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" APPAREIL POUR PRODUIRE DES VARIATION$ D'ENERGIE
EMI1.1
DMS DES CIRCUITS ELECTRIQ,UES "
La présente invention concerne un appareil pour produire des variations d'énergie dans des circuits électriques.
Cette invention est basée sur le brevet antérieur N 602. 218 du 24 Juillet 1925 La présente demande explique l'application d'électrodes plongées dans un gaz et très rappro- chées les unes des autres de façon à empêcher normalement des
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déchargeas électriques à travers le gaz, même quand ces élec- trodes sont soumises à une grande différence de potentiel.
Cette propriété isolante de l'intervalle est assurée par le fait que les surfaces actives des électrodes soumises à une pareille différence de potentiel sont placées à une distance les unes des autres qui est de l'ordre de grandeur du trajet libre moyen des électrons, de façon à éviter entre les élec- trons et les atomes un nombre de collisions suffisant pour amorcer la conduction gazeuse.
Un intervalle ou une ampoule du genre décrit ci-dessus conduira librement avec une chute'de voltage rela- tivement faible entre les électrodes si l'on interpose entre les électrodes un champ magnétique de valeur convenable. Tou- tefois si le voltage appliqué est augmenté jusqu'à une cer- taine valeur critique ou d'interruption, l'ampoule refuse de conduire et devient subitement isolante. En insérant l'am- poule dans un circuit comportant une inductance et une ca- pacité convenablementdéterminées, en même temps que des moyens pour produire un voltage supérieur au voltage auquel l'ampoule/conduit normalement, on peut produire des courants oscillatoires dont la fréquence est déterminée en première ligne par la valeur de l'inductance et celle de la capacité en circuit.
Avec ce type de dispositif de circuit on peut produire des-oscillations sensiblement à toutes les fréquen- ces désirées, l'intervalle ou ampoule servant à transformer l'énergie provenant de la source de potentiel en énergie. d'oscillation*
Une caractéristique essentielle de la présente invention, c'est l'utilisation d'une ampoule du type décrit, ayant .la propriété ,de conduire du courant librement sous un certain voltage appliqué, mais devenant subitement isolante dès que le voltage appliqué augmente jusqu'à une valeur critique.
Une autre caractéristique de l'invention consiste
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dans l'insertion d'une ampoule du type décrit dansun circuit électrique comportant une inductance et une capacité, en même temps.que des moyens pour appliquer à l'ampoule un voltage sèn- siblement supérieur au voltage auquel l'ampoule conduit libre- ment.
Il est certainement évident pour l'homme de l'art que la présente ampoule fonctionne d'une façon toute différen- te de celle de n'importe quel moyen connu ou utilisé jusqu'ici pour la production de courants oscillatoires. La différence la plus frappante entre'le fonctionnement de la présente construc- tion et celui des constructions connues précédemment, c'est peut être l'extrême rapidité avec laquelle et la façon extrê- mement complète dont l'ampoule suivant la présente construction change d'état pour passer de l'état conducteur à l'état isolant.
Sous ce rapport la présente ampoule dépasse de beaucoup , tout appareil électrique connu jusqu'ici et elle constitue une mé- thode particulièrement efficace pour produire des oscillations de haute fréquence.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention l'intensité du champ magnétique est telle qu'elle fait que l'ampoule conduit normalement le courant librement dans un sens ' et isole relativement à une différence de potentiel existant en sens inverse.
Le dessin ci-joint représente le mode de réalisa- tion préféré de l'invention6 La fig. 1 est une coupe verticale d'un type d'ampoule pouvant être utilisé conjointement avec un circuit approprié pour produire des oscillations électriques, et la fig. 2 représente un circuit oscillant typique avec l'ampoule montée sur ce circuit.
Dans le mode de réalisation de l'invention que représente le dessin, une! ampoule du type précité est représen- tée en 10 et munie de moyens indiqués en 11 pour créer un
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champ magnétique d'intensité sensiblement constante dans la région comprise entre les électrodes et où a lieu la conduc- tion gazeuse. Cette ampoule estmontée sur un circuit 13 comportant une génératrice14' capable de fournir environ qua- tre dixièmes d'ampère sous 1500 volts. Le circuit comporte aussi une grande inductance 16 en série avec l'ampoule et une capacité 18 relativement''faible en dérivation sur l'induc- tance.
En plus de l'inductance et de la capacité déjà décrites, une capacité additionnelle 20 est montée en travers du circuit et elle est destinée à fournir un chemin pour le courant qui passe quand l'ampoule ferme le passage dès que le voltage critique est atteint. Le courant de la génératrice est mainte- nu sensiblement constant et on empêche les oscillations de grande fréquence de passer à travers la génératrice,en'utili- sant des bobines de- réaction 21 et 22 montées sur des bran-' ches opposées du circuit et fonctionnant de la façon usuelle.
