Tpe la foudre (partie protections et prévisions)

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  • Publié le : 9 mai 2011
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III- Protections et prévisions :

Aujourd’hui, il n’existe aucune technologie permettant de se protéger assurément de la foudre : c’est un phénomène d’une telle puissance qu’il ne se laisse pas dompter facilement. Les trois principaux moyens pour se protéger de la foudre sont les paratonnerres, les parafoudres et la cage de Faraday dont nous expérimenterons l’efficacité.

1) Protections :Les paratonnerres (doc. 15 à 17):

C’est en faisant voler un cerf-volant relié à une clé métallique pendant un orage, que Benjamin Franklin, en 1750, eut l’idée d’inventer le paratonnerre (doc. 15). Son expérience était très dangereuse et il a eu beaucoup de chance de ne pas s’être fait foudroyé. Par contre, le physicien Georg Wilhem Richmann mourut en reproduisant cette expérience dans sonlaboratoire de Saint-Pétersbourg. En France, le premier paratonnerre fut sans doute installé en 1776 sur l’église Saint-Philibert à Dijon.

Il s’agit d’une tige métallique tendue vers le ciel (doc. 16) qui constitue pour la gigantesque étincelle, un point de chute irrésistible. Pour rendre ce dispositif efficace, la tige doit être reliée à un voire plusieurs câbles reliés à la terre. Ils ontpour but de conduire la décharge électrique jusque dans le sol, lui faisant ainsi contourner l’édifice à protéger.

Cependant, cet ingénieux système a ses limites. Certains témoins disent avoir vu tomber la foudre en dessous ou juste à côté d’un paratonnerre.

De nos jours, des systèmes plus complexes ont été mis en place pour protéger les bâtiments. Ils sont constitués de multiples petitespointes métalliques reliées au sol par des câbles électriques. En couvrant la totalité de la toiture de la construction à préserver, ces pointes auraient beaucoup plus de chance de capter la foudre.

Mais, les paratonnerres ne protègent pas réellement des effets dévastateurs de la puissante onde électromagnétique que produisent les éclairs : ils ne font que dévier la foudre.

Les parafoudres :La fonction du parafoudre (doc. 18) est différente de celle d'un paratonnerre : alors qu'un paratonnerre a pour rôle de protéger une structure contre les coups directs de la foudre, le parafoudre (ou parasurtenseur) protège les installations électriques et de télécommunications contre les surtensions en général.

Un parafoudre est un composant électrique dont le rôle est de dévier l'énergiedes ondes de surtension, il est donc en général connecté entre chacun des conducteurs à protéger et la terre (mode commun). Ce montage convient aussi bien pour les circuits de puissance que pour les circuits téléphoniques, les bus informatiques, etc.

La façon de câbler cette protection est importante, sans quoi elle devient inutile voire peut aggraver la situation. La longueur des câbles deraccordement des parafoudres joue un rôle important.

La cage de Faraday (doc. 19) :

Elle doit son nom à son inventeur : Michael Faraday : né le 22 septembre 1791 à Newington et mort le 25 août 1867 à Hampton Court, ce fut un physicien et chimiste britannique très connu pour ses travaux dans les domaines de l’électromagnétisme et le l’électrochimie. C’est en 1831 que Michael Faraday acommencé une longue série d’expériences pendant lesquelles il découvrit l’induction électromagnétique. Dans son travail sur le courant continu, Faraday a démontré que la charge se situe seulement à l'extérieur d'un conducteur chargé et que celle-ci n'a aucun effet sur ce qui peut être situé à l'intérieur. Cela est l’effet de blindage utilisé dans la cage de Faraday.

C'est une enceinte ou cagemétallique qui permet d'isoler une portion d'espace contre l'influence des champs électriques extérieurs. A l'intérieur de la cage, le champ électrique est nul, même si des charges sont placées à l'extérieur ou si la cage est reliée à un générateur électrostatique.

Exemples d’applications :

• Une voiture à carrosserie métallique et un avion sont des cages de Faraday qui protègent ses...
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