Coll̬ge de Saussure РGroupe de physique

Mots clés | haute tension | induction haute fréquence | Tesla | transformateur

Le transformateur de Tesla est utilisé pour produire des éclairs à partir de haute tension en utilisant le phénomène d’induction. Il est composé d’un premier transformateur qui convertit la tension alternative du réseau 220 V, 50 Hz en une haute tension 10 KV, 50Hz. Le secondaire de ce transformateur sert à charger un ensemble de condensateurs montés en parallèle. Lorsque la tension aux bornes des condensateurs est suffisante, une décharge se produit à travers l’éclateur. Cette décharge donne lieu à une brusque variation de courant dans le circuit qui alimente la bobine primaire du transformateur de Tesla composé de deux bobines de 15 et 2500 spires. Il apparait, par effet d’induction, une très haute tension aux bornes du secondaire du transformateur de Tesla (plusieurs centaines de milliers de volts !) qui engendre des éclairs à l’extrémité de la bobine haute. Le phénomène est entretenu par une série de décharges liées aux oscillations haute fréquence du circuit LC constitué par la bobine de 15 spires et les condensateurs.  Ces oscillations haute fréquence produisent également des ondes électromagnétiques qui permettent d’allumer à distance une sphère de verre contenant du gaz He-Ne.

• Régler la tension du variac sur 220 V
• Brancher la pince crocodile contact du primaire du transformateur de Tesla sur la 5ème spire.
• Appuyer un court instant ( quelques secondes ) sur l’interrupteur morse (Attention il est sous 220 V !)  pour produire les éclairs.
• Déplacer la pince crocodile sur une spire adjacente. Faire fonctionner un court instant. Voir s’il y a éventuellement des éclairs plus grands.
• Utiliser la tige reliée à la terre pour tirer l’éclair entre le sommet de la bobine de Tesla et l’extrémité de cette tige.
• Refaire l’expérience en approchant de la bobine de Tesla la sphère de verre rempli de gaz He-Ne. Ce dernier s’illumine lorsqu’on se trouve entre 1 m et 0.5 m de la bobine.

• une bobine de Tesla  N1 = 15, N2 = 2500
• quatres condensateurs à air avec leurs câble spéciaux ( bouteille de Leyde )
• un éclateur
• un joug fermé
• une bobine N2 = 23000 avec une paire d’électrodes à corne
• une bobine N1= 500
• un contacteur poussoir (type Morse)
• un variac
• un sèche cheveu
• une sphère de verre avec son support
• Petit modèle de démonstration ( voir photo 2 )
• une tige métallique avec mise à terre

• Expérience dangereuse à faire avec précaution. Ne pas tirer  les éclairs avec le bout d’un doigt comme préconisé dans la documentation. Risque d’électrocution si l’éclateur ne fonctionne pas correctement ( voir aussi complément).
• Faire fonctionner l’expérience un court instant, car risque d’encrassage de l’éclateur.
• Bien aérer la salle car production d’ozone.
• Demander si quelqu’un dans la salle porte un pacemaker  ou un appareil auditif!   Danger.

• ATTENTION !  le circuit intermédiaire est sous haute tension à 50 Hz ! Danger d’électrocution.
• Les décharges électriques produites par la grande bobine du transformateur de Tesla sont des décharges sous haute tension et haute fréquence. En haute fréquence, le courant par effet péliculaire, passe à la surface des conducteurs. Ces décharges ne sont en principe pas dangereuses, mais si l’éclateur s’encrasse le système  peut laisser passer alors le 50 Hz !  danger d’électrocution.
• Toujours tirer l’éclair avec la tige métallique reliée à la Terre.
• Petit modèle de démonstration basé sur le même principe.