semblables à ceux que l'on obtient avec un percuteur en fer, quand
l'effet est produit entre pôles de même nom, mais si ce sont des pôles
de noms contraires, on entend après chaque coup un second bruit
produit par l'arrachement de l'aimant et qui paraît être un coup
frappé beaucoup moins fort. Naturellement ces bruits augmentent si
l'aimant est muni de sa lame vibrante.
Si on parle sur la plaque vibrante du téléphone transmetteur quand
elle est appliquée sur le pôle de l'aimant, on entend sur le téléphone
récepteur des sons variés assez semblables à ceux produits par les
vibrations d'une corde à violon, et le bruit que fait la plaque quand
on la retire du contact de l'aimant est parfaitement entendu au
récepteur.
Quand on parle au récepteur, la personne qui a l'oreille appliquée sur
la plaque vibrante du transmetteur, disposé comme ci-dessus, entend
très-bien, mais ne distingue pas les paroles, ce qui tient sans doute
au magnétisme condensé au point de contact de l'aimant et de la lame
vibrante, et qui rend les variations magnétiques plus lentes et plus
difficiles à s'effectuer.
Pour percevoir les coups frappés sur l'aimant avec une tige de fer
doux, la présence de la bobine n'est pas nécessaire. En enroulant
trois tours seulement du fil conducteur dénudé, servant de fil de
ligne, sur une extrémité de l'aimant, on peut percevoir les sons, et
ces sons cessent, comme dans les autres expériences, quand le circuit
est interrompu, ce qui montre bien qu'on ne peut les attribuer à une
transmission mécanique. Mais ce qui est le plus curieux, c'est que si
l'aimant est interposé dans le circuit de manière à en faire partie
intégrante, et que les deux extrémités du fil conducteur soient
enroulées autour des bouts de l'aimant, les coups frappés sur celui-ci
avec le fer doux, sont perçus dans le téléphone aussitôt que l'un des
pôles de l'aimant est muni de la plaque vibrante.
J'ai répété moi-même les expériences de M. des Portes en frappant
simplement sur la vis qui, dans les téléphones ordinaires fixe
l'aimant à l'appareil, et j'ai constaté que, toutes les fois que le
circuit était complet, les coups frappés avec un couteau d'ivoire
étaient répétés par le téléphone; ils étaient très-faibles, il est
vrai, quand la lame vibrante était enlevée, mais très-marqués avec
l'addition de cette lame. Au contraire, toutes les fois que le circuit
était interrompu, aucun bruit n'était perçu. Ces bruits étaient du
reste plus forts quand les coups étaient frappés sur la vis que quand
ils étaient frappés sur le pôle même de l'aimant au-dessus de la
bobine, ce qui tenait à ce que, dans le premier cas, le barreau
pouvait vibrer librement, tandis que dans le second, les vibrations se
trouvaient étouffées par suite de la fixation du barreau.
On pourrait, jusqu'à un certain point, expliquer ces effets en disant
que les vibrations déterminées sur l'aimant par le choc, ont pour
résultat de déterminer _des déplacements ondulatoires des particules
magnétiques_ dans toute l'étendue du barreau, et que de ces
déplacements doivent résulter, dans l'hélice, d'après la loi de Lenz,
des courants induits dont la force augmente quand la puissance de
l'aimant est surexcitée par la réaction de son diaphragme, lequel joue
le rôle d'armature, et par celle du corps percuteur quand il est
magnétique. Toutefois, les dernières expériences de M. des Portes sont
plus difficiles à expliquer, et il pourrait bien y avoir autre chose
que des courants induits ordinaires.
