l'autre, et les moyens que nous venons d'indiquer permettent
facilement de s'en rendre compte.
Si on place dans le circuit induit d'une bobine d'induction reliée à
un téléphone, un condensateur de grande surface et que l'on éloigne
assez le contact de plombagine de la lame vibrante pour ne la toucher
que momentanément à chaque vibration, on ne reçoit plus naturellement
les articulations des sons, mais seulement les notes d'un air que l'on
chante devant la plaque du transmetteur; seulement le courant
inducteur ayant des interruptions brusques, engendre des courants
induits très-intenses, et suivant MM. Pollard et Garnier, on entend
dans tout un appartement l'air chanté, mais avec un timbre particulier
qui dépend de la construction du téléphone et du condensateur.
Les avantages des courants induits dans les transmissions
téléphoniques se comprennent aisément, si l'on réfléchit que les
variations de résistance du circuit qui résultent de la plus ou moins
grande amplitude des vibrations de la lame transmettrice étant des
valeurs constantes, ne peuvent manifester distinctement leurs effets
que sur des circuits courts; par conséquent les articulations des sons
qui en résultent, doivent ne plus être très-appréciables sur des
circuits très-résistants. Toutefois, si on considère que d'après les
expériences de M. Warren de la Rue (voir le _Telegraphic journal_ du
1er mars 1878, p. 97), les courants produits par les vibrations de la
voix dans un téléphone ordinaire, représentent en intensité ceux d'un
élément Daniell traversant 100 megohms de résistance (soit 10 000 000
de kilomètres de fil télégraphique), on peut comprendre qu'il y a
autre chose à considérer dans les effets avantageux des courants
induits que la simple question d'intensité plus ou moins grande des
courants agissant sur le téléphone récepteur. Avec une pile énergique,
il est évident, en effet, que les courants différentiels qui agiront
seront toujours plus intenses que les courants induits déterminés par
le jeu de l'instrument. Je ne serais pas, quant à moi, éloigné de
croire que c'est surtout à leurs inversions successives et à leur
faible durée, que les courants induits doivent les avantages qu'ils
présentent. Ces courants en effet dont la durée ne dépasse guère,
suivant M. Blaserna, 1/200 de seconde, se prêtent beaucoup mieux que
les courants voltaïques aux vibrations multipliées qui sont le propre
des vibrations phonétiques, et cela d'autant mieux que les inversions
successives qui se produisent, déchargent la ligne, renversent les
effets magnétiques et contribuent à rendre les actions plus nettes et
plus promptes. On ne doit donc pas s'étonner si les courants induits
de la bobine d'induction, qui peuvent se produire dans des conditions
excellentes au poste de transmission, puisque le circuit du courant
voltaïque est alors très-court, soient capables de fournir des
résultats non-seulement plus avantageux que les courants voltaïques
qui leur donnent naissance, mais même que les courants induits
résultant du jeu des téléphones Bell, puisqu'ils sont infiniment plus
énergiques.
Quant aux effets relativement considérables produits par les courants
si minimes des téléphones Bell, ils s'expliquent facilement par cette
considération que, prenant naissance sous l'influence même des
vibrations de la lame téléphonique, leurs variations d'intensité
conservent toujours le même rapport, quelle que soit la résistance du
circuit, et ne sont pas, en conséquence, effacées par la distance
séparant les deux téléphones.
=Expériences sur le rôle des différents organes d'un téléphone dans la
transmission de la parole.=--Pour pouvoir apporter au téléphone tous
les perfectionnements dont il est susceptible, le point important
était d'être bien fixé sur la nature des effets déterminés dans les
différentes parties qui le composent et sur le rôle joué par les
différents organes qui s'y trouvent mis en jeu. C'est pour être fixé à
cet égard qu'un certain nombre de savants et de constructeurs ont
entrepris une série d'expériences qui ont fourni de très-intéressantes
indications.
