Il faut l`entendre pour le croire - ExpoJournal - Cégep de St

Article Scientifique
« Il faut l’entendre pour le croire »
M. Beaulieu et A. Gagné, étudiants, juin 2012
Résumé. Il faut l’entendre pour le croire. M. Beaulieu et A. Gagné, étudiants, juin
2012. Le but de l’expérience est de fabriquer une bobine de Tesla servant de source
et d’ensuite faire traverser des électrons de celle-ci jusqu’à la mise à la terre. On
combine alors la fréquence du plasma créé et celle d’une chanson afin de faire passer
la musique dans le circuit, tel un haut-parleur. Rapport interne. Cégep de St-Félicien.
Abstract. You need to hear it to believe it. M. Beaulieu and A. Gagné, students, june
2012. The goal of the project is to build a Tesla coil, which is going to be the source,
and a ground so the electrons can leave the first and go towards the second. Then,
we can combine the frequency of the plasma and the one of a song. Once it’s done,
we can put the music into the circuit. Internal report. Cégep de St-Félicien.
Mots clés: cégep St-Félicien, bobine de Tesla, plasma, fréquence, musique, haut-
parleur.
THÉORIE
Tout d’abord, notre projet est basé sur le fonctionnement de la bobine de
Ruhmkorff. Celle-ci est un générateur électrique permettant d’obtenir des tensions
très élevées à partir d’une source de courant continu. Le principe de la bobine de
Ruhmkorff est celui d'un transformateur élévateur de tension constitué d'un
enroulement primaire et d'un enroulement secondaire. Le primaire est constitué de
quelques dizaines de spires de fil tandis que le secondaire est constitué de plusieurs
dizaines voire centaines de milliers de tours de fil plus minces. Les deux
enroulements sont bobinés autour d'un noyau magnétique. Si l'enroulement
primaire est parcouru par un courant variable, la variation de champ magnétique
induit dans l'enroulement secondaire une tension dont la valeur est proportionnelle
au rapport du nombre de spires du secondaire par le nombre de spires du primaire.
C'est à la coupure du courant que la tension induite est la plus élevée et produit une
étincelle entre les bornes.
Toutefois, même si nous nous basons sur le principe de cette bobine, nous
aurons plus besoin du fonctionnement de la bobine de Tesla. La bobine de Tesla (ou
aussi appelé transformateur de Tesla) est une machine électrique fonctionnant sous
courant alternatif à haute fréquence et permettant d’atteindre de très hautes
tensions. L’appareillage est fait de deux parfois même de trois circuits de bobinages
couplés et accordés par résonnance. Il n'y a pas de noyau métallique comme dans
les transformateurs électriques classiques : c'est un transformateur à noyau d'air.
À ce point-ci, il est important d’expliquer qu’est-ce que le plasma. En effet,
celui-ci peut être considéré comme un état de la matière, tout comme l’état solide,
liquide ou gazeux. Cependant, il ne peut être visible qu’à très haute température
puisque l’énergie nécessaire pour enlever les électrons à un atome est

excessivement élevée. D’ordinairement, le gaz ne conduit pas l’électricité. C’est
simplement lorsqu’on le soumet à un faible champ électrique que les électrons libres
subiront un bombardement et que l’électricité pourra parcourir cette substance. Cela
explique donc comment le plasma franchit l’air.
NOS HYPOTHÈSES
Ainsi, à la vue de toute cette information, nous sommes en mesure d’émettre
quelques hypothèses :
- L’air ambiant pourra servir de conducteur.
- L’induction dans les bobines de Tesla permettra d’obtenir un haut voltage.
- Le plasma, émis à l’aide du circuit électrique, pourra conduire la musique.
MATÉRIELS ET MÉTHODES
Afin de construire ce projet, qu’on appelle « Plasma Speaker », il faut passer
par plusieurs étapes. En effet, celui-ci se constitue de :
- Une bobine Primaire
- Une bobine secondaire
- Un tore
- Un éclateur statique
- Un éclateur de secours
- Un condensateur
- Une source N.S.T.
Ainsi, puisqu’une étape à elle seule demanderait une page complète d’explication,
je vous réfère à un site où il y a une description parfaite de tout le fonctionnement :
Site internet :
Ensuite, afin d’avoir un plan de secours, nous allons construire un petit circuit
de rechange. Celui-ci est construit à partir d’une plaque test. À l’aide d’un circuit
intégré (TL494), d’une diode rapide (UF4007), d’un mosfet (IRF630), d’un
transformateur (provient d’un écran cathodique), d’un jack-audio et de deux sources
(une alternative et une continue) on construit le montage tel que vue à la figure 1
(en annexe) en le complétant de potentiomètres, de résistances et de
condensateurs. Son fonctionnement est le suivant : le circuit intégré fournira
l’impulsion nécessaire afin que le courant alternatif dans le transformateur soit assez
puissant pour qu’un arc soit produit entre les deux électrodes (clous).

RÉSULTATS
En ce qui concerne la première partie du projet, c’est-à-
dire le Plasma Speaker, nous avons d’abord construit la bobine
secondaire avec succès. Avec un tuyau en PVC vide, nous
avons utilisé un fil émaillé afin de le rouler autour.
Après avoir fini celle-ci, nous avons entrepris de
construire la bobine primaire. Toutes les données importantes
sur leur construction sont dans les tableaux 1 et 2.
Figure 1 : Bobine secondaire
Tableau 1 : Données sur la bobine secondaire
Bobine Secondaire
Dimension du tuyau en PVC
(vide)
Fil de bobinage (fil émaillé)
Diamètre
Hauteur
(sans le foam)
Hauteur
(avec le foam)
Grosseur
Nombre de tours
(pour une longueur
de tuyau)
Nombre de
tours total
(3 longueurs)
cm
cm
cm
AWG :
22
-
-
± 0,11
± 102
± 303
4,7
22,8
25,0
340
1020
1 C’est la moitié de la plus petite division d’une règle soit 0,05 cm multiplié par 2 puisqu’on mesure à
chaque bout.
2 Nous avions environ 30 tours pour 2 cm donc on a approximé l’incertitude à ± 0,5 tour par cm et
puisque le tuyau mesure 22,8 cm, cela donne donc ±11,4 tours, ce qui donne ± 10 tours arrondis.
3 C’est la même chose que le deuxième mais multiplié par 3 puisqu’on a 3 longueurs de tuyau.
Tableau 2 : Données sur la bobine primaire
Bobine Primaire
Dimension de la base
Fil de
bobinage
(Broche en fer)
Rail parafoudre
Base en
cercle
Trapèze
Diamètre
Hauteur
Longueur
de la petite
base
Longueur
de la grande
base
Diamètre
Diamètre
Genre
de fil
cm
cm
cm
cm
cm
cm
Cintre
± 0,11
-
-
20,4
9,4
14,5
9,2
0,1
0,2

DISCUSSION
CRITIQUES ET AMÉLIORATIONS
Critiques
Améliorations
1 Pièces de rechange
Nous ne possédions pas de pièces de
rechange au cas où l’une d’entre elles
de fonctionnait pas ou brisait.
Avoir des pièces de rechange
Il serait préférable d’avoir plusieurs
copies de chacune des pièces pour être
préventifs en cas de bris ou dommages.
2 Grève étudiante
Il a été impossible de travailler sur
notre projet pendant plusieurs
semaines à cause de la grève
étudiant.
Travailler en grevant
Il aurait été préférable de pouvoir avoir
accès à notre travail pendant la grève
ainsi le projet aurait été mieux réussi.
CONCLUSION

ANNEXE