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Jean-Pierre P tit L.,AM&RE ET LE VERRE Histoire de l'électricité l' Cette électricité est vraiment dénuée du moindre intérêt. Un amusement de salon, tout au plus. Ça n'a aucun avenir, si vous voulez mon avis. SCIENCE ET CUL TURE POUR TOUS http· / s.net I Jean-Pierre Petit L.,AM&RE ET LE VERRE Histoire de l'électricité

Petit Jean-Pierre - L'Ambre Et Le Verre Histoire de l'Électricité

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  • Jean-Pierre P tit

    L.,AM&RE ET LE VERRE Histoire de l'lectricit

    l '

    Cette lectricit est vraiment dnue du moindre intrt. Un amusement de salon, tout au plus. a n'a aucun avenir, si vous voulez mon avis.

    SCIENCE ET CUL TURE POUR TOUS http / /www.screnc.ec.ulturepo~rto s.net I

    Jean-Pierre Petit

    L.,AM&RE ET LE VERRE

    Histoire de l'lectricit

    j

  • PROLOGUE Papy, c'est catastrophique J Anselme et moi, on ne comprend rien ce qu'est I' ELECTRICITE Les ampres, les volts, les ohms tout cela se mlange dans nos pauvres ttes !

    qu'est-ce que vous ne comprenez pas ? mais Tout!

    ce qu'est le COURANT ELECTRIQUE

    a n'est pas expliqu nulle part!

    ----------

    mes enfants, si vous voulez r ellement comprendre ce

    qu'est I' ELECTRICITE i 1 va vous falloir remonter

    loin dans le pass .

    Figure-vous que le mot lectricit vient du Grec ELECKTRON, qui veut dire ambre. C'est une rsine fossile qu'on trouvait dans le nord de l'Europe, sous forme de petits blocs jaunes, translucides que les

    anciens utilisaient pour faire des bijoux.

    au V0 sicle avant JC le mathmaticien Thals avait remarqu qu'en frottant cette ambre avec de la laine ....

    3

  • ELECTRICITE STATIQUE

    pas besoin. La rgle en plexiglas de ta trousse

    fera l'affaire.

    Q 0 0 0

    ... celle-ci attirait des petits objets comme des brindilles

    des fragments de plumes

    et tout cela resta pendant deux mille ans un mystre complet. Juste un truc pour amuser les gosses

    Il fallut attendre 1740 pour que des hommes comme le franais Dufay se posent la question de savoir POURQUOI ces phnomnes se produisaient

    boule de bois de ~-+t----s ure au, trs lger

    les hommes se mirent alors frotter absolument n'importe quoi, pour essayer. Ils se sont aperus non seulement que l'ambre et la rsine pouvaient tre ELECTRISES PAR FROTTEMENT, mais que le soufre et le VERRE possdaient aussi cette proprit. On construisit alors des machines, o on mettait des sphres ou des disques de rsine, de soufre

    et de verre, qu'on lectrisait, en les frottant sur des coussinets de cuir, en les mettant en rotation avec une manivelle

    au point qu'on obtint des ETINCELLES, bien visibles

    dans l'obscurit

    5

  • ,

    il existe beaucoup de matriaux qui peuvent tre lectriss par le frottement de l'air. Par temps sec, les pneus des voitures se chargent et on peut ressentir une dcharge en saisissant la poigne du vhicule. Les chats peuvent aussi charger leur poi 1 par frottement ( "' ) Un chat lectriquement charg, isol par les coussinets de ses pattes, ressent une dcharge quand il lche quelque chose ou quelqu'un

    Les pales en matriau synthtique du rotor d'un hlicoptre se chargent couramment sous plus de 100.000 volts. Lorsque les pilotes veulent rcuprer un naufrag, ils laissent d'abord tremper le cble dans l'eau avant que celui-ci ne s'en saisisse.

    Les plongeurs sautent dans l'eau, depuis l'hlicoptre, pour viter d'tre le trait d'union travers lequel la machine se dchargera dans l'eau de mer

    ('Ji:'.) Un chat trs velu peut se charger sous 50.000 volts, et pro~uire de trs jolies tincelles, dans l'obscurit. Si la secousse est ressentie, le dommage 6 corporel reste insignifiant, car l'intensit lectrique reste trop faible.

    quand on tire sur le ruban apparat une vive lueur bleute l'endroit o s'opre

    le dcollement

    on peut crer un phnomne lectrique trs spectaculaire, en s'enfermant dans

    un local obscur, avec un rouleau de chatterton. On opre alors par arrachement

    par arrachement ?

    un moyen assez peu conomique pour

    s'clairer

    assez intense pour qu'on

    arrive lire un texte!

    Seuls certains matriaux peuvent tre lectriss par frottement. On s'ingnia

    frotter tous les METAUX possibles sans obtenir le moindre rsultat

  • 8

    ELECTRiSA TiON iNDUiTE

    Mais on dcouvrit que ceux-ci ne restaient pas sans ragir, quand on approchait un objet lectriquement charg, fait de rsine ou de verre.

    en approchant de ce dispositif une boule de rsine lectrifie

    ce stade, il est impossible de continuer cette prsentation de l'lectricit sans voquer des dcouvertes qui ne seront effectues que deux sicles et demi plus tard

    si j'loigne la boule, les lamelles d'or se remettent pendre comme avant

    Il fallut attendre 1905 pour que le No-Zlandais Ernest Rutherford montre que la matire tait faite d'atomes. Puis le Danois Niels Bohr, en 1913, dcrivit ceux-ci comme tant constitus par un NOYAU, charg positivement, autour duquel gravitaient un ou plusieurs ELECTRONS, porteurs d'une charge lectrique ngative.

    Les charges de mme signe se repoussent

    Les charges de signes contraires s:attirent, ce qui permet de construire un ATOME D'HYDROGENE o un lectron orbite autour d'un noyau constitu par un unique PROTON, la force d'attraction lectrique (entre charges de signes opposs) quilibrant la FORCE CENTRIFUGE.

    ATOM( , r>'HYJ>R06ENE

    Proton force @-~ttraction

    lectrique ~ force centrifuge e-

    lectron

    dans les noyaux des autres atomes cohabitent plusieurs protons, et des particules lectriquement neutres, appeles NEUTRONS

    ATOME" t>'H.L.iUM ~?~~ton

    je ne comprends pas lectron / J

  • les particules composant les NOYAUX des atomes s'appellent des NUCLEONS. Leur cohsion est assure par la FORCE NUCLEAIRE , attractive, qui devient plus importante que la force cre par les charges lectriques, courte distance

    2 protons 2 neutrons

    dans un noyau d'atome i 1 y a toujours, grosso modo, autant de protons, chargs positivement, que de neutrons, dpourvus de charge lectrique

    mais i 1 y a TOUJOURS autant de protons, de charges + que d'lectrons, de charges - , ce qui fait que tous

    les atomes sont aECTRIQUEMENT NEUTRES

    Dans les gaz et les liquides, les atomes s'assemblent pour former des MOLECULES, constitues au minimum par deux atomes

    Exemple, la molcule d'oxygne:~ 02. ~ 2 atomes d'oxygne

    ou de gaz carbonique : C 0'2. )'-(..., .k:... oxygne j oxygne

    oud'eau : A hydrogne \ hydrogne

    oxygne

    carbone

    Dans les UQUil:>ES ou les GAZ les molcules voluent librement, tout en restant lectriquement NEUTRES Dans un SOUl:>E les noyaux sont fixes les uns par rapport aux autres

    Sel de cuisine : chlorure de Sodium o les noyaux s'agencent selon un maillage cubique

    Dans un MET AL ( l'tat solide ) les atomes sont fixes les uns par rapport aux autres . Une partie des lectrons volue librement, la manire dont des abeilles circulent dans une ruche. Quand un morceau de mtal est livr lui-mme, les densits de charges positives, contenues dans les noyaux, et les densit des charges ngatives, celles des lectrons sont gales. Le milieu est lectriquement neutre.

