entend des bruits d'un caractère très-particulier dont l'origine me
paraît encore assez complexe et souvent obscure. Il en est pourtant
qui doivent provenir de l'induction exercée par les fils voisins et
des dérivations de courant qui se produisent toujours à travers les
supports des fils, car les signaux télégraphiques échangés à travers
ces fils voisins sont parfaitement perçus dans le téléphone. Certains
bruits résultent aussi des courants terrestres, des vibrations du fil
sous l'influence des courants d'air et même des frictions produites
par des joints défectueux. La sensibilité du téléphone est, du reste,
telle que les bruits résultant des transmissions télégraphiques
voisines peuvent être perçus quand on substitue au fil télégraphique
du téléphone un rail de chemin de fer, et alors même que les fils
télégraphiques les plus voisins de ce rail sont éloignés de quarante
pieds. D'un autre côté, M. Peirce a reconnu que des sons peuvent être
produits dans un téléphone, quand le fil télégraphique auquel cet
appareil est réuni est impressionné par une aurore boréale.
Quelquefois aussi, des airs chantés ou joués sur un instrument de
musique se sont trouvés transmis par le téléphone sans qu'on ait pu
savoir leur provenance; mais ce qui montre le plus la merveilleuse
sensibilité de cet appareil, c'est la possibilité qu'il donne de
reproduire la parole à travers des corps que l'on pourrait croire à
peu près non conducteurs. Ainsi la communication à la terre d'un
circuit téléphonique peut être faite par l'intermédiaire du corps
humain malgré l'interposition des bas et des chaussures; et elle peut
même être effectuée si, au lieu d'être sur le sol, on est placé sur un
mur en briques. Il n'y a que la pierre de taille et le bois qui
constituent un obstacle assez grand pour couper la communication; mais
il suffit que le pied touche le terrain avoisinant, soit même une
touffe de gazon, pour qu'aussitôt les effets électriques manifestent
leur présence.
«D'après ces résultats, une question toute naturelle pouvait se poser
à l'esprit: quelle est la longueur maxima de circuit à laquelle les
transmissions téléphoniques peuvent atteindre?... Mais il est
difficile d'y répondre en raison des conditions différentes dans
lesquelles peut être placée l'expérience. Dans les essais de
laboratoire on est parvenu à échanger sans difficulté des
correspondances sur des circuits de 60,000 ohms de résistance, soit
6000 kilomètres de fil télégraphique, et je suis parvenu à transmettre
sur un circuit dans lequel étaient interposées 16 personnes se tenant
par la main, lequel circuit avait une résistance d'environ 6400
kilomètres. Toutefois la plus grande longueur de circuit télégraphique
sur laquelle j'ai pu obtenir une transmission nette de la parole, n'a
pas dépassé 250 milles. Dans cette expérience, aucune difficulté ne
survint, tant que les lignes télégraphiques voisines n'étaient pas en
activité; mais aussitôt que les correspondances s'échangèrent à
travers ces lignes, les sons vocaux, quoique encore perceptibles,
étaient bien diminués d'intensité, et l'on aurait cru entendre une
conversation échangée au milieu d'un orage. On a pu également
transmettre la parole à travers les câbles sous-marins, et M. Preece
m'informe que des résultats satisfaisants ont été obtenus à travers un
câble de 60 milles de longueur, immergé entre Dartmouth et l'île de
Guernesey, et cela avec des téléphones à main du modèle ordinaire.»
=Part de M. Elisha Gray dans l'invention du téléphone.=--Nous avons vu
(p. 8) que si M. Bell a été le premier à construire et à rendre
pratique le téléphone parlant, M. Elisha Gray avait le premier conçu
le principe de cet instrument et l'avait combiné en électricien
consommé. Un travail très-curieux qu'il vient de publier sur ses
diverses inventions en téléphonie montre que dès l'année 1874 (en
juin), il avait combiné un récepteur à lame vibrante dont on peut se
faire une idée en supposant un électro-aimant soutenu verticalement
devant le fond d'un plat métallique évasé, dont la partie plate,
c'est-à-dire le fond, serait très-mince et éloignée de quelques
dixièmes de millimètre seulement des pôles de l'électro-aimant.
