Conductibilité des gaz à la pression atmosphérique sous l'influence d'une haute tension alternative

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Submitted on 1 Jan 1911

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To cite this version:

A. Chassy. Conductibilité des gaz à la pression atmosphérique sous l’influence d’une haute tension alternative. J. Phys. Theor. Appl., 1911, 1 (1), pp.737-744. �10.1051/jphystap:0191100109073701�.

�jpa-00241719�

737

On amène le point ^{de la} graduation ^3° correspondant ^{à 1z en} regard

du point ^{de la} graduation ⁴⁰ correspondant ^{à t ; en} regard ^du point

de la graduation ^~° correspondant ^à Ct,h, ^{on lira sur la} graduation

1° la valeur de Ca,76o. ^Un repère ^{tracé sur la} réglette ^{et une} gradua-

tion spéciale ^{tracée au fond de} la rainure de la règle ^fixe permet-

tront d’avoir, lorsqu’on voudra, ^{à titre de} renseignement auxiliaire,

le facteur de correction :

Avec les données fixées ci-dessus et avec un gaz ayant ^un pouvoir calorifique voisin du chiffre réglementaire (4.700), ^le poids ^d’eau qui

circule pendant ^une mesure, correspondant ^{à 6 litres de} gaz brûlé,

est de l’ordre de grandeur ^{de 4} kilogrammes ; ^le poids d’eau conden- sée pendant ^la combustion de 60 litres de gaz ^est de l’ordre de gran- deur de 50 grammes.

La précision ^sur laquelle ^on peut compter ^est d’environ 1 0/0. ^Les plus grandes ^erreurs paraissent ^{dues au} compteur ^à gaz.

CONDUCTIBILITÉ DES GAZ A LA PRESSION ATMOSPHÉRIQUE SOUS L’INFLUENCE D’UNE HAUTE TENSION ALTERNATIVE ;

Par M. A. CHASSY.

L’appareil employé ^T (fig. 1) ^{est un} condensateur àgaz ^{tout à fait ana-} logue ^{à un} tube ordinaire pour ozone comme celui de Berthelot, ^{mais le}

gaz étudié ^est l’hydrogène. ^{Avec l’air ou} l’oxygène ^on n’obtient pas de résultats réguliers, ^{car la formation d’ozone fait varier l’état du}

gaz. Avec l’hydrogène ^au contraire, ^en maintenant une tension déter-

J. de Phys., ^5e série, ^{t. I.} (Septemhre 1911.) ⁵¹

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:0191100109073701

verre servant de diélectriques ^et dont’l’intervalle contient de l’hydro- gène ^{à la} pression atmosphérique. ^Le cylindre ^de plus grand ^dia-

mètre est recouvert extérieurement d’une feuille d’étain servant d’armature. L’armature interne est formée par ^une feuille d’étain ou

mieux par de l’acide sulfurique ^{contenu dans le} cylindre ^intérieur.

Les points ^{A et B sont réunis aux} bornes d’un transformateur à haute tension. La fréquence ^{du courant} employé ^{varie de 20 à 120} pé-

riodes par seconde.

FrG. i .

Un condensateur dont la capacité y est grande ^par rapport ^aux

autres capacités ^{est en série avec} le condensateur à gaz T. Un élec- tromètre à quadrants ^{E mesure} la différence de potentiel ^{efficace aux}

bornes de _y par la méthode homostatique. ^En modifiant la valeur de y ^on fait varier la sensiblité, ^ce qui permet ^{d’obtenir une} grande

étendue dans l’échelle des mesures du débit. La charge prise par l’électromètre E est négligeable ^{vu sa faible} capacité relativement à _y. Soit i au temps t l’intensité du courant qui alimente les conden- sateurs en série T _{et y.} La variation de charge el q ^{.- idt est la}

même pour ^ces deux appareils. L’expression i _dt ^montre qu’au

moment où le courant s’annule et chang e ^de signe ^la charge ^est

maxima. A chaque ^{instant la} charge ^{de T est donc la} même que celle du condensateur _y alimenté par le même courant. Par charge

de T j’entends la valeur absolue de la charge de l’une des armatures

sans m’occuper ^des phénomènes intérieurs qui peuvent ^se produire

dans le gaz.