    MORCEAU t>E MTAL

    .,;$ .

    :' _ ($ 0 0 J 0 i ~"'~o 0 "__'f e.o: .e ;;.a .~.-

    @ noyau

    o- lectron

    Quand on frotte d l'ambre, ou de la rsine, sa surfce se tapisse d'lectrons supplmentaires, qui s'attachent sur les atomes et constituent une distribution FIXE de charges ngatives.

    o-60 _ _ RSiNE. 0 Q':t . 0 00000-. .. -o o ooO ... -ooo o CJ>._

    oooo 0 f 0 0 .

    AT OME.5 NE.UTRt:S;..;-0 o o o o v..

    jusqu' la dcouverte des

    CHARGES ELECTRIQUES on parlait alors

    d'lectricit rsineuse

    Quand on frotte un morceau de verre on arrache des lectrons d'atomes situs

    =e~i::s-+

    + o-&0-0 t o~0ooOo ~o o oo sa surface. Ces LACUNES sont alors 0 o 0 i V~R .f e:o l'quivalent d'une distribution FIXE + ~0000 o 0 00o0 de charges positives. ~: ~g O 0

    0 OO o 0

    0

  • ~o- --_ . -

    - - -

    Si on approche un morceau de rsine, charg ngativement, d'un morceau de mtal, les lectrons de celui-ci se trouveront repousss

    Le phnomne d'lectrisation induite se concentrera sur la surface, le corps du mtal restant neutre. Sous l'action des charges ngatives portes par le bloc de rsine, tout se passe comme si la face en regard du

    bloc de mtal, se tapissait de charges positives, la face oppose se trouvant tapisse, elle, de charges ngatives.

    1) Les charges opposes s'attirent, les charges de mme signe se repoussent

    2) Ces forces sont proportionnelles l'inverse du carr de la distance qui les spare

    Les charges+ tant plus proches de la rsine que les charges -celle-ci va lgrement attirer

    le bloc de mtal J;

    que se passerait-i 1 si au lieu d'approcher du mtal un morceau de

    rsine lectris ngativement, on avait approch un morceau de verre,

    lectris positivement ?

    rflchis, Sophie. Tu auras aussi un phnomne d'lectrisation

    induite, mais invers

    cela veut dire que le morceau de mtal sera repouss ?

    Cette fois, le bloc de verre va attirer les lectrons du mtal, qui vont se rassembler sur le face qui est en regard, et quitter la face oppose. Au rsultat, on aura toujours une (lgre) attraction

    --02..+-+ - : N .; + -_ ....... +

    -t

    13

  • Par effet d'lectrisation induite les charges prsentes la surface repoussent les lectrons du mtal vers les feuilles d'or. Et comme

    j'ai compris pourquoi les deux lamelles d'or s'cartent quand vous rapprochez votre bloc de rsine lectrise

    ~ :_~= cuivre

    les charges de mme signe se repoussent, celles-ci s'cartent

    Les deux objets s'attirent lgrement mais les feuilles d'or se soulvent, car leur poids est infime

    Les lectrons se retirent des feuilles d'or et s'amassent la partie suprieure de la tige

    Jlt

    i 1 se passe pratiquement la mme chose quand vous approchez un bloc de verre lectriquement charg

    ( la surface duquel on a arrach des lectrons)

    Q + + +

    -+ -1- les feuilles d'or charges positivement

    se repoussent

    mais quand on loigne les blocs lectriss, les lectrons retournent leurs places, le phnomne disparat et le morceau de mtal redevient

    ELECTRIQUEMENT NEUTRE

    comment CHARGER un morceau de mtal ?

    L 7 E:LECTROPHORE tige en matriau isolant (bois)

    plateau de rsine

    lectrons

    j ~ ~-t t t t t t + +- +- + + +

    - - - Q - g c g g Q Q l RtSiNE:

    cet objet trs simple a t invent en 1800 par !'Italien Volta. En approchant le disque

    de mtal d'une galette de rsine lectrifie, on cre un effet

    d'lectrisation induite

    repousss par les lectrons prsents

    la surface de la galette de rsine, ceux

    du mtal quittent la partie infrieure du disque, pour migrer

    vers sa partie suprieure

    15

  • membrane inf rieure

    Phore vient d'un mot Grec qui signifie porter. Un lectrophore est donc un instrument qui permet de transporter des charges lectriques. Pour bien comprendre comment cela fonctionne, nous utilisons une analogie de mcanique des fluides.

    Qu'est ce que c'est que ce bazar ?

    --~--~-: ..

    Rz point d'tan:it~ L---""."".""' __ J:r====f==~~: ! ! l J. .:::::; _ cuvette i---------~~~ ~ '.:)

    cuvette

    LE BAROPHOREc*)

    16

    Quand on enfonce le barophore dans son logement, l'air est emprisonn dans l'espace A. Cette sur pression se rpercute dans le volume B et les deux membranes

    sont courbes vers le haut.

    ("') Baros = la pression ; phore = porter Etymologiquement : transport de la pression.

    T membr anes

    Volume T quasi infini par rapport au volume B

    Par le Robinet R1

    On connecte ensuite le volume 8, limit par les deux membranes avec un immense rcipient T, galement limit par deux vastes membranes. Le volume est initialement la pression atmosphrique. Les pressions en B et en T vont s'galiser, pratiquement la pression atmosphrique. Aussi la membrane suprieure du barophore deviendra pratiquement plane. On referme alors le robinet R1 et on extrait le barophore de son logement . On obtient ceci :

    0

    Le volume B est alors en DPRESSION par rappor t la pression atmosphriRue ampiante. On pourra transporter cet air DEPRIME o l'on voudra, et s'en servir pour dimi,nuer lgrement la pression dans une CAPACITE, de volume cette fois limite C.

    c

    Les deux pressions s'galisent, le barophore B a ainsi permis de crer une lgre, dpression dans cette CAPACITE C emplie d'air, dont les membranes se creusent lgrement.