Le transmetteur correspondant à ce récepteur n'était, il est vrai,
qu'une sorte de tuyau d'orgue dont l'anche agissait comme interrupteur
de courant, et par conséquent il ne pouvait transmettre que des sons
musicaux. Mais en 1875, M. Gray pensa à disposer un transmetteur pour
les sons articulés, et le 15 février 1876, il déposa, comme nous
l'avons vu, à l'office des patentes américaines un _caveat_ dans
lequel était exposé un système complet de téléphone parlant. Ce
système ne fut pas, il est vrai, exécuté immédiatement, car M. Gray
croyait qu'un téléphone de ce genre n'avait qu'un intérêt secondaire
au point de vue commercial et télégraphique, et il attachait plus
d'importance à son système de téléphone musical appliqué aux
transmissions multiples; mais sa description était complète comme on
peut en juger par la fig. 19 qui représente l'ensemble du système.
Dans ce système, le transmetteur était tout à fait semblable à celui à
liquide dont M. Bell parle dans son mémoire et que nous avons décrit
p. 51[11], et le récepteur ressemblait beaucoup à celui que nous avons
représenté fig. 13. Pourtant, en principe, le système de M. Gray
différait entièrement de celui adopté définitivement par M. G. Bell.
Dans le premier, en effet, les variations d'intensité du courant
nécessaires pour la production des mots articulés, étaient la
conséquence de variations dans la résistance du circuit, et ces
variations étaient obtenues par l'intermédiaire d'un liquide au sein
duquel se mouvait, sous l'influence des vibrations d'une membrane
tendue adaptée à un porte-voix, une pointe de platine mise en rapport
avec une pile. Du rapprochement plus ou moins grand de cette pointe
d'une électrode mise en rapport avec l'appareil récepteur, résultaient
des différences de conductibilité du liquide proportionnelles aux
amplitudes et aux inflexions des vibrations de la membrane, et ces
différences d'intensité étaient traduites sur le récepteur par des
magnétisations plus ou moins grandes d'un électro-aimant actionnant un
disque de fer doux, fixé au centre d'une membrane tendue sur une sorte
de résonnateur ou de cornet acoustique. Ce système appartenait donc à
la catégorie des téléphones à pile que M. Edison, comme nous allons le
voir à l'instant, a rendus si importants par la substitution au
liquide d'un conducteur secondaire en charbon, et qui devaient plus
tard donner naissance au _microphone_.
[Note 11: S'il faut en croire M. Prescott, ce
transmetteur, que M. Bell semble vouloir s'attribuer, était
l'appareil de Gray lui-même.]
Le système Bell, comme on l'a vu, bien que mettant dans l'origine à
contribution une pile, ne déterminait les affaiblissements et les
renforcements électriques nécessaires à l'articulation des mots, qu'au
moyen de courants d'induction provoqués par les mouvements d'une
armature de fer doux, courants dont l'intensité était, par conséquent,
fonction de l'amplitude et des inflexions de ces mouvements. La pile
n'intervenait que pour communiquer à l'inducteur une forte
aimantation. Or cet emploi des courants induits dans les transmissions
téléphoniques était déjà d'une grande importance, car les diverses
expériences faites depuis ont montré leur supériorité sur les courants
voltaïques dans cette application. Mais l'expérience lui montra
bientôt que non-seulement il n'était pas besoin pour faire agir cet
instrument d'un appareil d'induction puissant animé par une pile, mais
qu'un aimant permanent très-faible et très-petit pouvait à lui seul
fournir des courants suffisants. Cette découverte à laquelle avait
contribué M. Peirce, ainsi qu'on l'a vu, était d'une extrême
importance, car elle permettait de réduire considérablement les
dimensions de l'appareil, elle le rendait portatif et susceptible de
se prêter à la transmission et à la réception, et elle montrait que le
téléphone était le plus sensible de tous les appareils révélateurs de
l'action des courants. Si donc M. Bell n'a pas employé le premier les
moyens efficaces pour transmettre les mots articulés, on peut dire
qu'il a cherché comme M. Gray à résoudre le problème par des _courants
ondulatoires_, et qu'il a obtenu ces courants au moyen des effets
d'induction, système qui, étant perfectionné, devait conduire aux
résultats importants que tout le monde connaît. N'y eût-il que la
connaissance qu'il a donnée au monde étonné d'un instrument capable de
reproduire télégraphiquement la parole, qu'une grande gloire lui
serait acquise, car ce problème avait été regardé jusque-là comme
insoluble.
