Procédé et appareil pour amplifier des variations d'énergie électrique. La l)rl@ent.e invention comprend un pro cédé et un appareil pour amplifier (les va riations (l'énergie électrique (le grandeur telle qu'elles ne peuvent pas être immédiate ment mesurées ou utilisées pour actionner (les dispositifs d'enregistrement.
Le procédé consiste à fournir les varia tions qui doivent être amplifiées à un dis positif à résistance positive et à un disposi tif à résistance riégal.ive en parallèle avec le premier et à produire ainsi des variations électriques amplifiées clans le dispositif à ré sistance positive.
L'appareil pour la mise en ceuvre (le ce procédé comporte un dispositif à résistance positive et urr dispositif à resisfance négative, en parallèle avec le premier.
le dispositif à résistance négative possédant ime cathode émettant des électrons, une anode et une troi sième électrode. enfermées loris une enve loppe close à vide élevé,
et possédant (les li mites de fonctionnement entre lesquelles le flux résultant (('é lectrous revu par la f.r#oi- sième électrode varie iriversenient au potei)- tiel appliqué à cette dernière.
bans le dessin schématique ci-joint, donné à titre d'exemple, la fiZ. i montre une première forure d'exécution de cet appareil; la fi\;. N en montre une deuxième forme ci'exi!c (ition, et la fig. 3 montre les caracté ristiques du courant, clans l'appareil repré- serrté par la fig. 1.
Dans la forme (l'exécution représentée clans la fig. 1, un dispositif à résistance po sitive 7 !c'esl-à-dire un dispositif clans lequel le courant croît avec la tension qui le déter mine)
est relié en parallèle avec un dispo sitif à résistance négative (c'est-à-dire un dispositiï dans lequel le courant diminue lorsque la 1.e nsion (lui le détermine aug- menic \. Un éliment photoélectrique 3 est 1-elié en série avec les deux dispositifs à ré- sistance e(.
une partie 13 (le la batterie 4 est mise dans ce circuit pour lui fournir (lu cou rant. C'est aire caractéristique bien connue des élénicnls photoélectriques due lors- qu'une force électromotrice est appliquée à.
leurs bornes et lorsque la cathode, (lui con- sisl(' ('n 1)olas@iniir, sodium ou 1111 autre mé tal ayant la propriété d'émettre des électrons sous pinfluence de la lumière, est soumise à l'action de la lumière, il y aura un flux cl'@.lectricité négative de la cathode vers l'a node et ce courant sera proportionnel à l'in tensité de la lumière tombant sur la ca thode.
Le courant qui est ainsi obtenu est cependant trop faible pour être mesuré par des instruments de mesure ordinaires et le but particulier de l'appareil représenté est d'amplifier cc courant à un degré tel qu'il puisse être immédiatement mesuré ou utilisé dans tout auti e but désiré.
Le dispositif à résistance négative qui est utilisé dans le cas représenté comporte une enveloppe close 5 dans laquelle on a fait un vicie élevé, pourvue d'une cathode 6 en fila nient (le tungstène reliée à des conducteurs d'entrée 7 pour l'arrivée du courant, prove nant de la. batterie ± et destiné à chauffer la cathode jusqu'à l'incandescence. Cette ca thode est entourée par une grille en forme de fil enroules 9 qui sert d'anode et qui est reliée à un fil d'entrée 10.
Une troisième électrode entourant la cathode et l'anode consiste en un cylindre de métal 11 qui est relié à. un conducteur d'entrée 1 . Ce cylindre est de préférence placé tout près de l'anode. Les positions relatives des trois électrodes peuvent être modifiées pour faire varier les caractéristiques de fonctionnement du dis positif.
L'enveloppe 5 sera de préférence éptiisce jusqu'à un degré de vicie tel due lors- que (les potentiels de la valeur désirée pour le fonctionneraient du dispositif sont appli qués aux électrodes, il n'y ait pas (le mani- festations visibles d'ionisation de 1az, telles que de la lueur bleue.
