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Les mesures des grandeurs électriques sous courant alternatif de fréquence musicale
L. Cahen, J. Carvallo
To cite this version:
L. Cahen, J. Carvallo. Les mesures des grandeurs électriques sous courant alternatif de fréquence
musicale. J. Phys. Radium, 1924, 5 (4), pp.113-125. �10.1051/jphysrad:0192400504011300�. �jpa-
00205141�
LES MESURES DES GRANDEURS ÉLECTRIQUES SOUS COURANT ALTERNATIF DE FRÉQUENCE MUSICALE
par MM. L. CAHEN et J. CARVALLO
I. Introduction. - Les applications toujours grandissantes du courant alternatif ont
.obligé les laboratoires industriels à développer toute une technique opératoire en vue de
déterminer comment se comportent, les différentes substances et les différents appareils sou-
mis à une tension ou parcourus par un courant alternatifs.
On peut diviser les mesures de l’espèce en trois sections distinctes correspondant cha-
cune à un certain intervalle de fréquences :
Les basses fréquences, ou industr1.elles, inférieures à ~100 s-1, pour lesquelles,
en général, les étalons de résistance, de capacité, de self-induction, peuvent être considérés
comme les mêmes qu’en courant continu, et les appareils indicateurs ordinaires, galvano- nomètres, électro-dynamomètres, etc... ont une sensibilité et une précision suffisantes.
Les hautes fréquences (à partir de ~ 000 s-1, mais, en fait, surtout à partir de 10 000
domaine propre de la radiotélégraphie et radiotéléphonie, dans lequel on ne peut employer d’appareils indicateurs quelconques que par l’intermédiaire de détecteurs. Dans les mesures, les erreurs causées par les actions inductives et capacitives à travers l’espace peuvent être
considérables. Ces actions modifient considérablement les valeurs des étalons de résistance et de capacité utilisés en courant continu ; en pratique, on est le plus souvent amené à se
servir exclusivement de condensateurs à air ou de bobines sans fer à faible résistance qui
seules permettent des mesures à l’abri des difficultés signalées.
..Enfin, entre les deux, s’étend le domaine des fréquences ou niiisicales qui cor- respondent à des sons audibles et font, par suite, du téléphone l’appareil indicateur tout t
indiqué, sans détection. Son importance résulte du développement considérable de la
technique téléphonique. Les mesures y sont délicates parce que les influences de l’induction
magnétique et électrique commencent à se faire sentir et que l’on est forcé de mesurer des
grandeurs d’ordre extrêmement variable sous des intensités en général faibles. La première
raison impose, dans la construction des étalons de résistance, de self-induction et de capacité,
des précautions’spéciales, mais, par contre, le maniement facile et la très grande sensibilité du téléphone donnent à ces mesures un intérêt puissant. Elles peuvent être faites très vite,
nécessitent un appareillage peu fragile, quoique soigné, et sont, dans certains cas du moins, .susceptibles d’une grande précision.
Le développement de la téléphonie a eu pour conséquence, dans de nombreux pays, des recherches importantes à ce sujet. Cependant, les méthodes ainsi mises au point sont peu
employées dans les laboratoires industriels de France et encore moins dans les laboratoires
scientifiques. Sans doute, on comprend que les applications à des études purement théoriques
soient limitées, car, si l’on excepte les relevés oscillograpliiques, les mesures sous courant alternatif saisissent seulement la courbe moyenne et non l’aspect instantané du phénomènes.
Elles donnent, par exemple, les intensités efficaces et bloquent ensemble, dans] la valeur
d’une inipédance, les résultats de phénomènes fort complexes. Mais cette espèce de synthèse, qui est le plus souvent suffisante pour l’industriel, est extrêmement évocatrice même pour le savant. Elle lui procure d’ailleurs le seul moyen dont il dispose de suivre le
« comportement » de la matière sous l’action de l’ondulation électrique et il est toujours pos-
sible, en multipliant les expériences, de dissocier ensuite les différentes causes.
