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Voltmètre rotatif pour la mesure de très hautes tensions
M. Feldenkrais
To cite this version:
VOLTMÈTRE
ROTATIF POUR LA MESUREDE
TRÈS
HAUTESTENSIONS
Par M. FELDENKRAIS.
Sommaire. 2014 Un voltmètre rotatif Kirkpatrick, adapte à la mesure de très hautes tensions des géné-rateurs Van-de-Graaf a été construit afin de comparer entre elles quelques méthodes récentes de mesure
des hautes tensions. L’appareil donne de très bons résultats. Il est très maniable, donne une mesure
continue sans prendre de l’énergie à la source de tension et suit promptement les variations de tension.
Les très hautes tensions sont d’un usage de
plus
enplus
courant dans les laboratoires. Les étude sur le noyau, lasynthèse
de radioélémentsartificiels,
la pro-duction des rayons X dans le traitement du cancer nécessitent des tensions deplus
enplus
élevées. La mesureprécise
des hautes tensions est devenue unequestion
importante
àlaquelle
de nombreuses solu-tions furentproposées. Kirkpatrick (1)
a construit un voltmètre constitué par unecapacité
tournantequi
secharge
sous l’influence de la source de tension et quel’on
décharge
ungrand
nombre de fois à la seconde àtravers un
galvanomètre
mis au sol. Cedispositif
donne une solutionexempte
des inconvénients de laplupart
des autres méthodesproposées.
J’ai construit un voltmètre rotatif de ce
type,
adapté
à la mesure de très hautes tensions desgénérateurs
électrostatiques
dutype
van de Graaf à courroies(2)
ou àpoussières
(~)
afin de comparer entre ellesquel-ques méthodes récentes de mesures de hautes
tensions,
notamment : la méthode où l’on mesure la tension par le travail
accompli
pourtransporter
lescharges
élec-triques
(4),
la méthode de lapastille qui
se soulèvequand
la tension est suffisante(5),
les éclateurs et autres.’
L’appareil
(fig. 1)
est essentiellement unegénéra-trice constituée d’un rotor R entrainé par un moteur
(fig ~)
à vitesseconstante,
d’un collecteur C(redres-seur)
et d’ungalvanomètre G
qui
mesure le courantengendré
par lesdécharges
successives descharges
induites sur le rotor. Ce dernier consiste en uncylindre
creux en cuivre rouge de 333 mm delongueur,
145 de diamètre et de3,5
d’épaisseur,
àchaque
extré-mité
duquel
est soudée unebague
surlaquelle
on a vissé undisque
en bakéliteépais
de 15 mmconsti-tuant le fond. La
partie
métallique
est ensuite sciée lelong
de l’axe en deuxhémicylindres,
recuite pour éliminer les tensions internes causées par la soudure et remontée sur lesdisques
en bakélite que l’on fixe(1) P. KIRKPATRICK et 1 MïYAKE. R. S. 1., 3, 1932, 1.
(2)MJB1. F. JOLIOT, M. FELDE-XRRAIS et A. LAz«D. C. H., 1936,
202,
p. 291.
Il E VOLLRATH Phys. Rev , 1932. 42, p. 98; PAoTHEBIr R et
MopEAu-HANOT. G. R., 1935, 201, p. 1332. (4) I. FELDE-NliRAIS. C. R., 1936, 202, p. 1034.
° PAUTHENtER et Mme MOREAU-HANOT. C.
R.,
1936, 202, p. 929.sur un axe en arirr
de 30
11H11 de diamètre(lui
1e8ii>n-verse, il l’aide de doux
petites
bagues
et des Lecylindre
se Lrouve isoléélectriquement
de l’axequi
estentraîné par le moteur.
Fig. 4 .
Le collecteur est fait de deux
segments
en laiton lié chacun à unhémicylindre.