  • On peut rditer l'op,ration, et chaque fois on pou_rra extrair~ un peu . d'air de la CAPACITE C, mais de moins en moins. Mais au bout d un certain nombre d'opration, ceci se rvlera inoprant parce que les pressions (en fait des dpressions) seront devenues gales.

    On obtient ainsi une bizarre pompe vide o, l'aide du barophore, on

    TRANSPORTE t>E LA t>EPRSSION

    Est-ce qu'on pourrait s'en servir pour transporter de la ... surpression ?

    T

    c

    Quand le barophore est la pression ambiante, nulle tension ne s'exerce sur les metl}branes. Quand on a achev les diffrentes manuvres, on a cr une DEPRESSION dans l'enceinte B. Il subsiste des TENSIONS dans les membranes. On qualifiera alors cette TENSION de NGATIVE. Avec le barophore on va maintenant mettre l'enceinte B, comprise entre les deux membranes, en SURPRESSION et nous dirons que celles-ci sont en tat de TENSION POSmVE.

    ~ ~~< Rz! 1 r 1 1? 2.

    On ouvre le robinet R2. et on enfonce le barophore dans son logement. Puis -on ouvre R1 , mettant l'enceinte B en communi-

    cation avec la grande enceinte.

    On ouvre le robinet R2 et on extrait le barophore. 1.9

  • Les deux pressions s'galisent, le barophore B permet ainsi de crer une lgre ~uppression dans la CAPACITE C emplie d'air, donc les membranes se bombent lgrement.

    3 R1 ~--C +_] On peut rditer l'opration avec ce compresseur main jusqu' ce que les pressions en B et en C soient gales. Alors la pression cr~e en C sera maximale. On dira que la CAPACITE C aura t porte une TENSION POSITIVE Maxi male.

    n La pompe devient efficace quand les pressions en B et C deviennent gales, lorsque les TENSIONS dans les membranes sont gales.

    Revenons notre lectrophore. Les lectrons prsents la sur-~ face de la rsine repoussent les

    lectrons du mtal vers la partie suprieure du disque.

    R

    20

    ~~ouvrant le r~~inet R1 , on pe.r~etta~t la surpression rgnant en B de s evacuer dans l 1mmense capac1te T, d un volume considr comme infini.

    +++-+ +--+ + ++ ++-+'+.:+:+:-+;+: 00000;; noo ;;;oa-;o;:;a;

    ) RSiNE \ l De mme, en mettant le plateau de l'lectrophore en contact avec cette immense capacit lectr ique qu'est la TERRE, on permet aux lectrons de diffuser dans cet espace.

    ~--~IL~-T (Terre) 0 j\io

    Rit Si NE. + + 'i 0

    J

    0

    L'quivalent du geste de fermeture du robinet R1 consiste dconnecter le plateau d'avec la TERRE.

    Les. charges positives portes maintenant par le disque sont en fait des lacunes qui se situent en regard des charges ngatives portes par la rsine.

    21

  • Quand on loigne l'lectrophore du disque de rsine, les lectrons du mtal migrent en se distribuant uniformment la surface du plateau, ce qu'on schmatise en disant qu'on a charg l'lectrophore avec des CHARGES POSITIVES.

    Si l'on met notre lectrophore de surfaces avec une capacit de surface S, les deux dispositifs se partagent les charges positives de telle manire que les densits de charges par unit de surface soient gales. En fait ce sont les lectrons du grand disque qui migrent vers le petit. En rditant l'opra-tion, on pourra ainsi raliser un apport des charges , qui cessera quand la densit des charges la surfae de l'lectrophore sera gale celle de la CAPACITE qu'i 1 a charg.

    Cest marrant comme tout, ce truc.

    Je commence comprendre l'analogie avec le barophore. Avec celui-ci, condition d'oprer un nombre suffisant de transferts de gaz, on pouvait porter une enceinte d'un volume quel-conque la mme pression que celle qui rgne dans l'enceinte B, quand on l'extrait de son logement cuvette.

    Mais quel est l'quivalent en LECTRICIT STATIQUE ?

    ~+---- 1 1 "" -t 1 1 1 Q ~~+ -+ + T + + + -t -t- ++~ f1":l ~+-t+++T' ++-r ++ + + ~ + + + +- +- +- + +- + + + 1- + + -r+

    On pourra crer la surface S d'une capacit la mme densit de charges lectriques que celle qui rgne la surface de mon lectrophore, laquelle dpend de l'lectrisation du bloc de rsine.

    Mais ces charges lectriques, elles viennent d'o? Cest un vritable tour de magie, ce truc.

    Ce tour, comme tu dis, va permettre aux hommes de passer des petites expriences pour amuser les enfants, des choses autrement plus srieuses.

    Z3

  • Et que se passe-t-il lorsque l'lectrophore fonctionne avec une galette de VERRE dont la surface po~te des LACUNES et qui est donc CHARGEE POSmVEMENT?

    TERRE:

    Cette fois, quand on connecte le disque la TERRE, ce sont des lectrons qui, attirs par les lacunes positives , montent pour les combler et les neutraliser.

    tige de manipulation en matriau isolant

    Ensuite, si l'on loigne l'lectrophore, les lectrons m~re~t sur toute la surface. Il est CHARGE NEG_:ATIVEMENT, port

    _ une TENSION NEGATIVE.

    lectrons lectrons

    j i \ \i - - - -

    Attends, l je ne comprends plus rien! L'ana!ogie avec le BAROPHORE ne convient P,lus. Le FLUIDE ELECTRIQUE, c'est cette sorte de GAZ D'ELECTRONS(*). Ici, il y en a plus, la plaque devrait tre, en surpression, porte une tension positive, n'est-ce pas ?

    21t- (*)L'expression convient parfaitement.

    Remarque pertinente, mon cher Anselme. En effet, quand les hommes ont commenc jouer avec l'lectricit, ils ont tout de suite pens qu'il s'agissait d'un FLUIDE aECTRIQUE. Mais personne ne savait dans quel sens il s'coulait. On a choisi un sens arbitraire et on avait une chance sur deux de se tromper.

    Et aprs, impossible de rattraper le coup. Ce qui fait, comme on le verra par la suite, qu'on s'est retrouv avec un sens positif du courant lectri-que simplement INVERSE du sens de circulation des lectrons !!

    A l'poque, on ne savait pas que le courant tait du une circulation d'lectrons. Sinon, on aurait dot ceci d'une charge positive. Mais une fois l'erreur faite, aprs, c'tait trop tard.

    Toujours est il que l'LECTROPHORE a permis de concentrer des quantits de charges lectriques de plus en plus importantes dans des CONDENSATEURS de surface croissante(*), un peu comme on remplit une baignoire avec une petite cuillre. On inventa des tas de machines, drives de ce principe, qui ralisaient cela automatiquement {et qu'on ne dcrira pas ici).

    (*)La capacit se charger est proportionnelle la surface.

  • A vont, a chatoui liait

    La charge lectrique croit avec la surface. Mais je ne suis pas oblig de travailler avec des surfaces planes. L, j'ai mis une grande feuille d'or chiffonne dans un rcipient isol et j'ai charg ce dispositif au maxi.