C’est pourquoi il nous a paru utile de faire connaître brièvement, aux lecteurs du Jour- nal de Physique, l’essentiel de cette technique des mesures sous-fréquences musicales. Nous n’avons pas la prétention de rien dire d’inédit à ce sujet, et nous contenterons de résumer
.l’état de la question (1).
,(1) On consultera avec intérêt, les traités généraux :
FLEIIIINC-, Propagation des courants dans les conducteurs télégraphiques et téléphoniques [Gauthier- Yil- lars, Paris, i9t3].
Handbook for the electrical Laboratory and te:ting room [7lie Eicctricial1, Londres 1- HILL, Téléphonie transmission ’,Lon,-mans Green, Londres.]
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0192400504011300
II. Les grandeurs à mesurer. - Ces méthodes de mesures ne sont presque toujours
que l’extension au cas des courants périodiques de méthodes fondamentales du courant con-
tinu. On sait combien tous les problèmes de distribution des courants périodiques sont faci-
lités par l’emploi de la notation imaginaire ; grâce à elle, les formules souvent assez com-
plexes auxquelles on est conduit décnulent presque toujours directement de la formule très
simple par laquelle se traiterait le problème correspondant en courant continu.
Les grandeurs à mesurer se présenteront donc sous la forme : -.
D’où ce caractère commun à toutes les mesures en question de comporter deux opérations
distinctes et simultanées en vue de la détermination de a et 6.
Ce sera, par exemple, l’impédance d’une bobine à noyau de ier :
’
et il convient de remarquer que ~‘ n’est pas la résistance ohmique correspondant à l’effet Joule, mais cette résistance augmentée de l’effet des pertes dans le fer, courants de Foucault et h)"’"stérésis; c’est ce qu’on appelle la résistance effective. De même, la seli-inductance pourra différer de la self-indue tance à très basse fréquence par suite de l’effet du flux antago-
niste des courants de Foucault.
Ce sera encore l’admittaiice d’un condensateur à perte :
et la résistance l~ ne sera pas la résistance d’isolement en courant continu, mais cette résis-
tance di1JtÍnuée par les effets de viscosité et d’hystéris diélectrique
Ou bien enfin, si l’on veut mesurer une différence de potentiel, on la comparera à une autre dont la phase sera prise comme origine, de même pour l’intensité. On aura alors avan~
tage à mettre l’expression imaginaire correspondante sous la forme exponentielle et à
écrire :
La mesure comportera la détermination simultanée de Fo ou 10 et de a ou a’.
Dans toutes ces mesures, la fréquence intervient directement, du fait de la présence de
co
dans les formules, mais aussi indirectement, par les modifications qu’elle apporte aux
autres grandeurs par suite des effets précédemment rappelés. Il est donc indispensable d’uti-
liser une source de courant de fréquence bien stable et de forme bien sinusoïdale. Il faut, de plus, pouvoir faire varier par un réglage simple la fréquence de cette source dans tout lie domaine audible.
,
III. Générateurs. - Le problème du générateur est donc le premier à résoudre :
pureté du courant, stabilité de la fréquence, réglage facile de cette fréquence, puissance con- venable, telles sont les conditions à satisfaire.
Trois types principaux ont été réalisés :
1. à vibrations mécaniques entretenues.
--Leur prototype est l’électro- diapason bien connu; mais cet instrument, incapable de fournir une énergie et une pureté suffisantes, a cédé aujourd’hui la place à des appareils à contact microphonique appelés
souvent « ronfleurs ». L’une des électrodes du contact microphonique est rigidement fixée
à une plaque ou tige en métal magnétique. Celle-ci est placée dans le champ d’un électro-
aimant dont le circuit est couplé électriquement avec le circuit du microphone (fig. 1 et 2).
Toute variation de courant dans le circuit microphonique fait varier le flux magnétique
produit par l’électroaimant, qui agit sur la position due la plaque ou tige : ainsi se produit
une nouvelle variation du courant microphonique et s’entretient le mouvement, avec,
comme fréquence de vibration, la fréquence propre de la plaque ou de la tige.
