Poul La Cour ou
Paul La Cour
Poul La Cour, également orthographié
Paul ou La Cour ou LaCour, est un météorologue
danois né le 13 avril 1846 à Århus et décédé
le 24 avril 1908 à Askov. Il fait figure de pionnier de l'énergie
éolienne et de la téléphonie.
Il passe son enfance dans la péninsule du Djursland
(à l'est du Jutland), où son père, agriculteur féru
de nouvelles technologies, le sensibilise aux sciences. Adolescent, il
pense d'abord devenir pasteur, mais choisit de se diriger vers les sciences
naturelles.
En 1869, il entame des études en météorologie, qui
est alors une science nouvelle. Après des études brillantes,
il est nommé vice-directeur de l'Institut danois de météorologie
(DMI), à sa création, en 1872. Il épousa Hulda Barfod
de date de naissance non connue, puis décédée en
1878.
À la DIM, l'une des premières tâches de Poul La Cour
est de superviser l'installation des stations de mesures météorologiques
dans le pays.
Le problème est alors d'établir des communications rapides
depuis les stations pour transmettre les données recueillies.
Vers 1874, Poul La Cour commence à développer la
transmission audio sur la ligne télégraphique entre
Copenhague et Fredericia, dans le Jutland. Grâce à
un récepteur électromagnétique, les sons transmis
sont retranscrits sur papier selon le système du morse.
Le procédé, qui sera breveté aux États-Unis
d'Amérique en 1878, est connu sous le nom de « roue
phonique pour la régularisation du synchronisme des mouvements
».
C'est d'ailleurs le même principe qui sera utilisé pour le
telharmonium, un instrument de musique électromécanique.
Pour l'invention de ce procédé, Poul La Cour figure parmi
les pionniers du téléphone, ce qui lui vaut d'être
considéré comme le « Edison danois ». Poul La
Cour n'a toutefois jamais prétendu avoir mis au point un système
permettant de transmettre la voix par le télégraphe.
Dans notre site qui raconte les expériences et les travaux qui ont inspiré A.G. Bell, voici ce qui est raconté :
| Un nouveau système de télégraphe
inventé par Poul La Cour, vice-président de l'Institut
météorologique royal de Copenhague, a récemment
suscité une attention considérable au Congrès
télégraphique international de Saint-Pétersbourg,
où l'inventeur l'a exposé. L'invention est ainsi décrite par l'inventeur : Le système ne consiste pas en une nouvelle forme d'appareil de réception et de transmission qui, grâce aux combinaisons talentueuses de Hughes, Wheatstone, Siemens et autres, a atteint un tel état de perfection que de grandes améliorations semblent improbables. Le système de La Cour ouvre cependant un nouveau domaine à la télégraphie, en ce qu'il a construit un instrument simple, par lequel le courant électrique, en passant à travers un instrument différent, obtient des qualités différentes, par lesquelles il peut agir sur les instruments correspondants de la station réceptrice. Supposons que vingt fils conducteurs soient conduits d'un des pôles d'une batterie à travers vingt de ces instruments ; alors, en reliant chacun ou certains d'entre eux par un seul fil télégraphique, on obtient le résultat suivant, à savoir qu'un courant électrique local est produit dans les vingt fils conducteurs correspondants de la station réceptrice, exactement comme si les vingt fils conducteurs de la station émettrice étaient reliés aux vingt fils conducteurs de la station réceptrice au moyen de vingt fils télégraphiques distincts. Chacun de ces