M Mégavo olts et kiloam mpères – – l`hist oire d` un

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Qu’est‐cequelePlasma?
Lorsquelesatomesetlesmoléculesd’ungazperdentleursélectronssousl’influence,parexemple,detrès
hautestensionsetsetransformentenions(ionisation),lesionsetlesélectronsdeviennentdesporteursde
charge,quipermettentàuncourantdes’écouler.Cetétatd’ungazestappeléPlasma.
Lesétoilessontconstituéesdeplasmaet,surlaTerre,noustrouvonsleplasmadanslestubesfluorescents,
lesauroresboréalesetleséclairs.Avantquelatensionnepuissesedéchargeràl’intérieurd’unnuage
d’orageouentrelenuageetlesol,desdéchargespartiellespresqueinvisiblescréentuncanald’airionisé.
Cen’estquelorsqu’uncanalcomplets’estforméqueladéchargeprincipaleseproduit.Leplasmalumines‐
centdevientainsivisiblesousformed’éclair.
Quanddefortscourantss’écoulentsousformedeplasmadansuncanalàéclair,unimportantchampmag‐
nétiqueseformeégalement.Ilretientlesmoléculesdegazionisées.Cetteenveloppemagnétiqueetles
hautestempératurescréentunepressionextrêmementélevée.Silecourantchuteet,enconséquence,le
champmagnétique,l’airsedéchargedemanièresoudaineavecuncoupdetonnerre.
MachinedeWimshurst(machineàinfluence)
Chaquecorpsportedeschargespositivesetnégatives.Si
lesdeuxchargessontdemêmegrandeuretrégulièrement
réparties,lecorpsestélectriquementneutre.Defaibles
écartspeuventconduireàdesdéplacementsdecharge,car
leschargesdemêmesigneserepoussentalorsquedes
chargesdesignedifférents’attirent.Ainsi,siunobjetà
faiblechargepositiveestapprochéd’unautrecorps,les
chargesseséparentdansl’espace–lesnégativessedéplac‐
entversl’objetalorsquelespositivesmigrentverslecotéopposé.Cetteformedeséparationdescharges
estappeléeinfluence.
DanslamachinedeWimshurst,lesdeuxdisquesdeverredotésdebandesmétalliquescolléestournenten
senscontraire.Enpassantsurlesbandesmétalliques,lespetitesirrégularitésdanslarépartitiondescharges
sontaccentuéesparinfluenceetlesexcèsdechargerespectifsrecueillispardespeignesmétalliqueset
stockésdansdesbouteillesdeLeyde.CommepourlegénérateurVan‐de‐Graaff,lemécanismedemouve‐
mentrotatifestàl’originedel’augmentationdelatension.
Leschargesainsiséparéessontcollectéessurdeuxsphèresetlorsquelesquantitésdechargessontsuffisan‐
tes(=tension)uneétincellejaillitentrelesdeuxsphèresmétalliques.Dansdesconditionsidéales,ilserait
possibled’atteindreaveclamachineprésentéeunetensionde700'000voltsoudeséclairsd’unelongueur
de70cm.Autrefois,lesmachinesdeWimshurstétaientutiliséespourfairefonctionnerlestubesàrayonX.
Avecundiamètresupérieuràdeuxmètres,ils’agitdelaplusgrandemachinedeWimshurstaumonde.