Ces expériences ne sont pas les seules qui montrent les effets
déterminés sous l'influence d'ébranlements moléculaires de diverses
natures.--Ainsi, M. Thomson de Bristol a reconnu que si on introduit
dans le circuit d'un téléphone ordinaire, une pièce de fer et une tige
de laiton placée perpendiculairement sur le fer, il suffira de donner
un coup sur la tige de laiton pour déterminer un son énergique dans le
téléphone. D'un autre côté, il a montré aussi que si on entoure les
deux extrémités polaires d'un aimant droit de deux bobines
d'induction, mises en rapport avec le circuit d'un téléphone, et qu'on
promène au-dessous de l'aimant, dans l'intervalle séparant les deux
bobines, la flamme d'une lampe à alcool, on entend un bruit
très-marqué aussitôt que la flamme exerce son action sur le barreau
aimanté. Cet effet provient sans doute de l'affaiblissement du
magnétisme du barreau déterminé par l'effet calorifique alors produit.
Enfin j'ai reconnu moi-même que des grattements effectués sur l'un des
fils qui réunissent deux téléphones entre eux, sont perçus dans ces
téléphones, quel que soit d'ailleurs le point du circuit où ces
grattements sont produits. Les sons ainsi provoqués sont, à la vérité,
très-faibles, mais ils se distinguent nettement, et acquièrent une
plus grande intensité quand le grattement est effectué sur les bornes
d'attache des fils des téléphones. Tous ces sons, d'ailleurs, ne
peuvent pas être la conséquence d'une transmission mécanique de
vibrations, car quand le circuit est interrompu, on ne peut en
percevoir aucun. D'après ces expériences, on pourrait croire que
certains bruits que l'on constate dans les téléphones expérimentés sur
les lignes télégraphiques, pourraient bien provenir des frictions des
fils sur les supports, frictions qui donnent lieu à ces sons souvent
très-intenses que l'on entend quelquefois sur certaines lignes
télégraphiques.
=Théorie du téléphone.=--Il semblerait résulter des diverses
expériences que nous avons rapportées précédemment, que l'explication
qu'on donne généralement des effets produits dans le téléphone, serait
très-incomplète, et que la transmission de la parole, au lieu de
résulter de la répétition par la membrane du téléphone récepteur (sous
l'influence des effets électro-magnétiques produits) des vibrations
déterminées par la voix sur la membrane du téléphone transmetteur,
devrait provenir des vibrations moléculaires déterminées dans le
système électro-magnétique tout entier et particulièrement sur le
noyau magnétique enveloppé par l'hélice. Ces vibrations seraient dès
lors de la même nature que celles qui ont été étudiées dans les tiges
électro-magnétiques résonnantes par MM. Page, de la Rive, Wertheim,
Matteucci, etc., et ce sont elles qui ont été mises à contribution
dans les téléphones de Reiss, de Cécil et Léonard Wray, et de
Vander-Weyde. Dans cette hypothèse, la lame vibrante aurait pour
principal rôle à remplir, de réagir pour la production des courants
induits quand elle serait mise en vibration par la voix, et de
renforcer par sa réaction sur l'extrémité polaire du barreau aimanté,
les effets magnétiques déterminés au sein de celui-ci, quand elle
vibrerait sous l'influence électro-magnétique, ou du moins, quand elle
serait actionnée par l'aimant. Or comme ces vibrations sont d'autant
plus amplifiées pour une même note, que la lame est plus flexible, et
comme, d'un autre côté, les variations dans l'état magnétique d'une
lame s'effectuent d'autant plus rapidement qu'elle présente moins de
masse, on comprend immédiatement pourquoi il convient d'employer des
lames vibrantes très-minces et relativement petites, comme l'a fait M.
Edison. Dans le cas de la transmission, la plus grande amplitude des
vibrations augmente l'intensité des courants induits transmis. Dans le
cas de la réception, les variations d'aimantation déterminant les
sons, sont rendues plus accentuées et plus nettes, aussi bien dans la
membrane armature que dans le barreau aimanté; il y a donc avantage
dans les deux cas. Cette hypothèse n'exclut d'ailleurs en rien l'effet
phonétique des vibrations mécaniques et physiques qui pourraient se
produire dans la lame armature sous l'influence des magnétisations et
démagnétisations qu'elle subit, et qui viendraient ajouter leur action
à celle des noyaux magnétiques.