L'un des points les plus intéressants à élucider était celui de savoir
si la lame vibrante dont MM. Bell et Gray ont muni leur récepteur
téléphonique, détermine à elle seule les vibrations complexes qui
reproduisent la parole, ou bien si les différentes parties du système
électro-magnétique de l'appareil concourent toutes à cet effet. Les
expériences faites dès l'année 1837 par M. Page sur les sons produits
par les tiges électro-magnétiques résonnantes, et les recherches
entreprises en 1846 par MM. de la Rive, Wertheim, Matteucci, etc. sur
ce phénomène curieux, permettaient certainement de poser la question,
et nous verrons à l'instant qu'elle est beaucoup plus complexe qu'on
ne pourrait le croire à première vue.
Pour avoir un point de départ fixe, il fallait avant tout reconnaître
si un téléphone dépourvu de lame vibrante peut reproduire la parole.
Les expériences faites dès le mois de novembre 1877 par M. Edison[16]
avec des téléphones munis d'un diaphragme en cuivre, téléphones qui
avaient pu cependant fournir des sons, pouvaient le faire croire, et
ces expériences confirmées par M. Preece et surtout par M. Blyth,
donnaient plus de poids à cette hypothèse; mais, quand M. Spottiswoode
eut assuré, (voir le _Telegraphic-Journal_ du 1er mars 1878, p. 95)
que l'on pouvait supprimer entièrement la lame vibrante d'un téléphone
sans empêcher la transmission de la parole, pourvu que l'extrémité
polaire de l'aimant fût placée très-près de l'oreille, le doute ne fut
plus permis, et c'est alors que je présentai à l'Académie des sciences
ma note sur la théorie du téléphone qui provoqua bientôt de la part de
MM. Navez et Luvini une discussion intéressante dont je parlerai à
l'instant. On voulut d'abord nier l'authenticité de ces résultats,
puis on chercha à expliquer les sons entendus par M. Spottiswoode par
une transmission mécanique des vibrations effectuée de la même manière
que dans les téléphones à ficelle; mais de nombreuses expériences
entreprises depuis par MM. Warwich, Rossetti, Hughes et beaucoup
d'autres ont montré qu'il n'en était pas ainsi, et qu'un téléphone
sans diaphragme pouvait transmettre électriquement la parole.
[Note 16: Voici un extrait d'une lettre de M. Edison
relative à ces expériences et qui est datée du 25 novembre
1877.
«J'ai construit, dit-il, un couple de téléphones fonctionnant
avec des diaphragmes de cuivre et qui est basé sur les effets
du magnétisme de rotation d'Arago. J'ai reconnu qu'un
diaphragme de cuivre peut remplacer la lame de fer, dans
l'appareil de Bell, si le cuivre a seulement 1/32 de pouce
d'épaisseur. L'effet produit est très-petit quand le
diaphragme de cuivre existe dans les deux appareils en
correspondance, mais quand l'un de ces appareils, le
récepteur, conserve la disposition ordinaire et que le
téléphone transmetteur seul est muni de la lame de cuivre, on
peut parler des deux côtés avec facilité.»
M. Preece a répété ces expériences, mais il n'a obtenu que
des effets extrêmement faibles et à peine distincts; il
croit, en conséquence, qu'ils ne peuvent être d'aucune
utilité pour la pratique, mais qu'ils sont très-intéressants
au point de vue théorique.]
M. Navez lui-même qui, dans l'origine, avait nié le fait, convient
aujourd'hui qu'un téléphone sans diaphragme peut émettre des sons, et,
même dans certaines conditions exceptionnelles de phonation et
d'audition téléphonique, reproduire la voix humaine; mais il croit
toujours que l'on ne peut reconnaître s'il y a ou non articulation des
mots.
Cette incertitude dans les résultats obtenus par les différents
physiciens qui se sont occupés de cette question prouve, toutefois,
que les sons ainsi reproduits ne sont pas très-accentués et que, dans
des phénomènes physiques appréciables seulement à nos sens, la
constatation d'un effet peu accentué dépend surtout de la perfection
de nos organes. Nous verrons à l'instant comment cet effet si faible
peut se développer dans de grandes proportions par suite de la
disposition adoptée par MM. Bell et Gray.
