Nikola Tesla | Forum-science

Nikola Tesla

Ingénieur et inventeur, pionnier de l’électricité

Introduction

Si le nom de Tesla ne vous évoque rien d’autre que la marque de voitures d’Elon Musk, sachez que ce nom ne vient pas de l’imagination débordante du dirigeant de la marque. Il vient de Nikola Tesla, virtuose de la physique, de l’électricité et du magnétisme à qui l’on doit les bases du fonctionnement du « tout électrique », de la distribution du réseau électrique, du courant alternatif ou encore du moteur triphasé. Cet ingénieur et inventeur américain est peu connu du grand public, malgré ses quelques 300 brevets et 100 inventions, ainsi que les nombreuses avancées technologiques auquel il a contribué. Il est cependant connu de la communauté scientifique, notamment puisqu’une unité porte son nom, le Tesla (symbole T) étant l’unité de la densité du champ magnétique.

300

Brevets

100

Inventions

Jeunesse

Né le 10 juillet 1856 dans l’empire d’Autriche (à Smiljan, actuelle Croatie), Nikola Tesla a découvert l’électricité, mais l’électricité statique. C’est en frottant sa main sur les poils de son chat qu’il a été pris d’admiration pour cette « magie », qu’il n’a pas tout de suite compris. Au cours de sa vie, il a cherché des réponses à ses nombreuses questions au sujet de l’électricité et de ce phénomène physique fascinant. Dans un premier temps, Nikola Tesla souhaitait devenir professeur pour transmettre sa passion et l’enseigné, mais suite à un désaccord avec un professeur, il s’est orienté vers une carrière d’ingénieur dans le but de prouver ses idées et de réaliser les nombreuses inventions qu’il avait en têtes, qui étaient totalement novatrices pour l’époque. Tesla était quelqu’un de passionné et d’acharné, à tel point qu’il ne s’accordait que de très courtes nuits de sommeil et très peu de temps, du moins au début, à ses loisirs, à savoir les jeux de cartes et les jeux d’argent. Les jeux d’argent sont vite devenus une addiction chez lui et il valide tout juste son diplôme d’ingénieur.

Premier emploi et idées

Après un premier emploi à Budapest où il travaille sur des amplificateurs pour téléphone en 1882, il est invité à collaborer à l’introduction d’un système d’éclairage public à Paris au sein de la Edison General Electric Company, l’entreprise de Thomas Edison, industriel américain et aujourd’hui célèbre inventeur. Nikola Tesla profite de cette occasion pour parler à ses collègues de ses idées concernant un moteur à courant alternatif, mais le projet est jugé trop coûteux en cuivre.

Arrivée aux Etats-Unis

Après 2 années passées en France et en Allemagne, Nikola Tesla est amené à travailler à New-York dans le cadre de la résolution des problèmes de la distribution du réseau électrique. C’est Thomas Edison qui a supervisé son installation, mais il y avait des problèmes pour acheminer l’électricité sur de longues distances, des pertes de tension, des pannes trop fréquentes. La distribution se faisait alors en courant continu, fer de lance de Thomas Edison. Nikola Tesla a suggéré de passé à du courant continu au courant alternatif, ce qui résoudrait tous les problèmes, mais Thomas Edison n’était pas convaincu. Il a proposé à Tesla de travailler sur son projet de moteur à courant alternatif, et l’ingénieur autrichien l’a fait avec brio, puisqu’il réussit à créer une dynamo fonctionnant au courant alternatif. S’en est suivit un désaccord entre les deux hommes et leur personnalité narcissique, ce qui mena Tesla à démissionner.

Nikola Tesla collabore ensuite avec Georges Westinghouse, ingénieur et entrepreneur américain qui s’intéresse de près au courant alternatif. Westinghouse réussit à distribuer les moteurs polyphasés de Tesla et une véritable « guerre des courants » éclate. D’un côté Westinghouse et Tesla qui défendent les avantages du courant alternatif, et de l’autre Edison qui ne jure que part le courant continu. Nous allons nous intéresser de plus près aux deux technologies.

Courant alternatif et courant continu

Pour commencer, il faut savoir que le courant continu est noté « DC » (pour Direct Current en anglais) et le courant alternatif « AC » (pour Alternating Current). Chacun présente des avantages et des inconvénients.

Transport d’énergie électrique avec courant continu

Edison était un fidèle partisan du courant continu. Dans les premières années après l’introduction de la distribution d’électricité aux États-Unis, le courant continu d’Edison était la norme. Le courant continu présente de nombreux avantages :

Il n’y a pas de changement périodique du courant continu, ce qui le rend stable.
Les systèmes à courant continu pouvaient être directement reliés à des batteries d’accumulateurs.
Les génératrices à courant continu pouvaient facilement être branchées en parallèle.
La plupart des équipements de l’époque utilisaient du courant continu.

Mais les inconvénients du courant continu sont également très évidents :

Difficulté lors des changements de tension.
Impossible de réaliser le transport d’énergie électrique en haute tension.
Pertes d’énergie sur des grandes distances.

Le courant continu était la norme pour l’époque, et personne ne s’était vraiment intéressé au courant alternatif.

Transport d’énergie électrique avec le courant alternatif

Avant Tesla, les scientifiques avaient développé des alternateurs. Tesla a apporté des améliorations au système AC. En 1891, Nikola Tesla a obtenu un brevet pour un alternateur « haute fréquence ». Ensuite, il a obtenu des brevets pour des moteurs à induction triphasés et des transformateurs. Les avantages du transport d’énergie électrique en haute tension à longue distance du courant alternatif sont reflétés, et le problème que la machine ne peut pas utiliser le courant alternatif est également résolu.

Dans le cas d’une haute tension, la perte de transport d’énergie électrique est très faible. Le transformateur à haute efficacité rend la perte de transformation très faible aussi. En conséquence, la perte globale du transport d’énergie électrique avec courant alternatif est beaucoup plus petite que celle de transport d’énergie électrique avec courant continu. En plus, la tension peut être modifiée à volonté selon les besoins des utilisateurs en utilisant un transformateur.

Georges Westinghouse, allié de Tesla et défenseur du courant alternatif

Thomas Edison, persuadé que le courant continu est meilleur que le courant alternatif

Guerre des courants

Dans l’objectif de discréditer le courant alternatif de Tesla et Westinghouse, Edison eut l’idée de montrer qu’il était plus dangereux que le courant continu. Pour cela, il va jusqu’à faire des démonstrations publiques où il électrocute des animaux. C’est d’ailleurs comme cela que la chaise électrique a été inventé, dans un contexte où les pendaisons ratées faisaient scandale aux Etats-Unis. Edison a même essayé de remplacer le mot « électrocuté » par « westinghousé » dans les mœurs, mais cela n’a jamais fonctionné, tout comme sa campagne de discréditation du courant alternatif. Georges Westinghouse a fini par remplacer l’installation électrique au courant continu par du courant alternatif dans tous les Etats-Unis. Les deux hommes en sont ressortis fauchés à cause des procès et des procédures de justice dans lesquelles ils étaient engagés.

Avec tous ses avantages, le courant alternatif est entré dans nos vies. De nos jours, le courant alternatif est largement utilisé dans la production d’électricité, le transport d’énergie électrique et d’autres domaines.

Envie d’en savoir plus sur Nikola Tesla ?

Nous vous conseillons le documentaire Netflix « American Experience : Tesla » disponible sur la plateforme, ou ici, en anglais non sous titré, via Dailymotion :

Bibliographie

Cet article a été écrit par Ziyan Li et Adrien Lemineur, élèves ingénieurs à Polytech Annecy-Chambéry.

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