Quelle est la nature des vibrations transmises dans le téléphone
récepteur? C'est une question encore obscure, et ceux qui s'en sont
occupés sont loin d'être d'accord; elle a même été l'objet d'une
discussion intéressante en 1846 entre MM. Wertheim et De la Rive, et
les découvertes nouvelles la rendent encore plus compliquée. Suivant
M. Wertheim, ces vibrations seraient à la fois longitudinales et
transversales et proviendraient d'attractions échangées entre les
spires de l'hélice magnétisante et les particules magnétiques du
noyau; suivant M. De la Rive elles seraient, dans le cas qui nous
occupe, uniquement longitudinales et résulteraient de contractions et
dilatations moléculaires déterminées par des arrangements différents
pris par les molécules magnétiques, sous l'influence des aimantations
et des désaimantations. C'est cette explication qui nous paraît la
plus rationnelle, et une expérience faite en 1846 par M. Guillemin
semblerait la confirmer. M. Guillemin avait en effet reconnu que si
une tige flexible de fer entourée d'une hélice magnétisante est pincée
dans un étau à l'une de ses extrémités et recourbée sous l'influence
d'un poids adapté à l'autre extrémité, on peut la faire redresser
instantanément par le passage d'un courant à travers l'hélice
magnétisante. Or ce redressement ne peut, dans ce cas, provenir que de
la contraction déterminée par les molécules magnétiques qui, sous
l'influence de leur aimantation, tendent à provoquer des attractions
intermoléculaires et à modifier les conditions d'élasticité du métal.
On sait en effet que du fer ainsi aimanté acquiert la dureté de
l'acier et qu'il ne peut plus être attaqué par la lime.
Quoi qu'il en soit, il est impossible de ne pas admettre que des sons
soient produits dans le noyau magnétique aussi bien que dans
l'armature, sous l'influence d'effets électriques intermittents. Ces
sons pourront d'ailleurs être musicaux ou articulés; car du moment où
le transmetteur aura provoqué l'action électrique convenable, nous ne
voyons pas de raison pour que des vibrations effectuées
transversalement ou longitudinalement transmettent les uns plutôt que
les autres. Ces vibrations, du reste, sont, comme on l'a vu, pour
ainsi dire microscopiques[19].
[Note 19: Voir les Mémoires de MM. de la Rive et
Guillemin aux _Comptes rendus de l'Académie des sciences_, t.
XXII.]
M. J. Luvini, qui partage nos idées sur la théorie qui précède, croit
cependant qu'elle ne peut satisfaire complétement l'esprit, que si
l'on fait entrer en ligne de compte la réaction déterminée par le
barreau magnétique sur l'hélice qui l'entoure. «Il ne peut y avoir,
dit-il, _action_ sans _réaction_, et en conséquence les changements
moléculaires déterminés dans le barreau doivent provoquer des
variations correspondantes dans l'hélice, et les deux effets doivent
contribuer à la production des sons.» Il cite à l'appui de son dire
l'expérience suivante du professeur Rossetti, qui est réellement
curieuse.
Dans une suite de recherches qu'il avait entreprises sur les
téléphones sans lame vibrante, ce savant avait employé sans le savoir
un téléphone dont la bobine n'était pas bien fixée sur le noyau
magnétique, et il remarqua à son grand étonnement que cette bobine
oscillait le long du noyau magnétique, au passage des courants
discontinus, et qu'elle produisait des sons. Or ce mouvement était une
réaction déterminée par les effets magnétiques produits.
