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Submitted on 1 Jan 1877
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Sur les phénomènes d’induction
L. Mouton
To cite this version:
L. Mouton. Sur les phénomènes d’induction. J. Phys. Theor. Appl., 1877, 6 (1), pp.5-16.
�10.1051/jphystap:0187700600500�. �jpa-00237358�
JOURNAL
DE PHYSIQUE
THÉORIQUE ET APPLIQUÉE.
SUR LES PHÉNOMÈNES D’INDUCTION;
PAR M. L. MOUTON.
Au moment de la fermeture et à celui de la rupture du courant
inducteur,
y une bobine induite est lesiége
de mouvements élec-triques qui, depuis Faraday,
ont été constatés et étudiés par l’unou l’autre des
procédés
suivants : y ° les extrémités du fil induitsont reliées à un
galvanomètre;
ce fil constitue ainsi un circuit fermé danslequel
legalvanomètre indique
le passage de cou-rants de durée très - courte dits courants
d’induction;
2° cesextrémités sont fixées à une
spirale magnétisante ;
lesphéno-
mènes sont alors accusés par l’aimantation des
aiguilles
d’acierplacées
dans laspirale ;
3° ces mêmes extrémités sont mises enrelation par le corps d’un animal dont les commotions sont le
signe
des mouvementsélectriques ; 4°
enfin lespôles
de la bobinesont
séparés
par un espace d’air suffisammentfaible,
ou par une colonne de gazraréfiés,
tels que les fluides ébranléspuissent
lesfranchir sous la forme
complexe
de l’étincelle ou de la lumière dite des tubes de Geissler.Je me suis
proposé
de résoudre laquestion
suivante : Les extré- mités de la bobine induite étantcomplétement isolées,
defaçon qu’il
nepuisse
seproduire
ni courant encircuit,
niétincelles,
dequels phénomènes
le fil induit est-il lesiégez
Enprécisant
davan-tage et me bornant au cas de la rupture du courant
inducteur,
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:0187700600500
pendant
le passage de ce courant, les extrémités du fil induit neprésentent
aucune différence de tension(1);
la même chose a lieuquelques
instantsaprès
la rupture. Parquelles
valeurs successivesa
passé
cette différence depotentiel
ainsipartie
de zéro et revenueà zéro?
Je décrirai d’abord sommairement le
dispositif expérimental employé, puis
les résultats obtenus(2).
Disjoncteur.
- Il se compose d’abord de trois roues en cui-vr.e de 1 décimètre de
diamètre, A, B, B (fig. 1),
montées sur leFig. i.
même arbre horizontal et
soigneusement
isolées de cet arbre par despièces
d’ébonite. La roue Aproduit
la fermeture et la rup-ture du courant inducteur. A cet
effet,
elleprésente
unpetit
filetexcentrique
a(fla. 2), qui
vient àchaque
tour frotter contre unepièce
en bronze b taillée en couteau. Cettepièce,
constammentpoussée
par un ressort, est tenue à distance de la roue A par une vis buttante et necommunique
avec ellequ’au
passage du filet excen-trique.
Lapièce
b faitpartie
d’unsystème
très-solideD,
isolé du(’ ) Il est bien entendu que la tension dont il sera toujours question dans cet ar- ticle est celle qui se constate par communication métallique lointaine, qui est indé- pendante du point touché du conducteur, la tension de Volta, comme l’appelle bien
J ustement M. Mascart { Traité d’électricité statique, 1876, Préface ), ou enfin le po- tentiel pour ceux que n’enraient pas trop les considérations mathématiques a priori.
( 2) Cet article, ainsi que les figures qui s’y rapportent, est extrait d’une thèse que
je viens d’avoir l’honneur de soutenir devant la Faculté des Sciences de Paris. Je prie
le lecteur d’y recourir pour tout ce qui lui paraîtra ici trop succinctement exposé.
(li?n, de l’.École Normale, 2e série, t. VI ; Paris, Gauthier-Villars.)
7 reste de
l’appareil
et danslequel
ellepeut
s’élever ou s’abaisser ver-ticalement de
quantités soigneusement
mesurées par une vis mi-crométrique
cgraduée au b!0
de millimètre. Le courant inducteurentrant par la borne d passe dans la roue A par le ressort frotteur ce Fig. 2.
et,
pendant 1e
contact de lapièce
b avec le filet a, gagne lesystème
Det retourne à la
pile
par la borne e.Les roues
B,
B sontidentiques.
