Abstract
At the end of the nineteenth century, magneto- or dynamo-electricmachines were used in order to turn mechanical work into electrical work and vice versa. With the former type of machine, the magnetic field is induced by a permanent magnet, whereas the latter uses an electromagnet. These machines produced either alternatingor direct currentindifferently. They were therefore the most economical of all appliances where powerful currents are required, such as supplying lighthouses with power using electrical arcs.A dynamo-electric machinewhere the electromagnet is integrated into the circuit is called a series dynamo machine, or self-exciting dynamo.
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Notes
- 1.
For more details see Hospitalier’s (1884, 68–115) or Lemoine’s work (1890, 19).
- 2.
For more details see Hospitalier’s (1884, 68–115) or Lemoine’s work (1890, 19).
- 3.
See Hospitalier (1881, 86).
- 4.
On 10 September 1879, he invented an electric arc lamp and an automatic light, as shown in an article published in La Nature(Hospitalier 1881, 220–222) and signed E. H. who is in fact Édouard Hospitalier , engineer at the Arts et Manufacturesand chief editor for the periodic publication l’Électricien. He also invented a new incandescent light bulb in 1885 (see Rodet 1907, 67) and a chainless bicycle (see Picture n ̈ 1, 7).
- 5.
In his book, Hospitalier (1884, 106–107) described A. Gérard’s machine. Patent n ̈ 336 636, 23 February 1886 (U.S. patent). See also Boulanger (1885, 111 and 120) .
- 6.
It was later established that they were actually relaxation oscillations . See infra.
- 7.
Except for Théodose du Moncel .
- 8.
In his youth, he went to visit the Greek archeological sites, and sold his sketches to earn money. See the Annales Archéologiques, 1848, volume eight, page 179 and page 236, Bureau des Annales Archéologique, Paris, Librairie Archéologique de Victor Didron. See Cornelius Herz’s obituary (1884).
- 9.
- 10.
For Witz’s biography, see for example Charles Lallemand’s obituary (1926).
- 11.
See Hospitalier (1884, 64, 98, 196, 220, 224, 237, 255). It should be noted that between the first and third edition of his work, Hospitalier greatly reduced his references to du Moncel .
- 12.
This is the e.m.f.of the dynamo.
- 13.
It is the c.e.m.f.generated by the increase in speed. See du Moncel (1880, 352) .
- 14.
The concept of “negative resistance” will be defined in the second paragraph.
- 15.
Janet did not cite Gérard-Lescuyer’s ( 1880a,a), nor du Moncel’s (1880), nor Witz’s works ( 1889a,b). He did not mention Raoul Lemoine’s book (1890) either. This book, titled L’Électricité dans l’industrie is reminiscent of his lecture given in 1893, in which the experiment was explained, but attributed to Witz . See Lemoine (1890, 21).
- 16.
The electric arc (artificial, in opposition to lightning’s thunderbolts) is associated to the electric discharge produced between the extremities of two electrodes (made of carbon for example), along which comes light emission. It is still used nowadays for theater projectors, thermic plasma, as well as in the metalworking industry for “arc soldering” or metal fusion (electrical arc furnace). See for example Vacquié (1995).
- 17.
For a brief history of the arc, see Hertha Ayrton’s book (1902, 19).
- 18.
If its frequency is within human hearing range.
- 19.
Carried out from 1886 to 1888 by German physicist Heinrich Rudolf Hertz , this experiment, or rather series of experiments proved the existence of electromagnetic waves predicted by James Clerk Maxwell during the previous decade.
- 20.
In Table 1.2, a, b, c and d represent four constants which depend on the material and diameter of the carbons.
- 21.
“(…) hence, the arc possessed a negative resistance .”
- 22.
In 1893 during a stay in Chicago, William Edward Ayrton lost the only copy of an article representing three years of work as seems to be corroborated by the Proceedings of the International Electrical Congress held in the city of Chicago, 1893, vol. 1, 258: “The manuscript was partially destroyed by fire through a most unfortunate accident.” From his wife, Hertha Ayrton (1854–1923):
(…) Prof. Ayrton’s ill-fated Chicago paper, which, after being read at the Electrical Congress in 1893, was accidentally burnt in the Secretary’s office, whilst awaiting publication. (Ayrton 1902, vi).
Hertha Ayrton, who assisted him during his research, took over and published the results in the periodic The Electrician, (Ayrton 1895), and in her book The Electric Arc, (Ayrton 1902). See also Trotter (1924).
- 23.
- 24.
Potential Difference.
- 25.
- 26.
It was then established that this terminology had been introduced by Blondel (1919d). See infra.
- 27.
This term refers to the dynamic characteristic . See infra.
- 28.
Mechanical oscillations are only discussed in the last fifteen pages of this hundred-and-twelve-pages long book.
- 29.
The first edition in 1899 did not include telegraphy , and was simply titled “Maxwell’s theory and Hertzian oscillations”. Another edition was published in English in 1904 with the title “Maxwell’s theory and Wireless Telegraphy”, and was published in French in 1907.
- 30.
We can mention that Poincaré was the examiner for the dissertation of Camille Tissot , defended in 1905, as well as his usual interlocutor on these subjects.
- 31.
From Atten et al. (1999, 50): “While the semester Henri Poincaré dedicates, every two years, to especially difficult subjects, brings in a large audience, it is probably not of particular interest to engineers of the Postes et Télégraphes. But this globally renowned mathematician-physicist gives a new prestige to the school, and it is E. Estaunié’s aim: “When…I had to reorganize it (the school), it seemed to me that resorting to Poincaré would give me every chance to achieve my goals…he agreed to give a lecture for free on…a question related to electricity of our choosing and never addressed before I must say that the simple announcement of his collaboration brought in numerous outsiders, showing the incredible reputation of the master and the appeal of such a program.” Estaunié used his relations in order to invite other renowned scientists such as Pierre Curie .
- 32.
From Lebon (1912, 67).
- 33.
Nodal rule.
- 34.
Mesh rule.
- 35.
It is interesting to note that Poincaré seemed to know about the latest hypotheses and theories regarding the arc, including Blondel’s works (1897), since he did not choose Ayrton ’s relation (the most recent), but Thompson’s, because it does not contain the notion of c.e.m.f.See Table 1.2.
- 36.
The equation (1.5) is nonetheless incomplete, due to the lack of definition of the function θ (x’).
- 37.
By rotating the iand uaxes, we note that this is the same phase plane as that used by Blondel (1905a, 1681) (see page 23). It therefore appears that the hysteresis cycle corresponds exactly to Poincaré ’s closed curve, i.e. a limit cycle .
- 38.
The case of the center, which also constitutes a closed-curve solution, appears to have been excluded by Poincaré, insofar as it is a non-conservative system.
- 39.
Diner (1992, 340).
- 40.
Green’s formula: \(\int \limits _{\Gamma }f\left (x,y\right )dy - g\left (x,y\right )dx =\int \!\!\!\int \limits _{S}\left (f'_{x}\left (x,y\right ) + g'_{y}\left (x,y\right )\right )dxdy\).
- 41.
Andronov and Witt (1933) refer to Poincaré (1892, 180) .
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Ginoux, JM. (2017). From the Series-Dynamo Machine to the Singing Arc: Gérard-Lescuyer, Blondel, Poincaré. In: History of Nonlinear Oscillations Theory in France (1880-1940). Archimedes, vol 49. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-55239-2_1
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