Soit Q ^{la valeur} efficace de la charge ^{de T à} chaque alternance.

739 C’est aussi celle de y, ^{et elle se} déduit des indications de l’électromètre

E par l’équation

en désignant par v la valeur efficace de ^la différence de potentiel ^aux

bornes de _y,

Soit C la capacité ^du condensateur à gaz étudié T ^et V la dif’fé-

rence de potentiel ^{efficace aux bornes de cet} appareil. ^{On a :}

On peut ^{donc calculer la} capacité C, ^{car la} différence de potentiel

V est mesurée par ^un voltmètre électrostatique industriel S dont les bornes communiquent ^{avec les} points ^{A et} B. On tient compte ^du voltage ^v, qui ^est d’ailleurs très faible par suite ^de la grande ^valeur

de _y par rapport ^{à C. Trois} types différents de voltmètre S furent

employés; mais, ^leurs indications n’étant pas concordantes ni ^même dans un rapport ^{constant, il} fallait les graduer ^{à nouveau. Pour} cela,

dans la méthode même de mesure indiquée ci-dessus, ^{au condensa-}

teur à gaz T ^on substitue un condensateur à diélectrique ^{solide dont}

la capacité, par conséquent, peut ^être regardée ^{comme constante}

dans les limites de fréquence utilisées. La charge ^étant alors pro-

portionnelle ^au voltage ^{V, la mesure de cette} charge permet ^{de rec-} tifier les indications du voltmètre.

En mesurant la capacité C du condensateur à gaz T pour des ten- sions croissantes, ^{on constate} l’existence de deux régimes. ^{Dans le} premier, qui ^a lieu pour les voltages inférieurs à une certaine

limite, ^{le tube à} gaz T ^se conduit comme un condensateur ordinaire

ne contenant pas de gaz. Quelle que soit ^la tension, pourvu qu’elle

soit inférieure à cette limite, ^la capacité ^{C reste} constante ; _{le gaz} ^se conduit comme un diélectrique parfait. ^Cette capacité ^{C ne} dépend

pas ^en pratique ^{de la nature} du gaz.

L’intensité efficace du courant qui alimente le tube à gaz ^se déduit de l’équation :

en désignant par ^o la pulsation. Cette intensité est proportionnelle ^à

la fréquence, ^{à la tension, et elle est} également indépendante ^en pratique ^{de la nature du} gaz.

Quand la tension alternative V est suffisante, le gaz devient ^con-

ducteur. On le reconnaît comme dans les expériences ^{de M.} Boutty

Le gaz devenant conducteur dans ^ce second régime, ^{le condensa-}

teur T se charge davantage pour ^{une même} tension V. he rapport

C ⁼ Q/v _v ^{qui était constant dans le premier régime, g g va en augmentant}

dans le second. Cela prouve, ^{au moins en} apparence, que ^le gaz devient de plus ^en plus conducteur. Je laisse de côté toute théorie

sur la nature de cette conductibilité.

Voici des exemples numériques :

Tue A.

Les diamètres intérieur et extérieur de la colonne gazeuse annulaire ^{ont 22 et 24} millimètres. L’épaisseur de gaz ^tra- versée par la décharge ^{est donc 1} millimètre approximativement,

car l’épaisseur n’est pas rigoureusement constante. L’épaisseur ^de chaque cylindre ^{de verre est 2} millimètres. La hauteur des armatures est 184 millimètres environ. Le potentiel efficace V est évalué en

volts et la charge ^{efficace Q en} microcoulombs.

Dans le premier régime, g ^{on a} C = = v 0,000106.

Le second régime ^commence pour V ⁼ 2.040 volts.

Le tableau suivant donne la valeur de la capacité apparente ^dans

le second régime :

741 Tube B.

Les diamètres intérieur et extérieur-de la colonne gazeuse ^{ont 22 et 36} millimètres. L’épaisseur de gaz traversée par la décharge ^est donc 7 millimètres. La hauteur des armatures est 216 millimètres.

Dans le premier régime ^{on a C = 0,000029.}

Le second régime ^{commence pour V = 6.960 volts.}

Représentons l’allure de ces différents résultats par ^une courbe

(fig. 2) ^en portant ^{en abscisses la tension V aux bornes de T et en or-}

données la capacité apparente ^C.

Fi c,,. 2.