En résumé, les prétentions de M. Gray à l'invention du téléphone ont
été résumées par lui de la manière suivante, dans un travail
très-intéressant intitulé: _Experimental researches on electro-harmonic
telegraphy and telephony._
1º J'ai trouvé le premier les moyens pratiques de transmettre à
travers un circuit fermé les sons composés et d'inflexions variables
par la superposition de deux ou de plusieurs ondes électriques.
2º Je prétends avoir découvert et utilisé le premier le moyen de
reproduire les vibrations par l'emploi d'un aimant récepteur
constamment animé par une action électrique.
3º Je prétends encore être le premier à avoir construit un instrument
ayant un aimant avec un diaphragme circulaire en matière magnétique,
soutenu par ses bords à une petite distance en face des pôles de
l'aimant, et susceptible d'être appliqué à la transmission et à la
réception des sons articulés.
4º Je soutiens avoir décrit le premier le téléphone à sons articulés,
et cela d'une manière assez exacte et assez complète pour qu'un
téléphone exécuté d'après cette description ait pu transmettre et
reproduire fidèlement la parole.
EXAMEN DES PRINCIPES FONDAMENTAUX SUR LESQUELS REPOSE LE TÉLÉPHONE DE
BELL.
Bien que l'historique qui précède soit suffisant pour faire comprendre
aux personnes initiées dans la science électrique le principe du
téléphone de Bell, il pourrait bien ne pas en être de même pour la
plupart des personnes auxquelles notre livre s'adresse, et nous
croyons en conséquence devoir entrer dans quelques détails physiques
sur l'origine des courants électriques qui sont en jeu dans les
transmissions téléphoniques. Ces détails nous paraissent d'autant
plus nécessaires qu'il est beaucoup de personnes qui croient encore
que les téléphones de Bell ne sont pas électriques, parce qu'ils ne
mettent pas une pile à contribution, et le plus souvent elles les
confondent avec les téléphones à ficelle, s'étonnant de la différence
de prix qui existe entre les appareils que l'on vend dans les rues et
ceux que l'on vend chez les constructeurs.
Sans définir ici ce que c'est qu'un courant électrique, ce qui serait
par trop élémentaire, nous pourrons dire que les courants électriques
peuvent provenir de beaucoup d'effets divers, et qu'en dehors de ceux
qui résultent des piles, il en est d'aussi énergiques qui peuvent
provenir d'une action exercée par des aimants sur un circuit
conducteur convenablement combiné. Ces courants sont alors appelés
_courants d'induction_, et ce sont eux qui sont en jeu dans les
téléphones de Bell. Pour qu'on puisse comprendre comment ils se
développent dans ces conditions, il sera nécessaire que nous
examinions d'abord ce qui arrive quand, devant un circuit fermé, on
avance ou l'on retire le pôle d'un aimant, et pour cela nous
supposerons qu'un fil de cuivre sur lequel est interposé un
galvanomètre est enroulé en cercle, et qu'on dirige vers le centre de
ce cercle l'un des pôles d'un aimant permanent. Or voici ce que l'on
observera:
1º Au moment où l'on approchera l'aimant, un courant électrique
prendra naissance et fera dévier le galvanomètre d'un certain côté.
Cette déviation sera d'autant plus grande que le mouvement accompli
sera plus étendu, et la tension de ce courant sera d'autant plus
grande que le mouvement sera plus brusquement effectué. Ce courant
toutefois ne sera jamais qu'instantané.
2º Au moment où l'on éloignera l'aimant, un nouveau courant du même
genre prendra naissance, mais il se manifestera en sens inverse du
premier. Il sera ce que l'on appelle un _courant direct_, parce qu'il
est de même sens que le courant magnétique de l'aimant qui lui donne
naissance, tandis que l'autre courant sera dit _inverse_.
