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1 Rencontre d'un génie inconnu Nikola Tesla (1856-1943) Préface Un sondage effe

1 Rencontre d'un génie inconnu Nikola Tesla (1856-1943) Préface Un sondage effectué parmi les élèves du premier cycle de l’INSA de Lyon, donnèrent des résultats surprenants : sur les 87 réponses que j’ai reçues, environ 4 étudiants étaient capables de me fournir des informations pertinentes sur Nikola Tesla, ce qui représente 5 % des étudiants interrogés. C’est très peu vu l’environnement scientifique dans lequel l’étude a été faite. Cela est d’autant plus étonnant que Tesla a donné sa vie à la science, restant célibataire toute sa vie pour se consacrer pleinement à sa passion : l’invention. Au cours de sa vie, il a inventé de très nombreuses machines, dont certaines sont révolutionnaires, capables de bouleverser le monde entier. Personne n’en a jamais entendu parler. C’est pourquoi nous avons décidé de choisir ce thème pour notre exposé. Il nous a semblé primordial dans une carrière de scientifique de connaître l’existence de cet homme remarquable ainsi que sa carrière qui fut semée d’embûches. Il a été à l’initiative de très nombreux progrès dans les sciences et techniques. Beaucoup de ses créations sont utilisées aujourd’hui quotidiennement sans que personne ne se pose la question de savoir quel a été le scientifique qui leur a permis d’avoir cette qualité de vie aujourd’hui. Le but de notre exposé est de mieux faire connaître ce génie méconnu, ainsi que ses inventions ingénieuses. Nous axerons notre dossier sur la vie de Tesla et ses inventions ainsi que ses applications, et non pas sur les aspects techniques de toutes ses inventions. Il nous faudrait alors bien plus de temps et d’énergie pour comprendre dans les détails toutes ses inventions. Aujourd’hui encore, des scientifiques reprennent les travaux de Tesla. Pour toutes les inventions nommées dans ce dossier, il nous est possible d’en fournir une explication scientifique même si elles ne figurent pas dans le dossier. Nous tenons à le préciser car il est possible, à un premier égard, de supposer que ces machines contredisent les lois de la physique. Pour finir, le débat nous aidera à réfléchir sur sa méconnaissance et sur la réaction de la société – publique ou scientifique – face aux nouvelles découvertes et inventions. 2 Introduction Carte d’identité de Nikola Tesla Nikola Tesla voit le jour le 10 juillet 1856 à Smiljan, en Croatie près de la côte Adriatique et meurt le 7 janvier 43. Son père est un ecclésiastique serbe orthodoxe et sa mère est intelligente mais illettrée. Nikola est l’avant dernier d’une famille de cinq enfants. Ses parents voulaient qu’il se destine à l’Eglise ou à l’Armée. Il a de très nombreuses qualités intellectuelles, comme une très grande mémoire photographique, un génie inventif, le don de visualiser avec une telle acuité qu’il n’a besoin ni de maquette, ni de schéma, ni même d’expérience. Sa représentation mentale rend les modèles parfaitement réels. D’ailleurs dit-il lui-même : « tout ce que j’invente fonctionne comme je l’ai imaginé, l’expérience se déroule comme prévu ». Dès petit, il invente des objets originaux. Il a eu une enfance troublée due à une histoire familiale très forte qui lui créa des troubles psychologiques et des phobies. C’est seulement à l’âge de 17 ans qu’il commence à s’intéresser vraiment à ses inventions. Tesla apparaît comme un autodidacte. Décorations de Tesla Il a reçu de son vivant de nombreuses distinctions académiques d’universités américaines et d’autres pays : * la médaille John Scott * la médaille Edison qui est considérée comme la plus grande reconnaissance dans le domaine électrique * de nombreux prix décernés par les gouvernements européens. Mais il faudra 1975 pour que son nom figure au panthéon des inventeurs américains. Document n°1 : portrait de Nikola Tesla 3 Partie 1 : L’électricité Ses débuts à l’école En 1875 il rentre à l’école polytechnique de Graz en Autriche où il étudie les maths, la physique et la mécanique. Son professeur de physique lui présente un appareil à courant continu qui fonctionne à la fois comme un moteur et une dynamo. L’inconvénient est que cette machine produit beaucoup d’étincelles. Tesla l’examine et propose de remplacer le courant continu en courant alternatif, ce qui conduirait selon le professeur à un mouvement perpétuel donc impossible. L’idée de transformer cette machine ne le quittera plus : « pour moi, c’est un vœu sacré, une question de vie ou de mort. Je sais que je mourrai si j’échoue. Au plus profond de mon cerveau se trouve la solution, mais je ne peux pas encore l’exprimer ». Invention du moteur à courant alternatif Document n° 2 : le moteur à induction Six ans plus tard, il présente une conférence à l’American Institute of Electrical Enginneers, où il révèle un nouveau principe scientifique, d’une simplicité éblouissante. Ses applications pratiques révolutionneront le monde technologique. Tesla vient de découvrir un nouveau système, le principe du champ magnétique rotatif, généré par des courants alternatifs au nombre de un ou plus déphasés les uns par rapport aux autres. Le moteur à courant alternatif est inventé. Lutte pour la recherche d’un standard électrique Dans les mois qui suivent cette conférence, il s’investit complètement dans le but d’inventer de nouvelles formes de machines à courant alternatif. 