Ces appareils, peu ’encombraiils, fonctionnant sous une différence de potentiel de 4 ou
Fig. 1.
-Roiilleur à plaque Siemens et Halske.
13 volts, sont commodes pour des mesures en ligne, lorsqu’il n’est indispensable ni de faire
varier la iréqnence, ni d’avoir une sinusoïdalité absolue. Avec les types courants, on peut
.arriveT à une puissance de 50 milliwatts.
Fig. 2.
-Ronfleur à tige du Post-office.
2. Alternateurs.
-On peut naturellement construire des alternateurs de fréquence musicale ; on pourra leur donner des puissances assez considérables et faire varier leur fré- quence en changeant la vitesse du moteur qui les entraîne.
Les principaux modèles de ce genre de machines ont été créés en Allemagne : un seul
est resté pratiquement en usage, la machine de Franke (1) à deux induits, destinée surtout
11 servir aux mesures potentiométriques.
Pour arriver à la sinusoïdalité du courant, on est obligé de prendre, dans la construction de ces machines, des précautions très minutieuses qui les rendent très coûteuses. En outre,
.
la moindre variation dans la vitesse du moteur se traduit par une variation de la fréquence
de sorte qu’il faut toujours, au moment de chaque mesure, avoir l’oeil sur le fréquencemètre.
3. Générateurs à laiîil)es.
-C’est actuellement le type le plus employé. M. Gutton en a
donné la théorie complète dans une des récentes séries de conférences-rapports de la Société
(1) Elektrotechnische Zeitchri{t, (1891), p. 448.
française de Physique (1). Le schéma de principe est représenté par la figure 3. La fréquence
est déterminée par les constantes du circuit oscillant et reste toujours voisine de 1 ’- .~On
la fait donc varier en agissant sur la valeur de la capacité.
Fig. 3.
-Générateur à lampe.
M. Gutton a montré que le courant émis était de forme très sensiblement sinusoïdale si
,
l’appareil était réglé très près de la limite d’accrochage des oscillations. Ceci impose une
relation entre C, L, M et les constantes de la lampe. Une autre relation correspond au maxi-
mum de puissance pour une lampe donnée. On peut donc facilement établir, pour un type
de lampe et une fréquence moyenne, un système de bobines de grille et plaque qui réponde à la fois aux deux conditions. Mais il sera impossible d’y satisfaire pour toutes les fréquences. L’appareil sera donc, en général, adapté spécialement à une fréquence déterminée. Il est à remarquer, d’ailleurs, que, si l’on doit se servir du récepteur télépho- nique comme appareil de zéro et si la valeur de l’intensité à travers l’appareil à mesurer
n’intervient pas ou intervient peu, l’existence d’harmoniques supérieurs ne gêne que
Fig. l. - Filtre.
"
faiblement, car l’oreille distingue facilement l’extinction du son fondamental même quand il
reste encore un harmonique. Tout au plus, la sensibilité peut-elle être un peu restreinte.
Ceci devient de plus en plus vrai quand la fréquence augmente et que le premier harmo-
nique approche de la limite des sons audibles.
’En tous cas, il est facile de se débarrasser des harmoniques en intercalant, sur le cir-
cuit d’utilisation, un filtre à haute fréquence ($). On sait que ce genre d’appareils, dont le type le plus usuel est représenté en fig. 4, est de plus en plus utilisé en téléphonie avec ou
sans fil et qu’il permet de supprimer pratiquement les fréquences au-dessus d’une certaine valeur sans atténuer sensiblement les autres.
GuTTON, La lampe à trois électrodes, Journal de Physique, Paris (1923).
(2) C~AMPBELL, Brevet no 142 i15, du 12 avril 1920; Journal of the iiistititte, t. 195
(1920), p. 641 ; LANGE, Annales des P. T. l’., t. 12 (1923), p.1 256.
