous les étriers de communication entre les bobines

successives,

^en

les faisant passer par ordre dans des ^trous

pratiqués

^{dans un collier}

de bois tourné sur le même _axe,

et j’ai

relié chacun d’eux au com- mutateur c

(fig. 3), également

^{tourné sur le même axe. Ce com-}

mutateur consiste ^{en un}

cylindre

de bois dur avec deux ordres d’entailles autour des extrémités de la surface

cylindrique,

^dans

lesquelles

^sont enchâssées seize

pièces

^de

laiton,

dont huit ^en dessus et autant en

dessous;

^les

premières

^{alternent avec les}

secondes ;

toutes sont

concentriques

^{avec le}

cylindre

^de

^bois,

^un peu débordantes et

séparées

par le bois. Dans la

fis.

^{c du commu-}

tateur, les

pièces

^{de laiton sont}

indiquées

par les espaces ^obscurs.

Chacune de ces

pièces

de laiton est soudée avec l’étrier corres-

pondant

^de

conjonction

^{entre deux} bobines. Ainsi toutes les bobines

communiquent

^entre

^elles;

^chacune

est jointe

^à la suivante par ^un conducteur dont fait

partie

^{une des}

pièces

^{en laiton du com-}

mutateur; ^{il en résulte}

qu’en plaçant

^en communication avec les

pôles

^d’une

pile

^{deux de ces}

pièces

^au moyen de deux roulettes

métalliques k, k(jig. 3

^et

4)

^{le courant se}

bifurquera,

^{suivra l’hélice}

de l’un et de l’autre côté des

points desquels partent

les étriers

joints

^aux

pièces communicantes,

^{et les}

pôles

^se

produiront

^dans

le fer du cercle

près

^{de ces}

points ^N,

^S

(fig. 4).

^Les

pôles

^d’un

électro-aimant fixe

A,

^B

agissent

^{sur les}

pôles ^N,

^{S de l’électro-}

aimant transversal et en déterminent la rotation autour de son axe

MM, puisque

dans l’électro-aimant

transversal,

^même

lorsqu’il

est en mouvement, les

pôles

^se

produisent toujours

^{dans les mêmes}

positions ^N,

^{S aux}

points

de communication avec la

pile.

Cet électro-aimant

fixe,

ainsi que le ^montrent les

fig.

^{3 et}

^4,

^est

composé

^{de deux}

cylindres

^{de fer}

^{A, B,}

réunis ensemble par ^une barre de fer

FF,

^à

laquelle

l’un d’eux est vissé et l’autre est serré par ^une Aïs

G, qui

^lui

permet

^d’être

déplacé

pour

approcher

^ou

éloigner

^les

pôles

^des

cylindres ^A,

^{B des} dents de la roue. Le

courant de la

pile pénétrant par le rhéophore

fi passe ^à la commu-

nication

1,

^et _{par elle} ^à la roulette

k, parcourt

^toutes les hélices de la roue

revient,

par ^la communication 1 et le fil de cuivre

suivant,

passer dans la bobine du

cylindre ^A,

ensuite dans la bo- bine du

cylindre ^B,

^{et enfin se rend au deuxième}

rhéophore

^fi.

J’ai trouvé fort

avantageux d’adjoindre

^{aux deux}

pôles

^de

l’électro-aimant fixe deux armatures en fer doux

AAA, BBB,

^dont

chacune embrasse _peu

plus

d’un tiers de la

roue

qui

constitue l’électro-aimant

transversal; j’ai placé

^{ces arma-}

tures assez

près

des dents de

l’anneau,

^{et les ai réunies entre} _{elles par}

des brides de laiton

EE, FF,

^{comme on le voit dans la}

projection

horizontale

(fig. 4).

^{Ces armatures n’ont} pas ^été dessinées dans la

projection

verticale de la machine

(fis. 3),

^{afin de ne}

point

cacher les

petites

^{bobines et les dents de la roue. La machine}

agit

^encore

lorsque

^{le courant} passe seulement _par l’électro-aimant

circulaire,

^{mais avec moins de force} que

lorsque

^{le courant passe}

aussi à travers l’électro-aimant fixe.

Je fis

quelques expériences

^{en mesurant} le travail

mécanique produit

par la machine et la consommation

correspondante

^{de la}

pile.

Ces

expériences

^étaient exécutées de la manière suivante : L’arbre de la machine

portait

^une

poulie QQ (fig. 3),

^la-

quelle

^{était entourée} par ^un cordon

qui

^{se fermait autour d’une}

roue assez

grande,

^et la faisait tourner

lorsque

la machine était en mouvement. L’arbre de cette roue était

horizontal,

^{et une}

corde,

en s’enroulant ^sur

lui,

^{élevait un}

poids.