Un second point était encore à éclaircir. Il s'agissait de savoir si
le diaphragme d'un téléphone vibre réellement, ou du moins si ses
vibrations peuvent entraîner son déplacement, comme cela a lieu dans
un trembleur électrique ou un instrument à anches que l'on fait vibrer
par un courant d'air. M. Antoine Bréguet a fait à cet égard des
expériences intéressantes qui ont montré que ce mouvement n'était pas
admissible, car il a pu faire parler très-distinctement des téléphones
avec des lames vibrantes de toutes les épaisseurs, et il a poussé les
expériences jusqu'à employer des lames de 15 centimètres d'épaisseur.
La superposition sur ces lames épaisses de morceaux de bois, de
caoutchouc et en général de substances quelconques n'empêchait pas
l'effet de se produire. Or on ne peut admettre dans ce cas que les
lames puissent être animées d'un mouvement de va-et-vient. J'ai
d'ailleurs constaté en superposant une couche d'eau ou de mercure sur
ces lames et même sur des diaphragmes minces, qu'aucun mouvement
sensible ne les animait, du moins en n'employant, comme source
électrique, que les courants induits déterminés par l'action de la
parole. Aucunes rides ne se distinguaient à la surface de la couche
liquide, même quand pour les apercevoir on employait des appareils à
réflexion lumineuse. Comment d'ailleurs pourrait-on admettre qu'un
courant qui n'est pas plus intense que celui d'un élément de Daniell
ayant traversé dix millions de kilomètres de fil télégraphique,
courant qui ne peut fournir de déviation que sur un galvanomètre
Thomson, et encore en admettant que le courant a été provoqué en
appuyant le doigt sur le diaphragme, ait une énergie suffisante pour
faire vibrer mécaniquement par attraction une lame de fer aussi tendue
que l'est celle d'un téléphone!!!
Il résulte toutefois d'expériences photographiques très-précises, que
des vibrations sont produites par le diaphragme d'un téléphone
récepteur; elles sont infiniment petites, si l'on veut, mais elles
sont, suivant M. Blake, suffisantes pour qu'un index très-léger, porté
par ce diaphragme, puisse fournir quelques petites inflexions sur une
ligne décrite par lui sur un enregistreur. Toutefois, de ce qu'un
petit mouvement de vibration existe sur ce diaphragme, il ne s'ensuit
pas qu'il doive être rapporté à un effet d'attraction, car il peut
résulter d'une vibration déterminée par l'action même de la
magnétisation au sein du diaphragme[17].
[Note 17: Suivant M. J. Bosscha, qui a publié dans les
_Archives néerlandaises_, T. XIII, un mémoire
très-intéressant sur l'intensité des courants électriques du
téléphone, l'intensité minima de courant nécessaire pour
fournir un son dans un téléphone par la vibration de son
diaphragme, pourrait être au-dessous de un cent millième de
celle d'un élément Daniell, et le déplacement du centre du
diaphragme pourrait être alors invisible, car il ne serait
guère que de 2,5 millionièmes de millimètre pour une
intensité de courant n'étant que un dix-millième de
l'intensité du même élément Daniell. Quant à l'amplitude des
mouvements produits par le diaphragme sous l'influence de la
voix, il n'a pu la mesurer exactement, mais il la croit
inférieure à un millième de millimètre, et il en résulterait
que, pour un son de 880 vibrations, l'intensité des courants
induits développés serait 0,0000792 de l'unité d'intensité
électro-magnétique.]
Voici, du reste, une expérience très-intéressante de M. Hughes,
répétée d'ailleurs dans d'autres conditions par M. Millar, qui prouve
bien en faveur de notre opinion.
Si l'aimant d'un téléphone récepteur est constitué par deux barreaux
aimantés parfaitement égaux, séparés l'un de l'autre par un isolant
magnétique, et qu'on les place dans la bobine de manière à présenter
en face du diaphragme tantôt des pôles de même nom, tantôt des pôles
contraires, on reconnaît que le téléphone reproduit mieux la parole
dans ce dernier cas que dans le premier. Or, si les effets étaient
attractifs il n'en serait pas ainsi, car les actions sont en
discordance quand des pôles de noms contraires sont soumis à une même
action électrique, tandis qu'elles sont conspirantes dans un même sens
quand ces pôles sont de même nom.
