Sur les traces de l'électromètre à quadrants
William Thomson (1824-1907), plus connu sous le nom de Lord Kelvin, est un physicien britannique surtout réputé pour ses travaux dans le domaine de la thermodynamique (il a notamment introduit la notion de « zéro absolu »). Ce que l’on sait moins, c’est qu’il a inventé beaucoup d’instruments, dont plusieurs types d’électromètres ainsi qu’une pile hydroélectrique ou un galvanomètre miroir. Le plus connu des électromètres introduits par Lord Kelvin est celui qui nous intéresse, l’électromètre à quadrants, créé en 1872. On retrouve aussi parmi ses inventions l’électromètre absolu, portatif, à longue échelle ou encore à pointe.
Lord Kelvin, de son vrai nom William Thomson.
L’électromètre à quadrants est un appareil de mesure électrostatique qui permet de mesurer des tensions et mettre en évidence la charge électrique d’un corps, sans consommer de courant. Une aiguille métallique en forme de papillon est suspendue au centre des quatre quadrants se situant à l’intérieur de l’appareil et sur lesquels on applique la différence de potentiel à mesurer. L’aiguille subit alors un couple électrostatique et va se mettre en mouvement. Un petit miroir associé à l’aiguille réfléchit un faisceau lumineux incident ; le faisceau est renvoyé sur une règle de mesure, ce qui permet de mettre en évidence la rotation de l’aiguille. Il est ainsi possible de déterminer la tension qui traverse le circuit. Cet appareil a notamment été utilisé par Pierre est Marie Curie dans leurs recherches concernant la radioactivité.
On sait aujourd’hui que l’électromètre à quadrants a existé en plusieurs versions. Il semble cependant que celle de Lord Kelvin, la première de toutes, ait été la plus élaborée. À présent démodés et fragiles d’utilisation, les électromètres ne sont plus utilisés par les étudiants. Les trois autres types d’électromètres mentionnés ont été choisis en raison de leur apparition fréquente au cours de nos recherches. On retrouve donc également l’électromètre à quadrants dit de Mascart (au nom du physicien français Eleuthère Mascart, 1837-1908), composé d’une pièce mobile (« aiguille » ayant la forme de deux quarts de cercles opposés) suspendue dans ce qui forme une boîte, elle-même constituée de quatre quadrants qui forment deux paires isolées l’une de l’autre. La partie inférieure de l’aiguille est reliée à un fil de platine sur lequel on retrouve un petit miroir et trempe dans une solution d’acide sulfurique, tandis que la partie supérieure est soutenue par un double fil de coton. L’aiguille est reliée à un circuit extérieur par un fil isolé qui plonge dans la solution d’acide sulfurique. Le tout est placé dans un coffre métallique généralement relié au sol par trois vis calantes.
Electromètre de Mascart.
Un autre modèle souvent recensé est l’électromètre à quadrants de Branly (en référence à Edouard Branly, physicien et médecin français, 1844-1940). On y retrouve les quatre quadrants formant deux paires, ainsi que la lame (ici en aluminium) qui joue le rôle de l’aiguille en forme de 8 se déplaçant horizontalement à l’intérieur des quadrants. Le petit miroir est fixé sur un fil dans le prolongement de l’aiguille. Pour permettre l’amortissement du mouvement de l’aiguille (et donc permettre des mesures plus précises), la tige soutenant le miroir est prolongée par une tige en verre munie de platine, le tout trempant dans de l’acide sulfurique. La différence notable est la structure de l’appareil : les quadrants et l’aiguille de torsion sont placés dans une boîte transparente munie de vis pour permettre sa stabilité, et surmontée d’un tube en verre dont l’axe coïncide avec le centre des quadrants et le fil de torsion, qui y est accroché à l’aide d’une pince. Grâce à celle-ci, il est possible de régler très légèrement la hauteur de l’aiguille.
Electromètre à quadrants de Branly.
Enfin, le dernier électromètre qui sera mentionné dans ce billet est l’électromètre à quadrants dit de Chassagny (du nom de Michel Chassagny, professeur français agrégé en sciences physiques, 1865-1918). Il comporte lui aussi l’aiguille en aluminium, suspendue dans la « boîte » que forment les quatre quadrants, qui sont supportés par un plateau. Ce modèle est bifilaire, ce qui signifie que l’aiguille est suspendue à un double fil de torsion, qui se prolonge en-dessous de l’aiguille par un miroir beaucoup plus grand que dans les autres versions. A ce miroir est attaché un fil de platine, qui trempe dans l’acide sulfurique ou l’huile. L’ensemble du montage est installé dans une boite en bois, surmontée d’un petit tambour qui permet de faire tourner l’aiguille, et non d’un tube comme pour les autres modèles. Le fond de la boîte est muni de vis réglables qui assurent la stabilité de l’appareil. Pour relier l’aiguille à un circuit, un fil extérieur doit être relié au fil de torsion.