    Eh oui, on est ainsi pass des expriences de salon des commotions pouvant projeter un homme terre,

    un peu. Mais l, bonjour ! voir le ... tuer("')!

    De toute vidence, le corps humain conduit l'lectricit, et en touchant cette tige, j'ai mis ce systme en contact avec la TERRE ("').

    Le sens de passage des lectrons dpend du signe de la CHARGE apporte au CONDENSATEUR.

    (*) 4TTEH'fiOM! Si vous trouvez les plans, sur INTERNET d'une MACHINE 2b ELECTROSTATIQUE et que vous l'uti lisiez pour charger de gros condensateurs, vous pouvez vous envoyer de vie trpas.

    Pourquoi est-ce qu'avec un bloc de rsine, ou de verre frott, on peut passer d'un simple jouet pour enfant un systme capable de tuer un cheval? J'avoue que je ne comprends pas!

    Imagine maintenant que tu disposes d'une pompe permettant d'obtenir un centimtre cube sous cent kilos de pression

    Avec ce VERIN air, au prix de milliers de coups, on pourrait crer dans cette boutei lle d'acier la mme pression

    Reviens au BAROPHORE. Avec celui-ci tu pouvais transporter un petit volume B, sous une pression P. Puis, progressivement, porter un volume C, beaucoup plus grand, cette mme pression.

    Ainsi en y mettant le temps, je pourrais donc crer l'quivalent d'une bombe (ce qui serait le cas si cette boutei lie d'acier se brisait)

    En lectricit, l'quivalent de la pression est la TENSION, qui se mesure en volts

    ("') La PRESSION est aussi une DENSITE D'ENERGIE PAR UNITE DE VOLUME

  • Majest, je tiens vous prsenter une arme nouvelle, avec laquelle on peut terrasser deux cents soldats, la vitesse d'.un clair

    Ventrebleu !

    avec cette ridicule petite

    boutei lie de fluide lectrique ...

    Et ce jour-l deux cents vaillants gardes de notre bon roi Louis XV subirent la commotion (*)

    28 (*)en fait, l'exprience fut conduite par l'abb Nollet en 1760

    Ma fortune est faite

    0 Une question subsiste : comment amener deux cents soldats ennemis se tenir par la main?

    L 7 EFFET DE POiNTE Bon, c'est rat pour les applications militaires. Mais c'est quand mme une faon de conserver ce feu lectrique, emprisonn dans cette

    bouteille

    29

  • Si je veux viter cette fuite lectrique, je vais modifier mon ELECTRODE

    30

    Sous l'effet de la pression lectrique les charges tendent se concentrer aux pointes.

    Et si j'entourais me bouteille avec une feuille mtallique?

    L'effet d'lectrisation

    induite s'opre mme travers le verre

    Comme pour l'lectrophore, j'vacue les charges extrieures

    LE CONDENSATEUR Avec cette plaque extrieure, on doublait la charge lectrique. Ainsi naquit dans la bonne vi lie hollandaise de Leyde le premier CONDENSATEUR

    Les expriences continurent, plus passionnantes les unes que les autres. On s'aperut vite que, charges de la mme manire ( sous une mme tension) uns sphre pleine et une sphre creuse se dotaient de la mme quantit de charges

    ,,--..... \)lectriques

    ~) --~::::::::::::::::::::~~:::::::::::::::.:::.::::::::::::..=_--_. .:;fa Normal, puisque les charges lectriques

    O_. ... '.. .. oo .. . : . " . . sont en surface, du fait qu'elles se ; : .:' ": repoussent ~ ~~ :. ,~-" : ....... .' .. , .: .. _.. ,r'' t .. f feuille d'or ~

    sphre de cuivre

    D'o une exprience amusante: quand on chargeait une sphre de mtal creuse, ferme par une lgre calotte en feuille d'or, celle-ci se soulevait sous l'effet de la PRESSION ELECTRIQUE

    31

  • 32.

    ELECTROMtTRE

    revenons notre exprience de tout l'heure. Premier temps : lectrisation induite

    troisime temps : j'enlve l'objet charg. Une charge ngative subsiste, qui maintient les feuilles d'or cartes

    deuxime temps : neutralisation des charges positives ou ...... partage de la charge ngative

    en utilisant la mme galette de rsine charge, ces deux lectrophores de surfaces s etS transportent des charges q et Q proportionnelles. L'cart entre les plaques d'or est en consquence

    On appelle ce dispositif un lectromtre feuilles d'or. L'cartement des feuilles permet de se faire une ide de la charge lectrique contenue par un objet de mtal quelconque, mais ne permet pas de connatre le signe de cette charge.

    Est-ce qu'il va conserver sa charge indfiniment?

    L'air n'est pas un isolant parfait, surtout s'il est humide. Avec le temps les charges vont aller se perdre dans l'atmosphre

    En laboratoire, les feuilles d'or sont conserves dans le vide.

    Papy, je comprends qu'on puisse lectriser ma rgle en plexi , par frottement. Mais je ne comprends pas pourquoi elle attire le papier

    33

  • LA POLARiSATiON tu as vu que les anciens attiraient des boules . .

    d'un bois trs lger qui s'appelle le sureau. Celw-c1 contient, comme le papier, des molcules de cellulose (*) qui se prsentent sous la forme de petits DIPOLES ELECTRIQUES, avec une

    charge+ une extrmit et une charge - l'autre

    ~+ -~~

    molcules ~ + de cellulose ~

    Confrontes un objet dot de charges lectriques ces molcules tournent, en dirigeant vers lui leurs charges qui sont opposes celles que cet objet porte. Il en rsulte

    UNE ATTRACTION

    34- (*) Le papier est fabriqu partir de fibres de bois

    La molcule d'eau est la Molcule de Mickey

    +~+ , / ~

    hydrogne hydrogne

    oxygne

    Soumise l'action d'un objet lectriquement charg, la molcule d'eau s'oriente, et i l en rsulte une force d'attraction.

    8 charge

    ngative

    Peut-on observer a ? Tout fait! Avec cette paille en plastique

    En frottant celles qu'on trouve dans ces magasins, qui vendent ces cochonneries de hamburgers, et en les approchant d'un mince filet d'eau, on peut le dvier d'un angle de quatre vingt dix degrs.

    Tout cela ne m~explique pas ce qu'est le COURANT ELECTRIQUE.

  • Surpression : tension positive dans la membrane

    Qu'est-ce que tu fabriques?

    Dpression : tension ngative dans la membrane

    Pfff ... c'est connu, c'est un manomtre membrane.

    On obtient un courant gazeux si on connecte deux enceintes B1 et B2 , l'une tant sous une tension positive et l'autre sous une tension ngative.

    Mais en fait, ce qui pr9voque l'tablissement d'un courant gazeux, c'e~t la DIFFERENCE DES PRESSIONS ~1 et P2 ou la DIFFERENCE DES TENSIONS V1 et V2 , liee aux deux enceintes.