D'un autre côté, on reconnaît que si on emploie plusieurs lames de
fer superposées pour constituer le diaphragme d'un téléphone
récepteur, la transmission des sons est beaucoup plus forte que quand
le diaphragme est simple, et pourtant l'attraction, si tant est
qu'elle pût se faire, ne pourrait se produire que sur l'un des
diaphragmes.
Une expérience très-intéressante de M. A. Bréguet a montré encore que
les différentes parties constituantes d'un téléphone, aussi bien le
manche, les bornes de cuivre, la coquille que la plaque et le barreau
aimanté, peuvent transmettre les sons; et pour arriver à constater ce
résultat, M. Bréguet a employé des téléphones à ficelle dont il
attachait le fil en différents points du téléphone expérimenté. Il a
pu de cette manière non-seulement établir une correspondance entre une
personne faisant agir le téléphone électrique et une autre écoutant
dans le téléphone à ficelle, mais encore faire parler plusieurs
téléphones à ficelle, reliés en plusieurs points du téléphone
électrique.
Ces deux séries d'expériences montrent que des sons peuvent être
obtenus des diverses parties d'un téléphone sans mouvements
vibratoires très-appréciables; mais M. J. Luvini a voulu s'en assurer
d'une manière plus nette encore, en examinant si définitivement
l'aimantation d'un corps magnétique suivie de sa désaimantation
entraînerait une variation dans la forme et les dimensions de ce
corps. Il a en conséquence fait construire un grand électro-aimant
tubulaire qu'il remplissait d'une assez grande quantité d'eau pour
que, ses deux extrémités étant bouchées, le liquide pût apparaître
dans un tube capillaire adapté à l'un des bouchons. De cette manière,
les plus petites variations dans la capacité de la partie creuse de
l'électro-aimant étaient accusées par une ascension ou une descente de
la colonne liquide. Or, en faisant traverser l'électro-aimant par un
courant électrique de différente intensité, il n'a jamais observé
aucun changement dans le niveau de l'eau dans le tube. Avec cette
disposition il pouvait mesurer pourtant un changement de volume de
1/30 de millimètre cube. Donc, il résulte de ces effets, que les
vibrations produites dans un corps magnétique sous l'influence
d'aimantations et de désaimantations successives, sont _tout à fait
moléculaires_. Nous examinerons à l'instant comment ces différentes
déductions peuvent être interprétées pour que l'on puisse comprendre
la véritable théorie du téléphone; mais avant d'entamer cette étude
nous devrons indiquer encore quelques autres expériences qui ont aussi
leur intérêt.
Nous avons vu que MM. Edison, Blyth et Preece avaient fait des
expériences qui ont montré que des sons pouvaient être reproduits par
un téléphone dont le diaphragme était constitué avec une matière non
magnétique, mais ils ont fait voir aussi, chose plus curieuse encore,
que ces sons pouvaient être transmis sous l'influence de courants
induits provoqués par ces diaphragmes mis en vibration devant
l'aimant. Déjà MM. Edison et Blyth avaient avancé ce fait, mais M.
B.-W. Warwich, dans un article publié dans l'_English-mecanic_ (voir
les _Mondes_ du 2 mai 1878), l'a confirmé malgré l'incrédulité qui
avait accueilli cette nouvelle; «Il semblerait, dit-il, que pour agir
sur l'aimant de manière à produire des courants induits, quelque chose
doit d'abord vibrer d'une manière quelconque et être en possession de
plus de force vive qu'un gaz; mais il n'est pas nécessaire que la
substance soit magnétique, car les corps diamagnétiques agissent
très-bien[18].» M. Preece en avait recherché la cause dans les
courants induits développés dans un corps conducteur quelconque quand
on fait mouvoir devant lui un aimant, courants qui donnent lieu au
phénomène découvert par Arago et connu sous le nom de _magnétisme de
rotation_. Ces faits toutefois ne nous paraissent pas encore assez
bien établis pour qu'on puisse s'occuper sérieusement de leur théorie,
et il pourrait se faire que les effets observés fussent la conséquence
de simples transmissions mécaniques.
