Sur les variations permanentes de résistance électrique des fils d'alliage platine-argent soumis à des variations de température

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Submitted on 1 Jan 1902

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des fils d’alliage platine-argent soumis à des variations de température

H. Chevalier

To cite this version:

H. Chevalier. Sur les variations permanentes de résistance électrique des fils d’alliage platine- argent soumis à des variations de température. J. Phys. Theor. Appl., 1902, 1 (1), pp.157-163.

�10.1051/jphystap:019020010015700�. �jpa-00240588�

157

SUR LES VARIATIONS PERMANENTES DE RÉSISTANCE ÉLECTRIQUE

DES FILS D’ALLIAGE PLATINE-ARGENT SOUMIS A DES VARIATIONS DE TEMPÉRATURE ;

Par II. CHEVALIER (1).

§ L

INTRODUCTION ET MESURES.

Lorsqu’on ^{échauffe un} conducteur métallique ^{de la} température T 0

à la température T, ^et qu’on le refroidit ensuite de T~ ^à T~, ^{la varia-}

tion de température ^{fait souvent subir à son état une} rr~2o~z~cc~~iQn pEe°~~zanen~e qui ^{se traduit} par ^une modification de ses propriétés physiques ^{et, en} particulier, ^{de sa} conductibilité électrique.

La résistance électrique ^du conducteur, ^{mesurée à} T 0’ passe d’une valeur Ro ^{à une valeur} R, ^et la modification permanente ^{de sa résis-} tance, ^sous l’intluence de la variation de température ci-dessus indi-

quée ^est égale ^à Ro - R,.

Le but de notre travail est d’étudier les modifications permanentes

de la résistance électrique d’une série de fils d’alliage platine-argent,

sous l’influence de températures comprises ^{entre la} température ^am-

biante T ^et celle du rouge vif.

Voici la composition ^{et les} constantes électriques ^des fils étudiés :

Composition : ^-.

1.J’échauffen1ent des fils à la température T, ^{était obtenu} par le passage à ^{travers eux} d’un courant électrique d’intensité I.

Une étude préliminaire ^de réchauffement de ces conducteurs avait

(1) ^Résumé, par l’auteur d’une ^thèse de la Faculté de Bordeaux, 1901. Cette thèse est imprimée ^{dans les} 1l~é~noi~~es de la Société des Sciences l’Jyszques ^et

B’ceJu~°elles de ~3o~°clecctex, ^5° sér ie, t. Y, ^{2C cahier.}

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphystap:019020010015700

T1 === q? (I) ;

il en résulte qu’on pouvait ^déduire rh~ de la lecture de l’intensité I.

Au moyen d’un pont ^de Wheatstone (modèle du Bureau interna- tional des poids ^et mesures) ^on mesurait les valeurs Ro ^et Ride ^la

résistance du fil à la température ^ambiante T 0 ^{avant et} après

l’échauflement à ’r 1..

La modification permanente Ro - R~ ^{était, en} général, ^très petite

et à peine mesurable; ^{aussi était-il} très commode de l’amplifier ^en reproduisant plusieurs ^{fois de} suite, ^{dans des} conditions aussi iden-

tiques ^que possible, ^{la même variation de} température. On réalisait ainsi une série régulière d’oscilLa~io~2s de teJr¿pérature.

La méthode des oscillations de température ^{a été} indiquée ^par

M. Duhem ; ^{elle a été} employée par M. Marcliis (1), ^et 1~T. Lenoble (2)

~en

appliqué ^le principe ^à l’étude des déformations permanentes ^des fils métalliques ^{soumis à} la traction.

II.

^RÉSULTATS.

Les principaux résultats de notre travail sont les suivants : 1° 0 Lorsqu’on fczit ^{osciZZe~~ un} grand ^{nombre de} fois ^la teJnpérature

du fil ^entre Ta ^et T1, ^sa rcesista~2ce R prend, ^à r-r 0’ ^{des valeurs succes-}

sives Ro, rt~, R ~ ^de plus ^en plus I)elites ^et telles que la di~’~rEnce Rn - Ro, R¿ - R~ dc~na‘nZ.ce de plus ^en plus ^sans jamais ^s’annuler.

La résistance se rapproche ^{ainsi de} plus ^en plus d’une valeur Zimz~~ R1 qui ^n’est jamais ^atteinte.

Pratiquement, ^on peut considérer cette limite comme sensiblement atteinte, après ^un certain nombre (300 ^à 400) d’oscillations de tem-

pérature.

Le tableau suivant montre qu.el ^est l’ordre de grandeur des chifl’res obtenus avec un fil maintenu alternativement à T.