Une autre difficulté à résoudre est celle de la stabilité. La fréquence, fonction des cons-
tantes du circuit, varie en général avec le chauffage du filament, la tension filament-plaque,
et surtout avec le débit dans le circuit d’utilisation. Ce dernier agit sur les bobines de grille
et de plaqueiet change ainsi la valeur apparente de leur self-inductance.
Cet inconvénient peut être considérablement diminué en faisant débiter le générateur
sur un amplificateur de façon à éviter la réaction directe entre le circuit déterminant la fré- quence et le transformateur d’utilisation (fig. 5) (1).
Fig. 5.
-Générateur à lampe avec amplificateur.
IV. Fréquencemètres. - Ce qui a été dit plus haut montre l’utilité de bons fréquen-
’cemètres.
Quand il s’agit de ronfleurs ou quand on ne veut faire de mcsures que pour un petit
nombre de fréquences, on peut se contenter de régler ou d’évaluer la fréquence par la méthode acoustique des battements entre un diapason taré et un récepteur téléphonique
parcouru par le courant. On peut ainsi déterminer f à une ou deux périodes par seconde
près.
On peut aussi réaliser un couplage lâche entre le circuit d’utilisation et un circuit oscil- lant contenant un condensateur étalonné variable et placer, en dérivation sur celui-ci, un appareil détecteur à lecture directe tel que le millivoltmètre Abraham. On a un maximum très net de la déviation quand le circuit auxiliaire est en résonance avec le circuit principal
.dont la fréquence peut être ainsi mesurée aisément au millième.
,
à*
6.
-Pont à résonance.
Enfin, on peut installer un dispositif quelconque de pont à résonance tel que celui repro- duit fig. 6 ; P, Q, Ri, R2 étant des résistances ohmiques réglables et connues avec précision,
( 1) On a utilisé aussi les lampes à vapeur de mercure comme générateurs, surtout pour obtenir une
puissance plus élevée. Le plus connu de ces appareils est l’oscillateur BVreeland, construit en Amérique
(Physical Review, octobre 1908).
il est facile de Ivoir que l’on a, quels que soient P et Q, lorsque le pont est en :équilibre :
car
d’où l’on tire
et, par suite :
V. Appareils indicateurs.
-L’emploi du téléphone s’impose tout naturellement
comme appareil de zéro chaque fois que l’on se sert du pont de Wheatstone ou d’un
dispositif de compensation. La sensibilité, avec de bons téléphones, atteint une fraction de
milliwatt; elle permet déjà des mesures d’une très grande précision, mais on peut encore l’augmenter en faisant usage d’amplificateurs. Un grand avantage du téléphone réside dans le
fait, déjà signalé, qu’il permet de réaliser l’équilibre pour une fréquence donnée, même si le
courant n’est pas absolument pur. On peut d’ailleurs accentuer cette propriété en créant.
des téléphones accordés sur une fréquence déterminée.
Si l’on veut, au contraire, mesurer des courants, on peut utiliser les thermocouples qui
utilisent le principe de la pile thermoélectrique appliqué à la mesure de réchauffement d’un fiament très ténu parcouru par le courant. Dud dell ( i ) a construit, sur ce principe, des mil- liampèremètres à lecture directe dont le champ d’utilisation va de 2 à 10 milliampères,
Avec les vacuojonctions de la Société Cambridge and Paul, conjuguées avec des galvano- mètres bien appropriés, on peut atteindre 0,25 ma. Eufin, le thermogalvanomètre Duddell
à « miroir », fondé sur le même principe permet, dans sa plus grande sensibilité, de lire,
2 microampères sous 1000 ohms de résistance.
Ces appareils ont l’inconvénient d’additionner, sans les discriminer, le courant princi- pal et ses harmoniques. Les différents types de galvanomètres à résonance, Einthoven (2), Duddell, Campbell (3), réduisent cet inconvénient. Ils sont d’un maniement beaucoup moin&
commode, mais doués d’une très grande sensibilité dépassant, souvent largement, le micro- ampère.