instruments contient un diapason relié à un électro-aimant et à deux bobines de fil, de sorte que le courant électrique vibre de manière isochrone dans les mesures qui correspondent aux notes des diapasons ; et ainsi les diapasons qui ont la même note que ceux des instruments de transmission sont mis en vibration, et un courant est créé dans leurs fils locaux. Le système ci-dessus semble être identique à celui de M. Elisha Gray, de Chicago, dont nous avons publié un compte rendu dans le SCIENTIFIC AMERICAN du 1er août 1874. Il y était indiqué que l'invention avait été essayée avec succès sur un circuit de 2 400 milles sur les lignes télégraphiques de la Western Union. Des détails sur le modus operandi étaient donnés, suffisamment pour permettre à tout électricien compétent de construire un appareil sur le même plan. Il se peut que le vice-président de la Royal Meteorological Society de Copenhague n'ait pas vu le SCIENTIFIC AMERICAN, bien que nous ayons des abonnés là-bas, et que nous croyions que notre article soit archivé dans certaines bibliothèques de cette ville ; il se peut aussi qu'il soit un inventeur indépendant de l'amélioration. Mais à moins qu'il ne puisse produire des preuves d'une date d'invention antérieure à celle de M. Gray, M. La Cour devrait, en toute justice, accorder publiquement à ce dernier les honneurs de la priorité. Les électriciens attendront avec intérêt la réponse de M. La Cour à ce sujet. |
La télégraphie harmonique
Brevet La Cour du 2 septembre 1874
Système Gray
Brevet février 1875Le 10 mai 1876, à la demande de ses amis, BELL lut un exposé intitulé « Recherches en téléphonie » devant les membres de l'Académie américaine des arts et des sciences. Il y évoqua les inventions de Gray et Reis, ainsi que les découvertes de Page, Marrian, Beatson, Gassiot, De la Rive, Matteucci, Guillemin, Wertheim, Wartmann, Janniar, , Laborde, Legat, Poggendorff, DuMoncel, Delezenne, Ferguson, Poul la Cour, Helmholtz, Gore, Sullivan et d'autres, en reconnaissant à chacun leur mérite. Il décrivit ensuite son courant ondulatoire et son téléphone électrique parlant, pour lesquels des lettres de brevet avaient été accordées, et expliqua clairement à ses auditeurs que l'essentiel de ce problème ne résidait pas dans la conception d'une forme précise d'instrument ou de tube, ni dans la création d'un appareil possédant des particularités structurelles précises, ni dans la combinaison d'un certain nombre de pièces en un tout fonctionnel. Il s'agissait de faire circuler le courant électrique de telle sorte que le récepteur ne reproduise pas seulement quelques-unes, la majorité ou presque toutes les paroles prononcées qui frappent le diaphragme de l'émetteur sous forme d'ondes sonores, mais reproduise toutes et chacune des variations dans les articulations, le volume, la hauteur et la qualité, avec toutes leurs caractéristiques variables, qu'elles soient exprimées dans le plus léger murmure, dans la voix douce de la femme cultivée, dans les phrases rondes et sonores du professeur digne, ou dans les remarques rapides et abruptes de l'homme d'affaires
Dans le livre " Telephones Phonographes de Niaudet de 1878" on y trouve les premières expériences de transmission des sons par l'électricité.
|
EXPÉRIENCES DE LA COUR |
sommaire
La roue phonique et le multiplexage téléphonique
La roue phonique , également appelée
roue phonique , est un moteur synchrone inventé par Poul La
Cour en 1875.