A mesure que V augmente, ^on voit que le rapport ^pp 9, v ^{dans le} second régime, augmente rapidement ^d’abord, puis ^de plus ^en plus

lentement pour tendre ^{vers une} limite. En pratique, ^ce rapport ^devient

constant pour les potentiels suffisamment élevés ; c’est, ^{il me} semble,

ce qui ^{constitue le fait le} plus important.

Ces résultats modifient une partie ^{de ma note des} C01nptes

de juillet ^{~909. Mes} expériences ^{actuelles sont} plus précisés, ^car j’ai

rectifié la graduation ^{de mes} voltmètres. Elles sont plus étendues,

car j’ai ^{eu à ma} disposition ^des potentiels plus élevés. En portant

en ordonnée Q ^ou bien le débit qui ^{lui est} proportionnel, ^{le second}

régime ^{n’est pas} représenté par ^une droite, ^mais par ^une ligne ^tour-

ou apparente 9, ^{ou du moins je} n’ai pu la ^{mettre en} évidence. Aussi bien dans le second régime que dans le premier, pour ^une tension V donnée, la quantité d’électricité mise en jeu pendant chaque ^alter-

nance est indépendante ^{de la} fréquence, ^à l’approximation près ^de

ces expériences.

Considérons maintenant le débit dans le second régime. ^Pendant chaque alternance, ^{comme la} charge totale oscille entre les valeurs extrêmes + Qo ^et

Qo, ^{il en} résulte que le débit électrique moyen est proportionnel ^à Q, ^{et au} nombre d’alternances par seconde. Soit

oo la pulsation. Entre les valeurs efficaces du débit et de la charge,

on a la relation 1 ⁼ c,)Q. ^Cette formule, rigoureuse ^{dans le} premier régime, ^{ne l’est} plus ^{dans le} second. Par suite de la conductibilité

acquise par le gaz, le ^tube T ne se conduit plus ^{comme un conden-}

sateur parfait, et, ^en supposant que la tension V soit sinusoïdale,

la charge Q et le débit I ne le sont pas. Toutefois ^cette formule est suffisante pour donner ^{une idée} du phénomène. ^{Elle me} paraît justi-

fiée pour les grandes tensions, ^{car la} capacité apparente ^{C étant} alors sensiblement constante se conduit comme une capacité pro- prement dite. Posons donc :

La capacité apparente, pour ^une tension V donnée, ^{étant indé-} pendante ^{de w, on} conclut que, pour ^{une même} tension, ^{le débit est} proportionnel ^{à la} fréquence ^{comme dans le} premier régime. ^Comme

C est variable, ^{le débit n’est} pas proportionnel ^{à V. Il} présente ^la

même allure que Q ^et, pour les grandes ^tensions, il devient propor- tionnel à V, ^{car C devient constant.}

l,e gaz ^devenant de plus ^en plus conducteur, ^{il est} intéressant de voir si sa conductibilité, ^{à la} limite, c’est-à-dire pour les fortes ^ten-

sions, ^est comparable ^à celle d’un liquide peu conducteur ^comme l’eau ou l’alcool. Je ne considère ici que ^la conductibilité apparente.

Pour apprécier ^la différence entre les deux sortes de conducteurs,

743 il est nécessaire d’opérer ^{sur des} épaisseurs de gaz ^assez grandes.

L’expérience ^n’est pas ^assez sensible si l’épaisseur ^est faible. Je trouve toujours ^une capacité apparente plus petite ^{avec le} gaz qu’avec .

le liquide. J’attribuais autrefois cette différence au manque ^de préci-

sion et de sensibilité de l’expérience. ^En opérant ^{avec de} plus grandes épaisseurs ^de gaz, j’ai ^{vu avec certitude} que, même pour les plus

fortes tensions, ^la capacité apparente ^est inférieure à celle que l’on obtient avec un liquide. ^{Voici un} exemple pour l’épaisseur ^de gaz

assez grande de 7 millimètres. La capacité ^{maximum avec} le gaz ^est 0,000~~7 ; ^{avec un} liquide ^{elle est} 0,000720. Par suite de la grande

section et de la faible longueur ^de la colonne liquide, la résistance de celle-ci est négligeable, ^{et on obtient la même} capacité apparente

