Transformateur (ou bobine) de Tesla

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Vous avez peut-être déjà vu ce genre d'appareil impressionnant dans un musée des sciences, comme au Palais de la Découverte (Paris). Avec celui qui est présenté ici, il est possible d'obtenir des éclairs en continu d'environ 7 cm.

1 Précautions

Radiations non ionisantes
  • Ne pas laisser des enfants manipuler ou s'approcher trop près du matériel. Éviter les animaux à proximité.
  • Le champs électromagnétique émis par la bobine peut perturber ou endommager les appareils électroniques (ordinateurs, téléphones, stimulateurs cardiaques (pace-maker), etc.), les supports magnétiques (cassettes, disquettes, cartes bleues, etc.) situés à proximité.
  • Ne jamais approcher les mains ou des objets près de la bobine secondaire ou de la pointe d'où sortent les éclairs, sous peine de décharge électrique violente et de brûlures.
  • Par mesure de sécurité, toujours relier la masse du boîtier à une prise de terre, ainsi que la borne basse de la bobine secondaire.
  • Après quelques minutes d'utilisation, une odeur irritante d'ozone SGH03SGH06SGH08 est perceptible : aérer la pièce afin d'éviter des irritations des yeux.

2 Matériel

Danger électrique
  • Générateur de 80 volts à fréquence variable (de 0 à 250 kHz), capable de fournir 5 ampères
  • Fil de cuivre de grosse section bien isolé, environ 5 mètres
  • Bobine secondaire de fil de cuivre très fin et isolé, environ 1500 spires de diamètre 16 cm et hauteur environ 60 cm
  • Petit et grand tubes néon
  • Ampoules électriques classiques
  • Tige métallique
  • Accessoires divers

3 Protocole expérimental

Le générateur est tout à gauche de la table, la bobine secondaire est au premier plan. Le public est invité à approcher un tube néon. "Que la force soit avec toi !"
  • Avec le gros fil de cuivre isolé, réaliser un enroulement primaire de 5 spires autours de la bobine secondaire, dont les bornes sont reliées au générateur.
  • La borne du bas de la bobine secondaire doit être reliée à la masse du boîter du générateur, elle-même à la terre par une prise de terre. Une tige métallique servant de masse mobile peut être reliée à la terre. La borne du haut est reliée à une pointe métallique assez épaisse, pointant vers le plafond.
  • Allumer le générateur sur la fréquence la plus basse puis augmenter lentement la fréquence jusqu'à ce que de beaux éclairs continus violets sortent de la pointe.

4 Expériences possibles

  • Un tube néon s'allume s'il est tenu par une main, et dirigé vers la pointe, même à distance.
  • Idem avec une ampoule à économie d'énergie de type "fluocompacte" (pas les ampoules à LED).
  • Une ampoule classique (à filament dans un bulbe) se transforme en lampe à plasma. Celle-ci contient du diazote qui, ionisé, émet une lumière violette.
  • Avec différentes ampoules halogènes à filament, on obtient des éclairs de différentes couleurs (bleu clair).
  • Tester avec d'autres ampoules ou tubes sous pression réduite contenant d'autres gaz tels que : hélium, néon, argon, krypton, xénon.

5 Explications

La bobine secondaire possède une fréquence propre fonction de sa géométrie. En ajustant la fréquence du générateur sur la fréquence propre de la bobine, il se créé un phénomène de résonance. La pointe diffuse des électrons, ionisant ainsi l'air ambiant. Le résultat est un magnifique bouquet d'éclairs violets.