Télégraphe avec retour par la terre
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Le télégraphe avec retour par la terre est le système dans lequel la voie de retour du courant électrique d'un circuit télégraphique est assurée par une connexion à la terre via une électrode de terre. L'utilisation du retour par la terre permet d'économiser beaucoup d'argent sur les coûts d'installation puisqu'elle réduit de moitié la quantité de fil nécessaire, avec une économie correspondante sur la main-d'œuvre nécessaire pour le poser. Les avantages de cette méthode n'ont pas été immédiatement remarqués par les pionniers du télégraphe, mais elle est rapidement devenue la norme après la mise en service du premier télégraphe à retour par la terre par Carl August von Steinheil en 1838.
Le télégraphe avec retour par la terre a commencé à connaître des problèmes vers la fin du XIXe siècle en raison de l'introduction des tramways électriques. Ceux-ci ont sérieusement perturbé le fonctionnement du retour à la terre et certains circuits sont revenus à l'ancien système de retour à conducteur métallique. En même temps, l'essor de la téléphonie, encore plus intolérante aux interférences des systèmes de retour par la terre, a commencé à supplanter la télégraphie électrique, mettant fin à la technique du retour par la terre dans les télécommunications.
Une ligne télégraphique entre deux bureaux télégraphiques, comme tous les circuits électriques, nécessite deux conducteurs pour former un circuit complet. Cela signifie généralement deux fils métalliques distincts dans le circuit, mais dans le circuit de retour par la terre, l'un d'eux est remplacé par des connexions à la terre (également appelée masse) pour compléter le circuit. La connexion à la terre se fait au moyen de plaques métalliques de grande surface enfouies profondément dans le sol. Ces plaques peuvent être en cuivre ou en fer galvanisé. D'autres méthodes consistent à se connecter à des conduites de gaz ou d'eau en métal lorsqu'elles sont disponibles, ou à poser un long câble métallique sur un sol humide. Cette dernière méthode n'est pas très fiable, mais elle était courante en Inde jusqu'en 1868[1],[2].
Le sol a une plus grande résistivité que les fils de cuivre, mais la Terre est un corps si grand qu'elle forme effectivement un conducteur avec une énorme section transversale et une forte conductance[3]. Il suffit de s'assurer qu'il y a un bon contact avec la Terre aux deux stations. Pour ce faire, les plaques de terre doivent être enterrées suffisamment profondément pour être toujours en contact avec un sol humide ; dans les zones arides, cela peut donc être problématique. Les opérateurs avaient parfois pour consigne de verser de l'eau sur les plaques de terre pour maintenir la connexion[4]. Les plaques doivent également être suffisamment grandes pour laisser passer un courant suffisant. Pour que le circuit de terre ait une conductance aussi bonne que le conducteur qu'il remplace, la surface de la plaque doit être supérieure à la section du conducteur du même facteur que la résistivité de la terre dépasse celle du cuivre, ou de tout autre métal utilisé pour le fil[5].
Intérêt
L'avantage du système de retour par la terre est qu'il réduit la quantité de fil métallique nécessaire — une économie substantielle sur les longues lignes télégraphiques qui peuvent s'étendre sur des centaines, voire des milliers de kilomètres[6],[7]. Cet avantage n'était pas aussi évident dans les premiers systèmes télégraphiques qui nécessitaient souvent plusieurs fils de signalisation. Tous les circuits d'un tel système pouvaient utiliser le même conducteur de retour unique (lignes asymétriques), de sorte que la réduction des coûts aurait été minime. Parmi les exemples de systèmes multifilaires, citons le système expérimental de Pavel Schilling en 1832, qui comportait six fils de signaux afin de pouvoir coder en binaire l'alphabet cyrillique[8],[9], et le télégraphe à cinq aiguilles de Cooke et Wheatstone en 1837. Ce dernier ne nécessitait pas du tout de conducteur de retour car les cinq fils de signaux étaient toujours utilisés par paires avec des courants de polarité opposée jusqu'à ce que des points de code pour les chiffres soient ajoutés[10].
Le coût des systèmes multifilaires a rapidement conduit à ce que les systèmes monofilaires deviennent la norme pour le télégraphe à longue distance. À peu près au moment où le retour par la terre a été introduit, les deux systèmes les plus utilisés étaient le système Morse de Samuel Morse (à partir de 1844)[11] et le télégraphe à une aiguille de Cooke et Wheatstone (à partir de 1843)[12]. Quelques systèmes à deux fils de signaux ont subsisté : le système à deux aiguilles de Cooke et Wheatstone utilisé sur les chemins de fer britanniques[13], et le télégraphe de Foy-Breguet utilisé en France[14]. Avec la réduction du nombre de fils de signaux, le coût du fil de retour était beaucoup plus important, faisant du retour par la terre le nouveau standard[7].
| Système télégraphique | Nombre de fils requis ou proposés |
|---|---|
| Steinheil (1838)[15] | 1 |
| Foy-Breguet (1842)[16] | 2 |
| Télégraphe de Cooke et Wheatstone (1837)[17] | 5 |
| Schilling (1832)[18] | 8 |
| Sömmerring (1809)[19] | 35 |
| Richie (en) (1830)[20] | 52 |
| Ampère (1820)[21] | 60 |
Le télégraphe de Sömmerring est un télégraphe électrochimique, plutôt qu'électromagnétique. Il est présenté ici à titre de comparaison car il a directement inspiré le télégraphe électromagnétique de Schilling, mais ce dernier a utilisé un nombre de fils considérablement réduit[8].
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