L'éclairage au XVIIIeme et XIXeme siècle
    Partie 4 : L'électricité
Les lampes à arc
Déjà connu des grecs, l'électricité, fluide mystérieux, est expliquée comme un phénomène physique productible au XVIIIème. La technologie a donc utilisé les acquis de l'électromagnétisme (XIXème)

Historique de l'électricité :
Les hommes sont sensibilisés aux phénomènes de l'électricité mais sous sa forme statique qui souvent prouve "la présence" et la puissance des dieux.
Au Moyen -âge encore, la peur domine avec la crainte des éclairs, des feux de Saint-Elme (feux bleuatres apparaissant au sommet des mâts des bateaux)
Au XVII ème, les études sur le magnétisme se présicent et on commence à faire la différence entre les phénomènes magnétiques et ceux obtenus par "électrification par frottement".
La première machine électrostatique d'Otto De GUERICKE (Physicien allemand 1602-1686) met en évidence la production d'un peu de lumière en plus de la décharge électrique.
Il faut attendre le XVIIIème pour que l'intérêt de cette énergie nouvelle passe du spectaculaire (expériences amusantes de salon) aux recherches plus sérieuses et poussées.

Au XVIIIème : les lampes à arc
Le chimiste anglais H. DAVY (1778-1829) fut le premier à découvrir l'arc électrique :
Il avait obtenu un arc de 8 cm de long, après avoir amené en contact, deux baguettes de charbons reliées aux deux pôles d'une batterie d'éléments Volta ; entre les deux baguettes se produisit une flamme qui s'incurva en forme d'arc de cercle sous l'effet du courant d'air chaud ascendant et c'est pourquoi il donna à cette flamme le nom d'arc électrique, nom qui fut conservé depuis.
Dans l'arc à courant continu, le charbon positif est toujours placé à la partie supérieure et se creuse à son extrémité en forme de cratère qui est porté à incandescence, c'est lui qui produit la plus grande partie (85%) de la lumière émise par l'arc.
Le charbon négatif placé au-dessous forme une pointe émoussée ; il est porté au rouge et produit environ 10% de la lumière émise.
L'arc lui même, c'est à dire les vapeurs situées dans l'espace compris entre les deux électrodes fournit environ 5% de la lumière émise.
L'arc doit être disposé pour que le cratère soit tourné vers la surface à éclairer et le charbon négatif doit être le plus mince possible de manière à former un écran minimum pour la lumière produite par le cratère.
L'arc reste très instable aux variations de tension ou de courant, pour amoindrir cet inconvénient il suffit de placer en série une résistance ohmique.
Pour allumer un arc, il faut approcher les charbons, les amener en contact et les écarter ensuite, cette opération doit s'effectuer automatiquement.
Au fur et à mesure que les charbons s'usent, un dispositif doit les rapprocher pour maintenir leur écartement constant.
Les deux charbons s'usent par combustion, mais le charbon positif, plus chaud, s'use plus vite.
En moyenne la durée d'une paire de charbon, pour un arc à air libre, est de 7 heures
Détail des arcs : positif au-dessus et négatif en -dessous. lampes à arc de la première génération ( tiges de carbone se faisant face à face )
Le principal avantage de l'arc électrique réside dans sa llumière brillante et très intense
L'usure trop rapide des charbons reste le problème majeur, il entraîne une main d'œuvre coûteuse et les arc à air libre ont complètement disparu d'une façon assez rapide..
En faisant brûler l'arc dans un vase presque clos, la quantité d'oxygène admise est juste suffisante pour assurer la combustion, les charbons brûlent beaucoup moins vite jusqu'à 150 heures, même si le rendement lumineux est moins en comparaison avec les arcs à air libre.
La dynamo de Gramme fut utilisée pour alimenter les lampes à arc avec le régulateur de Serrin, donc en courant continu.
L'usure des électrodes en charbon est beaucoup trop rapide pour que l'on puisse envisager une utilisation industrielle d'autant que leur coût est loin d'être négligeable. On est donc loin de pouvoir parler d'une véritable innovation.

             Régulateur "Serrin"
Il est constitué d'un mouvement d'horlogerie
permettant mécaniquement le rapprochement des deux charbons.
La régulation de la vitesse de descente de l'électrodesupérieure se fait par l'entraînementde deux petites ailettes dans l'air
Dessin de la Lampe à arc en vase clos.
On visionne bien l'arc		 Et la lampe telle qu'elle était. Utilisé pour l'éclairage public à Londres
Dynamo de Gramme visible à l'Ecole Polytechnique (France)
L'inconvénient de ce système d'éclairage, en dehors du rendement lumineux et de la couleur blafarde de la lumière était le bruissement constant de l'arc qui était gênant pour le public en ville.

C'est alors qu'un certain Paul Nicolaïewich Jablochkoff à l'idée simple, mais géniale, de placer les électrodes, non plus en regard mais cote à cote, verticalement.

Les deux électrodes sont isolées par un revêtement d'argile et l'arc électrique a lieu au sommet des deux extrémités.
Une petite bande de charbon assurait l'amorçage. Afin d'obtenir une usure égale des charbons Jablochkoff pense déjà à utiliser le courant alternatif. Il fut l'un des premiers à susciter l'intérêt de l'utilisation industrielle du courant alternatif. En 1876, un an avant l'ampoule à incandescence d'Edison, des lampes à arc de Jablochkoff dites bougies de Jablochkoff sont mises en services pour l'éclairage des rues des grands magasins à Paris et à Londres. Jablochkoff améliore encore ses lampes à arc de façon à pouvoir remplacer facilement et rapidement les charbons usés. Les lampes à arc ne sont plus guère utilisées aujourd'hui.

A gauche : détail sur les bougies de JABLOCHKOFF

 

A droite : la salle à manger de l'hotel KULM à St Moritz était éclairé par les lampes JABLOCHKOFF