3º Si au lieu d'avancer ou de retirer l'aimant par l'effet d'un seul
mouvement, on le fait avancer par saccades, on reconnaît qu'il se
détermine une succession de courants dans le même sens dont la
présence peut être constatée sur le galvanomètre quand les mouvements
sont suffisamment espacés, mais qui se confondent en se superposant
quand ces espacements sont très-faibles, et comme des effets inverses
résultent des mouvements de l'aimant effectués dans un sens contraire,
il arrive que l'aiguille du galvanomètre suit les mouvements de
l'aimant et les stéréotype en quelque sorte.
4º Naturellement si, au lieu de réagir sur un simple circuit fermé,
l'aimant exerce son action sur un nombre considérable de
circonvolutions de ce circuit, c'est-à-dire sur une bobine de fil
enroulé, les effets seront considérablement augmentés, et ils le
seront encore plus si, à l'intérieur de cette bobine, se trouve un
noyau magnétique, car l'action inductive s'effectuera alors de plus
près et sur toutes les parties de la bobine. Comme le noyau magnétique
en s'aimantant ou en se désaimantant plus ou moins sous l'influence
du rapprochement ou de l'éloignement de l'aimant inducteur subit le
contre-coup de tous les accidents qui peuvent se manifester pendant le
mouvement de cet aimant, les courants induits qui en résultent les
accusent parfaitement.
5º Au lieu d'admettre que l'aimant inducteur est mobile, on peut le
supposer fixe au centre de la bobine, et l'on peut dès lors déterminer
les courants induits dont nous avons parlé en modifiant son énergie.
Il suffit pour cela de réagir sur ses pôles au moyen d'une armature de
fer. Quand cette armature est approchée de l'un de ces pôles ou de
tous les deux en même temps, il acquiert de l'énergie et produit un
courant inverse, c'est-à-dire un courant dans le sens qui aurait
correspondu à un rapprochement de l'aimant du circuit fermé. Quand
elle s'éloigne, l'effet inverse se produit; mais dans les deux cas,
les courants induits sont en rapport avec l'étendue et le sens des
mouvements accomplis par l'armature, et par conséquent, ils peuvent
reproduire par leurs effets les mouvements de cette armature. Or si
cette armature est une lame de fer et que cette lame vibre sous
l'influence d'un son quelconque devant un système électro-magnétique
disposé comme il vient d'être dit plus haut, les allées et venues de
cette lame se traduiront par des courants induits, plus ou moins
forts, plus ou moins accidentés, suivant l'amplitude et la complexité
des vibrations, mais qui seront _ondulatoires_, puisqu'ils résulteront
toujours de mouvements successifs et continus et seront, par
conséquent, dans les conditions voulues pour transmettre la parole
ainsi qu'on l'a vu précédemment.
Quant à l'action déterminée sur le récepteur, c'est-à-dire sur
l'appareil qui reproduit la parole, elle est assez complexe, et nous
aurons occasion de la discuter plus tard; mais, au premier abord, on
peut la concevoir si l'on considère que les effets produits par ces
courants induits d'intensité variable qui traversent la bobine du
système électro-magnétique, doivent déterminer par les magnétisations
et démagnétisations qui en résultent, des vibrations plus ou moins
amplifiées, plus ou moins accidentées de la lame armature, lesquelles
représentent exactement celles de la lame devant laquelle on a parlé,
mais qui n'en peuvent être qu'une réduction. Toutefois les effets sont
par le fait plus compliqués, quoique se produisant dans des conditions
analogues, et ce sont eux que nous discuterons plus tard quand nous en
serons aux expériences faites avec le téléphone. Nous ferons observer
néanmoins, dès maintenant, que pour ces reproductions de la parole, il
n'est pas nécessaire que le noyau magnétique soit en fer doux, car les
effets vibratoires peuvent résulter aussi bien d'aimantations
différentielles que d'aimantations directes.
DISPOSITION ORDINAIRE DES TÉLÉPHONES BELL.
