Eld1-3 - Boîte à pont
Fonction
Sert à la mesure de résistances par la méthode dite du pont de Wheatstone.
Description et fonctionnement
1-Mesure
Considérons le schéma de principe (fig.1) : x est la résistance à mesurer, R une résistance connue avec précision, γ1 et γ2 deux résistances dont il suffit de connaitre le rapport. Le courant s’annule dans le galvanomètre lorsque la condition x = R y1/y2 est réalisée. En fait, R variant par bons de 1 ohm, on détermine les valeurs R1 et R2 = R1 + 1 telles que, passant de l’une à l’autre, le courant s’inverse dans le galvanomètre.
Supposons d’abord γ1 = γ2 ; on peut dire que x est compris entre R1 et R2, l’incertitude étant inférieure à 1 ohm.
Réalisons maintenant le rapport γ1 = 10 γ2. Le courant s’annule pour R = 10 x. On détermine alors les valeurs R’1 et R’2 = R’1 + 1 telles que le courant s’inverse en passant de R = R’1 à R = R’2. On peut dire que x est compris entre 0,1 R’1 et 0,1 R’2. L’incertitude est alors inférieure à 0,1 ohm.
Enfin, en adoptant le rapport γ1 = 100 γ2, on obtiendra x compris entre 0,01 R’’1 et 0,01 R’’2, avec R’’2 = R’’1 + 1 avec une incertitude inférieure à 0,01 ohm.
On ne peut guère utiliser de rapports supérieurs à 100, qui révèleraient une insuffisante sensibilité du galvanomètre ou les imperfections de la boite de résistances (par exemple : déviation insuffisante pour R = 10 ou R = 1 + 2 + 2 + 5). Mais on peut affiner la mesure : soit α1 la déviation (en valeur absolue) du galvanomètre pour R = R’’1 et α2 la déviation (en valeur absolue) pour R = R’’2, on peut admettre l’approximation linéaire :
permettant le calcul de x. Un rapport y1/y2 supérieur à 1 (10, 100, 1000) permet la mesure d’une résistance supérieure à la valeur maximale de R fournie par la boite.
figure 1
2-Description
La boite à couvercle d’ébonite (fig.2) intègre la résistance R construite comme la boite de résistances décrite dans la fiche correspondante (voir objet « Eld 1-2 »), les résistances γ1 et γ2, les interrupteurs I1 et I2 placés dans la diagonale de la pile et dans celle du galvanomètre ainsi que des connections internes représentées en pointillés. Dans le schéma de la figure 2, les larges plots de cuivre sont représentés par des traits interrompus par de petits cercles qui représentent les emplacements possibles pour les chevilles. Les flèches indiquent comment doivent se faire les connections extérieures : pile entre A et B, galvanomètre entre C et D, résistance à mesurer entre A et C. les notations des figures 1 et 2 sont les mêmes.
figure 2
Histoire
Sir Charles Wheatstone (Gloucester 1802-Paris 1815) inventa le « pont » qui porte son nom en 1844.
Commis chez un marchand d’instruments de musique, il fit (1823) des expériences d’acoustique concernant la résonance dans une colonne d’air, la transmission du son par les solides. Il inventa une machine parlante en 1831 et fut nommé professeur au King’s College de Londres en 1834. La même année, expériences sur la « vitesse de l’électricité » en 1837 ; nouvelles expériences sur le son, invention du « kaléidoscope optique » en 1838, stéréoscope (perfectionné ultérieurement par Brewster). Le 1er février 1838, il prit un brevet sur le télégraphe à cadran (Eld 3-3). En 1840 premiers essais de télégraphie par câble sous-marin.
Autres inventions : « télégraphe écrivant », « pseudoscope » (stéréoscope dans lequel on intervertit la place des deux images, ce qui fait apparaitre en creux ce qui est en relief et vice-versa), un photomètre, le rhéostat. Il a écrit « Physiologie de la vision » (1852), « Microscope binoculaire » (1853), « Progression arithmétique » (1854-1855), « Télégraphe automatique » (1859).
La boite à pont porte la marque « Carpentier ». Jules Carpentier (1851-1921), ingénieur français, construisit de nombreux appareils de mesure de haute précision. Il réalisa les premiers périscopes et les premiers appareils de cinéma conçus par les frères Lumière.