Chacune d’ellesprésente
un cou-teau f (fig. 3) parallèle
à l’axe derotation,
yporté
à l’extrémitéFig. 3. z
d’un
long
ressort couchéparallèlement
à la circonférence de laroue et
qu’empêchent
de vibrer des vis buttantes le condamnant à n’effectuer que des mouvementsd’amplitude
extrêmement faible.A
chaque révolution,
le couteau touche unepointe fixe g portée
surune colonne isolée et mise en relation avec les
quadrants
d’un élec-tromètre par un fil
partant
de la borne lz. Les rouesB,
B communi- quent en outre constamment, par deuxtrotteurs j3
isolés du reste del’appareil,
avec lesbornes i,
mises par un fil en relationmétallique
avec les extrémités du fil induit. Au moyen de la
loupe,
contrôlée parun
procédé électrique particulier; je
m’assurais que les contacts descouteaux
avec lespointes
g avaient bien lieu au même instant. Si l’on sereporte
à ladescription
dusystème D,
on voit alors que, en faisant monter ou descendre lapièce
b au moyen de la vis micro-métrique
c, onpeut
faire que l’instant du double contact descouteaux f et
despointes
serapproche
ous’éloigne
dequantités
bien déterminées de celui de la rupture
métallique
du courantinducteur. ,
Ces
quantités,
mesurées par la vismicrométrique,
se traduisentaisément en temps si l’on connaît la vitesse de rotation de
l’appa-
reil. Pour mesurer cette
vitesse,
une came K(.fig. I)
pressant surun ressort
fermait,
àchaque
tour del’appareil,
un courantspécial communiquant
avec unsystème inscripteur
dont il sera dit unmot tout à l’heure.
Enfin la
poulie
C(fis. 1)
était reliée à l’arbre du moteur par une cordequi communiquait
le mouvement àl’appareil.
Cet instrument a été construit par MM. I3rünner frères.
IlIoteit7- et
régulateur.
2013 Je me suis servi pour moteur d’unepetite
machine Gramme dans le fil delaquelle
était lancé le cou- rant de deux ou trois éléments Bunsen. Desirrégularités
dans lemouvements, dues
probablement
aux variations de lapile,
m’ontconduit à y
adjoindre
lerégulateur représenté (fig. 4) et applicable
à tout moteur
électromagnétique.
C’est lesystème
à force centri-fuge
deWatt, prenant
son mouvement par une corde sur l’arbre même de la machine. Au sommet A dulosange
articulé où setrouve fixé dans le
régulateur
des machines à feu l’anneauportant
le bras du levierqui
doit augmenter ou diminuer l’entrée de la vapeur dans lecylindre,
est fixée unetige
horizontale faisant corpsavec cet anneau et
guidée
par deuxbaguettes
verticales a, a,l’empêchant
de faire autre chose que s’élever ou s’abaisserparal-
lèlement à
elle-même,
selon que les boules s’élèvent ou s’abaissent.Aux deux extrémités
b,
b de cettetige
horizontale sont fixés deuxcylindres B,
B en caoutchoucdurci,
sur chacundesquels
est enroulé9
en hélice un fil de fer
de 2
millimètre de diamètre environ. Cescylindres plongent
dans des vasesremplis
de mercure; le fil de fer enroulé se trouve ainsicommuniquer
par une extrémité avecle mercure, par l’autre avec l’ensemble
métallique
del’appareil.
Le courant
qui
fait mouvoir le moteur, au lieu de se rendre direc- Fig. If.tement dans
celui-ci,
est d’abord lancé dans le mercure des vases, de là il passe dans lesspires émergées
du fil defer, puis
dans lamachine .
On
comprend qu’un
accroissement devitesse,
parexemple,
dela machine se traduit immédiatement par la sortie d’une ou
plu-
sieurs
spires
du mercure, d’où uneaugmentation
de résistance(la
résistance d’une
spire
étaitégale au --L
environ de la résistance to-tale du
circuit)
et par suite un affaiblissement du courant moteur.Cet
appareil
a été construit par M. Ducretet.lnscripteur dUl71ouvement.
Il étaitimportant
desavoir
d’abordjusqu’où
allait larégularité
du mouvement. Pourcela, j’adaptai
audisjoncteur
lepetit appareil représenté ( fis. 5).