’
Un autre genre d’appareils a pris beaucoup d’extension pour la mesure des petites diffé-
rences de potentiel alternatives depuis la découverte des amplificateurs à lampe. La diffé-
rence de potentiel à mesurer module le courant de plaque d’une lampe détectrice. Ce cou-
rant, redressé et amplifié par d’autres lampes, passe dans un milliampèremètre à courant
continu en même temps qu’un autre courant de sens contraire destiné à compenser le courant constant de plaque (1) (millivoltmètre Abraham). Le tarage de ces appareils est sujet à varier, mis ils peuvent avoir ’,d’intéressantes applications, soit pour la mesure de la fré- quence, comme il a été dit plus haut, soit pour la comparaison cles intensités efficaces des courants traversant des résistances connues.
~l) DUDDELL. 1. 8 (1 9o4), p. 9 1.
’
’
Ârchll e,c el nat., p. f~2~. et Ilie(l. Ann. t. 4 et 5 (1903).
(3) CAMPBELL. t. 25 (~9~~), p. 203.
(4) H. ABRAHAM et E. BLOCH. t. 4 (1919), p. 227.
VI. Les étalons.
-Les mesures en question ne trouvent heur intérêt que si l’on peut disposer de rhéostats sans self-induction ni capacité, de condensateurs sans perte et de self-
inductances bien fixées, sans capacité, et dont la résistance ne varie pas avec la fréquence.
L’emploi de self-inductances sans fer, à une seule couche de fil bien éloignée de toute masse métallique, suffit en général pour le dernier point. Les condensateurs à air ou à mica con-
viennent également, bien que le mica doive être d’excellente qualité. Mais la réalisation de bons étalons de résistance est plus délicate : l’enroulement double généralement employé
pour supprimer la self-induction introduit, en dérivation avec la résistance, une capacité
d’autant plus forte que l’étalon est plus résistant. Pour les bobines de l’ordre de 1 ûOO ohms,
cette capacité ne peut plus être négligée et oblige à des corrections lorsque l’on cherche une
grande précision dans l’argument de l’impédance.
Pour cette raison, de nombreux efforts ont été faits en vue d’imaginer un mode d’enrou- lement capable d’éliminer tout à la fois la self-induction et la capacité. Le premier en date,
dû à Chaperon (1), revient, tout en conservant l’enroulement double, à sectionner les unités
Fig. ~.
-Enroulement Mather
de résistances les plus fortes. Plus récemment, d’excellentes solutions ont été proposées parmi lesquelles il y a lieu de citer celles dues à Ayrton et Mather (9) 7) et Curtis et Grover (îig. 8) (1). Dans la première, un premier fil est enroulé sur un cylindre isolant avec, entre ses
Fig. 8.
-Enroulement Curtis et Grover.
spires, un espace égal au diamètre du fil. Dans cet intervalle, un deuxième fil de même
longueur que le premier est enroulé en sens contraire, ce qui représente deux croisements
avec le premier fil à chaque spire. Les deux fils adjacents sont connectés en parallèle et
maintenus ainsi constamment au même potentiel. Dans le procédé Curtis et Grever, le fil
,est enroulé sur un cylindre isolant fendu suivant un plan diamétral. A chaque tour, le fil
est passé dans la fente et le tour suivant enroulé en sens contraire du précédent. Signalons, enfin, pour la réalisation des très grandes résistances, la disposition imaginée par Duddell : la résistance est une sorte de drap tissé avec une chaîne de soie et dont la trame est un fil fin résistant.
La maison Sullivan, dont les résistances étalon pour courant alternatif comptent parmi
les meilleures, utilise des dispositions imaginées par Hay, dans lesquelles self-inductance et (1) CHAPERON. Comptes due tAcadén1ie des Sciences, t. 108 (1889), p. î99.
(’2) AYRTON et MBTHEp, PIHlosophica t. 33 (>is92), p. 18ë.
CURTIS ET GROVER, t. 8, (1912) p. 455 et 495.
Voir également à ce the Royal Society. t. 37 (1912). p. ~’9~.
OHRLICH, Elektrotechnische t. 29 (1909), p. 241.