Une matière isolante(baké-lite)
futincorporée
entre lesjoints
dessegments
pour éviter les vibrations des balais faits en tresse de lai-ton. Les balais sont montrés sur unporte balais
isolantqui
peut
être fixé à différentespositions
autou r del’axe;
cequi
permet
de trouver laposition
des balais pourlaquelle
le courant est maximum. Ledisque
porte-balais
peut
aussiglisser
lelong
de l’axe pourrégler
lapression
des balais.L’appareil
deKirkpatrick portait
despièces polaires
que l’on asupprimées
ici. Il est facile de démontrer, etB’expérience
leconfirme,
que le manque de ’"B~ métriedu
champ électrique
autour ducylindre
tournant dû à lasuppression
despièces polaires
n’affecta en ripll](1caractéristique
essentielle du voltmètrequi
estl’éta-lonnage
linéairequipermet
uneextrapolation
faciie etprécise.
Seulementl’étalonnage
n’estplus
absolu dans le sensqu’il
n’est valable que pour laposition
et dans les conditions danslesquelles
il fut effectué.L’étalonnage
du voltmètre est fait en se basant sur le faitqu’une sphère
degénérateur chargée
à uneten-sion
égale
ou inférieure à un dixième de sa tension maximumgarde
sacharge pendant
trèslongtemps
384
san,
pertes
décelable. On a pu parexemple
faile l’exlJérience
intéressante suivante. On achargé
lasphère
et fait la lecturecorrespondante
auvoltmètre,
puis
on aapproché
unesphère
témoin mise ausol,
de même diamètre que lasphère
chargée, jusqu’à
une distanceFig. 2.
égale
à troisdiamètres,
et on a lu le courant au volt-mètre. Cetteopération
a étérépélée
enrapprochant
la,’
Fig. 3.
sphère
témoin de avantchaque
lecturejusqu’à
laposition
où il ne restait entre lessphères
que ladis-lance de
quelques centimètres,
suffisants pour ne pas avoir une1’liarge
Puis lesopérations
furentrépé-tées en reculant la
sphère
témoin. Les lectures au voltmètrecorrespondantes
à despositions idenliques
de la
sphère
témoin étaient les mêmes. La dernière lecture était elle-lnêmeégale
à celle du début del’expé-rience. La
sphère chargée
n’a donc rienperdu
de sacharge
au cours desopérations qui
ont nécessité un bonquart
d heure.La sensibilité de
l’appareil
est élevée. Placé à 1l:i cm d’unesphère
chargée
de 3O cm de diamètre, il donne0,.’i. 10-1
amp par cequi
permet
de déceler des variations de 500 V avec ungalvanomètre
coura,at, Le fonctionnement du voltmètre est engénéral
très satis-faisant. Les balais et le collecteur étant du mêmemé-tal,
iln’y
apratiquement
pas ~le courant résiduel ou initiald’origine
thermoélectrique.
Le courantproduit
par le rotor est
rigoureusement
proportionnel
à la vitesse durotor
et la tension mesurée. Les courbes de la tension en fonction du courant et du courant en fonction de la tension sont des droites. Les mesuresdéjà
faitespermettent
de confirmer la constatation de J. R. Meador(1)
que les valeurs données par les écla-teurs sontlégèrement trop
fortes.En résumé :
L’appareil
est trèsmaniable,
il suitpromptement
les variations de la tension et avec ungalvanomètre
de faible inertie onpeut
déceler des variations inférieures à un millième de la tension maximum d’un Van de Graaf.L’appareil
neprend
pasd’énergie
à la source dont on mesure la tension :l’éner-gie
est fournie par le moteurqui
entraîne le rotor. Ilpermet
une mesure continue de la tension. Son étalon-nage estindéréglable
tant quel’emplacement
des corpsenvironnants
pendant l’étalonnage
n’est pas nio-difié.Ce travail fait
partie
d’un ensemble des travaux sur la mesure des hautes tensions quej’ai
entrepris
sous la direction de M. F. Joliot dans ses laboratoires de l’EcoleSpéciale
des Travaux Publics àCachan,
où cetappareil
a été construit. C’est à M. LéonEyrolles,
d recteur del’Ecole,
queje
dois les moyens pour la construction del’appareil
etje
luiexprime
magrati-tude.
L’étalonnage
a été effectué aux laboratoires duprofesseur
Pauthenier,
àqui je
dois mesremercie-ments pour son
hospitalité
el ses conseilsprécieux.
Des résultatsprécis
des travaux en cours serontpubliés
prochainement.
(1) H;lect. Eng , 1934, 53, 942.