^{200° et à} T~,

~.0~ pendant trois minutes.

(I) ^{J1ARCHIS, les} "A/odifications peJ"i11anentes ^du

^{et le} clé~Laee~neral~ ^{du zêtO}

des the l’lnontètl’es. Thèse, I3or~leau~. ; ~l 898, ^{.I. de} Phys., ³¹ série, ^t. VII, Is. G73.

(21 LEXODLE, Contribution à l’étude des cléfonrnations~emnanenle.s ^des fils ^mélal-

liques. Thèse, Bordeaux ; 1900, ^{J. de} l’Ic,~s., ^3e série, ^t. IX, p. ^533.

159

Pour obtenir une nouvelle variation de R, ^il fandrait effectuer un

très grand ^nombre d’oscillations les variations extrêmement petites

ainsi obtenues sont appelées vczj~iations séculc~ire s.

2° La limite ftt ^n’est pas unique ^et définitive, ^{et il suffit de} porter le fil pendant quelques instants à une température T~ supérieure ^à T~ pour que ^de nouvelles oscillations de température ^entre T 0 ^et T ~

amènent la résistance du fil à une nouvelle limite l’L2 ^différente de R1.

L’opération par laquelle ^{on a} porté ^{le fil à} T, supérieur ^à Ti ^cons-

titue une perturbation. 1,’effet de la perturbation ^{a été de} changer

l’état du fil et de rendre efficaces de nouvelles oscillations entre ’r 0 et T 1 .

La perturbations ^{a donc eu} pour effet ^de clépZc~ce:° ^{la liii2ile.}

Si on effectue ^un grand ^{nombre de} perturbations ^à T2, ^chacune

d’elles étant suivie d’une longue ^série d’oscillations ^entre To ^et T il

on obtient une série de limites de plus ^en plus rapprochées ^{l’une de}

l’autre et qui ^{tendent vers une nouvelle} limite que l’on peut appeler

1 iJnite des li1nites.

Cette limite des limites dépend ^{de la} température ^de perturba-

tion T 2 ^{et des} températures d’oscillation T 0 ^et T1.

Voici les chiffres relatifs à une série de mesures. Chaque perturba-

tion à T~

^{200° durait} cinq minutes. Les températures d’oscillation

étaient ’r 0 == ^{15° et} Tt

^150°.

Ces résultats sont analogues ^{à ceux} qui ^{ont été obtenus} par

~’I. Marchis et par M. Lenoble.

rlG. n.

3° L’influence de la température ^de perturbation T 2 ^{sur la valeur}

de la limite Re est considérable.

161

Si on cherche les valeurs de Re relatives à une série de tempéra-

tures de perturbation T2, ^variant régulièrement depuis ¹⁸⁰⁰ jusqu’à 700°, ^on obtient des résultats qu’on peut traduire par l’une des trois courbes de ^la figure ci-dessous (fi g, i) ^dans laquelle ^les températures

de perturbation ^{sont portées en abscisse, et} les valeurs de la limite des limites ^en ordonnée.

La courbe AA obtenue avec un fit t~~empé donne les valeurs Re

correspondant ^{aux diverses} températures ^de perturbation T2 ^crois-

sant régulièrement depuis 1800 jusqu’à ^{7001 et aux} températures

d’oscillation T o = ^{15’ et} T ~ == 1500.

La courbe BB est obtenue avec un fil treml)é ^{soumis à des tem-} pératures T 2 décroissant régulièrement depuis ^700, jusqu’à ^1801.

Une telle série de perturbations ^{à des} températures ^{de moins en}

moins élevées a eu pour effet de ^{J’ecuÙ’e} progressivement ^{le fil.}

La courbe CC est obtenue par ^un fil ^{~~eczcit soumis à des} tempé-

ratures T, ^croissent régulièrement depuis ^100, ~LlSqL1’a ^700°.

L’examen de ces trois courbes montre d’abord que ^la variation de Re est très grande ^et peut ^atteindre 0,6 0/0.

De plus, ^{la variation de Re est} beaucoup plus grande ^pour

les fils trempés que pour les fils ^recuits.

En outre, ^{ces courbes} présentent ^{toutes un maximum} correspondant à T2 = ^{320° et un minimum} correspondant ^à Tz

480°, ^ce qui ^par- tage ^le plan ^des T 20 r{e ^{en trois zones hien} distinctes (zones ^1, II, ni).

4° L’effet des perturbations alternativement croissantes et décrois- santes n’est pas moins curieux.

Si, après avoir parcouru ^une partie ^{de l’une} quelconque des courbes

précédentes, ^on essaie de revenir en arrière, les nouvelles limites des limites sont représentées par des lignes ^{de retour} qui ^{ne se} super- posent pas ^aux Zï~~zes ^d’aller.