Si un potentiel positif est appliqué à l'anode 9, il y aura un flux d'électrons de la cathode vers l'anode. Si la troisième élec- trocïe 11 est. au même potentiel que la ca thode, elle lie recevra pas d'électrons.
Si cependant ujl faible potentiel positif est ap pliqué à la troisième électrode 11, une por tion des électrons cmi passent à travers la griiie-anode ïrappera. la troisième électrode 11 qui recevra un courant d'électricité néga- Cive. La vitesse avec laquelle les électrons frapperont la troisième électrode il dépen dra du potentiel entre elle et la cathode.
Si ce potentiel augmente, la vitesse angnientera jusqu'à ce que les électrons frappant. la troi sième électrode soient. capables par leur choc de libérer des électrons secondaires. Ces électrons secondaires quittant la troisième électrode 11 seront attirés vers l'anode à ca ractère plus positif. Lorsque le potentiel augmente, on arrive finalement. à un état pour lequel le nombre d'électrons secon daires quittant la troisième électrode ü est exactement égal au nombre d'électrons pri maires qui la frappent..
Cela veut dire que chaque électron qui frappe l'électrode libère en moyenne un électron secondaire. Aucun courant ne sera alors reçu par la, troisi@nie électrode. Si le potentiel de la troisième élec trode 1.1 est encore augmenté, le nombre d'électrons secondaires émis devient plus grand que le nombre d'électrons primaires reçus et il en résulte due la troisième élec- trode perd des électrons, fournissant ainsi des électrons (qui sont reçus par l'anocle\@ au lieu d'en recevoir.
Ces caractéristiques se comprennent, plus facilement si on se rapporte à la courbe re présentée en A à la fig. 3, clans laquelle les ordonnées représentent: le courant d'électrons allant vers la troisième électrode ou venant de celle-ci et les abscisses représentent le po tentiel de la troisième électrode.
La. partie 0 B de cette courbe repr@serlte le courant croisant d'électrons atteignant la troisième électrode lorsque le potentiel augmente. Lorsque le potentiel de la troisième électrode augmente au delà de celui correspondant au point r,
la vitesse (le l'aul-rnentation clans l'émission d'électrons secondaires dépasse la vitesse de l'augmentation des électrons pri maires reçus, et le courant d'électrons coni- ilience à. décroître.
Lorsque le potentiel de la iroisiFime électrode atteint le point C, cette électrode perd autant d'électrons qu'elle en reçoit e[ le courant, devient mil. De C â Ii, le nombre d'électrons secondaires émis continue à augmenter et le courant dMectrons (le la troisième électrode vers l'anode augmente.
Au point D finalement., le potentiel de la troisième électrode se rapproche tellement (le celui de l'anode que le nombre d'électrons secondaires perclus par la troisième électrode commence â décroître à.
cause (tu fait que la différence de potentiel entre l'anode et la troisième éleetrocle n'est pas assez grande pour attirer autant d'électrons vers l'anode que précé- cienini(@iit- Ceci continue jusqu'à ce qu'on atteigne le point E, où le nombre (l'électrons secondaires qui quittent la troisième élec frode et ne retournent pas est égal au nom bre d'électrons primaires qui la,frappent et le courant devient. de nouveau nul.
.' partir (le ce point, le courant d'électrons reçu par la troisième électrode augmente avec l'aug- enenf,ation (le son potentiel comme l'indique la partie<I>E</I> h' (le la courbe.
La partie B <I>D</I> de la courbe (le courant. est approximative ment droite sur la plus grande partie de sa longueur et la partie droite peut. être repré sentée par l'équation 1 --<I>I" ---
EMI0003.0023
</I> dans la quelle E est le potentiel (le la troisième élec trode, [o et It sont des contantes qui dépen dent des caractéristiques du dispositif et 1 est le courant d'électrons passant vers la troi sième électrode ou venant. de celle-ci suivant que 1" --
EMI0003.0028
est, positif ou négatif.