-capacité d’un même enroulement sont disposées et calculées de manière à se compenser mutuellement [Brevets anglais 22375 (I91~; et 21109 (1913)].
VII. Les méthodes de mesures. - Les principales mesures peuvent se ramener à trois types :
a) Méthodes de zéro dérivées du pont de Wheatstone, s’appliquant, avec des variantes
diverses, à la mesure des impédances et admittances et, par conséquent, en particulier, à la
mesure des résistances, self-inductances et capacités. De mesures de ce genre, on peut déduire,
par exemple, les valeurs du coefficient d’a(faiblissenl,ent d’une ligne ou d’un appareil. Ces
mesures sont toutes susceptibles d’une grande précision.
b) Méthodes de déviations comparées, où l’on fait deux mesures, l’une sur l’appareil à
rétudier, l’autre sur un étalon ; c’est ce qui se fait en courant continu pour les grandes résis-
tances ou pour les capacités. On peut l’appliquer, par exemple, à la mesure de la perte de
tension le long d’une ligne ou à celle du gain d’un relais. Mais elle ne se prête qu’à des
mesures de précision moyenne, en raison de la difficulté de comparer avec précision deux
déviations d’un même appareil. A ce type de mesures appartiennent celles que l’on peut
effectuer avec les thermocouples ou avec le millivoltmètre Abraham. Elles ne permettent évidement de mesurer que des rapports de modules.
c) Le potentiomètre à courant alternatif permet, au contraire, de déterminer des inten~
sités et des tensions en amplitude et en phase. Son principe est calqué sur celui du potentio-
mètre à courant continu mais sa mise en oeuvre est complexe et exige, pour le réglage de la phase, un organe et une manaeuvre supplémentaires.
VIII. I,e pont à téléphone. - Les montages dérivés du pont de Wheatstone sont extrêmement nombreux ; suivant que l’on veut mesurer des capacités, self-inductances,
inductances mutuelles, telle ou telle disposition convient mieux. Nous indiquerons briève-
ment les principales variantes (1) :
1. Pont ordinaire.
-P et Q étant des résistances pures (fig. 9), on a, suivant qu’on
Fig.9.
met en circuit la self-inductance L ou le condensateur variable C : -
(1) On consultera avantageusement :
WIEN, fViedemann .4nnalen, t. 44 (lg91), p. 689.
HAY, Proceedin,qs Institution ol Post Office electrical, Engineers(novembre f9i2).
CAREY FOSTER, Philosophical Vagazine, t. 23 (1887), p. 12 t.
Le pont peut être à rapport fixe et alors P et Q sont constants, et l’équilibre est
obtenu par variation de R et de L ou C, ou à rapport variable (fig. 10) quand on n’a pas à
Fig. 10.
sa disposition d’étalon variable de l’ordre de grandeur voulu. On fait alors varier l’une des deux résistances P et Q, mais il faut toujours agir également sur R pour amener l’impédance
de comparaison au même angle de phase que l’inconnue.
°
Dans ces deux dispositions, comme dans celles qui vont suivre, il faut ajuster séparé-
ment les deux variables choisies en agissant par approximations successives. Avec un peu
d’habitude, la’mesure’est très rapide, et on arrive souvent [à une sensibilité de l’ordre du millième.
~. Pont de Maxwell. - Ici, on mesure une self-inductance inconnue à l’aide d’un étalon de capacité, ou réciproquement. On place les résistances ohmiques P et Q da&s deux branches
opposées’; les impédances inconnues et de comparaison, dans les deux autres (fig. l i) . Si,
Fig. t 1 .
par exemple, l’inconnue est une self-inductance LY == Ri + jii (1), on voit que :
d’où l’on tire :
Ce montage est intéressant parce qu’il est plus facJe ,d’av.oir des condensateurs variables dans une grande étendue que des self-inductances.
Renlarque.
-Nous avons figuré la résistance R en série avec C dans les montages 1 et
en parallèle dans le montage 2, parce que les formules sont plus simples, mais il peut être nécessaire, dans certains cas, de faire Finverse.