Dans ce genre de circuit, lorsqu'on ferme l'interrupteur 23, le courant qui traverse l'ampoule 10 augmente dé valeur et provoque une augmentation du voltage aux bornes de l'ampoule.
Le volta.ge initial auquel le courant traverse l'ampoule peut atteindre environ cent à trois cents volts. Ce voltage appli- qué à l'ampoule augmente à une allure déterminée en grande partie par l'inductance 16, jusqu'à ce que le voltage criti- que soit atteint; à ce moment/refuse subitement de conduire le courant davantage et .devient isolante. Par suite de cette transformation subite de l'ampoule qui passe de l'état conduc- teur à l'état isolant, l'énergie déjà emmagasinée dans l'in- ductance 16 fait passer un; courant à travers la capacité 18 et charge celle-ci à un potentiel élevé.
L'inductance 16 et la 'capacité 18 agissent Ensemble à la façon d'un circuit de résonance qui, lorsqu'il est isolé du reste du système par la propriété isolante de l'ampoule 10, peut osciller électri-
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quement librement de la façon usuelle, c'est à dire que l'éner- gie du circuit oscillant est d'abord emmagasinée sous forme d'énergie électrostatique 'dans le condenseur, puis sous forme d'énergie électro-magnétique'dans l'inductance.
Pendant l'os- cillation l'amplitude de la différence de potentiel aux.bornes de l'inductance 16 subit une variation sinusoïdale et on çon- -çoit qu'après une fraction de période la différence de poten- tiel entre les électrodes 'de l'ampoule 10, telle qu'elle est déterminée par le voltage de la génératrice 14 et le voltage aux bornes de l'inductance 16, sera suffisamment faible pour permettre de nouveau la conduction gazeuse, et le même jeu que ' ci-dessus recommence. L'ampoule 10 agit donc à la façon d'un dispositif de distribution automatique, et elle a pour but de distribuer de l'énergie périodiquement au circuit de réso- nance 16, 18 et d'entretenir les oscillations.
La fréquence des oscillations est déterminée par les' valeurs relatives de l'inductance 16 et de la capacité 18. Ces oscillations peuvent être utilisées de toute façon appropriée, comme par exemple par un circuit de charge comme celui qui est indiqué en 26 et qui est'couplé inductivement avec le circuit 13, comme on le voit sur la fig. 2.
Avec ce type de circuit et une génératrice à courant continu débitant environ; quatre dixièmes d'ampère sous 1500 volts,, on a produit des fréquences déterminées principalement par la période,naturelle du circuit 16, 18 et variant entre 10 et 100.000.périodes par seconde* Le voltage critique auquel l'ampoule devient isolante varie à peu près suivant le carré de l'intensité du champ magnétique appliqué à l'ampoule et on peut en conséquence le faire varier en modifiant de façon appropriée l'intensitéde ce champ.
L'ampoule utilisée effectivement dansle but d'obte- nir des oscillations a déjà été appliquée aux redresseurs.Cet-
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i te ampoule se compose d'un vase clos 30 servant de récepta- cle et contenant des électrodes cylindriques concentriques
31 et 32 en matière non magnétique, telle que'le molybdène.
La cbnduction a lieu dans la région séparant les surfaces des deux électrodes qui se font face, ces électrodes étant soumises à une différence de potentiel et ces surfaces étant suffisamment rapprochées pour empêcher normalement la conduction gazeuse à travers l'espace qui les sépare, même sous des potentiels excessivement élevés. Un champ, magnétique dont les lignes de force sont sensiblement paral- lèlês à l'axe des électrodes peut être créé par un aimant permanent 34 placé par rapport à l'ampoule dansla position représentée par le dessin. Quant au voltage critique au- quel l'ampoule devient i's'olante, on peut le faire varier commodément en réglant le champ magnétique.
On peut effec- ,tuer facilement ce réglage du champ magnétique en dépla- çant l'aimant permanent 34,de façon à le rapprocher ou à l'écarter du récipient 50. Avec l'aimant permanent coopè- rent des tubes ou cylindres 37 et 38 en matière magnétique en contact avec les extrémités opposées du cylindre d'élec- trode 32. Ces cylindres sont reliés à l'électrode 32 et entre eux par un manchon 39 en cuivre ou autre matière semblable non^magnétique. On remarquera que l'électrode extérieure 32 est constituée par un cylindre métallique mince dont les extrémités opposées entrent dans desrainu- res ménagées sur les faces voisines des cylindres 37 et 38.