Document : C. Daguenet. PAUL LA COUR. - Das Tonrad (La roue phonique);
Copenhague, 1878. J. Phys. Theor. Appl., 1879
| PAUL LA COUR. - Das Tonrad (La roue phonique); Copenhague,
I878. L’instrument consiste en une roue dentée de fer doux, mobile autour d’un axe vertical, en face du pôle d’un électro-aimant placé dans son plan. Ce pôle est assez petit pour agir sur une seule dent à la fois. Lorsqu’on fait passer dans le fil un courant interrompu parun diapason ( courant phono-électrique), et qu’on donne à la roue une vitesse telle que le nombre de dents qui passent devant le pôle dans un temps donné soit égal au nombre d’interruptions pendant le même temps, le mouvement continue avec la même vitesse ; c’est la vitesse régulière de la roue. On pourrait aussi obtenir des vitesses multiples ou sous-multiples, mais cet état d’équilibre serait moins stable que le premier. Les irrégularités du mouvement disparaissent, si le moment d’inertie de l’appareil est suffisamment grand; on obtient facilement cette régularité en plaçant sur la roue un disque de bois creusé d’une rainure circulaire remplie de mercure ; le métal agit à la fois par son poids et par son frottement sur le disque pour maintenir la vitesse constante. On peut faire varier entre des limites étendues le nombre des dents et le nombre de vibrations du diapason interrupteur, et obtenir ainsi un mouvement de rotation régulier plus ou moins rapide, applicable à des chronographes, à des appareils synchrones dans la Lélégraphie, etc. C. DAGUENET. |
Plus précisement : Le moteur est constitué
d'une roue dentée ferromagnétique qui tourne légèrement
autour d'un axe vertical devant un électroaimant , ses dents étant
très proches du pôle de l'aimant sans le toucher. Un cylindre,
faisant office de volant d'inertie , repose sur la roue dentée
; sa cavité annulaire contient du mercure . Lorsqu'un courant électrique
intermittent traverse l'électroaimant , la roue dentée tourne,
atteignant une rotation remarquablement régulière si les
interruptions de courant sont régulières. Ceci est réalisé
par un diapason dont les branches sont placées entre les pôles
d'un électroaimant en forme de fer à cheval. Lorsque l'électroaimant
attire les extrémités du diapason, le courant est interrompu,
l'attraction cesse, les extrémités du diapason reviennent
à leur position initiale, fermant ainsi le circuit, les extrémités
du diapason sont à nouveau attirées, et le cycle recommence.
Cette auto-interruption du courant dépend de la fréquence
du diapason. Plus le nombre de vibrations par unité de temps est
élevé, plus la roue phonique tourne vite, le nombre de dents
de cette dernière devant correspondre à l'intensité
du courant phonoélectrique.
Idéalement, des roues phoniques identiques, alimentées par
le même courant électrique, tournent à la même
vitesse ; elles permettent ainsi d’établir un isochronisme
et un synchronisme très précis . La roue phonique servait
à consigner des observations astronomiques, balistiques et physiques
; à représenter graphiquement des courbes continues ; à
compter les variations très rapides d’un diapason (fréquence
d’un son) ou d’axes rotatifs (dans les machines) ; comme tachyscope
pour déterminer instantanément la vitesse de rotation ;
ou encore à synchroniser précisément deux horloges
ou plus, même éloignées les unes des autres...
On découvre en détails le fonctionnement et les applications
qui en découlent dans son livre
: La Roue Phonique (pdf)
Présenté à l’Exposition universelle de 1878
à Paris.
| Préface Occupé de recherches sur les courants électriques intermittents, produits au moyen d’un diapason en vibration continue, je fus surpris de voir l’uniformité et l’invariabilité que manifestaient ces courants. Alors Vidée me vint qu’en construisant un appareil qui fit faire à une roue un chemin déterminé par les inter mittences d’un courant, on imprimerait à celle-ci un mouvement très égal. J’imaginai une manière de réaliser cette idée, et je construisis un appareilfort simple: LA ROUE PHONIQUE. La construction en fut terminée au mois de septembre 1875. Mais comme l’appareil, tel qu’il était construit alors, demandait une certaine dextérité pour être mis en mouvement, je ne réussis pas tout de suite à le faire fonctionner. Ce n’est qu un an après, le 26 octobre 1876, que le même appareil, sans avoir subi le moindre changement, fut mis en marche, grâce à un hasard heureux. La justesse de la théorie que j’avais imaginée de la roue phonique, s’était donc confirmée. Comprenant que cet appareil pourrait trouver de nombreuses applications dans la science, la technique et la télégraphie, j'en ai examiné les lois et les propriétés, et ces recherches m’ont conduit à y introduire quelques petits changements qui en ont facilité le fonctionnement, en même temps qu’ils en ont rendu la marche complètement sûre, qualité que ne possédait pas l’appareil sous sa première forme. En publiant aujourd’hui cette brochure, je ne me bornerai pas cependant à décriré l’appareil ainsi perfectionné, et à donner dans la dernière partie un aperçu des diverses applications auxquelles la roue phonique peut se prêter; mais comme il ne sera pas sans intérêt, je suppose, d’en faire bien comprendre le mode d’action, je donnerai, dans l’introduction, une courte description des courants qui la font fonctionner, et la ferai sitivre d’un exposé plus détaillé de ses lois et de ses propriétés. Copenhague 1878 P. L.C. |
 |
Brevet n° 203423, Poul la Cour, du 7 Mai 1878, déposé le 9 avril 1878, Washington
L'idée du multiplexage est celle
de diviser le temps en sections excessivement courtes et de donner à
chaque paire d'abonnés les mêmes sections de temps. Supposons
que trois paires d'abonnés AA1 , BB1 et CC1 conversent simultanément
entre eux et que la seconde soit coupée en 90 sections. Chaque
paire d'abonnés aurait donc la ligne à elle seule 80 fois
par seconde, ce qui suffit pour s'entendre et se comprendre. Il faudrait
à cet effet, aux deux bouts de la ligne commune, des distributeurs
marchant synchroniquement jusqu'à environ 1/1000 de seconde près.