La cameK,
donton a vu la
place
dans ledisjoncteur,
venait àchaque
tour de celui-ci presser le ressort R et amener le contact entre la
pointe
n etl’enclume n2. Le courant d’une
pile spéciale,
alorsfermé,
mettaiten action un électro-aimant
inscripteur
ordinaire. Ce derniertraçait
une courbe sur uncylindre
tournant recouvert depapier noirci,
concurremment avec celle des vibrations d’undiapason
deM.
Koenig
donnantl’ ut!,
c’est-à-dire faisantsoixante-quatre
vibra-Fig. 5.
tions
complètes
par seconde. Je me suis borné àcompter
le nombresdes vibrations du
diapason correspondant
àvingt
tours dudisjonc-
teur, et, pour citer les chiffres d’une
série, je
l’ai trouvécompris toujours
entre 100 et101; je puis
donc affirlner que le nombre nde tours par seconde était
compris
cejour-là
entre20 64 I00=I2,8
20 X 64
, i .et I0I == I2,7, et que par
conséquent
la vitesse ne variait pas, dans un intervalle deplus
dequatre minutes,
du centième de savaleur moyenne.
Une fois assuré de la
régularité
du mouvement,je
substituai aucylindre
tournant unsimple récepteur Morse, dont j’avais comparé
la marche à un chronomètre de Winnerl. Il était facile de déduire du nombre de
points compris
dans une bande delongueur
donnéela valeur absolue de la vitesse à
chaque expérience.
E’lectromètre
et sagraduation.
-- L’instrument de mesure étaitun électromètre à
quadrants
de M.Thomson. fabriqué
chez MM. El-liott,
deLondres ;
ilprésente
lesystème
de réflecteur communé-ment
employé
dans lesgalvanomètres
de M. Thonoeson : unpetit
miroir concave de 80 centimètres de rayon fixé à
l’aiguille.
Enregard
et à 80
centimètres,
se trouve uneplanchette portant
une échelleII
horizontale,
et au-dessous de cette échelle une fente que lesAnglais
éclairent par une
lampe
àpétrole. L’image
de la fente et même d’un filqu’on
peut tendre en son milieu seproduit
très-nette surl’échelle.
L’approximation
est incontestablement moindre que celle que donnent leslunettes;
mais ceprocédé présente
en revanchel’avantage
den’exiger qu’un
coup d’oeil que l’on peutjeter rapide-
ment sur
l’échelle,
tout enopérant.
A cepoint
de vuesurtout, je
me permets de le recommander aux chercheurs .
L’aiguille
demeuraitchargée
par la communication du conden-sateur avec un des
pôles
d’unepile
ouvertequi
n’ajamais dépassé cinquante
élémentszinc-platine-eau.
Cette méthode de
charge
esttrès-commode ;
mais elle demandeà être entourée de
quelques précautions.
D’abord il faut se
prémunir
contre la variabilitépossible
de cettepile; je
l’ai fait en m’en rélérant tous lesjours
à une batterie devingt
élémentsDaniell, soigneusement
montés avec des dissolu-tions
toujours identiques
de sulfate de zinc et de sulfate decuivre ; je
considère ainsi commenégligeables, d’après
M.Thomson.,
lesvariations de cet élément type que
je prends
comme unité de forceélectromotrice ou de différence de
potentiel (1 ).
Une cause d’erreurs bien
plus
considérables peut résulter de la faiblesse de cettecharge,
àlaquelle
peuvent devenir aisément com-parables
les différences depotentiel
que l’on veut mesurer.Dans ce cas une même différence de
potentiel
des secteurs peut être accusée par des déviations absolument différentes selon la va-leur absolue de ces
potentiels.
Une formule donnée dans le Joui- nal dePhysique
par M. Mascart(2)
m’apermis
d’étudiercomplé-
tement l’instrument sous ce
point
de vue, et de tirer même avantage de cequi paraissait
tout d’abord une infériorité.Si V est le
potentiel
fixe del’aiguille, Vi
etV2
ceux des secteurs, le moment ducouple qui
tend à dévierl’aiguille, supposée
retenueau zéro a une valeur de la forme
(1) Voir THOMSON, Reprint ofpapers on electrostatics and magnetism; London, 1872,
p. 216.