[Note 18: Voici comment ces expériences sont décrites par
l'auteur: les aimants employés avaient à peu près les
dimensions ordinaires, 1 pouce 1/2 de diamètre, et une
longueur environ huit fois aussi grande. On s'est servi
d'abord de plaques de fer; mais elles n'étaient nullement
nécessaires. Mettant de côté ces plaques, j'ai essayé
naturellement un certain nombre de substances: d'abord une
plaque mince d'étain qui convenait parfaitement et pour
transmetteur et pour récepteur. Une plaque de tôle de 1/10
d'épaisseur environ n'opérait pas aussi bien, mais tout ce
qu'on disait était parfaitement compris. En faisant les
expériences avec ces plaques, on les mettait simplement au
haut de l'instrument sans qu'elles y fussent fixées en aucune
manière; le pavillon en bois du sommet et la cavité conique a
été aussi mis de côté, parce que la transmission et la
réception se faisaient également sans elles. Cette partie de
l'instrument semble superflue, car le son, lorsque la simple
plaque est appuyée à plat contre l'oreille, paraît plus fort
à cause de sa plus grande proximité. Maintenant, les plaques
de fer ne paraissent pas être absolument nécessaires, quoique
le fer agisse mieux qu'aucune autre chose, et que les
substances diamagnétiques agissent aussi très-bien. Désirant
que mon assistant qui était à une certaine distance et ne
pouvait en aucune manière percevoir un son direct, continuât
de compter pendant quelque temps, j'ai enlevé la plaque de
fer et mis en travers de l'instrument un large barreau de
fer, de 1/1 de pouce d'épaisseur. En plaçant mon oreille
contre lui, j'ai entendu chaque nombre distinctement, mais un
peu affaibli. Un morceau carré de cuivre, de 3/3 de pouce, a
été mis en place; le son quoique distinct, n'était pas aussi
fort que précédemment. Des morceaux épais de plomb, de zinc
et d'acier ont été tour à tour essayés. L'acier agit à peu
près comme le fer, et, comme dans les autres cas, chaque mot
prononcé était faiblement et distinctement entendu.
Quelques-uns de ces métaux étaient diamagnétiques, et
cependant l'action se produisait. Des substances non
métalliques ont été ensuite essayées; d'abord un morceau de
verre de vitre; il opérait vraiment très-bien. Avec du bois,
un morceau d'une boîte à allumettes, l'action était faible;
mais en plaçant des morceaux d'une épaisseur graduellement
croissante, le son augmentait sensiblement, et avec un
morceau grossier de bois de 1 pouce 1/2 d'épaisseur, le son
était parfaitement distinct. J'ai mis ensuite en place une
boîte vide en bois; elle agissait très-bien. Un morceau de
liège épais de 1/2 pouce agissait, mais un peu faiblement. Un
bloc de pierre à rasoir, épais de 2 pouces, a été placé sur
l'instrument, et en appliquant l'oreille contre lui, on
pouvait suivre facilement celui qui parlait. Alors j'ai
essayé sans qu'il y eût rien d'interposé, et j'ai placé mon
oreille tout contre l'aimant et la bobine, et, ce qui est
vraiment très-curieux, sans aucune plaque vibrante, j'ai pu
entendre faiblement, et en écoutant attentivement j'ai pu
comprendre tout ce qu'on disait. La chose a été répétée
plusieurs fois: la transmission mécanique du son était
impossible, car beaucoup de mètres de fil étaient couchés sur
le sol, et cependant sans qu'il y eût rien d'interposé
(excepté de l'air) entre mon oreille et l'extrémité de
l'aimant, j'ai pu comprendre ce qui était dit. Dans toutes
ces expériences, les sons ont été perçus, mais les sons
transmis ou essayés agissaient un peu différemment. Un
diapason, qu'on faisait sonner et qu'on plaçait sur la plaque
même de fer ou sur le bois de l'instrument était entendu
clairement; pour la parole, les plaques minces de fer
agissaient mieux. Avec d'autres corps, la pierre, le bois
épais, le verre, le zinc, etc., le son du diapason était
entendu, soit qu'il reposât sur eux, soit qu'on tînt sur eux
la branche vibrante. Ces corps épais ne convenaient pas pour
transmettre le son de la voix. Tous ont été mis de côté, et
l'instrument sonore a été tenu directement sur le pôle de
l'aimant; le son a été clairement entendu, quoiqu'il n'y eût
rien d'interposé, excepté l'air, entre le diapason et
l'extrémité de l'aimant. L'intensité du son n'était peut-être
pas aussi grande quand le diapason posait directement sur le
pôle que quand il était tenu sur l'extrémité de l'aimant.
