Télégraphe électrique

Le télégraphe électrique transmet des messages le long d'un fil sous forme d'impulsions de courant fournies par une pile, établies et coupées avec un manipulateur et lues à l'arrivée par un électroaimant. William Cooke et Charles Wheatstone firent breveter un télégraphe à aiguilles en Grande-Bretagne en 1837, Samuel Morse et Alfred Vail présentèrent leur télégraphe enregistreur en 1838, et trente ans plus tard des câbles reliaient les continents.

Ce que c’est

Le télégraphe électrique envoie des messages écrits sous forme de signaux électriques le long d’un fil. À un bout, un opérateur ouvre et ferme un circuit ; à l’autre bout, un appareil bouge chaque fois que le courant passe. Les lettres sont épelées au moyen d’un code. Dans les premiers appareils à cinq aiguilles de Cooke et Wheatstone, les aiguilles désignaient des lettres sur un cadran ; les appareils à aiguilles suivants utilisaient un code de déviations à gauche et à droite.

La planche montre la forme la plus simple, la ligne à un seul fil utilisée avec le code Morse : une pile, un manipulateur, une file de poteaux et, au poste d’arrivée, un parleur. Le sol lui-même ramène le courant.

Comment ça marche

La pile est une rangée d’éléments, chacun formé d’une plaque de zinc et d’une plaque de cuivre plongées dans un liquide, montés en série pour que leurs tensions s’additionnent. Un pôle de la pile va à la terre par une plaque métallique enterrée, l’autre au manipulateur. Celui-ci est un levier de laiton à ressort : quand on l’abaisse, il ferme un contact et relie la pile à la ligne.

Le courant parcourt le fil de ligne, porté par des isolateurs de verre pour qu’il ne se perde pas dans le bois humide des poteaux, puis traverse les bobines d’un électroaimant au poste d’arrivée. De là, il descend dans le sol par une seconde plaque de terre et revient à la pile à travers la terre. Utiliser le sol comme conducteur de retour économise la moitié du fil.

Un manipulateur Morse : appuyer sur le bouton ferme le contact situé sous le levier.

Tant que le courant passe, les bobines deviennent un aimant et attirent une armature de fer fixée à un levier pivotant, qui heurte une butée avec un déclic. Quand on relâche le manipulateur, un ressort relève le levier contre une seconde butée, avec un autre bruit. Un appui bref donne un point, un appui plus long un trait, et leurs combinaisons représentent lettres et chiffres. Les premiers appareils de Morse gaufraient ou traçaient à l’encre points et traits sur une bande de papier en mouvement, mais les opérateurs comprirent vite qu’ils pouvaient lire les déclics à l’oreille.

Comment le construire

Un manipulateur et un parleur se construisent sur une table et fonctionnent avec une petite pile, ce qui rend le principe facile à voir.

Bobiner l’électroaimant. Enroulez environ 30 mètres de fil de cuivre émaillé de 0,2 mm de diamètre en couches régulières autour d’un gros clou ou d’un boulon en fer d’une dizaine de centimètres, en laissant les deux bouts libres. Grattez l’émail sur le dernier centimètre de chaque bout. Cette bobine a une résistance d’environ 16 ohms : une pile de 4,5 volts formée de trois piles AA y fait passer moins de 0,3 ampère.

Faire le parleur. Percez un trou dans une planchette et collez-y le clou debout, tête en haut, sans écraser l’enroulement. Découpez dans une boîte de conserve une bande de fer-blanc d’environ 1 cm sur 8 cm, limez-en les bords et vissez une extrémité sur une cale de bois de façon que l’autre bout se trouve à quelques millimètres au-dessus de la tête du clou. Cintrez-la pour qu’elle revienne quand on la pousse, et fixez une vis dans une petite potence de bois juste au-dessus du bout libre : la bande claque sur le clou quand elle est attirée et contre la vis quand elle remonte. Réglez l’écart à 2 ou 3 mm, en cintrant la bande jusqu’à ce qu’elle soit attirée franchement et revienne bien.