Vaporisationd’unfilmétallique 
Lorsquelecourantpasseàtraverslefilamentd’unelampeà
incandescence,ils’échauffeenraisondesarésistanceet
commenceàrougir.Cetteexpérienceillustrelemêmephé‐
nomèneavecunfildecuivre,unetension20foisplusforte
etuncourantenviron2’000foisplusélevé.
Sil’accumulateurélectrique(condensateur)esttrèsrapide‐
mentdéchargéparl’entremisedufildecuivre,cedernier
estsoudainementchargésifortementdecourantélectriquequ’ilsevaporiseavecunedétonationenmoins
d’unmillièmedeseconde.Latension(4500volts)donneuneinformationsurl’énergiedechaqueélectron.
L’intensitéducourant(presque1000A)indiquelenombred’électronsmisenmouvementparlatensionqui
passeàtraverslefil.Ladétonationseproduitquantàelleparl’échauffementdel’airetsonexpansion
ultrarapide.End’autrestermes:leplasmaémetdelalumière.
Réduireunecannetteenmiettes 
Unfortcourantpasseàtraversunebobineencuivreépais.
Cecourantprovoqueunchampélectriqueetmagnétique
toutautourdelabobine.
Siunecanetteenaluminiumestdéposéeàl’intérieurdela
bobine,uncourantestégalementproduit(induit)dansla
paroidelacannetteparlechampélectromagnétiquedela
bobine.Cecourantproduitunnouveauchampmagnétique,
quipossèdeladirectionopposéeauchampmagnétiquedelabobine.
Dansl’interactiondesforcesquiserepoussent,l’élémentleplusfaiblecède–lacannettedeboissonest
instantanémentréduiteenmiettes.
Labouledeplasma
Mêmesiellesontétédéjàétédécritesàdenombreuses
reprises,lesboulesdefeudemeurentencoreunphéno‐
mèneinexpliquépourlascience,dontonnesaitmêmepas
s’ilexisteréellement.Nousproposonsunetentatived’expli‐
cation,parlaquellenoussimulonsl’impactd’unéclairdans
unsolhumide.Unepremièreélectrodecirculaireestplacée
surlefondd’unrécipientremplid’eau,unesecondeélectro‐
deestdisposéedansunrécipientenporcelainedirectement
au‐dessusdelasurfacedel’eau.Lorsdeladécharge,ilse
formependantunquartdesecondeunnuagesphériquede
plasmaau‐dessusdel’eau–unebouledefeu?

LabobineTesla 
LabobineTeslapermetd’atteindredestensionstrèséle‐
véespouruncourantalternatif.Pendantceprocessus,la
polaritéducourantchangejusqu’à140'000foisparsecon‐
de.Lestensionsélevéesionisentl’airetpermettentdetrès
longuesdécharges.PourlabobineTesladuTechnorama,la
tensiondépasse1,2milliondevoltsetlalongueurdes
«éclairs»peutatteindretroismètres.
Lebruitestprovoquéparl’échauffementduplasmaetles
variationsdepressionqu’ilprovoquedansl’air.
Lesanimateursencotesdemaillesetlesvisiteursdansla
cagedefilsmétalliquespeuventcependantcapturersans
aucundangerlesdéchargesavecleursgantsencotesde
mailles.Carleschargesetleschampsélectriquesnepénè‐
trentpasdanslacage,maisrestenttoujoursàl’extérieur.
Detellescagess’appellentcagesdeFaraday,dunomdu
physicienquialepremierdécritlephénomène,Michael
Faraday.
Sil’animateurtientuntubefluorescentdanslamain,celui‐commenceàs’illuminercommeparmagie,carla
hautetensionionisetouteslesmoléculesdegazdansletubeetproduitduplasma.
LabobineTeslachantante
CettepetitebobineTeslafaitdelamusique.Lesdécharges
échauffentl’air,quisedilatebrusquement.Nouspercevons
cettevariationdepressionatmosphériquesousformede
bruit.Unhaut‐parleurréalisedetellesvariationsdepres‐
sionàl’aidedesvibrationsdesamembrane.Silamembra‐
nevibreparexemple500foisparseconde,elleproduitun
sonde500Hertz.Ilenvademêmeduchantdelabobine
Tesla,sielleestmiseenmarcheetéteinte500foisparseconde.Desdéchargesisoléessedéroulentàla
mêmefréquence.Lesétincellessecomportentdoncexactementcommelesmembranesd’unhaut‐parleur
etémettentdessons.
D’ailleurs:Lesfansdehi‐finejurentqueparlePlasmaTweeter(haut‐parleurconçupourreproduireles
fréquencesélevées),carleplasmaoscillantauneinertietrèsfaibleetpeutainsirestituerlessonsàhaute
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