(1) Journal de Physique, t. IV, p. 324 et suiv. (Extrait d’un Traité d’électricité sta-
tique aujourd’hui paru.)
où 1 et Il sont deux constantes
dépendant
de l’instrument. J’ai d’abord vérifié laconséquence
suivante de cette formule : si lespoints
reliés aux secteurs sont lespôles
d’unepile
ouverte de forceélectromotrice totale
A,
si l’onappelle M2
le moment ducouple
de déviation
quand
lepôle positif communique
ausol, M3
ce mo-ment
quand
c’est lepôle négatif,
etM1 quand
on met au sol lemilieu
de la
pile,
on aet
c’est-à-dire que le moment dans le dernier cas est la moyenne
arithmétique
des deux autres.Les mêmes
piles
ouvertes m’ontpermis
de vérifier la secondeconséquence
que voici :Soit
Mi
le momentcorrespondant
aupotentiel
V del’aiguille, et v1, V 2
des secteurs, on aChangeons
V en- V,
en intervertissant lespôles
de lapile
decharge :
le nouveau momentM2
seraqui
pourra être designe
contraire ou de mêmesigne
queMai.
Retranchons
M2
deM1,
cequi reviendra,
au cas leplus fréquent
oùles déviations sont de sens
contraire,
àajouter
leurs valeurs abso-lues ;
on ac’est-à-dire la déviation
qu’aurait
fournie la même différence depotentiel
avec deuxpotentiels égaux
et designe
contraire.Voici un tableau obtenu avec une
pile
decharge
decinquante
éléments
zinc-cuivre-eau,
et unepile
d’essai de trente élémentszinc-platine-eau.
I3
On voit que les nombres de la colonne des moyennes ne diffèrent pas les uns des autres de
plus de £
de leur valeur.Ce fait
établi, j’ai
dressé une courbe degraduation
de l’instru-Fig. 6.
ment en reliant aux secteurs des séries successives de 10, 20,
30, ...
éléments de
pile,
à milieu fixé ausol, calquant
absolument leprocédé
degraduation
dugalvanomètre
par la lentille à secteursde MM. de la
Provostaye
etDesains ;
lafig.
6 est une réductionI4
au 1 20
de la courbe ainsi tracée. J’aiplacé
entre lapile
decharge
et
l’aiguille
un commutateur à basculepermettant
unerapide
in-terversion des
pôles,
etj’ai
pu avoirainsi,
par une double mesure, à la fois des nombrestoujours comparables
entre eux, et être ren-seigné
en même temps sur la valeur absolue despotentiels
enjeu.
Soient A l’une de ces
déviations,
moyenne desdeux observations,
B l’ordonnée
correspondante
de la courbe del’électromètre ;
lesvingt
Daniell donnaient cejour
une déviation a àlaquelle
corres-pondait
une ordonnéeb ;
la différence dupotentiel
est20 b B,
l’é-lément Daniell étant l’unité.
Appareil
d’indllction. J’aiemployé
les deux bobines induites suivantes : lapremière
de diamètre extérieur7c,5 environ ,
lon-gueur i5 centimètres - le fil y fait 13386o tours avec un diamètre
de 4
demillimètres,
et unelongueur approximative
de 2500 mètres .Sa résistance mesurée directement est
942 Ohms ;
elleprovient
d’un
schlitten-apparat
de duBois-Reymond, fabriqué
à Heidel-berg.
La seconde bobine m’a étégracieusement
offerte par M.Ruhmkorff ;
elle a les mêmesdimensions,
avec7260 spires
d’un fil de
2 5
de millimètre dediamètre ,
environ 1 00 mètres delong;
sa résistance estI64
Ohms. Elle est formée de deux bobinesqui
peuvents’accoupler,
soit par le bout intérieur du filenroulé,
soit par le bout extérieur.
J’ai construit quatre bobines inductrices
qui pénétraient
exacte-ment à l’intérieur de l’une ou de l’autre des bobines induites dont elles avaient la
longueur :
elles sont recouvertes d’un fil de cuivre de I millimètre dediamètre ;
l’une en a une seuleépaisseur,
lesautres
deux,
trois etquatre ;
elles neprésentent
aucunepièce
defer à l’intérieur.
Courant inducteur. - Il était fourni par un élément Daniell moyen
modèle, plus
ou moinscomplétement rempli
avec des dis-solutions bien pures de sulfate de zinc et de sulfate de
cuivre ;
larésistance en était mesurée par un
procédé indiqué
dans le Journalde
Physique (1);
un rhéocorde deI’oggendorff
servait à modifier(t) Journal de PhJ’sique, t. V, p. I44.