R corres pond à. la résistance d'un circuit ordinaire excepté que dans ce cas c'est une résistance négative. On verra donc qu'il y a certaines limites entre lesquelles le dispositif petit fonctionner et pour lesquelles le courant reçu par la troisième électrode variera inver sement au potentiel qui y est appliqué. Dans l'appareil représenté à la fig. 1, la batterie 4 fournit un potentiel constant pour l'anode 9.
Les dispositifs à résistance 1 et '? et le po tentiel y appliqué sont réglés (le telle façon que lorsque l'élément photoélectrique 3 n est pas éclairé et (lue, par conséquent., il n'y a pas de courant qui le traverse, il n'y aura (le courant dans aucun (les dispositifs à ré sistance. Ceci est réalisé par le fait.
(lue l'une des bornes du dispositif à résistance 1 est relie à un point i? de la batterie 4 choisi de telle façon (lue le potentiel qui est ainsi ap pliqué à. la troisième électrode il corres ponde au point C de la courbe du courant. Comone dans ces conditions, il n'y aura pas de courairl à travers le clisr)ositif à résistance négative, il n'y aura pas de courant à Tra vers le dispositif à résistance positive.
Le courant à travers le dispositif à résistance positive dans les conditions de fonctionne ment peut être représenté par 1a droite G dont les parties qui se trouvent au-dessus ou au-dessous de l'axe des abscisses, comme cela est; représenté, correspondent à des cli- rections différentes de la différence de po tentiel qui est appliqué audit dispositif. Le courant, total dans le circuit ou le courant dans l'élément photoélectrique sera la somme algébrique des courants clans les deux dispositifs à résistance.
La- somme al gébrique (le ces deux courants pour des po tentiels variables de la troisième électrode est indiquée par la ligne H en traits interrom pus. En rendant les résistances des deux dis- nositifs à résistance approximativement égales l'une à l'autre en valeur. de telle sorte due l'inclinaison (les courbes A et G soit.
à peu près la même. on voit qu'une très petite variation dans le courant total produira une variation beaucoup plus grande dans le eou- i-a.nl traversant. l'un ou l'autre des dispositifs à résistance et on comprend que le degré d'amplification (lui peut ainsi être obtenu dé pend de la mesure clans laquelle les résis tances des deux dispositifs à résistance a.p- proc.lhent l'une de l'autre en valeur.
Lorsque l'élément photoélectrique 3 n'est influencé par aucune source de lumière, la partie 13 (le la batterie 4 - a son circuit ou vert, }four ce qui concerne son effet sur le courant traversant l'un ou l'autre (les dis- positifs à. résistance.
Lorsque l'élément photoélectrique 3 est éclairé par une source de lumière. dit courant commence à le Ira- verser et il v a, en effet., un potentiel appli- quC# ii la. fois au dispositif à résistance posi tive et an dispositif à résistance négative re- liés en parallèle (en considérant comme fai sant.
partie de ce dernier la partie clé bat terie constamment comprise entre le point 1 î et la catliocte), qui est égal au potentiel clé la partie 1;' clé la batterie i moins la chute <I>Cie</I> potentiel (tans l'élément photoélectrique ci. Comme le courant clans l'élément photo électrique 3 varie en proportion clé l'éclai rage, cette clitite clé potentiel variera avec l'intensité de l'éclairage. L'effet de l'applica tion clé ce potentiel n'est cependant pas le même dans les deux dispositifs à résistance.
Un examen clés courbes de la fig. 3 montre qu'une variation de potentiel à partir de ce lui correspondant au point: C produira un courant dans une direction clans le disposi tif à résistance négative et clans la direction opposée dans le dispositif à résistance posi tive. Par conséquent., on voit que le résultat clé l'application du potentiel mentionné aux deux dispositifs à résistance sera de produire un courant qui circule entre les deux dispo sitifs à résistance et qui ne passe pas à tra vers l'élément photo-électrique.