    3G

    Entre les deux enceintes, le courant gazeux s'tablira de la haute pression vers la basse pression mme si ces deux pressions sont infrieures la pression ambiante.

    Electrons

    plus de lacunes

    plus d'lectrons

    Lacunes

    +-

    peu d'lectrons

    Plus toutes les situations intermdiaires.

    On retrouvera toutes ces configurations entre des condensateurs chargs positivement (dfaut d'lectrons) ou ngativement (excs d'lectrons).

    En rsum, le flux de particules charges s'tablit toujours depuis le milieu le plus riche en lectrons vers le milieu le plus pauvre. Et comme on s'est foutus dedans il y a deux sicles, il ne reste plus qu' orienter le sens du courant EN SENS INVERSE de cette circulation de ce GAZ D'LECTRONS UBRES.

    Cest vraiment couillon, cette erreur. On avait une chance sur deux ....

    Il y a peut-tre des plantes o on a fait le bon choix.

    Et maintenant, si on voulait s'amuser changer le s~ns du COURANT ELECTRIQUE, bonjour les dgts.

    -----=:..:..On a prfr renoncer

    37-

  • Sire, mon invention pourrait avoir des applications au plan de l'nergie. Ainsi, en dchargeant cette bouteille de Leyde, ce condensateur dans un fin fil de cuivre, j'ai constat que celui-ci s'en tait trouv chauff par ce feu lectrique.

    38

    Vous voulez dire qu'avec ce dispositif on pourrait prparer ... du th ?

    Cette lectricit est vraiment dnue du moindre intrt. Un amusement de salon, tout au plus. a n'a aucun avenir, si vous voulez mon avis.

    (*)Les condensateurs sont les pires systmes de stockage d'nergie qu'on puisse imaginer, avec les bancs les plus puissants dont on dispose aujourd'hui, on peut peine prparer un th pour quatre personnes.

    L 7 ELECTRiCiTE DANS LA NATURE A Philadelphie, en 1750, Benj amin Franklin.

    Quelle curieuse ressemblance entre ces minuscules tincelles que l'on peut tirer de ce bloc de soufre frott avec ces lueurs fugitives et clatantes qui jai !lissent des nuages. Serai t-ce dire qu'i ls pourraient, eux aussi, tre lectriquement chargs?

    Mon cher, vous avez vu cette lettre qui vient de Londres. L'acadmie se gausse de vos ides qu'elle juge fantaisistes.

    33

  • 40

    Si ce sont des dcharges, comme je le pense, elles m'ont l'air puissantes. Il serait donc prudent de ne pas servir moi-mme de canal pour ce feu lectrique. Un minimum de prudence s'impose.

    fil de cuivre

    cl

    piquet de fer

    Good Heavens, jolie tincelle entre cette cl et cette pique de fer(*)!

    (*) qui fit partiellement fondre la cl.

    Benjamin Franklin ayant eu raison de ses dtracteurs, qui l'avaient tant moqu, la nouvelle se rpandit comme la foudre. Mais tous les exprimentateurs n'eurent pas sa prudence. Ainsi , un an plus tard, Georg Willem Richman, St. Petersburg, fut le premier homme prir ... lectrocut.

    Ne vous amusez pas envoyer un cerf volant par un temps d'orage. Une corde mouille peut tre assez conductrice pour permettre la foudre de vous tuer

    a -:=:==============-:---- o o0 Oo o 0 Mais qu'est-ce qui charge les nuages d'lectricit?

    Celui-ci retint le cerf volant en saisissant le fil mtallique main nue.

    Cest encore la TRIBOELECTRICITE, le frottement de deux substances l'une sur l'autre. Dans les nuages des volcans, de fines poussires tourbillonnent dans les gaz. Cette poussire s'lectrise et est parcourue par de puissants clairs. Dans les nuages, ce sont de minuscules cristaux de glace qui , tombant dans un puissant courant ascendant, s'lectrisent et chargent la masse nuageuse.

  • faisons un peu le point. Tout a commenc au V0 sicle avant JC quand Thals, frottant des morceaux d'ambre, attirait des petits objets. Treize sicles plus tard, quand l'intrt pour les sciences s'veillait en Europe, les hommes se mirent frotter tout ce qui leur tombait sous la main : rsine, verre ... Ils apprirent accumuler des charges lectriques dans des condensateurs, d'abord la main, puis l'aide de machines, capables de dlivrer de dangereuses commotions. Mais il fallut attendre la naissance de sources de COURANT ELECTRIQUE pour que la fe lectricit prenne sa place dans les activits humaines, autrement qu' titre de curiosit. La premire source tirait son nergie de la chimie. Ce fut la PILE invente par l'Italien Alessandro Volta en 1800. Puis Gramme, Tesla et bien d'autres inventrent des machines convertissant de l'nergie mcanique en courant lectrique. La description de leurs principes sort du cadre du prsent ouvrage. Aussi , pour nous, un GENERATEUR ELECTRIQUE se rsumera-t-il une pompe lectrons (* ).

    Une pompe ne P.eut fonctionner en CONTINU que s'i 1 y a retour du fluide qu'elle entraine, c'est--dire bouclage du COURANT. Sinon elle tournerait vide.

    (* ) Une pompe lectrons , en gardant en tte que du fait de l'erreur commise au XVIIIme sicle, on a donn au courant lectrique le sens inverse de la circulation des lectrons.

    LE COURANT CONTiNU Les sources de COURANT CONTINU domestiques sont les PILES (non rechargeables) et les ACCUMULATEURS (rechargeables) qui quipent les automobiles et maintenant l'outillage et tous les SANS FILS. Dans le monde de l'aut~mobile, des systmes HYBRIDES o des accumulateurs sont rechargs en continu par des moteurs conventionnels, qui peuvent ainsi travailler au meilleu: rendement et la moindre consommation, se dveloppent. Le franco-aust~alien P~scal Chr~tien (*) .est le pionnier de !'.hlicoptre hybride, ce -:ysteme palliant le defaut ~aJeur de cette machine volante : son incapacit a se poser sans dommage s1 une panne moteur se produit dans la ZONE DE MORT, rendant impossible l'atterrissage en autorotation. Un hlicoptre peut PLANER, sa manire, au prix d'une dlicat e TRANSmON.

    Pente de descente 45

    Prs du sol, le pilote cabre sa machine. Le sens de passage de l'air redevient du haut vers le bas. Cette manuvre s'appelle le FLARE (*)

    Inversion du sens de passage de l'air travers le rotor : du bas vers le haut, mise en AUTO ROTATION.

    Ouf ! Manuvre russie. J 'utilise l'nergie emmagasine

    dans le rotor pour ngocier un pos en douceur.

    (*)Pascal Chrtien : [email protected] (*)La Passion Verticale : gratuit ement tlchargeable :

    http:/ /www.savoir-sans-frontieres.com 't-3

  • Mais cette manuvre ne peut s'effectuer que si on dispose, au ras du sol, d'une vitesse de 100km/h, ou si vitesse zro on est plus de 100m d'altitude ou, dans une situation intermdiaire, sinon se trouve dans la

    ZONE DE MORT :

    altitude

    100 Ill------~

    ~

    Dans cette zone : impossible d'effectuer une transition, de passer en autorotation et de russir ngocier un atterrissage en douceur.

