Numéro
J. Phys. Radium
Volume 5, Numéro 9, septembre 1924
Page(s) 257 - 268
DOI http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0192400509025700
J. Phys. Radium 5, 257-268 (1924)
DOI: 10.1051/jphysrad:0192400509025700

Sur une propriété remarquable de la colonne positive de l'arc au mercure. Relais à arc de grande puissance

L. Dunoyer et P. Toulon


Résumé
Ce mémoire est consacré à l'étude des conditions dans lesquelles se produit l'action d'une électrode extérieure sur la colonne positive d'un arc au mercure dans le vide. Cette action est nulle lorsque l'arc est alimenté en courant continu. Lorsque l'arc est alimenté en courant alternatif, le potentiel de la gaine règle, par sa valeur et par la différence de phase qu'il présente avec le potentiel de l'anode, l'instant où l'arc s'allume pendant chacune des demi-périodes où l'anode est positive. Une fois allumé, l'arc reste allumé pendant toute la fin de la demi-période. Pour que cette action ait lieu, il faut qu'un arc d'entretien auxiliaire alimente constamment sur le mercure cathodique une tache incandescente, émettrice d'électrons. L'action de gaine dont il s'agit est donc tout à fait différente de celle que l'on utilise depuis longtemps pour allumer les lampes à vapeur de mercure, en produisant une décharge à haute tension entre le mercure cathodique et une électrode extérieure. Dans ce dernier cas, la décharge à haute tension provoque une ionisation de la vapeur d'où résulte l'allumage de l'arc. Au contraire, l'action de gaine que les auteurs étudient est l'effet de la diffusion vers la paroi et de la captation momentanée par la paroi des ions présents dans la vapeur conductrice émise par l'arc d'entretien. Résultats expérimetaux. 1° Les dimensions de la gaine ont peu d'importance. 2° L'action de gaine se produit principalement, sinon exclusivement, autour de la colonne positive et sur la région de cette colonne qui avoisine l'anode. Une gaine au voisinage de l'anode provoque l'allumage de l'arc si elle est au même potentiel que l'anode. Elle empêche l'allumage de l'arc ou provoque son extinction si elle est au potentiel de la cathode. Les phénomènes sont inverses, mais moins stables, quand la gaine est au voisinage de la cathode. 3° Il n'est pas nécessaire que le potentiel de la gaine soit égal à celui de l'anode ou à celui de la cathode. Il suffit, pour produire l'allumage, que la tension gaine-cathode soit de même sens que la tension anode-cathode et soit supérieure à une certaine valeur critique. De même, il suffit pour produire l'extinction que la tension gaine-cathode soit de sens contraire à la tension anode-cathode et supérieure en valeur absolue à une certaine valeur critique. Ainsi une variation de quelques dizaines de volts sur le potentiel de la gaine suffit à provoquer l'allumage ou l'extinction de l'arc, même lorsque la tension anode-cathode atteint plusieurs milliers de volts. La gaine permet donc de couper sans étincelles des puissances considérables (5 ampères sous une tension efficace de 17 000 volts ou 45 ampères sous une tension efficace de 3 880 volts dans les expériences actuellement décrites. 4° Si l'on fait varier d'une manière continue depuis zéro jusqu'à π le retard de phase entre la tension gaine-cathode et la tension appliquée anode-cathode, l'intensité moyenne du courant pulsatoire de sens constant qui passe dans l'arc varie d'une manière continue depuis son maximum jusqu'à zéro. 5° On étudie les limites d'asservissement. L'action de la gaine cesse lorsque la densité de la vapeur devient trop grande. Elle présente des caractères compliqués non encore élucidés, quand la fréquence du courant d'alimentation dépasse 10.000 s^(-1). Un deuxième article contiendra l'interprétation des phénomènes et la description de diverses applications.

PACS
5280M - Arcs; sparks; lightning; atmospheric electricity.

Key words
Electric sparks -- Mercury arc rectifiers -- Sheath -- Positive column