^{A l’une} des extrémités de l’arbre horizontal de la roue était ^un frein

chargé

de manière que le

poids qui

devait être soulevé fût presque suffisant pour ^mettrc

en mouvement tout

l’appareil,

y

compris

la machine électro-

magnétique

^non parcourue par le ^courant. Dans cette

disposition, lorsque

la machine

fonctionne,

^{le travail}

mécanique

absorbé par les frottements est

égal

^{à celui}

employé

pour soulever le

poids,

et, pour avoir le travail total

accompli par la ^machine,

il suffisait de doubler celui donné _{par le}

produit

^du

poids

par la hauteur ^à la-

quelle

^{il avait été} soulevé. On évaluait ainsi le travail

mécanique produit,

et, pour connaître la consommation

qui

avait lieu dans la

pile

pour

produire

^{un tel}

^travail,

^on

interposait

^{dans le circuit}

du courant un voltamètre à sulfate de

cuivre,

^{dont les électrodes}

de cuivre étaient

pesées

^{avant et}

après

^l’essai.

Je vais

rapporter

^{ici les} nombres ohtenus dans une de ces

expériences

^{avec la}

petite

^{machine à} électro-aimant trans-

versal. Cette

machine,

^{dont la roue avait}

om, 13

^de

diamètre,

était mise en mouvement par ^une

pile

^{formée de}

quatre petits couples ^Bunsen,

^{et soulevait à}

^8m,66 un poids

^de

^3kg,2812, compris

la résistance de frottement : ainsi elle fit un travail

mécanique

^de

465

28kgm,415.

^{Le cuivre}

positif

^du voltamètre

éprouva

^une perte ^de

poids

^de

0gr, 224,

^{le cuivre}

négatif augmenta

^{de obr,}

235 ; ainsi,

^en

moyennes, ^on

peut

dire que le travail

chimique

^{dans le voltamètre}

fut

ogr,

229. Ce

nombre, multiplié

par le

rapport

^des

poids équi-

valents du zinc et du

cuivre,

^et par le nombre des éléments de la

pile,

^{a donné le}

poids

^{du zinc}

dissous, ûgr, 951. ^Donc,

pour

produire

1 kgm de travail

mécanique,

^{ont été} dissous dans la

pile ogr,o33

de zinc. Dans une autre

expérience,

^dans

laquelle

la

pile

^{avait 5}

^éléments,

la consommation fut de ogr, ⁰³⁶ pour

chaque kilogrammètre.

Bien que ^ces résultats ne

placent

pas ^le

nouveau modèle

beaucoup

au-dessus des autres

petites

^machines

électromagnétiques,

^{toutefois ils ne me} semblent pas

mauvais,

^eu

égard

^{à ce} que ^{dans ce} modèle existent des

imperfections

^de

construction

qu’on

^{ne retrouve} pas d’ordinaire dans les machines

analogues; parmi

^ces

imperfections, je

^dois

signaler

que le commu- tateur a les contacts en laiton et n’est pas bien ^{centré sur}

l’axe,

de manière que ^toutes les communications ne s’effectuent pas

toujours

suffisamment bien.

Les raisons

qui

^me déterminèrcnt à construire la

petite

^machine

électromagnétique

^{avec Le}

^système déjà indiqué

^{furent les}

suivantes : io Dans la

disposition adoptée,

^{le courant ne cesse}

jamais

^de circuler dans les

bobines,

^et la machine se meut non

par ^une série

d’impulsions plus

^{ou moins}

rapides,

mais par ^un

couple

^{de forces}

qui agissent

continuellement. 2° La construction circulaire de l’électro-aimant tournant, ^et aussi le mode d’aiman.- tation successive

précédemment indiqué,

contribuent à donner de la

régularité

^au mouvement et à rendre minime la

perte

^{de force} vive résultant de chocs ^ou de frottements. 3° Dans ^cette

machine,

on ne cherche _pas à obtenir _que l’aimantation et la désaimantation du fer des électro-aimants s’effectuent

instantanément,

^{chose à}

laquelle s’opposent

^{et les} extra-courants

et

la force coercitive de

laquelle

^{on ne}

peut dépouiller complètement

^le

^fer;

^{mais on}

demande seulement que

chaque portion

^{du fer}

exposée toujours

aux forces

électrodynamiques

convenables passe successivement par les divers

degrés d’aimantation. -/10

^{Les armatures} étendues de l’électro-aimant

fixe,

^{en entourant un nombre assez}

grand

^des

dents de la roue

magnétique,

continuent à

agir

^tant

qu’ils

^con-

servent du

magnétisme.

^{5° Les}

étincelles, quoique augmentées

^en

nombre,

^sont

beaucoup

^diminuées

intensité, puisque

^{l’on n’a}

pas ^{de forts} extra-courants à l’ouverture du

circuit, lequel peut

rester

toujours ^fermé;

^{on a}

seulement, pendant

que la machine

fonctionne,

^{un courant} induit continu

dirigé

^{en sens}

opposé

^du

courant de la

pile.