4 En 1883 il achève la construction de son premier véritable moteur à induction à courant alternatif. Incapable de provoquer l’intérêt de quiconque en Europe avec son procédé radical, Tesla accepta l’offre de Thomas Edison qui lui proposait de venir travailler aux USA. L’année suivante, à l’âge de 28 ans, il décide de prendre le bateau et d’aller tenter sa chance pour aller travailler avec Edison aux Etats-Unis, où ce dernier vient de créer le réseau électrique qui alimente la ville de NY. Ce réseau, basé sur le courant continu, souffre de sérieux malfonctionnements : accidents fréquents, pannes régulières, plusieurs incendies causés par l’électricité… De plus le courant ne peux être acheminé à longue distance (environ deux miles) car les lignes ne pouvaient supporter des tensions élevées, indispensables aux transmissions lointaines. Une centrale était nécessaire tous les deux miles. Tesla intervient alors en parlant de son merveilleux moteur à induction à courant alternatif, selon lui tendance de l’avenir : « celui qui développera cette technique sera riche ». Edison n’est pas d’accord. Il met à contribution Tesla pour réparer l’installation électrique d’un paquebot, ce à quoi il arrive rapidement. Il découvre le moyen d’améliorer les dynamos primitives d’Edison et se voit proposé 50 000 $ pour continuer son travail. Edison n’aime pas le génie de Tesla, il se sent menacé par ses inventions talentueuses. Le problème grandit entre les deux hommes, ce qui amène Tesla à démissionner. Un groupe de financiers, conscients du potentiel économique, propose à Tesla de fonder sa société, ce qu’il fit. Malheureusement il se fait avoir et se retrouve sans argent, les financiers ayant récupéré son entreprise où il avait investit ses économies. Un dirigeant d’une grande société, Westinghouse, s’intéresse de près à son courant alternatif. En 1886 on assiste à la première inauguration commerciale du système de courant alternatif. Son moteur à induction est reconnu rapidement comme un élément de technologie nouvelle. Westinghouse, le concurrent direct d’Edison, rêve d’approvisionner les Etats-Unis avec le courant alternatif, il signe un contrat avec Tesla, à titre de consultant. Une lutte titanesque s’engage entre Westinghouse-Tesla et Edison, elle tourne à l’avantage de Westinghouse-Tesla. Installation du courant alternatif aux Etats-Unis Document n° 3 : une des premières versions de sa turbine 5 Westinghouse, en janvier 1893, annonce que sa compagnie vient d’obtenir le contrat d’installation de toute l’infrastructure électrique. On utilisera bientôt exclusivement le courant alternatif de Tesla, système tant bafoué et calomnié. Toute l’électricité utilisée dans le monde à cette époque sera produite, transmise, distribuée et transformée au moyen de système polyphasé de Tesla. La transmission du courant sur des centaines voire des milliers de kilomètres n’est plus un problème. Les deux premières usines génératrices de courant sur le Niagara sont construites dès octobre 1893, dont une sur les chutes du Niagara. La première sera finie en 1896 et alimentera Buffalo. A New York, les tramways et les métros fonctionnent au courant alternatif, l’électrification des chemins de fer est en bonne voie. L’industrie métallurgique a aussi besoin de hautes tensions que seul l’alternatif peut lui fournir, on assiste alors à un essor fulgurant de l’aéronautique. L’électricité permet de disposer à profusion d’énergie mécanique, calorifique, électromagnétique, ce qui entraînera une révolution extraordinaire pour l’industrie. En 1906 Tesla invente une turbine : 4,5 kg et 30 chevaux vapeurs. Tesla pense qu’elle pourra faire baisser le coût de l’électricité en raison de faible coût de fabrication par rapport à ce qui se fait à l’époque. Partie 2 : La lumière Lampe à pastille de Carbone - lumière à haute fréquence Le point fort de ses démonstrations dans ce domaine est la lampe à pastille de carbone, présentée en 1891. Elle est constituée d’un tube à vide (mais contenant quelques ions à l’état gazeux) de 15 cm terminé par un petit globe de verre muni d’une minuscule pièce de matériau solide, montée à l’extrémité d’un fil de connexion unique avec la uploads/Science et Technologie/ tesla 1 .pdf