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29 novembre 2013 5 29 /11 /novembre /2013 13:25

Les piles ont un mérite : elles fournissent un courant de façon continue. Elles ont aussi un inconvénient : elles ne permettent pas l’accès à des tensions de plusieurs milliers de volts.

 

Or la médecine reste fidèle à ces chocs électriques qui, même quand ils ne guérissent pas, sont l’affichage d’une supposée haute technicité.

 

C’est pourquoi les machines électrostatiques ont sans cesse été perfectionnées pendant tout le 19ème siècle. La machine de Wimshurst en est le plus bel aboutissement. Dans les années 1880 elle se répand dans tous les cabinets des médecins aussi bien que dans les laboratoires des universités et des lycées où nous la trouvons encore aujourd’hui.


Machine de Wimshurst, dans son coffret, munie de ses accessoires.
La Nature. Revue des sciences et de leurs applications aux arts et à l’industrie. 1887.


La bobine de Ruhmkorff.

 

Un nouvel instrument va bientôt lui faire concurrence : la bobine de Ruhmkorff. Celle-ci est le résultat d’efforts dispersés.

 

On prête généralement à Joseph Henry, professeur à l’Académie d’Albany, la première observation, en 1832, d’étincelles de rupture. Le montage qui l’amène à cette observation est constitué de deux fils longs de plusieurs mètres reliés à quelques éléments de pile. Le circuit est fermé par un godet empli de mercure. Si l’un des fils est brusquement retiré de ce godet, une étincelle éclate entre le mercure et le fil.

 

Tout se passe comme si le courant faisait preuve d’inertie et tendait à se maintenir après l’ouverture. Henry désigne ce phénomène par le terme "d’extra-courant de rupture". Il constate que celui-ci est encore plus violent quand le fil est enroulé en spires jointes et en particulier quand on introduit un noyau de fer doux dans l’axe de ces spires. Faraday, un an plus tôt, avait découvert l’induction d’un circuit sur un autre circuit proche lors de l’ouverture ou de la fermeture du premier.

 

Henry venait de découvrir le phénomène "d’auto-induction", induction d’un circuit sur lui-même.

 

L’apparition d’étincelles, preuve de l’existence d’une haute tension entre le mercure et le fil lors de la rupture, intéresse les médecins et fabricants de matériels scientifiques. On prête à Charles Grafton Page, médecin et compatriote de Henry, la fabrication d’un "autotransformateur" constitué d’une seule bobine dont une première partie, alimentée par les piles, constitue le primaire et où le secondaire, où se produisent les étincelles, est constitué par le reste de la bobine.

 

Bientôt les deux circuits seront séparés et la bobine prend sa forme plus élaborée entre les mains de Heinrich Daniel Ruhmkorff (1803-1877).

 

Portait de Ruhmkorff. La Nature 1878.

 

Né en Allemagne, Ruhmkorff vient à Paris pour y apprendre et y exercer le métier de fabricant d’instruments scientifiques de précision. Son chef d’œuvre est cette fameuse bobine d’induction à laquelle sera bientôt associé son seul nom, faisant oublier du même coup tous ceux, nombreux, qui y ont apporté leur contribution.

 

Louis Figuier, dans les Merveilles de la Science, en donne la description suivante :

 

" Le corps de la bobine, S, est en carton mince, et les rebords en bois vernis de gomme laque. Sur le cylindre de carton, se trouvent enroulées deux hélices de fil de cuivre, parfaitement isolées. Une de ces hélices est composée de gros fil (d’environ 2 millimètres) ; l’autre, de fil très fin (dans un autre passage Louis Figuier dira qu’il peut atteindre jusqu’à 30 kilomètres de longueur). Les bouts de ces quatre fils sortent des rebords de la bobine par quatre trous a, b, c, d. Les extrémités du fil fin se rendent aux boutons A, B, montés sur des colonnes de verre. Les extrémités du gros fil viennent aboutir à deux petites bornes métalliques, qui communiquent avec les deux pôles de la pile.".


"La bobine de Ruhmkorff."
"Louis Figuier, Les Merveilles de la Science".