La difficulté d'expliquer la production des sons dans un organe
électro-magnétique dépourvu d'armature, avait fait nier dans l'origine
l'authenticité des expériences que nous avons rapportées précédemment,
et M. Navez avait entamé avec nous une discussion qui ne sera pas sans
doute terminée de sitôt; mais il est résulté de cette discussion, que
ce savant a été obligé de convenir que _le son de la voix humaine
pouvait être reproduit par un récepteur téléphonique privé de sa
plaque_. Toutefois, il croit encore que cette reproduction est trop
faible pour qu'on puisse reconnaître s'il y a ou s'il n'y a pas
articulation, et soutient toujours que les vibrations transversales de
la plaque résultant d'effets attractifs, sont les seules qui
reproduisent la parole articulée avec une intensité suffisante pour
être utile.
Il est certain que l'articulation de la parole exige une certaine
puissance de vibration qu'un téléphone sans diaphragme ne peut pas
facilement fournir, car il faut considérer que, dans un appareil ainsi
disposé, les effets magnétiques sont réduits dans un rapport
considérable qui est celui de la force magnétique développée dans le
barreau à cette force multipliée par elle-même, et qu'une action,
aussi faible que l'est celle accusée dans un téléphone, devient pour
ainsi dire nulle, quand par suite de la suppression de l'armature,
elle n'est plus représentée que par la racine carrée de la force qui
l'a déterminée. Il peut donc se faire que des sons à peine
perceptibles dans un téléphone sans diaphragme, le deviennent quand,
par suite de la présence de ce diaphragme, la cause qui les provoque
est multipliée par elle-même et qu'il s'y ajoute encore les vibrations
déterminées au sein de l'armature elle-même sous l'influence des
magnétisations et démagnétisations qu'elle subit.
Pour montrer que l'action du diaphragme n'est pas aussi indispensable
que M. Navez semble le supposer, et que les vibrations de ce
diaphragme ne sont pas le résultat d'attractions électro-magnétiques,
il suffit de se reporter aux expériences de M. Hughes que nous avons
exposées p. 129. Il est certain que si cet effet était en jeu, on
entendrait mieux quand les deux barreaux aimantés présenteraient des
pôles de même nom devant le diaphragme, que quand ils présenteraient
des pôles de noms contraires, puisque toutes les actions seraient
alors conspirantes dans le même sens. D'un autre côté les plus grands
effets que l'on obtient avec des diaphragmes multiples juxtaposés
éloignent complétement cette hypothèse. Néanmoins, il pourrait se
faire que dans les téléphones électro-magnétiques, le diaphragme de
fer, en raison des variations faciles de son état magnétique, pût
contribuer beaucoup à rendre les sons articulés plus nets et plus
distincts; il pourrait alors réagir à la manière de la langue; mais
nous croyons que c'est surtout à l'amplitude des vibrations
déterminées sur le transmetteur, qu'on doit rapporter la plus ou moins
grande netteté des sons articulés. Ainsi M. Hughes a démontré que les
charbons de bois métallisés employés dans ses parleurs microphoniques
étaient préférables aux charbons de cornue pour transmettre la parole,
précisément parce que, étant moins conducteurs, les différences de
résistance qui résultent des différences de pression, sont plus
accentuées et permettent par conséquent de mieux faire saisir les
différentes nuances des sons vocaux qui constituent l'articulation de
la parole.
Mais il ne s'agit plus aujourd'hui d'une discussion d'effets
magnétiques; la science a marché depuis que M. Navez a ouvert la
discussion, et nous lui demanderons maintenant comment, avec sa
théorie des mouvements attractifs du diaphragme des téléphones, il
peut expliquer la reproduction de la parole par un microphone
récepteur _dépourvu de tout organe électro-magnétique_, et je puis lui
certifier que dans les expériences que j'ai faites, la transmission
des vibrations ne pouvait se faire mécaniquement, car quand le circuit
était coupé ou la pile retirée du circuit, aucun son n'était entendu.