Pour que la chaleur puisse s'échapper librement de la ré- gion qui entoure l'électrode extérieure 32, le manchon connecteur 39 comporte de préférence des ouvertures ou fentes 44, comme le montre le dessin. L'électrode inté- rieure 31 est reliée, à ses extrémités opposées, à des ti- ges en fer 45 et 46, la tige 46 comportant une tête 48 faisant corps avec elle, et la tige 45 ayant son extrémité
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filetée en 49. L'électrode est de préférence réunie aux tiges par fusion ou par soudure, dé façon à former une tige continue dont la partie centrale est! en matière non magnétique, comme cela vient d'être dit.
Les extrémités extérieures des tiges 45 et 46 sont entourées par'des cylindres isolants 50 et 51, en verre ou en matière sem- blable, logés dans des évidement 52 prévus dans les cy- lindres 37 et 38 respectivement. Les cylindres isolants peuvent être maintenus en place par des colliers 54 et 55 en cuivre ou autre matière non magnétique, comportant cha- cun un col 56 pénétrant dans l'espace compris entre les tiges et les cylindres isolants 50 et 51 qui, les entou- rente Les différents éléments sont maintenus dans leurs positions relatives par un écrou 58 vissé sur l'extrémi-. té/49 et servant à serrer les colliers 54 et 55. sur les extrémités des cylindres 50 et 51.
Pour que tous les trajets à travers le diélectrique de support soumis à une différence de potentiel soient longs et que tous les trajets à travers le gaz soient courts, les extrémités extérieures des) cylindres 37 et 38 sont évidées en 60 de façon que le point de contact entre les cylindres magnétiques et les cylindres isolants soit suffisamment écarté des colliers 54 et 55 qui sont en contact avec la tige formant électrode centrale. En outre chaque collier est muni d'un rebord annulaire 62 parallèle aux parois du récipient, mais écarté de celles-ci. On conçoit, par la seule inspection du dessin, que les cylindres extérieurs . ne sont pas en contact direct avec-le récipient, mais qu'ils sont centrés à l'intérieur de celui-ci et écartés de ses parois par des anneaux ou rondelles d'écartement
65.
L'un des fils d'entrée, le fil 66, peut être utile- ment relié à la tête 48 en passant à l'extérieur à tra- vers l'extrémité de l'ampoule, .et l'autre, le fil 67, peut être relié au manchon 39, ' en passant à l'extérieur
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à travers la paroi latérale-de l'ampoule en 68.
On utilisera de préférence de l'hélium pour for- mer dans l'ampoule l'agent par lequel a lieu la conduction gazeuse, les molécules petites et légères de ce;gaz ayant certains'avantages distincts. En premier lieu les petites molécules d'hélium ont un parcours libre moyen relativement long sous une pression donnée quelconque, ce qui fait qu'il est pratiquement possible d'utiliser une pression de gaz plus élevée quel celle qui pourrait être utilisée avec un gaz dont les molécules seraient plus grandes. En outre le faible poids des molécules permet à l'ampoule de changer d'état et de'pas- ser de l'état conducteur à. l'état isolant, et réciproquement,. plus rapidement què cela ne serait possible si l'on utilisait un gaz plus lourd.
Quant à la théorie suivant laquelle cette ampoule arrête subitement le passage du courant dès qu'on atteint un voltage critique, on croit qu'elle est sensiblement la suivante en plaçant deux électrodes à l'intérieur d'un récipient rempli de gaz et en réglant convenablement'leur position dans ce récipient, on empêche la conduction gazeuse entre les surfaces des électrodes, même lorsque ces électro- des sont soumises à des potentiels extrêmement élevés. Ceci est dû au fait que la distance qui sépare les surfaces acti- ves des électrodes est petite et de l'ordre de grandeur du parcours libre moyen des électrons. Par suite, en raison de la faible distance que parcourent les électrons, en pas- sant d'une électrode à l'autre, il n'y a pas de possibilité de collision suffisante entre,les électrons et lés atomes pour amorcer une décharge électrique.
Toutefois, lorsqu'un champ magnétique est interposé dans la région comprise en- tre les électrodes, le chemin parcouru -par ces électrons
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peut être suffisamment déformé pour provoquer '"-de s, collisions entre les électrons et les.atomes en nombres suffisants y
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pour amorcer la conduction gazeuse, c'est à dire pour pro- duire une ionisation sensible. Avec un champ magnétique constant, suffisant pour rendre l'ampoule conductrice, et avec un faible courant traversant cette ampoule, celle-ci sera'conductrice. Toutefois, si:le courant qui traverse l'ampoule augmente, le voltage croit, du fait que l'ampou- le a une caractéristique de voltage à courant croissant.
Ce voltage plus élevé.tend, à redresser les trajets courbes .des électrons jusqu'à un point tel que-ces trajets sont de nouveau assez courts;gour empêcher une ionisation sensible, ce qui a pour effet d'interrompre la conduction gazeuse, de sorte que l'ampoule devient subitement isolante et reste dans cet' état jusqu'à ce que le voltage qui y est appliqué retombe au-dessous du point critique.