Les formules sont différentes, mais le calcul assez facile.
.
3. Pont à résonance.
--Comme ci-dessus, on équilibre une self-inductance par une
capacité (fig. ~~). -~- jL, w,
~
Fig. 12.
4. Pont
-Quand on ne sait pas a priori si on a affaire à impédance de
self-induction ou de capacité, on peut adopter un montage oxnoEbus quia
vénient de nécessiter deux condensateurs étalonnés on a.
ce qui correspond à une self-induction ou à une capacité, suivant que R2C2 est plus grand
ou plus petit que Ri Ci,
Nous pourrions encore citer les ponts à inductance de Campbell, la méthode d’An- derson, le pont de Carey Foster (1), etc... Mais ces montages sont indiqués dans la plupart
des cours de mesures électriques.
Quels qu’ils soient, ces montages comportent, grâce au téléphone, une très grande sen-
sibilité. Pour en tirer intégralement p,arti, il est indispensable d’employer d-es self-inductances,
condensateurs et résistances à curseur et non à fiches, afin de donner à l’oreille une impres-
sion de son continu qui lui permette de *eatir le sens de la variation et de saisir les contrastes.
Enfin, pour que cette sensibilité ne soit pas illusoire, il importe d’éliminer avec soin les
causes cl’erreurs dont certaines, sans précautions spéciales, pourraient être considérables.
Celles dues aux imperfections des étalons supprimées par construction, il reste encore à
résoudre une difficulté inhérente à tous les montages. Le raisonnement sur lequel est basé la théorie du pont suppose essentiellement que les diagonales, aussi bien que les côtés du pont,
soient dépourvues de toute dérivation. Or, de télles dérivations, inexistantes en courant con-
tinu, peuvent se produire aux fréquences téléphoniques, soit directement, Boit par l’inters médiaire du sol, par induction ou capacité. Les plus importantes de ces dérivations sont celles
qui peuvent se former d’une diagonale à l’autre en traversant les côtés du pont,
le générateur à lampes alimenté par des batteries d’accumulateurs a souvent un point au potentiel du sol; d’autre part, le téléphone étant forcément à l’oreille de l’opérateur, se
trouve avoir une capacité notable par rapport au corps de celui-ci, en général au contact du
sol. Ces effets sont d’autant plus sensibles qu’il s’agit de comparer des impédances plus
élevées. Si, par exemple, celles-ci sont des capacités de l’ordre du millimicrofarad, les mesures seraient, sans précautions spéciales, complètement illusoires.
,Pour remédier à cent état de choses, l’artifice le plus simple et qui montre pratique-
ment suffisant pour les impédances moyennes consiste à placer, entre la source et le pont
d’une part, entre celui-ci et le téléphone d’autre part, un transformateur à écran électrosta-
Fjg.
tique qui substitue aux capacités de fuites, relativement grandes et mal définies, des capa- cités petites et bien constantes. Le type construit par la maison Sullivan, de Londres, donne
satisfaction : le primaire et le secondaire sont séparés par un troisième enroulement dont
une extrémité est isolée, l’autre au sol.
Le premier de ces transformateurs est absolument indispensable et a été pour cette rai-
son représenté sur les figures 9 à 13. Quant au second, qui n’a été représenté que sur la lig. 13,
il peut être remplacé avantageusement, dans le cas des très grandes impédances, par un dis-
positif mettant automatiquement le téléphone au potentiel du sol. Cet artifice, dû à Wagner (2) (fig. 14), consiste à disposer, entre les deux sommets d’alimentation C et D, un
(l) ÀNDERSON, Philosophical Mciga,.7iiie, t. 31 (1.~90), p. 32~t
(2) t.32 (1911), p. ~00’i.
troisième pont p, q, dont le point médian M est mis au sol, et de s’astreindre à réaliser en
.
/?
permanence la condition -
l
q (’)-
En ce qui concerne les fuites accidentelles sur les côtés du pont, le mieux est, en général,
d’entourer les divers appareils d’écrans électrostatiques mis à la terre.