La disposition la plus généralement employée pour les téléphones est
celle que nous avons représentée fig. 20. C'est une sorte de petite
boîte circulaire en bois adaptée à l'extrémité d'un manche M,
également de bois, qui renferme dans son intérieur le barreau aimanté
NS. Ce barreau est fixé au moyen d'une vis _t_ et est disposé de
manière à pouvoir être avancé ou reculé quand on serre ou l'on
desserre la vis, condition nécessaire pour le réglage de l'appareil. À
l'extrémité libre du barreau est fixée la bobine magnétique B qui,
d'après MM. Pollard et Garnier, doit, pour fournir le maximum d'effet,
être construite avec du fil nº. 42 et présenter un grand nombre de
spires. Les bouts du fil de cette bobine aboutissent le plus
généralement à l'extrémité inférieure du manche par deux tiges de
cuivre _f_, _f_, qui traversent celui-ci dans sa longueur et viennent
se relier à deux boutons d'attache I, I' où l'on fixe les fils C, C du
circuit. Cependant dans les appareils construits par M. Bréguet il n'y
a pas de boutons d'attache, et c'est une petite torsade de deux fils
flexibles recouverts de gutta-percha et de soie qui est fixée aux deux
tiges; un capuchon en bois se visse alors à l'extrémité du manche, et
la torsade passe par un trou pratiqué dans ce capuchon; de sorte que
l'on n'est nullement gêné dans la manipulation de l'appareil. Des
serre-fils adaptés aux extrémités des fils de la torsade, permettent
d'ailleurs de les réunir à ceux du circuit. La figure 21 représente
cet appareil.
Dans une autre disposition, les fils de la bobine aboutissent
directement à des boutons d'attache placés au-dessous de la boîte de
bois; mais cette disposition est incommode.
Au-dessus de l'extrémité polaire du barreau aimanté est placée la lame
vibrante en fer LL qui est recouverte soit de vernis noir ou jaune,
soit d'étain, soit d'un oxyde bleu, mais qui doit toujours être
très-mince. Cette lame a la forme d'un disque, et c'est par les bords
de ce disque, appuyés sur une bague en caoutchouc, qu'elle est fixée
fortement sur les bords circulaires de la boîte de bois qui est à cet
effet composée de deux parties. Ces parties s'ajustent l'une sur
l'autre soit au moyen de vis, soit au moyen d'un pas de vis, ménagé à
mi-épaisseur de bois. Cette lame doit être le plus rapprochée possible
de l'extrémité polaire de l'aimant, mais pas assez pour que les
vibrations de la voix déterminent le contact de ces deux pièces. Enfin
l'embouchure RR', fig. 20, par laquelle on parle et qui a la forme
d'un entonnoir très-évasé, termine la partie supérieure de la boîte et
doit être disposée de manière à laisser un certain vide entre la lame
et les bords du trou V qui est ouvert à son centre. La capacité
intérieure de la boîte doit être calculée de manière à pouvoir jouer
le rôle de caisse sonore, sans cependant provoquer d'échos et
d'interférences de sons.
Quand l'appareil est bien exécuté, il peut produire des effets
très-accentués, et voici ce que m'écrivait à ce sujet M. Pollard, qui
est un des premiers qui se soient occupés en France de téléphone.
«L'appareil que j'ai confectionné donne des résultats réellement
étonnants: D'abord, au point de vue de la résistance, 5 ou 6 personnes
introduites dans le circuit n'affaiblissent pas sensiblement
l'intensité des sons. Quand on met un appareil sur chaque oreille on a
absolument la même sensation que si le correspondant parlait derrière
à quelques mètres. L'intensité, la netteté, la pureté du timbre sont
irréprochables.
«Je puis parler à mon collègue à voix complétement basse, avec le
souffle pour ainsi dire, et causer avec lui sans que des personnes
placées à deux mètres de moi puissent saisir un seul mot de notre
conversation.