avec l’eau pure qu’avec ^un liquide ^bon conducteur. Il faut bien remarquer que la capacité apparente ^définie paru ^{pour un courant}

alternatif serait diminnée si la résistance du liquide ^{devenait assez} grande. Comme le gaz donne ^une capacité ^très sensiblement ^infé-

rieure, il faut conclure que la conductibilité ^du gaz ^{est très} petite par

rapport à ^{celle de} liquides ^aussi peu conducteurs que ^{l’eau et} l’alcool ; elle n’est pas du ^même ordre de grandeur. Malgré ^mes efforts, ^les expériences ^ne comportent ^{pas une} précision suffisante pour cher- cher des nombres définitifs. D’ailleurs le phénomène de conduction à travers le gaz, dans ^les conditions oû j’opère, ^n’est pas ^{assez connu,} pas ^assez défini, pour ^mesurer des constantes dont on ignorerait ^la signification physique.

Avec l’air, ^la marche des phénomènes ^{est la même} qu’avec l’hydro- gène, ^mais les résultats numériques diffèrent fortement. Le second

régime ^commence pour ^une tension plus élevée que dans le ^{cas de}

l’hydrogène. ^Le rapport ^{de ces} deux tensions est 1, ^{51 environ.} Ainsi,

pour le tube ^B le second régime ^{commence à 6.960 volts avec} l’hydro- gène ^{et à 10.500 volts avec l’air.}

Dans le premier régime, ^la capacité ^{est la même} naturellement ^avec l’air qu’avec l’hydrogène ; mais, ^{dans le} second, ^{l’air se conduit}

comme moins bon conducteur. Pour les fortes tensions, ^{avec le tube} A, ^la capacité apparente ^vaut 0,000~40 pour l’hydrogène ^{et 0,000415}

pour l’air. Avec ^le tube B dont l’épaisseur de gaz est bien plus g rande,

les capacités ^maximums pour l’hydrogène ^{et l’air sont 0,000~4 î et} 0,000334. ^{Il est vrai} qu’avec l’air les résultats ne sont pas réguliers.

Si l’air n’est pas renouvelé, il s’enrichit rapidement ^en ozone ; c’est

d’ozone par ^une opération antérieure. Ces nombres, par la ^nature même du phénomène, ^ne peuvent ^être qu’approximatifs.

En considérant successivement l’hydrogène, l’air, ^l’air ozonisé,

on voit : 1 ° que la cohésion diélectrique ^{va en} croissant du premier

gaz ^au dernier, ^{et ~"} que la conductibilité ^{va au} contraire en décrois- sant. Le second résultat est peut-être ^la conséquence ^du premier,

mais je ^{ne veux} faire ^{ici aucun} essai de théorie.

ÉTUDE DE L’AIMANTATION DES CORPS FERROMAGNÉTIQUES

AU-DESSUS DU POINT DE CURIE ( i)

Par MM. PIERRE WEISS et G. FOEX.

Magnétite.

^Les expériences ^ont porté ^sur trois échantillons de

magnétite artificielle, préparée ^en grillant ^{au chalumeau à} oxygène

et gaz d’éclairage de l’oxyde de fer Fe203 chimiquement pur. A haute

température ^cet oxyde perd ^de l’oxygène ^en donnant de la magné-

tite.

On évite la réoxydation ^aux températures peu élevées ^en enfer- mant les échantillons dans des enveloppes ^de platine que l’on soude ensuite au chalumeau. Une tige ^{soudée à} l’enveloppe permet ^{de fixer} le tout au tube de silice.

Deux des échantillons (1 ^et 2), qui ^avaient probablement ^{été main-}

tenus en fusion pendant ^un temps trop ^{court, pour chasser tout}

l’oxygène ^{en excès, ont donné} des résultats irréguliers ^aux tempé-

ratures supérieures ^{à 7000.} On trouvait bien en apparence ^une courbe

unique pour représenter / ^en fonction de T, ^{mais cette courbe se} déplaçait d’une série d’expériences ^{à l’autre.}

Les résultats donnés par l’échantillon 2 qui, au-dessous de 700, ^se

placent ^{sur une courbe} unique ^et concordent avec ceux de l’échan- (1) Communication faite à la Société française ^de Physique, ^{séance du}

3 mars 1911, ^{voir ce} vol. p. 274.