Le problème de la synchronisation de deux disques. se résoud
avec des "roues crénelées" , il s'agit de la "roue
phonique" (phonic wheel) dont le danois Poul La Cour et l'Américain
Patrick B. Delany vont se disputer l'invention en 1886 .
M. Poul La Cour, de Copenhague, a breveté son invention en Grande-Bretagne,
sous le brevet n° 1 983 de 1878 ; et aux États-Unis, sous le
n° 203 423 du 7 mai 1878. Avec deux roues phoniques synchrones à
distance, une multitude de dispositifs télégraphiques étaient
possibles.
En 1883 Le système Delany de la ville de New York, Brevet
US286276 se prêtait
le mieux à ce but. Ce système permettait la transmission
simultanée de six messages sur un seul fil grâce à
la synchronisation des mécanismes de perforation et d'enregistrement.
Souvent appelé « télégraphe Delany »,
il augmenta considérablement les vitesses de transmission, atteignant
3 000 mots par minute dans des configurations automatiques optimisées
pour les lignes terrestres et les câbles sous-marins.
Adopté commercialement par les Postes britanniques, il facilita
l'envoi de messages à haut volume et valut à Delany une
médaille d'or et un diplôme à l'Exposition internationale
des inventions de Londres en 1885.
SYNGHRONOUS TELEGRAPHY. Brevet No. 302,502. Patented July 22, 1884.
(pdf)
Le temps que La Cour consacrait à ses nombreuses inventions lui firent négliger son travail à l'institut météorologique et l'argent qu'il dépensait pour ses recherches mena sa famille au bord de la ruine financière.
Le directeur de la Folkehøjskol d'Askov, Ludwig Schröder, lui demanda d'y enseigner les mathématiques et la physique. Hulda Barfod, sa première épouse, y avait elle-même été élève en 1867 ; elle se réjouissait donc d'entrevoir une amélioration de leurs conditions matérielles et l'encouragea à accepter l'offre. L'esprit de chercheur et de découvreur scientifique de La Cour s'unit avec la composante sociale de la Folkehøjskol ce qui explique le soutien qu'il devait apporter par ses recherches aux aspirations de la population rurale.
En 1878, Poul la Cour quitta son poste de fonctionnaire
à Copenhague pour se lancer dans une carrière radicalement
différente. Il rejoignit le collège d'Askov, situé
à la frontière du Schleswig, alors perdu à environ
3 km au nord de ce qui était alors la frontière avec la
Prusse. Son épouse avait visité l'établissement,
qui souhaitait désormais introduire de nouvelles disciplines dans
son enseignement, et elle avait insisté pour qu'il vienne à
Askov. Le mouvement des collèges, très en vogue à
l'époque et inspiré par Grundtvig et Kold, visait à
former et à renforcer la jeunesse danoise par le savoir, la gymnastique
et la vie communautaire. Poul la Cour fut l'un de ceux qui contribuèrent
à cette mission. Il enseigna les mathématiques et la physique
aux jeunes du collège et utilisa la pédagogie de l'établissement
pour stimuler et questionner les étudiants. En 1888, il publia
un manuel : « Les Sciences naturelles de l'époque »,
et quelques années plus tard, un ouvrage en deux volumes intitulé
« Physique historique ».