Electromètre à quadrants de Chassagny.
Cliquez pour en savoir plus sur : Lord Kelvin ; L'électromètre à quadrants ; Les travaux des Curie.
Ce billet fait partie du dossier "Le Mystère de l'électromètre à quadrant"
Le globe de Coronelli fait peau neuve | Conférence
Le Sextant : Le GPS du XVIIIème siècle ?
L'avoir dans le collimateur c’est aussi l'avoir dans le viseur ?
Pour notre cours d’Histoire des techniques dans notre Cursus Master en Ingénierie (CMI), nous avons été amenés à découvrir plusieurs instruments de physique et à en faire l’étude.
Les Horloges Ungerer
Le temps est une mesure essentielle dans l'astronomie, elle nous permet aussi de nous projeter dans nos activités tout le long de la journée.
La double horloge - Ernest Esclangon
L'héritage des Ungerer
Mise en relation des éléments : explications/détails des résultats
Les accessoires, le collimateur et un travail de précision.
La lunette astronomique étant l'objet principal de l'ensemble, à l'époque, n'étant pas électroniquement contrôlée, les mesures devaient être précises au maximum mais sans capteurs
Les astres dans le collimateur
Au travers de ce diaporama, nous nous concentrons d'abord sur le collimateur, puis nous élargissons notre point de vue au fur et à mesure afin de découvrir les éléments qui l'entourent.
Les dernières actualités du collimateur en images !
Les dernières images du collimateur de Repsold à notre disposition.
Le collimateur de Repsold, comment fonctionne t-il ?
On parle de collimateur du cercle méridien, mais de quoi s’agit-il ?
Ce diaporama correspond à l'introduction de nos recherches sur le collimateur, commençant par la présentation du cercle méridien.
Biographie du Sextant
Comment utiliser correctement un sextant ?
Les mathématiques derrière la conception du sextant
Le sextant : principe de fonctionnement
Le Premier GPS ?
La mesure du temps en Astronomie
Le temps est une notion utilisé depuis toujours dans la civilisation humaine, auxiliaire primordiale de toutes organisations au sein d'une société.
Le ciel virevolte entre nos mains
Un film de la Collection « Art’propos ». Cette collection de très courts formats vidéo propose une étude visuelle et des points de vue croisés autour d’un artefact visuel.
Restauration du globe de Coronelli
Un globe, des globes
Objet d'exception, le globe céleste de Coronelli, préservé à l'Observatoire astronomique de Strasbourg, n'est pas le seul globe édité par le cartographe vénitien qui nous soit parvenu.
Le globe céleste de Coronelli – Histoire d’une renaissance
Depuis près de 100 ans, la présence du globe céleste est attestée dans la collection de l’Observatoire astronomique de Strasbourg : il en constitue aujourd’hui l’une des pièces maîtresses.
Enquête sur le patrimoine des observatoires astronomiques
Un globe à l’Observatoire
La présence du globe céleste de Coronelli conservé par l’Université est attestée pour la première fois à l’Observatoire de Strasbourg par une photo datant de 1926.
Le globe céleste de Coronelli de Strasbourg
Comme l’atteste la date portée sur le méridien en laiton, le globe céleste de Strasbourg a été réalisé en 1697 par Gatellier, fabricant réputé de montures pour globes installé à Paris.
Vicenzo Coronelli et les globes de Marly
Moine d’origine vénitienne, Vicenzo Coronelli (1650-1718), est un cartographe, cosmographe et géographe rendu célèbre par la conception des globes dits de Marly.
Les astrolabes de l'Université de Strasbourg
Nous vous proposons de découvrir deux des pièces les plus fascinantes des collections universitaires : les astrolabes conservés par l'Observatoire astronomique… Ces derniers ne sont habituellement pas montrés au public sauf dans le cadre d
Le Globe de Coronelli
Le globe céleste de Coronelli constitue l’une des pièces maîtresses des collections de L’Observatoire astronomique de Strasbourg (ObAS).
Reproduction d'une presse à pastilles en LEGO
Dans notre étude d'objet scientifique (voir le dossier https://oscahr.unistra.fr/dossiers/la-presse-%C3%A0-pastille
Charles Sadron en quelques dates
La presse à pastilles, simple instrument ou chef d’œuvre scientifique ?
Le dossier « La presse à pastilles, simple instrument ou chef d’œuvre scientifique ?
Une presse à pastilles, à quoi ça sert ?