I5
l’intensité du courant, dont une fraction convenable était lancée à volonté dans un
galvanomètre
de Weber.Discussion (le la
méthode;
résultais. 2013 Aupoint
de vue théo-rique,
la méthodeemployée
ne semble pas comporter unelongue discussion ;
voici surquoi
elles’appuie :
10après chaque
rup- ture, l’étatélectrique
du fil induit passeidentiquement
par les mêmesphases :
les commutateurs,rhéotropes, disjoncteurs,
ete.,employés depuis Masson,
n’auraient sans cela aucun sens ; 2° la différence depotentiel
queprésentent
les deux extrémités du fil induit à un temps 1 déterminéaprès
la rupture du courant in-ducteur,
elles lareprendront
parconséquent
à tous les tempscorrespondants. Si,
à chacun de ces temps t, elles sont mises en re- lationmétallique
avec deux corps A eL B et que la durée de cetterelation soit assez courte pour que la différence de
potentiel
propreau temps t n’ait pas
changé
d’unefaçon sensible,
au bout d’un cer-tain nombre de contacts,
qui dépendra
de lacapacité
relative du fil induit et des corps A etB,
ces derniers aurontpris
et conserverontla différence de
potentiel
des extrémités du filcorrespondant
autemps t
considéré,
et àpartir
de ce moment ces contacts ne trou-bleront
plus
lephénomène
de l’induction que dans les mesuresdes pertes que pourront
éprouver
les conducteurs A et B. Ces pertes peuvent être considérées comme nulles avec des contacts se succédant à moins de-To
de seconded’intervalle,
etquand
ils’agit
depotentiels
nedépassant
pas un ou deux cents Daniell.Si l’on se reporte aux
analogies
établies et si souventinvoquées
par M. Thomson entre la
propagation
de la chaleur et celle de l’é-lectricité,
lepotentiel électrique
et latempérature,
ouplus
sim-plement
à la considération de lacharge
à refus des anciens électri-ciens,
cequi précède paraît
incontestable.Au
point
de vuepratique,
il ne me reste que peu de chose àajouter
à ladescription
desappareils.
Voici comment se faisaitchaque
séried’expériences :
d’abord toutes lespointes
et couteaux servant de contacts étaientsoigneusement
examinés à laloupe
etretouchés
quand
ilsatteignaient,
parl’usure,
uneépaisseur de -L
demillimètre au
plus.
Je m’assurais ensuite que les deuxcouteaux f
(fig. 3)
et lespointes
y se touchaient bien au mêmeinstant;
pour cela les extrémités d’unepile
ouverte étaient d’abord mises direc-tement en relation avec les
quadrants
de l’électromètre et l’on notait ladéviation ; je
les reliais alors aux borneset j’amenais
les couteauxau contact des
pointes ;
l’un des couteaux étaitretouché jusqu’à
ceque la déviation fût la même. Le
système
d’induction étant ensuite mis enplace, je plaçais
le couteau b defaçon
que le double contactprécédent
eût lieulorsque
le courant inducteur était encore fermé ; dans toutes mesexpériences
l’électromètre resta alors au zéro, cequi indique
que le tempspendant lequel
se trouvait fermé le cou- rant inducteur étaitplus
que suffisant pour que tous lesphéno-
mènes d’induction
correspondant
à son établissement fussent éteints. Je faisais marcher enfindegré
pardegré
la vis micromé-trique c et je
notais les donnéescorrespondantes
de l’électromètre.On se
rappelle qu’un télégraphe
Morse me donnait le nombre nde tours du
disjoncteur
par seconde. Il est aisé d’en conclure le tempscorrespondant
audéplacement
d’une division de la vis mi-crométrique.
Le diamètre des roues étant de 1décimètre,
la cir-conférence est
3I4 millimètres ;
à ii tours parseconde,
il défilaitdonc devant le couteau
3I4 n
millimètres parseconde ;
d’où le tempscorrespondant
à2- 5 U de
millimètre étaitI 3I4 50 n
Le nom-bre n a été en moyenne de i o, ce
qui
donne pour le temps con- sidéré-5 T
de seconde. Avec la mêmevitesse,
on voit que la durée des contacts des extrémités du fil avec l’électromètre était inférieure à’
ouI 3I400
de seconde.I 3I4 10 10
10 10(A suivre.)
POLARISATION CHROMATIQUE DES HOUPPES DANS LES CRISTAUX A DEUX AXES;
PAR M. J. MACÉ,
Professeur au lycée de Grenoble.
Quand
onplace
dans unmicroscope polarisant, disposé
pour la lumière convergente, une lame cristalline tailléeperpendiculaire-
ment à l’un des axes