    ~ vitesse ....

    ..... 100 ktn/h --

    Or, la plupart du temps, les pilotes d'hlicoptre travaillent dans la zone de mort. Le fait de disposer en permanence, dans une batterie d'une rserve d'nergie (lectrique) leur permettant de pallier la dficience de leur moteur conventionnel, un moteur lectrique prenant le relais, supprimerait ce risque inhrent l'hlicoptre(*).

    Revenons au courant continu. Un gnrateur lectrique est une pompe lectrons, capable de fournir une pression lectronique dite FORCE ELECTROMOTRICE. Si on assimile ce gnrateur une pompe eau, l'image serait la hauteur (gale pression) laquelle la pompe pourrait lever le fluide, en CIRCUIT OUVERT .

    L/-4- (*)Ide due Pascal Chrtien (2002)

    w 1..)

    ~ 0 :E 0

    ~ Energie 1..) w mcanique ..J w w l 1..) a:. 0 u...

    V V

    En branchant un tuyau de sections et de lorigueur L, donnes, on obtiendrait le mme dbit I (analogue de l'intensit lectrique) en le connectant une pompe (analogue du gnrateur lectrique) ou deux rservoirs prsentant une diffrence de hauteur d'eau,identique au pouvoir

    lvateur de la pompe (analogue de la FORCE ELECTROMOTRICE)

    En restant dans l'analogie hydraulique, qu'est-ce qui limite de dbit d'eau I , dans un tuyau donn, pour une diffrence de hauteur d'eau V, galement fixe

    (ou une pression d'admission dlivre par la pompe)

    C'est le FROTTEMENT de l'eau sur la paroi du tuyau

  • Quand vous faites du cano sur le lac, Sophie et toi, vous devez pousser dur sur vos pagaes pour vaincre le frottement

    de l'eau sur la coque. Et quand vous cessez de pagayer , votre cano ne tarde pas s'arrter, non ?

    En faisant cela, on dpense de !'ENERGIE, on la TRANSMET au fluide. Et ensuite, elle va o? Elle se transforme en quoi ?

    Oui, mais ces tourbillons finissent par disparatre. En fin du compte, cette nergie devient QUOI?

    Elle se transforme en CHALEUR. En pagayant, au bout du compte, vous chauffez l'eau du lac. Pas de beaucoup, car l'eau a une grande

    CAPACITE CALORIFIQUE

    Le frottement est le phnomne t ravers lequel la nature transforme de l'nergie mcanique en nergie thermique, en

    chaleur. Cest ce qu'on fait en frottant ses mains l'une contre l'autre pour se rchauffer

    On peut mme fondre de la glace en la frottant.

    Quand on est sur une pente de ski, faible, et qu'on doit exercer une petit pression pour dclencher

    la glisse, a n'est pas pour dcoller les skis , mais pour faire fondre une fine couche de neige, au contact avec les skis, grce la chaleur dgage par le frottement

    Ainsi , on ne skie pas sur la neige, mais sur un fin film d'eau, qui regle aussitt

    Marie, sais-tu que quand tu tournes ta cuillre dans ta mayonnaise, tu lves sa temprature ?

    Oh, pas de beaucoup parce que la mayonnaise a une capacit calorifique

    leve

    Quel rapport entre tout cela et l'lectricit ?

    4-1--

  • RESiSTANCE --~--~~~~~~--

    Vous n'allez quand mme pas me dire que les lectrons qui cheminent dans un fil lectrique frottent sur la gaine isolante qui l'entoure?

    Le rseau, fixe, des atomes de mtal, forme autant d'obstacles qui freinent la progression des lectrons. En entrant sans cesse en collision avec ceux-ci , ces derniers leur transmettent de l'nergie

    Mais comment les atomes du mtal peuvent- ils acqurir de l'nergie, alors qu'ils ne peuvent

    pas bouger l'un par rapport l'autre ? Cest tout le rseau qui entre en vibration

    Quand je mets un fer repasser contre ma joue je ne sens pas du tout ses atomes vibrer

    Si on voulait crer une analogie complte entre l'lectricit et l'hydraulique, il faudrait faire circuler un liquide dans un MIUEU

    POREUX, dont la POROSITE serait l'quivalent de la CONC>UCTIVITE d'un matriau CONDUCTEUR de l'lectricit(*)

    La diffrence des pressions (P1 - P2) est l'quivalent de la diffrence de potentiel ( V1 - V2 ), et le dbit de ce COURANT FLUIDE est l'quivalent de l'intensit I du courant lectrique

    Donc, la question deviendrait: pour une diffrence de pression V= P1 - Pz, avec un conduit de porosit, le longueur Let de

    sections donnes, quel serait le dbit I?

    1) plus grande est la porosit.ou conductivit cr plus important est le dbit

    2) Plus long est le tuyau, plus le liquide a du mal passer

    3) Plus faible est la section : mme chose

    Que diriez-vous d'une loi comme: diffrence de pression (P1-P2) Dbit I = -------'----:--:----

    rsistivit f x longueur L / sections

    Elle est trs sympa, cette loi. Et qu'est-ce que a donne, en transposant l'lectricit?

    (* ) la RESISTIVITE f' est l'inverse de la CONDUCTIVITE cr 4-5

  • En lectricit, la formule est quivalente en tous points : . . , 'I . ) (V1-V2), diffrence de potentiel I(lntens1te e ectr1que = )

    RESISTANCE ( f lis

    Autrement dit, la rsistance l'avancement d'un fluide dans un tuyau se calcule avec une formule semblable en tous points celle qui permet de calculer la rsistance

    lectrique d'un fil

    Attendez. Il y a une chose que je ne comprends pas avec cette analogie hydraulique. Pour faire s'couler un liquide dans un tuyau, ou un conduit poreux, je n'ai nul besoin de disposer de deux rservoirs de niveaux diffrents

    50

    Tu oublies une chose : l'air n'est pas un CONDUCTEUR, mais un ISOLANT. Si tu voulais complter ton analogie, il te faudrait noyer

    le montage dans une matire plastique, du plexiglas

    RESIT ANCE INTERNE

    RESISTANCE EXTERNE

    RESiSTANCE iNTERNE

    Si je mets les lames de cette pi le en COURT-CIRCUIT, il devrait y avoir un

    courant extrmement intense, et elle devrait se dcharger instantanment, non?

    Non, parce que tout qnrateur lectrique, quel qu'il soit, possde

    une RESISTANCE INTERNE, non nulle, qui impose une limite maximale au

    courant qu'i 1 peut dbiter

    Gnrateur mis en court-circuit, sur sa rsistance interne

    51

  • LES DANGERS DE L'ELECTRiCiTE 1780

    Mamma mia ! Le couissses de la grenouille, elles bougent, sous l'effet de l'lectricit!?!

