Utilisateur:Thadrien/travaux
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Sommaire
1 Les arcs électriques
1.1 Un peu d'électricité des arcs électriques
Bon, un peu d'électricité des arcs électriques :
On se place en conditions standard : pression atmosphérique, température ambiante, en régime continu et sans phénomènes tordus comme la radioactivité.
L'air est alors assimilable à un isolant car il y a très peu d'électrons libres. Il garde ce comportement jusqu'à une tension dite de claquage. Lorsque cette tension est atteinte, le champ électrique arrache quelques électrons et en fait des électrons libres. Ces électrons vont ensuite percuter d'autres atomes, et ainsi de suite : c'est le phénomène d'avalanche électronique.
Cette avalanche provoque la création brutale d'un plasma entre les deux électrodes. Ce plasma est très conducteur : parfois plus que les métaux ! Cet état de plasma subsiste tant qu'il passe un courant suffisant pour maintenir une population d'électrons libres. Une fois que le courant passe sous ce seuil, l'arc s'éteint.
Bien sûr, je n'ai pas tenu compte d'éventuels déplacements d'air ou des électrodes. Dans ce cas, c'est alors plus compliqué.
D'un point de vue de la modélisation, on peut modéliser ce système de deux électrodes appelé "spark gap" par un interrupteur ouvert tant que la tension à ces bornes ne dépasse pas un seuil U0 (état où il n'y a pas d'arc) puis par une résistance de faible valeur tant que le courant reste suffisant (état où il y a un arc). Bien entendu, ce modèle simplifié ne tient pas compte des vitesses finies d'allumage et d'extinction.
1.2 Comment faire de beaux arcs électriques ?
Tout cela pour dire que si l'on veut un bel arc, il faut d'abord une haute tension pour l'allumage, suivi ensuite d'un fort courant. Ce courant devra bien sûr être limité, car rien ne le limite à priori.
Ceci est antagoniste sauf si l'on s'y prend bien.
La meilleure méthode est celle de la grosse bobine d'induction que l'on coupe, alimentée sous 12 V. Cela permet de faire l'impulsion haute tension requise et une fois l'arc électrique allumé de fournir le courant suffisant pour le maintenir. Cette solution est par ailleurs celle des postes à souder. Il faudra toutefois prévoir une limitation de courant.
Une autre solution consiste à utiliser un NST (neon sign transformer). Ces transformateurs, comme leurs noms l'indiquent, servent à alimenter les tubes néon, autrement dit à faire un arc électrique sous pression réduite. Ils fournissent à la fois une forte tension pour l'amorçage et un courant fort mais limité par un phénomène de saturation magnétique dans le transformateur. Il n'y a donc pas besoin d'une limitation de courant supplémentaire. Ces transformateurs conviennent donc à merveille pour les expérimentations.
D'autres encore utilisent un MOT (microwave oven transformer). Ces transformateurs servent à alimenter les klystrons des fours à micro-ondes. Ils fournissent une tension très élevée et un courant absolument monstrueux, largement suffisant pour tuer un expérimentateur imprudent. Ce courant n'est pas limité, ce qui multiplie les risques en cas de court-circuit. Une limitation de courant est donc indispensable. Bref, cette solution est fortement déconseillée.
Enfin, d'autres encore utilisent un transformateur THT de télévision, dans un montage type flyback. Ces transformateurs fournissent beaucoup de tension mais très peu de courant : un peut donc faire des éclairs assez longs mais peu épais. Le faible courant est un avantage pour la sécurité, bien qu'il ne faille absolument pas compter dessus, en particulier si ce montage est utilisé pour charger des condensateurs. Et il faudra malgré tout prévoir une limitation de courant.
1.3 Les limitations de courant
A continuer...