Il faut décidément que M. Navez compte avec les _vibrations
moléculaires_. Certainement, c'est un terrain nouveau à étudier; mais
c'est parce que nous nous acharnons en Europe à vouloir rester dans
les limites de théories incomplètes que nous avons laissé aux
américains, qui ne s'en inquiètent guère, la gloire de faire les
grandes découvertes qui nous étonnent depuis quelques mois. Que M.
Navez lise avec soin les notes de MM. Luvini, des Portes, Trève,
Hughes, Rossetti, et nous sommes certain que ses idées se modifieront.
En résumé, la théorie du téléphone et du microphone considérés comme
organes reproducteurs de la parole est encore loin d'être élucidée
complétement, et dans des questions aussi neuves, il serait imprudent
d'être trop affirmatif.
La transmission électrique des sons, dans les téléphones
magnéto-électriques, ne laisse pas que de présenter quelques
complications théoriques. On a vu en effet qu'on pouvait les obtenir
avec des diaphragmes en matière non magnétique et même par l'effet de
simples vibrations mécaniques déterminées par des chocs. Est-ce à des
réactions d'induction de l'aimant sur la lame vibrante mise en action
qu'il faut les attribuer dans le premier cas, et aux mouvements des
particules magnétiques devant les spires de l'hélice qu'il faut les
rapporter dans le second?.... la question est encore bien obscure;
néanmoins on peut concevoir que les modifications de l'action
inductrice de l'aimant sur le diaphragme mis en vibration puissent
entraîner des variations de l'intensité magnétique, de même qu'on peut
admettre une action de la même nature par suite de l'éloignement, et
du rapprochement des particules magnétiques des spires de l'hélice;
toutefois M. Trève croit, dans ce dernier cas, à une action
particulière qu'il a déjà eu occasion d'étudier dans d'autres
circonstances, et voit dans le courant ainsi produit l'effet d'une
transformation du travail mécanique déterminé au sein des molécules
magnétiques. Ce qui complique encore la question, c'est que souvent
ces effets sont produits par des transmissions simplement mécaniques.
Il était encore un point intéressant à étudier et sur lequel M. Navez
a donné quelques indications intéressantes; c'était de savoir si les
effets étaient plus énergiques, pour la réception, avec des aimants
permanents, qu'avec des aimants temporaires. Dans le premier modèle de
téléphone exposé à Philadelphie par M. Bell, le récepteur était, comme
on l'a vu, constitué par un électro-aimant tubulaire dont le pôle
cylindrique était muni de la lame vibrante; mais M. Bell n'a pas
maintenu cette disposition, et s'il faut en croire ce qu'il dit à cet
égard dans son mémoire, ce serait afin de rendre son appareil à la
fois récepteur et transmetteur[20]. Toutefois M. Navez prétend que le
rôle de l'aimant est plus important, et même qu'il est indispensable
dans les conditions actuelles de sa construction. «On peut, dit-il,
dans certaines circonstances, et en construisant l'instrument d'une
manière spéciale, faire parler un Bell récepteur sans aimant
permanent; cependant, l'instrument tel qu'il est construit
généralement, _reste muet_ si on retire l'aimant pour le remplacer par
un cylindre de fer doux fixé dans la bobine. Néanmoins il suffit
d'approcher le pôle d'un aimant permanent d'un cylindre en fer doux,
pour rendre la voix au téléphone: il résulte de nos expériences que
pour qu'un téléphone Bell fonctionne bien, il est indispensable que la
plaque soit soumise à une _tension magnétique initiale_, obtenue au
moyen d'un aimant permanent. Cette assertion est d'ailleurs facile à
déduire de considérations théoriques.»
[Note 20: Voici ses propres paroles: «The articulation
produced from the instrument (le récepteur à électro-aimant
tubulaire) was remarkably distinct, but its great defect
consisted in the fact that it could not be used as a
transmitting instrument, and thus two telephones were
required at each station, one for transmitting and one for
receiving spoken messages.»]