    Eh oui. Avant qu'Alessandro Volta n'invente la PILE, Luigi Galvani dcouvrit que les muscles se contractaient lorsqu'ils taient parcourus par

    de faibles courants

    Ce qui tait valable pour les grenouilles l'tait aussi pour les tres humains, et les escargots

    Si on touche une source de courant qui dlivre une tension infrieure 50 volts, elle ne prsente aucun danger, condition d'avoir les mains bien sches

    Le corps humain contient nombre d'lments qui conduisent bien l'lectricit: les nerfs, les vaisseaux sanguins, les muscles, les viscres. En dessous de 50 volts, la peau se comporte comme un isolant

    Au-del, il y a passage de courant lectrique travers le corps. Si la peau est mouille,

    le courant s'infiltrera par les canaux sudoripares travers lesquels s'coule la sueur

    Epiderme c ' .

    Cette variation de conductivit est utilise dans les DETECTEUR DE MENSONGES (les gens qui mentent,

    o son mus, transpirent), ainsi que par la puissante secte de la SCIENTOLOGIE, en appelant cet apparei 1 un

    ELECTROPSYCHOMETRE (un simple TRANSPIROMETRE)@ ::::i :e;~~

    Les dommgqes corporels.(* ) d~pendent de @ ~ !'INTENSITE du courant. Un millime d'ampre Ni __ t:::::i _ _,,_

    11 cre un lger chatouillement. Sous quelques 0 centimes d'ampres, ce courant prend le contrle des muscles. Les mains restent crispes sur des fils, le diaphragme se TET ANISE, bloque la respiration, entranant la mort par asphyxie. Le courant circulant travers le corps endommage les nerfs, cuit les muscles. Sous un dixime d'ampre, le coeur s'arrte, ou bat de manire incohrente (fibrillation).

    Il y a une chose que je ne comprends pas. Voil une source de haute tension(**), dlivrant plusieurs milliers de volts, qui cre des tincelles de plusieurs millimtres; et pourtant elle ne

    provoque qu'un lger chatouillement

    (*) 200 personnes meurent chaque anne, en France, par lectrocution (**) Une "bobine de Ruhmkorff ". 53

  • Parce que sa RESISTANCE INTERNE, trs leve, limite l'intensit du courant un millime d'ampre,

    mme si on connecte cette source un objet trs bon conducteur de l'lectricit

    PERTES EN LiGNE Le dessin de notre pompe n'a pas t fait au hasard. La vis d'Archimde ne touche pas la paroi int rieure, ce qui fait que, mme en tournant vitesse constante, le dbit est conditionn par le frottement du tuyau, qui oppose une RESISTANCE au COURANT fluide. Si cette pompe est connecte un tube trs fin, le dbit dans celui-ci tendra vers zro

    La transport de l'lectricit distance assure de multiples fonctions. Le chauffage, l'clairage (en chauffant le filament d'une lampe incandescence) la production d'nergie mcanique l'aide de MOTEURS ELECTRIQUES

    Si le conduit d'amene est trs long i 1 sera source de

    frottements tels que le fluide ne circulera pratiquement plus. Toute l'nergie sera dissipe par friction et ne servira qu' chauffer l'environnement, elle se perdra en route.

    ,,...-,. _ _. CONTINU est une centaine

    Si on alimentait les installations lectriques quelles qu'elles soient, en 220 volts, et en courant continu, toute l'nergie se perdrait en route

    Tu crois que a . changera quelque chose?

    de kilomtres. La rsistance du fil d'amene est devenue si grande que le courant ne passe pratiquement plus

    55

  • 0

    Cet chappement permet de transformer un mouvement linaire, alternatif, en mouvement de rotation continu (on l'utilisait dans les vieilles horloges balancier) 0

    Je croyais que le COURANT ALTERNATIF permettait de TRANSPORTER L'ENERGIE A DISTANCE, plus facilement. Mais, mme comme cela, tout se perd encore en route, du fait des frottements, et au bout du compte je chauffe les petits oiseaux.

    _Ce qu'il faudrait, c'est rduire ces pertes par frottement, donc l'amplitude de ce mouvement de va-et-vient de mon fluide, c'est dire, frquence constante, le dbit, est--dire !'INTENSITE. Mais alors

    si on rduit cette intensit-dbit, que devient la PUISSANCE?

    Tu oublies une chose, Anselme. La pression n'est pas seulement une force par unit de

    surface. Cest aussi UNE DENSITE D'ENERGIE PAR UNITE DE VOLUME. Si tu diminues le dbit volumique I, en accroissant la pression,

    tu pourras conserver le dbit d'nergie

    La solution. c'est le VERIN. qui transforme un dplacement de gronde ampleur A, sous faible pression p, en faible dplacement a. sous haute pression P.

    c. : ,a @rro=.-:..-:_-:_-=_-__:....,.~.:_,P ........ o::_=.-:.-:.-:.-:.~1 ~ !

  • LE COURANT AL TERNATiF ET SES VERTUS Les transformateurs

    ne fonctionnent qu'avec du courant alternatif Noyau de fer doux

    Bosse""';'"' 22~ Forte 1ntens1te ~

    0 Haute tension : 400.000 V Faible intensit

    Voil quoi ressemble un TRANSFORMATEUR. On a deux circuits, coupls par un CHAMP MAGNETIQUE ALTERNATIF,

    qui se boucle dans un NOYAU DE FER DOUX.Si la source de puissance (circuit dit PRIMAIRE) est gauche, et la sortie droite (circuit dit SECONDAIRE), le systme fonctionne en ELEVATEUR DE TENSION, avec V1 I 1 = V2 I2 Si au contraire la source est droite, et la sortie gauche, il ABAISSE LA TENSION. Ceci permet de transporter :la puissance lectrique sous forme d'un courant alternatif en 50 priodes (*) sous une haute tension ( 400.000 V ) et une intensit de quelques centaines d'ampres par ligne, sur des distances n'excdant pas 200 km, le RESEAU tant maill partout par un ensemble de

    58

    CENTRALES ELECTRIQUES

    Energie: chaleur (centrales thermiques, nuclaires) Ou nergie hydro-lectrique, olienne, marmotrice, solaire

    Le transport de l'nergie lectrique est effectu sous 40.000 volts, sur une distance infrieure 200 km

    Deux tages de

    transformation

    Les lignes en 400.000 volts desservent des zones-rgions. Puis des lignes en 20.000 volts alimentent les petites villes ou les arrondissements de~ grandes villes. Enfin, un dernier tage de transformateurs (gros comme des machines laver, accrochs des poteaux de bton) alimentent une douzaine de maison, ou l'quivalent

    Tout cela a l'air simple comme bonjour. Il suffit de faire arriver deux fils par une simple prise de courant, qui travaillent en opposition.

    Quand l'un est port une tension positive, l'autre est sous une tension oppose, et ainsi de

    suite, 50 fois par seconde ..