J'ai ensuite essayé si ma voix serait entendue avec cet
arrangement. Le résultat a été un peu douteux, mais je pense
que quelque action a dû se produire, car le diapason était
entendu lorsqu'il vibrait simplement dans le voisinage du
pôle; l'effet produit par la voix doit avoir différé
seulement par le degré d'intensité; il était trop faible pour
être entendu à l'autre extrémité. J'ai répété ces résultats,
je les ai rendus tout à fait certains, et j'ai réussi à
transmettre les sons très-distinctement sans plaque sur le
pôle, et j'ai entendu en retour distinctement tout ce qui
était dit en plaçant mon oreille contre l'instrument, sans
qu'il y eût aucune plaque.]
S'il faut en croire M. Preece, il paraîtrait qu'on pourrait
transmettre avec un téléphone dont on remplacerait l'aimant par un
simple noyau de fer doux, et il attribue ce résultat au magnétisme
rémanent du fer et à l'action magnétique exercée sur ce barreau par le
magnétisme terrestre. M. Blake de Boston a constaté aussi le même
phénomène, mais il ne l'observait d'une manière marquée que quand le
noyau de fer doux était placé dans une direction inclinée par rapport
à la terre.
Suivant M. Navez, l'intensité du son reproduit dans un téléphone
dépend, non-seulement de l'amplitude des vibrations, mais aussi de la
surface vibrante par suite de l'action qu'elle exerce sur la couche
d'air qui doit transmettre les sons. (Voir le mémoire de M. Navez dans
le _Bulletin de l'Académie de Belgique_, du 7 juillet 1878).
=Expériences sur les effets résultant de chocs mécaniques communiqués
à différentes parties d'un téléphone.=--Si dans un téléphone ordinaire
on adapte une pièce de fer contre la vis qui tient l'aimant, on
reconnaît que les sons transmis sont un peu plus accentués, ce qui
tient au renforcement du pôle actif de l'aimant; mais on entend au
moment où l'on applique la pièce de fer contre la vis, un bruit assez
prononcé qui semble être dû aux vibrations mécaniques déterminées dans
le barreau au moment du choc. M. le lieutenant de vaisseau des Portes
a fait dernièrement sur ce genre de phénomènes des expériences
intéressantes. Ainsi il a reconnu que, si sur un circuit téléphonique
de 100 mètres complété par le sol, le téléphone transmetteur est
réduit au simple aimant muni de sa bobine qui constitue son organe
électro-magnétique, et que cet aimant soit suspendu verticalement par
un fil de soie, la bobine en haut, un coup frappé sur cet aimant, soit
au moyen d'un morceau de bois, soit au moyen d'une tige de cuivre,
pourra déterminer dans le téléphone récepteur, des sons distincts qui
augmenteront d'autant plus d'intensité que le coup sera frappé plus
près de la bobine, et qui deviendront plus forts encore, mais moins
nets, quand on mettra en contact avec le pôle supérieur de l'aimant
une lame vibrante de fer doux.
Quand le corps avec lequel on frappe est en fer, les sons dont il
vient d'être question sont plus accentués qu'avec le morceau de bois,
et quand l'aimant est muni de sa lame vibrante appliquée sur son pôle
actif, on saisit en même temps que le bruit du choc une vibration de
la plaque.