Une pièce importante du montage est le "vibreur" qui établit et supprime le courant au primaire. Celui-ci, mis au point par Foucault, comporte une lame portant deux contacts qui plongent dans deux godets de mercure qui ferme le circuit alimentant un électroaimant. Celui-ci attire la lame et ouvre le circuit. Cette ouverture ramenant la lame à sa position initiale, il s’en suit une vibration entretenue qui peut atteindre plusieurs centaines d’ouvertures et de fermetures par seconde. Un condensateur, évitant les étincelles de rupture au primaire, complète le montage.

 

La puissance obtenue est extraordinaire. Des étincelles de plus de trente centimètres peuvent être obtenues au secondaire. Les commotions produites sont d’une extrême violence. Des expérimentateurs peu prudents le vérifieront à leurs dépens. Un collaborateur de Ruhmkorff se trouve ainsi renversé par une décharge qui le laisse dans un état d’extrême faiblesse pendant plusieurs jours. Seules des batteries de bouteilles de Leyde avaient, jusqu’à présent produit de tels effets. Mais, avantage de la bobine de Ruhmkorff sur les bouteilles de Leyde, celle-ci ne se décharge pas et produit des hautes tensions permanentes.

 

Les expériences se multiplient. Des blocs de verre de 10 centimètres d’épaisseur sont percés par l’étincelle. Les métaux et les terres les plus réfractaires y sont fondus.

 

Application utile autant que spectaculaire : la bobine peut enflammer plusieurs explosifs de façon simultanée rendant ainsi les travaux des mines et des carrières plus efficaces (la dynamite a récemment été brevetée par Alfred Nobel). Cette pratique vient, hélas, enrichir l’arsenal guerrier et la bobine est célébrée pour avoir permis, en octobre 1860, de faire sauter le fort de Peï-ho pendant l’expédition de Chine et la "guerre de l’opium" qui se termina par le sac du Palais d’été.


Explosion du fort de Pë-ho

"Louis Figuier, Les Merveilles de la Science".


Plus pacifique est l’utilisation de la bobine par les médecins qui en font la nouvelle thérapie à la mode. Mais la bobine se donne aussi en spectacle. On se souvient de l’abbé Nollet faisant sauter en l’air une compagnie de soldats des gardes françaises au moyen de la bouteille de Leyde. A un siècle de distance les démonstrateurs forains des ponts de Paris renouvellent le spectacle.


Démonstration de choc électrique par la bobine de Ruhmkorff
La Nature. Revue des sciences et de leurs applications aux arts et à l’industrie. 1889.


Juste reconnaissance, Ruhmkorff se voit attribuer, en 1864, le prix Volta. Les 50 000 francs de ce prix, créé par Napoléon après la visite de Volta à Paris pour récompenser la meilleure application de la pile, n’avaient encore jamais été attribués. Rétabli en 1852 par Napoléon III, Ruhmkorff est le premier à le recevoir.

 

Son générateur à haute tension, qui figure dans le moindre laboratoire, est aussi une source de recherches nouvelles que les plus habiles et les plus volontaires sauront mettre à profit.

 

On lui devra, entre autres, la découverte des ondes hertziennes, des rayons cathodiques puis des rayons X.

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Sur Ruhmkorff voir aussi dans la Nature 1878 premier semestres page 97

http://cnum.cnam.fr/GIFS/4KY28.10/0101.T.97.966.1417.gif


On peut trouver un développement de cet article dans ouvrage paru en septembre 2009 chez Vuibert : "Une histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron"

JPEG

 

Voici un ouvrage à mettre entre toutes les mains, celles de nos élèves dès les classes de premières S et STI de nos lycées, et entre les mains de tous les futurs enseignants de sciences physiques et de physique appliquée (tant qu’il en reste encore !).

 

L’auteur est un collègue professeur de sciences physiques, formé à l’histoire des sciences, et formateur des enseignants en sciences dans l’académie de rennes. Bref quelqu’un qui a réfléchi tant à l’histoire de sa discipline qu’à son enseignement et sa didactique, et cela se sent.

Le style est fluide et imagé, bref plaisant au possible...

 

...voici donc un bon ouvrage permettant de se construire une culture scientifique sans l’âpreté
des équations de la physique.

 

extrait du commentaire paru dans le Bulletin de l’Union des Physiciens.

 

XXXXXXXXXXXXXXX


Quand la bobine inspire le théâtre.

 

Un spectacle de Pierre Meunier.

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