Faire le manipulateur. Vissez sur une autre planchette une lame de laiton souple ou une bande de fer-blanc pliée, de façon qu’un bout se soulève un peu. Placez sous le bout libre une punaise ou une vis qui servira de contact.

Câbler. Reliez un bout de la bobine à une borne d’un boîtier de trois piles AA. Reliez l’autre borne au contact fixe du manipulateur, et la lame du manipulateur à l’autre bout de la bobine. Entre les deux planchettes, utilisez du fil de sonnette ordinaire, sur une dizaine de mètres au plus : un fil plus long ou plus fin ajoute de la résistance, et la bande risque de ne plus être attirée.

Émettre. Appuyez sur le manipulateur : la lame claque sur le clou et remonte quand vous relâchez. Convenez d’un code avec un partenaire et envoyez des mots courts.

Sécurité. N’utilisez qu’une petite pile de quelques volts et ne branchez jamais rien sur le secteur. Ne laissez pas le manipulateur enfoncé longtemps, car la bobine et les piles chauffent, et débranchez la pile quand vous arrêtez. Ne reliez jamais directement les deux bornes de la pile. Les bords de fer-blanc coupent : limez-les et portez des gants.

Histoire et évolution

Avant l’électricité, le télégraphe optique de Chappe transmettait les signaux de tour en tour ; un message pouvait aller de Paris à Lille en une demi-heure environ.

Le mot télégraphe désigna d’abord le système optique de Claude Chappe et de ses frères, présenté en 1791. Sa première ligne, de Paris à Lille, ouvrit en 1794 et couvrait environ 230 km. Dans chaque tour, des opérateurs plaçaient des bras de bois dans des positions convenues et lisaient la tour suivante à la lunette. À son apogée, le réseau français s’étendait sur près de 5 000 km.

Le télégraphe électrique devint possible quand les piles purent fournir un courant régulier et les électroaimants le détecter. En Grande-Bretagne, William Fothergill Cooke et Charles Wheatstone firent breveter en juin 1837 un télégraphe à aiguilles, décrit avec cinq aiguilles, et essayèrent la même année un appareil à aiguilles entre les gares londoniennes d’Euston et de Camden Town. En 1839, le Great Western Railway installa l’un de leurs télégraphes sur environ 21 km de ligne au départ de Paddington. Les appareils britanniques suivants n’eurent plus besoin que d’une ou deux aiguilles.

Aux États-Unis, Samuel Morse, peintre et professeur à New York, travailla avec Alfred Vail, qui construisait les instruments. Ils présentèrent leur télégraphe le 6 janvier 1838 aux forges de la famille Vail, près de Morristown, sur environ trois kilomètres de fil. En 1843, le Congrès vota 30 000 dollars pour une ligne de Washington à Baltimore, et le 24 mai 1844 Morse y transmit la phrase « What hath God wrought » (« Qu’a fait Dieu ? »). En 1850, les lignes atteignaient toutes les villes importantes à l’est du Mississippi, et l’une d’elles rejoignit la Californie en 1861.

Coupe du câble transatlantique de grand fond de 1865-1866 : sept fils de cuivre dans la gutta-percha, une couche de jute goudronné et dix fils de fer gainés de chanvre.

Un câble sous-marin relia Douvres et Calais en 1851. Le premier câble transatlantique, posé en août 1858, cessa de fonctionner au bout de quelques semaines ; un câble durable fut atterri en juillet 1866. Les ingénieurs apprirent à faire passer plusieurs messages sur un même fil, d’abord un dans chaque sens en même temps avec le duplex mis au point par Joseph Stearns en 1868, puis deux dans chaque sens avec le quadruplex de Thomas Edison. Le trafic télégraphique britannique culmina vers 1900, à environ 90 millions de messages par an. Le téléphone prit ensuite l’essentiel du travail, et vers 1980 les satellites et les nouveaux câbles avaient rendu la télégraphie sous-marine obsolète.