    ,

    t

    La FOUDRE est un phnomne prendre trs au srieux.(*) Ca n'est pas une simple exprience de laboratoire. Si on revient l'analogie hydraulique, c'est quivalent un formidable coup de marteau, assn sur l'un des tuyaux conduisant le liquide : un vritable coup de blier

    Les Nordiques diraient que c'est le marteau de Thor

    * Elle tue 20 personnes par an en France

    Le fluide lectrique serait-il INCOMPRESSIBLE ? 59

  • En lectricit, ce qu'on appelle la TERRE est une immense capacit o peuvent se dverser des charges lectriques, ou en prlever, sans parvenir modifier sa TENSION, laquelle on attribue arbitrairement la valeur zro. En hydraulique, l'quivalent est un immense volume, dont on ne peut modifier la PRESSION. On prendra ... l'atmosphre. Une mise la terre deviendra donc une MISE A L'AIR UBRE

    Voici l'explication d'un mystre que trs peu de gens comprennent. Votre prise de courant est alimente en courant alternatif. Quand elle n'est connecte aucun appareil lectrique, ou radiateur, vous poourrez utiliser un TOURNEVIS TESTEUR. Vous dcouvrirez alors qu'une seule des deux prises, la PHASE, est sous tension. L'autre, le NEUTRE, ne l'est pas.

    gaine isolante

    Tige du tournevis rsistance (importante) _WL~~ Petite ampoule emplie de non

    Si vous regardez le schma ci-dessus, vous verrez, les robinets B et C tant ferms, que le piston P ne peut bouger. L'nergie est absorbe dans le ressort. La pression en C varie En a elle reste nulle!!

    En amont de votre prise, une des deux lignes est mise la terre, ce qui vacue toute surtension, qui pourrait tre cre par un foudroiement. Votre vie dpend de cette mesure indispensable

    (;O

    Mais, quand on branche quoi que ce soit sur cette prise, le courant fiche le camp dans la terre, non?

    Regarde ce montage. Les robinets B et C sont ouverts. L--- -=oc.-...,__--:::::--Le piston P bouge. Mais le fluide ne s'coule pas en A, parce qu'il circule en circuit ferm et qu'il est INCOMPRESSIBLE. Si un volume de fluide s'coulait en A, d'o proviendrait-il? Cette fois les pressions en B et C varient. Mais ce montage fait que ces variations de pression ne peuvent s'effectuer qu'autour d'une valeur qui est celle de la pression atmosphrique; qu'il s'agisse de basse ou de haute pression. En transposant l'lectricit, ces mises la terre feront que les fluctuation de basse ou de haute tension ne pourront s'oprer qu'autour d'une tension nulle.

    Mise la terre

    I l ne passe aucun courant par ces mises la terre qui ne font qu'imposer que les oscillations de tension s'effectuent autour d'une tension nulle, celle de la terre

    2 tages de transfos abaissant la tension

    Au rayon de la protection des personnes i 1 faut ajouter

    des protections supplment aires ,, i0

    .-. .-- -t G='"'" 0 ... \ , : . > .. ..... ~61

  • On protge les lignes haute tension par une ligne, trs visible, relie la terre, qui se comporte comme un paratonnerre linaire

    Les mises la terre sont ainsi multiplies. Dans les domiciles des utilisateurs il existe une autre terre, celle de la maison, qui est connecte tous les appareils risque (par exemple la machine laver)

    Sur les pylnes haute tension (ici en 20.000 volts) on voit, sur le dessus, une ligne faisant office

    paratonnerre

    de paratonnerre. Mais, en dessous r-~,,.,,.,...,...-les lignes vont trois par trois

    pylnes anciens

    ~Appareil risque

    carter en mtal

    C'est cause des MOTEURS ELECTRIQUES.

    ~ ~

    En triphas, ils dmarrent toujours et ne peuvent se bloquer. Dans une usine, on connecte des

    moteurs aux fils A, B ,C. Quand vous n'tes pas aliment en triphas, l'EDF vous branche sur un des trois fils et sur le neutre

    Et voil. Si vous avez suivi tout cela, vous faites partie de ces rares privilgis avoir compris ce qu'tait le

    TRIPHASE

    En fait, dans les alternateurs le courant est p~oduit en TRIPHASE. L'image est donne par ce vilbrequin. Les vrins, lvateurs, puis abaisseurs de pression, produisent des courants alternatifs, DEPHASES. La somme de ces pressions reste contante et fournit un NEUTRE, qui est mis

    l'air libre.

    G3

  • EPiLOGUE Bon, on en sait un peu plus

    sur ce qu'est !'ELECTRICITE

    Avec ce tournevis testeur on peut savoir si un objet est sous tension

    On a appris qu'il ne fallait pas manipuler d'appareils lectriques avec les mains mouilles, ou les pieds dans l'eau

    Pour tre complet on finira en parlant du

    DISJONCTEUR DIFFERENTIEL, un dispositif lectromagntique

    qui contrle, en les comparant, les valeurs absolues des courants qui passent dans la phase et dans le

    neutre, lorsqu'une installation dbite Si l'appareil dtecte un cart de

    10 ou 20 mi Ili-ampres, c'est qu'i 1 y a une fuite de courant quelque part

    et il coupe automatiquement le courant

    Un grand merci mon vieil ami Jacques Legalland, sans qui je ne _serais jamais venu bout de cet album

    Ne vous tes-vous jamais demand : qu'y a-t-il derrire une des prises de courant de ma maison ? Qu'est-ce que cette mystrieuse lectricit, dont je me sers chaque instant de ma vie?. Pour tenter de rpondre cette question, l'auteur nous entrane dans un voyage qui dbute l'antiquit, quand l'ambre, qui se dit en Grec elektron, attirait des petits objets. Puis on passe au sicle des lumires, quand les scientifiques de l'poque, frottant tout ce qui leur passait par la main, montent des expriences de plus en plus extraordinaires, mettant en jeu des tensions et des nergies sans cesse croissantes, au point que l'abb Nollet put, avec une bouteille de Leyde, anctre de nos condensateurs, jeter terre les deux cents soldats de la garde de Louis XV, qui il avait demand de se tenir par la main.

    Une analogie fonde sur la mcanlgue des fluides permet d'expliguer les choses d'une manire qui est accessible pour un lecteur de plus de douze printemps. Et c'est normal car l'lectricit est un fluide. Dans nos fils conducteurs circule un gaz d'lectrons. On verra au passage comment, quand il fut question de dfinir le passage du courant lectrique , on se trompa de sens ! Normal : on avait une chance sur deux, et il est trop tard pour revenir en arrire ...

    Cette mme analogie vous permettra de comprendre pourquoi l'nergie lectrique est obligatoirement transporte sous haute tension (400.000 volts au dessus de nos campagnes), puis rduite 20.000, puis 220 volts avant d'arriver chez vous.

    Et enfin, cerise sur le gteau, on vous expliquera pourquoi, dans les entres de vos prises de courant, l'une est la phase et l'autre le neutre. Interrogez les ingnieurs de votre entourage. Vous verrez que bien peu de gens connaissent la rponse !

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