La ligne de retour ^est. tantôt au-.dessHs et tantôt au-dessous de la

ligne ^d’aller.

La courbe suivante (~J. 2) construite comme celles de la fig. 1

montre que ^{dans la zone 1 les} perturbations ^{à des} températures ^alter-

nativement croissantes et décroissantes augmentent notablement la valeur de Re.

Dans la zone II, ^au contraire, ^la ligne ^de retour est au-dessous de la ligne ^d’aller.

L’examen de ces courbes révèle dans la zone 1 l’existence de deux

J. cle Phy8., ^4° série, ^{t. 1.} (Mars 1902.) ^{1 i}

ce fait que ^les lignes ^{de retour sont presque} confondues ^{avec les}

lignes ^{d’aller et} que ^ses lignes ^sont sensiblement parallèles à ^l’axe

des T2.

’

Fic. 2.

La première ^{de ces} lignes ^{GJ est obtenue avec un fil} trempé ; ^la

seconde 1-iK, ^{avec un} fil recuit.

Les limites des limites représentées ^{par ces deux} lignes ^{sont sen-}

siblement indépendantes ^des températures ^de perturbation ^{à la}

condition qne ^{ces dernières ne} dépassent pas T 2

^3?0°, c’est-à-dire

ne fassent pas passer le fil dans la zone Il.

Ces deux états permanentes semblent être parfaitement ^stables.

III.

APPLICATIONS

L’existence des demx états permanents que nous venons de signa-

ler et qui ^{sont relatifs l’un aux fils} trempés, ^{l’autre aux fils} recuits, présente ^{un certain intérêt au} point ^{de vue des} applications.

Il Dans la construction des voltmètres à dilatation (genres ^Cardew,

Hartmann et Braun) ^le fil traversé par le ^courant électrique ^{est en} alliage platine-argent, ^{et cet} alliage

^{été choisi entre} beaucoup

d’autres à cause de son grand coefficient de dilatation.

Pour que les indications ^{d’un tel} appareil ^soient comparables

163 entre elles, il faut évidemment qne réchauffement ^{du fil ne lui fasse} subir aucune variation permanente ^de résistance.

Le fil amené ^a l’état permanent défini par la ligne ^GJ (fig. 2)

satisfait à cette condition.

D’une part, ^{il est} trempé ^et présente ^{une dureté} telle que ^son

allongement ^{n’est pas à craindre sous} l’influence du ressort qui

le maintient tendu.

D’autre part, ^sa résistance à T 0 ^reste sensiblement constante si le passage ^{du courant} électrique ^ne le chauffe jamais ^{à une} température supérieure ^{à 320°.}

Les constructeurs de voltmètres à dilatation connaissent ces

données et les utilisent empiriquement depuis longtemps déjà.

~° Dans la construction des étalons de résistance électrique, ^les

modifications permanentes jouent ^{un très} grand ^rôle. Pour activer les modifications subies par le fil ^{et amener} rapidement le métal à un

état permanent, ^les constructeurs soumettent les fils à un vieillisse- ment artificiel qui ^{consiste à les recuire et à} les maintenir pendant vingt-quatre heures dans une étuve chauffée à ~00°.

Il est, ^du reste, ^reconnu _que ^ce procédé ^est insuffisant et que les boîtes de résistances continuent il subir, ^{avec le} temps, des varia- tions permanentes de résistance.

Il nous semble qu’il ^est possible d’amener très rapidement ^{le fil}

,dans un état tel que les variations de température ^ne produisent plus ^{sur lui des} variations permanentes appréciables ^{de sa} résistance.

Il suffit, pour cela, ^de l’amener à l’un des deux états définis par les

lignes ^{GJ et HK de la} /îg. ^{~. On doit} prendre, ^de préférence, ^des

fils recuits parce que, ^toutes choses égales d’ailleurs, les modifications permanentes ^des fils recuits sont toujours inférieures à celles des fils

trempés .

Il sera très intéressant de mesurer de temps ^en temps ^{la résis-}

tance de ces étalons et de voir comment ils se comportent après quelques ^{mois et même} quelques ^années.

Si leur état reste parfaitement ^stable, cela pourra ^confirmer l’opi-

nion émise par plusieurs physiciens d’après laquelle ^les modifications permanentes ^des corps solides abandonnés à eux-mêmes proviennent

en grande partie ^{ou en totalité de la} répétition quotidienne ^de cycles

très peu différents dus aux variations diurnes des éléments météoro-

logiques, principalement ^{de la} température.