Valoriser le globe de Coronelli : le projet de Manon Liénart
L’an dernier, avant de faire peau neuve, le Globe Céleste de Coronelli a été examiné sous toutes les coutures par Manon Liénart.
Qui était Otto Toepfer ?
Création du microscope à vibration
Des associations entre les scientifiques: inventeur/fabriquant ont mené à la création des objets comme le microscope à vibration de Koenig et Helmholtz, deux physiciens allemands. Cette vidéo fait partie d'une série de trois contenus.
Fonctionnement du sismomètre de Rocard
Un instrument allemand à l'Université de Strasbourg ?
Photomètre à coin de Toepfer - Fonctionnement
Le photomètre à coin de Toepfer
Dans le cadre de notre cours d'Histoire des Techniques, nous nous sommes intéressés à un objet de science ancien, conservé dans les archives de l'Université de Strasbourg.
Chronoscope de Hipp - créateurs et parcours
Albert Favarger (1851-1931) né dans l’état de New York de deux parents suisses, notamment d’un père particulièrement patriote: Charles-Louis Favarger, qui avait fondé un établissement suisse ‘’Alpina’’ pour rencontrer se
Chronoscope : Sources
Chronoscope (1920-1960) - Notre objet de départ
Chronoscope (1927-1975) - FAVAG
En 1927, Favarger AG a été renommait FAVAG, i.e. “Fabrik elektrischer Apparate AG.” En 1932, le FAVAG fut repris par Hasler.
Chronoscope (1908-1927) - FAVARGER & CIE
Chronoscope (1889-1908) - PEYER et FAVARGER
Chronoscope (1890)
Le chronoscope de Hipp, d’une grande importance pour les sciences, de manipulation facile et qui donnait une indication directe du temps mesuré,
Chronoscope (1875-1889)
Chronoscope (1840)
Yves Rocard, physicien du CEA à la sourcellerie
Courte vidéo synthétisant la longue vie d'Yves Rocard, scientifique français ayant dédié sa vie à la France.
La nécessité d'un réseau pour observer les phénomènes sismologiques
Sismologie, Guerre Froide et Yves Rocard, quel lien ?
Le dossier « Sismologie, Guerre Froide et Yves Rocard, quel lien ?
Lumière sur un instrument oublié : Le Chronoscope de Hipp
Dans notre parcours en CMI (Cursus Master en Ingénierie) en première année de licence, il nous est demandé d’enquêter sur un objet de science pour l’enseignement d’Histoire des Techniques.
Utilisation du microscope à vibration optique
Cette vidéo s’inscrit dans une série de trois vidéos autour d'un objet du 19ème siècle: Le microscope à vibration de Koenig et Helmholtz. Celle-ci traite du contexte et de l'utilisation de l'objet.
HIPP Matthäus (1813-1893)
Éclaircissement sur l’équation personnelle
Présentation visuelle du Chronoscope de Hipp
Instrument scientifique du 19ème siècle : le microscope à vibration optique
Etudiants en licence physique et sciences pour l'ingénieur, c'est dans le cadre de nos cours que nous avons eu l'occasion d'étudier un instrument scientifique du passé, afin de réaliser un projet étudiant que nous souhaitons pa
Fonctionnement du microscope à vibration optique
Vous trouverez dans cette vidéo des explications sur le fonctionnement du microscope à vibration de Koenig et Helmholtz.
Le Chronoscope de Hipp - Comment fonctionne-t-il ?
Petite animation en stop motion expliquant de manière simplifiée le fonctionnement du chronoscope de Hipp.
source : Nicolas, S., & Ferrand, L. (2003). La psychologie moderne (pp. 132-134,346). Bruxelles: De Boeck Université.
Le globe de Coronelli fait peau neuve
Vieux de plus de trois siècles, le globe de Coronelli représente le ciel tel qu'il était cartographié à son époque.
Les pièces polaires : du laboratoire à la vie quotidienne
Ce diaporama fait partie du dossier "Les pièces polaires, KéZaKo ?"
Le Mystère de l'électromètre à quadrants
« Dans la vie, rien n’est à craindre, tout est à comprendre » - Marie Curie.
Beaudouin, constructeur de sciences
Le ferromagnétisme
Une femme de sciences à Strasbourg
L' Expérience des Curie
Pierre Weiss : son impact à Strasbourg
Pierre Weiss : ses études
L'électromètre à quadrants
Ce diaporama fait partie du dossier "Le Mystère de l'électromètre à quadrant"
Les Curie, un couple radioactif
Les pièces polaires, KéZaKo ?
Dans le cadre du cours d'Histoire des Techniques en première année de licence en CMI (Cursus Master en Ingénierie), nous avons enquêté sur les pièces polaires. Notre travail a été de découvrir leur nature au cours des différentes séances.
Des pièces polaires en action