Rapport Bobine de Tesla par Chris Gerekos

Université Libre de Bruxelles
L A BOBINE DE TESLA
Christopher Gerekos,
Étudiant en BA2 Sciences Physiques.
“Let the future tell the truth and evaluate each one according to his work and accomplishments.
The present is theirs; the future, for which I really worked, is mine.”
-Nikola Tesla
2011-2012

Remerciements
Cette bobine de Tesla n’aurait jamais vu le jour sans l’intervention de mon ami Mael Flament, ancien
étudiant à l’ULB aujourd’hui étudiant à l’université de Hawaii, qui fut l’initiateur de cette idée et qui m’a
appris (entre autres) les bases de l’ingénierie électrique et de la construction.
Je remercie également Kevin Wilson, créateur du programme TeslaMap et du site web Tesla Coil
Design, Construction and Operation Guide i, qui furent mes principaux guides dans la conception de la
bobine. Nos nombreux échanges par e-mail ont été d’une grande richesse.
Merci à Thomas Vandermergel pour sa participation au Printemps des Sciences et à Jean-Louis Colot
pour sa guidance et ses superbes clichés de Zeus.
J’exprime aussi toute ma gratitude envers ma famille pour leurs coups de main ponctuels et leur soutien
infaillible.
i. Repris dans la Bibliographie.

Table des matières
1 Introduction 1
2 Le projet Zeus 3
3 Théorie de fonctionnement 5
3.1 Rappels de base ........................................... 5
3.1.1 La résistance ........................................ 5
3.1.2 Le condensateur ...................................... 6
3.1.3 L’inductance ........................................ 6
3.1.4 L’impédance ........................................ 7
3.2 Circuit LC .............................................. 8
3.2.1 Impédance ......................................... 12
3.2.2 Fréquence de résonance .................................. 13
3.2.3 Circuit RLC ........................................ 14
3.3 Fonctionnement de la bobine de Tesla .............................. 15
3.3.1 Description d’un cycle ................................... 16
3.3.2 Transformation du voltage ................................. 19
3.3.3 Comparaison avec le transformateur à induction .................... 20
3.3.4 Distribution de la capacité dans le circuit secondaire .................. 21
3.3.5 Influence du couplage ................................... 22
3.3.6 Un mot sur le transmetteur à trois bobines ....................... 23
3.4 Antenne quart-d’onde ....................................... 24
3.4.1 Description du cas spécifique à la bobine de Tesla ................... 24
4 Conception et construction 26
4.1 Transformateur HV ......................................... 26
4.1.1 Longueur des arcs ..................................... 28
4.2 Circuit primaire ........................................... 29
4.2.1 Condensateur ........................................ 29
4.2.2 Charge à résonance ..................................... 36
4.2.3 Inductance ......................................... 38
4.3 Éclateur ............................................... 43
4.4 Circuit secondaire ......................................... 46
4.4.1 Bobine ............................................ 46
4.4.2 Charge terminale ...................................... 49
4.5 Mise à résonance .......................................... 52
4.6 Terre RF .............................................. 53
4.7 Autres composants ......................................... 54

vi TABLE DES MATIÈRES
4.7.1 Filtre de protection du NST ................................ 54
4.7.2 Condensateur PFC ..................................... 56
4.7.3 Filtre anti-IEM de protection de la ligne ......................... 57
4.8 Touche finale ............................................ 58
5 Nikola Tesla, un esprit en avance sur son temps. 59
A Caractéristiques de la bobine de Tesla 62
B Comportement du signal dans le secondaire 65
C Analyse du circuit RLC 67
D Analyse de deux circuits oscillants inductivement couplés 69
D.1 Deux circuits LC couplés ..................................... 69
D.2 Deux circuits RLC couplés ..................................... 72
Références 77
Bibliographie 79