Chapter 9

[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.

Si le corps percuteur est un aimant, les bruits produits sont 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.