IX. Potentiomètre à courant alternatif.
-Les méthodes de déviations comparée n’appellent aucun commentaire spécial. Comme il ne s’agit que d’intensités ou tensions effi- caces, c’est-à-dire de modules, leur intérêt est assez restreint. Au contraire, l’emploi du potentiomètre à courant alternatif offre un grand intérêt, mais sa réalisation est délicate. Le
principe en est schématisé en figure i~.
Fig. 5.
°On compare une impédance inconnue Z à une résistance ohmique connue r, montée en
série avec elle sur le circuit d’un premier générateur Ai, en mesurant successivement, en amplitude et en phase, les différences de potentiel existant entre les bornes a et b, d’une part, b et c, d’autre part. Ces deux mesures s’obtiennent en opposant à chacune des diffé-
rences de potentiel inconnues celle existant entre un point fixe n et un point mobile m du
circuit potentiométrique II, le critérium d’équilibre étant fourni par un téléphone ou un galvanomètre à vibration. Comme en courant continu, les forces électromotrices de Ai et A2 devront rester bien constantes d’une mesure à l’autre, mais il faudra nécessairement faire varier la phase de l’une d’elles par rapport à celle de l’autre d’une quantité à déter-
miner. Si alors,
il faudra, d’une mesure à l’autre, faire varier la phase de A 2 de la quantité w et l’on aura :
Toute la difficulté réside donc dans la réalisation des deux générateurs Ai et A2, dont
les forces électromotrices doivent être bien sinusoïdales, de fréquences rigoureusement égales
et pouvoir présenter une différence de phase variable facilement lisible. La meilleure réali-
sation, du moins pour les fréquences musicales, est celle due à Franke : deux induits diffé- rents, fixes tous deux, sont placés dans un champ tournant. De ces deux induits, aussi iden-
tiques que possible, l’un peut être déplacé parallèlement à l’axe et sa force électromotrice rendue ainsi variable en amplitude; l’autre, au contraire, peut tourner lentement autoùr de
l’axe de rotation de sorte que la phase de sa force électromotrice varie, et non son module.
Un tambour gradué donne l’angle de rotation qui est égal à l’angle de phase.
Dans une autre réalisation, due à Drysdale, le courant 1 est créé par le courant II grâce
à un changeur de phase : une bobine sans fer peut être inclinée d’un angle variable dans un
(1) D’autres artifices ont été proposés pour adapter le pont à la mesure d’impédances ayant nécessaire- ment un point à la terre comme cela se produit pour l’impédance d’une ligne téléphonique souterraine.
-voir KUPFlIULLER et Elektrotechnisefae Zeitschri ft, t. 43 (1922), p. 6 r, et Elehtrotechnische
Zeitschri{t, t. 44 (1923) p. 457.
champ tournant produit par deux enroulements perpendiculaires identiques et traversés par
un système de deux courants déphasés obtenu à partir de II par un jeu d’impédances appro-
priées.
1X. Conclusions. - La sensibilité de ces mesures, qui dépasse de beaucoup ce que l’on est habitué à considérer dans les épreuves industrielles, ne correspond pas toujours à une égale précision, en raison des causes d’erreurs que nous avons signalées. Mais, si l’on cherche à réaliser des mesures différentielles, c’est-à-dire à considérer non plus des valeurs absolues, mais les différences entre deux quantités, on arrive alors à une perfection extrême ; on peut,
avec certitude, par exemple, mesurer à 5.10--l 1J.F près la différence de capacité de 2 fils
d’un même câble, ces capacités étant de l’ordre de 0,1 De même, on peut mesurer à 0,0001 près, les différences de self-inductance de deux enroulements.
Les procédés nouveaux de la téléphonie imposent des précisions de cet ordre si l’on veut aboutir à supprimer toute interaction entre circuits. Aussi, le laboratoire scientifique est-il
devenu l’auxiliaire indispensable de l’industrie téléphonique et peut-être, inversement, le perfectionnement résultant des méthodes de mesures en question, pourra-t-il être utile aux
recherches des physiciens.
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