Les courants dans les deul dispositifs à résistance ne se ront cependant. pas égaux car le courait dans le dispositif à résistance dans lequel le courant, pale clans la même direction que celui clé l'élément photoélectrique sera plu.;
grand que le courant. clans l'autre dispositif à résistance, d'une quantité égale au courant dans l'élément. photoélectrique. En d'autres ternies, le eotirant clans un clés dispositifs à- r(sistance petit: être considéré comme étant composé cté cieux portions:
une portion qui passe à travers l'élément photoélectrique et une portion (lui passe à travers l'autre dis positif à résistance, tandis que le courant dans le premier dispositif à résistance sera simplement le courant qui circule entre les deux dispositifs à résistance et qui ne passe pas clans l'élément photoélectrique. On peut démontrer mathématiquement que le rap- poi#t du courant.
qui passe à travers l'un des (lis! ositifs à. Ksistarfce au courant (laits l'élé- ntent photoélectrique sera sensiblement, égal au rapport de la valeur absolue clé la. lc@- sistanee rie l'autre dispositif à la différence entre les valeurs absolues des résistances des cieux dispositifs à résistance.
En d'autres termes, le courant. clans l'ins trument d'enregistrement 1!f ou clans tout: autre instrument qui peut être inséré en série avec les dispositifs à résistance 1 aura le même rapport au courant clans l'élément photoélectrique due la résistance du dispo sitif 1 à la différence entre les résistances des deux dispositifs à résistance. Ceci sera, vrai quelle due soit la nature du courant clans l'élément photo-électrique, c'est-à-dire que ce soit un courant constant ou un cou rant pulsatoire. La même action d'arriplifi- cation se produira. si une source clé courant alternatif est mis à la place de l'élément photoélectrique 3.
Si le courant est alter natif, les courants clans les deux dispositifs à résistance changeront de direction en même temps que le fait le courant total, comme on peut le voir d'après les c oubes FI <I>G H.</I>
Dans la. description qui précède, on a sup posé que le courant. total dans le circuit part de zéro ou change clé signe. Il n'est cepen dant pas essentiel qu'il en soit ainsi, car le même principe peut aussi bien s'appliquer l'amplification clé petites variations clan (les courants d'une seule direction et clé va leur relativement élevée. Si le dispositif à résistance ï était, par exemple, relié au même point.
(le la batterie 4 due la cathode f, le courant à travers le dispositif à résis tance positive serait celui indiqué par la courbe Ke et le courant, total clans le circuit suivrait la courbe L.
Si alors le courant. total dans le circuit. avait une valeur telle qu'il tombe clans la partie clé la courbe où la ré sistance du dispositif est, né-ative, (les va riations dan le courant, seraient amplifiée: clé la même manière que clans le cas décrit précédemment.
Si. l'on fait varier le point. de connexion du dispositif à résistance i avec la batterie i, on voit que l'appareil petit tou jours être ré-lé clé façon que le courant total dans le circuit tonifie sur trie partie de la, courbe où la résistance du. dispositif 2 est négative.
La forme d'exécution représentée à la tic-. 2 diffère de celle de la fig. 1 en ce due l'élément photo-électrique est remplacé par le secondaire 15 d'un transformateur dont le primaire 16 petit être alimenté par un courant téléphonique ou tout autre courant variable que l'on désire amplifier.
On comprend que l'invention est suscep- lible d'être réalisée suivant beaucoup d'autres formes d'exécution. Par exemple, clans le cas où on désire mesurer ou utiliser les va riations amplifiées du potentiel. l'instrument pour obtenir ce résultat sera mis en dériva tion sur le dispositif à résistance 1 au lieu (l'être relié en série avec lui. I1 va de soi également que l'instrument sensible aux variations amplifiées peut avoir une grande variété de forme suivant. les buts que l'on poursuit.