Quant à l'action des courants envoyés à travers l'hélice d'un
téléphone, elle s'explique aisément. Quelles que soient les conditions
magnétiques du barreau, les courants induits de différente intensité
qui agissent sur lui, provoquent des modifications dans son état
magnétique, d'où résultent des vibrations moléculaires par contraction
et dilatation. Ces vibrations se produisant également dans l'armature
sous l'influence des aimantations et désaimantations qui y sont
déterminées par l'action magnétique du noyau, renforcent celles de ce
noyau, en même temps que les modifications dans l'état magnétique du
système se trouvent amplifiées par suite de la réaction des deux
pièces magnétiques l'une sur l'autre. Quand le barreau est en fer
doux, les courants induits agissent en créant des aimantations plus ou
moins énergiques auxquelles succèdent des désaimantations qui sont
d'autant plus promptes que des courants inverses succèdent toujours à
ceux qui ont été actifs, ce qui rend les alternatives d'aimantation et
de désaimantation plus nettes et plus rapides. Quand le barreau est
aimanté, l'action est différentielle, et peut s'exercer dans un sens
ou dans un autre, suivant que les courants induits correspondant aux
vibrations effectives, passent à travers la bobine réceptrice dans le
même sens ou en sens contraire du courant magnétique du barreau. Si
ces courants sont de même sens, l'action est renforçante, et les
modifications sont effectuées comme si c'était une aimantation qui
était déterminée. Si ces courants sont de sens contraire, l'effet
inverse se produit; mais quels que soient ces effets, les vibrations
moléculaires conservent les mêmes rapports réciproques et la même
hauteur dans l'échelle des sons musicaux. Si on étudie la question au
point de vue mathématique, on trouve la présence d'une constante en
rapport avec l'intensité du courant qui n'existe pas dans les
vibrations mécaniques et d'où résulterait peut-être le timbre
particulier que présente la parole reproduite dans le téléphone,
timbre qui l'a fait comparer à la voix de polichinelle. M. Dubois
Raymond a du reste publié sur cette théorie un mémoire intéressant
qui est rapporté dans les _Mondes_ du 21 février 1878 (p. 314), mais
que nous ne reproduisons pas ici, parce que les considérations qu'il
émet sont trop scientifiques pour les lecteurs auxquels s'adresse
notre ouvrage. Nous ajouterons seulement que d'après M. C. W.
Cuningham, les vibrations produites dans un téléphone ne peuvent se
manifester exactement dans les mêmes conditions que celles qui
affectent le tympan de l'oreille, parce que celui-ci a une forme
particulière en entonnoir qui exclut toute note fondamentale qui lui
soit spécialement propre, tandis qu'il n'en est pas de même pour les
barreaux et lames magnétiques qui possèdent des notes fondamentales
capables de masquer beaucoup des demi-tons de la voix. C'est suivant
lui à ces notes fondamentales qu'il faut attribuer l'altération de la
voix observée dans le téléphone.
EXPÉRIENCES DIVERSES FAITES AVEC LE TÉLÉPHONE.
Nous allons nous occuper maintenant d'une série d'expériences qui,
tout en faisant ressortir les merveilleuses propriétés du téléphone
peuvent encore donner quelques indications sur l'importance des
actions qui sont susceptibles de l'affecter.
=Expériences de M. d'Arsonval.=--On a vu que le téléphone était un
instrument d'une extrême sensibilité, mais cette sensibilité n'avait
pu être appréciée d'une manière bien nette par les moyens ordinaires.
Pour la mesurer en quelque sorte, M. d'Arsonval a eu l'idée de la
comparer à celle du nerf d'une grenouille, appareil qui, comme on le
sait, avait été regardé jusqu'ici comme le plus parfait de tous les
galvanoscopes, et le résultat de ses expériences a été que le
téléphone est deux cents fois plus sensible que ce nerf. Voici du
reste comment M. d'Arsonval rend compte de ses recherches à cet égard
dans les comptes rendus de l'Académie des sciences du 1er avril 1878.