Je pense que la valeur de ^ce modèle est encore accrue par ^ce que l’on

peut

transformer avec facilité la machine

électromagnétique

en machine

magnéto-électrique

^{avec courant continu.}

^Si,

^{au lieu}

de l’électro-aimant AB

(fig. ^3, 4),

^on

disposait

^un aimant perma-

nent et

qu’on

^{fît tourner} l’électro-aimant

transversal,

^{on aurait en} effet une machine

magnéto-électrique qui

^{donnerait un courant}

induit

continu, dirigé toujours

^{dans le même sens. Pour trouver}

la

position

^la

plus opportune

des sondes sur le commutateur, afin de recueillir le courant

induit,

remarquons que, par l’influence exercée sur l’électro-aimant

mobile,

^les

pôles opposés

^{se forment}

aux extrémités d’un diamètre ^en

présence

^des

pôles

de l’aimant fixe. Ces

pôles ^N,

^S conservent leur

position

^{fixe même}

lorsque

l’électro-aimant transversal tourne sur son axe ; de là pour le

magnétisme,

^et

conséquemment

^encore pour les ^courants

induits,

nous pourrons admettre ^ou supposer que les bobines de fil de cuivre .tournent ^en restant enfilées sur l’aimant circulaire immo- bile. Pour étudier les courants induits

qui

^se

développent

^dans

de telles

bobines,

considérons l’une d’elles dans les différentes

posi-

tions

qu’elle peut prendre.

^{En allant du}

pôle

^N

(fig. 2)

^{vers le}

pôle S,

^on

développera

^{dans la bobine un courant}

dirigé

^{dans un}

sens

jusqu’à

^ce

qu’elle

soit arrivée au

point

^{milieu a ; à}

partir

^de

ce

point,

^{le courant}

prendra

^{une direction}

opposée; ^ensuite,

^en

allant de S vers

N,

^{les courants} conserveront la même direction

qu’ils

^avaient entre a et S

juscju’au point

^milieu

^{b ;} après b

^{ils se}

renverseront de _nouveau,

reprenant

^{la direction}

qu’ils

^{avaient entre}

N et a.

Actuellement, puisque

^toutes les bobines

communiquent

entre

elles,

les forces électromotrices s’additionneront et donne-

ront dans le courant total la

disposition indiquée

par les flèches dans

la fig.

^2, et, pour recueillir le ^courant les

positions

^les

plus

opportunes

des sondes seront

b ;

c’est-à-dire

qu’il

^faut

placer

les collecteurs sur le commutateur à

angle

^{droit avec la}

ligne correspondant

^{à la}

magnétisation

de l’électro-aimant. Le courant

induit

change

de direction en

changeant

^{le sens} de la rotation. Et

467

pour le

compte

^du commutateur, si les collecteurs sont sur le diamètre

correspondant

^{à la}

ligne

^des

pôles,

^{ils ne} recueillent

aucun courant , ^en

quelque façon

que l’électro-aimant tourne ; à

partir

^{de cette}

position,

^{en les}

déplaçant

^d’un

^côté,

^{on a un}

courant en sens contraire de celui

qu’on

obtiendrait ^en les

déplaçant

de l’autre côté.

Pour

développer un

^courant

induitpar

la machine ainsi

cons truite,

j’approchais

^{de la roue}

magnétique

^les

pôles opposés

^{de deux}

aimants

permanents,

^ou

magnétisais

^{avec un courant l’électro-}

aimant fixe

qu’on y

^{trouve, et faisais tourner} sur son axe l’électro- aimant transversal. Aussi bien dans la

première

que dans la deuxième

manière, j’obtenais

^{un courant}

^induit,

continuellement

dirigé

dans le même _sens,

qui

^{montrait à une boussole une notable}

intensité,

^même

après

^{avoir traversé de l’eau acidulée} par l’acide

sulfurique

^ou du sulfate de cuivre.

Quoique

la deuxième manière

ne soit pas

convenable,

^{il reste} facile de

placer

^{un aimant}

permanent,

^et alors la machine

magnéto-électrique

^résultante

aura

l’avantage

^{de donner des courants induits tous}

dirigés

^dans

Je même sens et

additionnés,

^sans

qu’il

^soit besoin d’autre méca- nisme pour les

séparer

^{de ceux}

qui

^{leur sont}

opposés,

^ou pour les faire

conspirer.

^{Et ce modèle montre bien comment} la machine

électromagnétique

^est

opposée

^à la machine

magnéto-électrique, puisque

^{dans la}

première,

^en faisant passer dans les bobines le

courant

électrique

introduit par les

rhéophores,

^on obtenait le

mouvement de la roue et le travail

mécanique,

^et que dans la

seconde,

^en

employant

^{un travail}

mécanique

pour faire tourner

la _roue, ^on obtient par l’aimant

permanent

^{un courant}

qui parcourt

les bobines et se rend aux

rhéophores

pour être introdui t dans les corps ^sur

lesquels

^{il doit}

agir.