«Au point de vue de la réception, lorsqu'on m'appelle en élevant la
voix, j'entends cet appel de tous les points de mon bureau, du moins
quand le silence y règne; dans tous les cas, lorsque je suis assis à
ma table et que l'instrument est à quelques mètres de moi, je
m'entends toujours appeler. Pour augmenter l'intensité des sons,
j'adapte à l'embouchure un cornet en cuivre de forme conique, et dans
ces conditions, on entend, au bout de la ligne, parler dans mon bureau
à 2 ou 3 mètres de l'embouchure; de ma place, à 1 mètre environ du
cornet, je puis entendre et parler sans effort à mon collègue.»
Pour se servir du téléphone ordinaire de Bell, il faut parler
nettement devant l'embouchure du téléphone qu'on tient à la main,
pendant que l'auditeur placé à la station correspondante tient contre
son oreille l'embouchure du téléphone récepteur. Ces deux appareils
composent un circuit fermé avec les deux fils qui les relient, mais un
seul suffit pour réaliser complétement la transmission, si l'on a soin
de mettre en communication les deux appareils avec la terre qui, de
cette manière, tient lieu du second fil. M. Bourbouze prétend qu'en
employant ce moyen l'intensité des sons dans le téléphone est
grandement augmentée; mais nous croyons que cette augmentation dépend
des conditions du circuit, quoiqu'il prétende qu'on puisse la
constater sur un circuit ne dépassant pas 70 mètres.
Dans la pratique, il convient d'avoir à sa disposition deux téléphones
à chaque station, afin d'en avoir un à l'oreille pendant qu'on parle
dans l'autre, comme on le voit fig. 22. On entend aussi beaucoup mieux
quand on applique un téléphone contre chaque oreille. On tient alors
les deux téléphones comme on le voit fig. 23. Afin d'éviter la fatigue
des bras, on a disposé un modèle qui les tient suspendus devant les
oreilles au moyen d'une sangle à ressort qui entoure la tête.
Il y a du reste des différences considérables dans le pouvoir de
transmission téléphonique des différentes voix. Suivant M. Preece,
crier ne sert à rien: il faut pour obtenir de bons résultats, que
l'intonation soit claire, que l'articulation soit distincte, et que
les sons émis se rapprochent le plus possible des sons musicaux.
«J'ai entendu, dit-il, M. Willmot, l'un des électriciens de
l'administration des postes, sur des circuits à travers lesquels
aucunes autres voix n'auraient pu se faire entendre. Les sons des
voyelles viennent toujours le mieux, et parmi les autres lettres, _e_,
_g_, _j_, _k_, _q_ sont toujours les plus mal répétées. L'oreille
aussi demande à être exercée, et les facultés auditives varient d'une
manière surprenante suivant les personnes. Le chant est toujours
entendu avec une grande netteté ainsi que les sons des instruments à
vent et surtout ceux du cornet à piston qui, de Londres, pourraient
être entendus par des milliers de personnes à la fois à travers le
large Corn Exchange de Basingstoke.»
Suivant M. Rollo Russel, le circuit d'un téléphone n'aurait pas besoin
d'isolation sur une longueur relativement petite; ainsi avec un
circuit de 418 mètres on a pu employer un fil de cuivre nu déposé sur
un gazon sans que les transmissions téléphoniques résultant d'une
petite boîte à musique fussent annulées, mais à la condition que les
deux fils ne fussent pas en contact. On a pu même obtenir des
transmissions quand ce circuit était enterré dans de la terre mouillée
sur une longueur de 30 mètres, ou immergé dans un puits sur une
longueur de 40 mètres. La parole transmise dans ces conditions ne
semblait même pas différente de ce qu'elle était quand le circuit
était isolé.
Le téléphone peut se faire entendre simultanément à plusieurs
auditeurs, soit en prenant sur les deux fils réunissant les deux
téléphones en correspondance (près du téléphone récepteur) des
dérivations aboutissant à différents téléphones, qui peuvent
facilement être au nombre de 5 ou 6, sur les courts circuits, soit au
moyen d'une petite caisse sonore fermée par deux membranes légères
dont l'une est fixée sur la lame vibrante. En faisant aboutir à cette
caisse un certain nombre de tubes acoustiques, plusieurs personnes
pourraient, suivant M. Mc. Kendrick, entendre très-distinctement.