À l'époque de La Cour, les grandes villes
étaient déjà électrifiées alors qu'à
la campagne l'accès à l'énergie électrique
existait à peine et son plus grand désir était de
permettre cet accès à la population rurale. Il voyait dans
l'électricité une des techniques qui auraient le plus d'importance
dans l'avenir, car elle était capable de simplifier le travail
et de prolonger l'activité pendant l'obscurité des longues
nuits d'hiver, par exemple pour s'instruire. C'est pourquoi il fit des
recherches pour améliorer l'efficacité des moulins à
vent et les utiliser afin de transformer l'énergie éolienne
en énergie électrique.
En 1891 il reçut l'autorisation de construire la première
installation d'énergie éolienne sur le terrain de l'école
d'Askov. Elle servit de prototype pour les installations d'électrification
à la campagne. Ici ce sont les ailes traditionnelles de moulin
à vent que La Cour utilisa bien qu'il sût entretemps qu'il
y avait de meilleures techniques. Mais à la campagne les ailes
traditionnelles étaient ce qu'il y avait de plus facile à
réparer. Il se rendit compte aussi que les installations tournant
rapidement avec un nombre d'ailes restreint étaient les plus productives
en courant électrique.
La Cour se rendit compte très tôt que non seulement la production,
mais encore le stockage de l'énergie électrique était
un facteur important pour que réussît l'électrification
à la campagne.
Comme il jugeait les batteries trop chères, il fit toute sa vie
des recherches pour trouver une solution alternative meilleure et il expérimentait
continuellement l'hydrogène qu'il extrayait par électrolyse
en utilisant l'énergie électrique produite par le vent.
À la suite de ce travail avec l'hydrogène, il mit au point
également un gaz d'éclairage à l'hydrogène
avec lequel, de 1885 à 1902, le terrain scolaire fut éclairé.
Cependant il en résulta quelquefois des explosions à la
suite desquelles il fallait changer quelques vitres.
En 1891 il inventa aussi :
- le Cratostat (utile pour essayer en soufflerie les pales de rotor, afin
de compenser les déséquilibres,
- un moyen de produire du carbonate de sodium par électrolyse,
- des techniques de soudure à l'hydrogène.
Comme professeur de Folkehøjskol, il était
en contact direct avec les conditions d'existence de la population rurale
et il travailla toute sa vie à les améliorer. C'était
un homme si peu intéressé qu'il tira de ses inventions bien
peu d'avantages financiers. À des entreprises étrangères
il vendit à bas prix certains de ses brevets (qui étaient
nombreux) avec la condition qu'on pût les utiliser librement au
Danemark pour fabriquer et pour vendre.
Le travail de La Cour a jeté les fondements scientifiques de la
technique des moulins à vent de son temps. Il a pu en particulier
tester dans sa soufflerie l'aérodynamique de leurs ailes. À
l'époque, l'énergie électrique devenait une ressource
de plus en plus importante pour l'industrie. La Cour qui en était
conscient a donc employé les connaissances qu'il avait acquises
pour transformer l'énergie éolienne, dite énergie
des vents, en énergie électrique par l'intermédiaire
de moulins à vent
Devenu veuf, La Cour se remaria en 1882 avec Christine
Marstrand (1851-1927).
En 1894, il fut nommé professeur titulaire.
Le 28 octobre 1903 il fonda la Société d'Électricité
Éolienne (Dansk Vindelektricitetsselskab, DVES) comme plate-forme
pour le développement de l'électrification à la campagne.
Des cours étaient proposés en physique, géométrie
et économie, qui étaient importants pour un tel projet.
En outre, on y enseignait l'allemand et le danois. Un de ses élèves
fut Johannes Juul qui devait par la suite faire évoluer la technique
de façon décisive avec la conception et la construction
de l'éolienne de Gedser (200 kW).
La Société d'Électricité Éolienne de
La Cour fut un agent important pour le développement précoce
d'un approvisionnement décentralisé en énergie électrique
au Danemark. Au cours des dernières années de sa vie, il
aida de ses conseils la création d'un réseau électrique
centralisé au Danemark.
En 1907, il devint président de la Commission de l'électricité
créée par le Riksdag. .
Il ne vécut pas assez longtemps pour voir le Danemark électrifié,
ce qui se produisit dans les années qui suivirent la Première
Guerre mondiale. Cependant, ses travaux sur l'utilisation de l'énergie
éolienne pour produire de l'électricité se poursuivirent,
notamment grâce à deux de ses élèves, Knud
Lykkegård et Poul Vindig, qui continuèrent à développer
l'éolienne à ailes battantes.
Il construisit une soufflerie à Askov (la première probablement)
et y effectua des essais aérodynamiques qui lui permirent d'améliorer
notablement la forme des ailes des éoliennes.
Quand il mourut, le 24 avril 1908, il y avait dans la campagne danoise
30 sociétés qui fournissaient de l'énergie grâce
à des éoliennes.
Le terrain et les bâtiments scolaires dans lesquels Poul La Cour
a fait la plus grande partie de ses expériences ont été
achetés en 1999 par une institution pour en faire un musée
destiné à faire connaître et apprécier l'œuvre
de La Cour.
Après la Seconde Guerre mondiale, l'École supérieure
d'ingénierie éolienne (SEAS) fit construire une éolienne
expérimentale à Gedser, sous la direction de l'ingénieur
Johannes Juhl, un autre élève de la Cour. Toutefois, en
raison du faible coût du pétrole, il fut décidé
d'utiliser de gros moteurs diesel pour faire fonctionner les centrales
électriques. Malgré des résultats prometteurs, l'éolienne
de Gedser fut mise hors service en 1967, et l'ère de l'énergie
éolienne sembla révolue. Mais la crise pétrolière
de 1973 et la flambée des prix du pétrole, ainsi que l'expérience
de quelques pionniers dans la construction et l'exploitation d'une grande
éolienne à Tvind, redonnèrent vie aux éoliennes
productrices d'électricité. « Que mille éoliennes
prospèrent ! », s'exclamèrent les constructeurs d'éoliennes
de Tvind en 1978, et leur vœu fut exaucé.
Publications traduites en allemand :
Paul La Cour : L’énergie éolienne et son application
à l’entraînement des centrales électriques .
Traduit par Johannes Kaufmann. Publié par M. Heinsius Nachf., Leipzig,
1905.
Paul la Cour, Jakob Appel : La physique fondée sur son développement
historique, présentée à un large public en mots et
en images . Traduit par G. Siebert. Vieweg, Braunschweig, 1905.
Publications dans d'autres langues, principalement en
danois :
Mouvements isochrones et synchrones pour lignes télégraphiques
et autres . Brevet n° 203423, Poul la Cour, déposé le
9 avril 1878, Washington
Roue phonique pour la régularisation du synchronisme des mouvements
. Note de P. la Cour dans Comptes Rendus, v. 87, pp. 499-500, 25 septembre
1878
Paul La Cour : La roue phonique, théorie et ses applications en
sciences, en technologie et en télégraphie. Quandt &
Haendel, Leipzig, 1880.
Mathématiques historiques. 1881
Physique historique. 1895
Forsøgsmøllen. Copenhague 1900
(Livre pour enfants sur l'électricité)
Rédacteur en chef du Tidsskrift for vindelektrisitet (Journal de
l'électricité éolienne), publié pour la première
fois en 1904
Helge Holst, Poul la Cour : Les triomphes de l'esprit humain. Copenhague,
1904