La tension de la foudre ?

Sommaire de ce cours :

Chargement page et sommaire en cours...

« La tension de la foudre » : une question piège

Combien de volts ?

« Quelle est la tension de la foudre ? » On lit des dizaines, voire des centaines de millions de volts. L'ordre de grandeur est juste : entre le nuage et le sol, la différence de potentiel peut atteindre environ 100 millions de volts. Mais personne ne la mesure comme on mesure le 230 V d'une prise, et ce chiffre dit peu de chose de ce qui arrive au sol.
Car une fois le chemin ouvert, la foudre se comporte en générateur de courantUn générateur qui impose l'intensité, quoi qu'il traverse : sa tension s'adapte au circuit. C'est l'inverse d'une prise de courant, qui impose 230 V et laisse l'appareil fixer l'intensité. : elle impose son intensité à tout ce qu'elle traverse. La tension, c'est celle qu'elle fait apparaître sur son chemin :

U = R × I

30 000 A dans une prise de terre de 10 Ω : 30 000 × 10 = 300 000 V sur la prise de terre ;
dans un piquet de 1 Ω : encore 30 000 V ;
dans un câble de cuivre, la tension vient surtout de son inductanceUn fil droit présente environ 1 microhenry par mètre. Sous un courant qui monte d'environ 1 000 ampères par microseconde, cela fait environ 1 000 V par mètre de fil (U = L × di/dt). Voir le cours CEM solutions, en lien en fin de page. : d'où des fils les plus courts possible (chapitre 7).

À retenir : la « tension de la foudre » n'existe pas vraiment : c'est la tension de l'objet qu'elle traverse. Ce que la foudre impose, c'est le courant.

Combien d'ampères, et pendant combien de temps ?

Le courant de la foudre en fonction du temps

Le premier arc d'un éclair atteint en valeur médiane 30 000 ampères en quelques microsecondes, puis retombe à la moitié au bout de quelques dizaines de microsecondes. Le même éclair compte souvent 3 à 5 arcs successifs dans le même canal, séparés d'environ 60 millisecondes, ce qui le fait scintiller.

le premier arc d'un éclair atteint 30 000 A en valeur médiane : la moitié des éclairs font moins, l'autre moitié plus ; 5 % dépassent 80 000 A, et les rares éclairs positifs, partis du sommet du nuage, montent jusqu'à 300 000 A environ ;
le courant grimpe en quelques microsecondes et retombe à la moitié en quelques dizaines de microsecondes ;
un éclair compte souvent 3 à 5 arcs dans le même canal, à une soixantaine de millisecondes d'intervalle : c'est pour cela qu'il semble scintiller.

Pour comparer :
un disjoncteur de maison est prévu pour couper environ 4 500 A en court-circuit (cours Court-circuit, en lien en fin de page). Le premier arc d'un éclair moyen, c'est près de sept fois plus.

Valeurs du CIGRÉ, le Conseil international des grands réseaux électriques, tirées de mesures directes du courant sur des tours instrumentées, en Suisse, en Italie, en Afrique du Sud et au Japon.

Envie de 0 pub ? Le Pass dès 9 €

Une énergie énorme, mais pas là où l'on croit

Un éclair libère environ 1 à 10 milliards de joules, soit 1 à 10 gigajoules : l'énergie de 30 à 300 litres d'essence environ. Mais il la dépense presque entièrement dans l'air : chaleur, lumière, tonnerre, ondes radio. Moins de 1 % arrive au point d'impact.

Idée reçue :
« il suffirait de capter la foudre pour alimenter une ville ». Un éclair dure moins d'une seconde, personne ne sait où tombera le suivant, et l'essentiel de son énergie part dans l'air, loin de tout capteur.

Ordres de grandeur repris des travaux de Vladimir Rakov, spécialiste de la foudre à l'université de Floride. Les chiffres varient d'un ouvrage à l'autre : la mesure directe de l'énergie d'un éclair est impossible.

Ce qui tue : le courant qui traverse le corps

Comme pour le secteur, ce n'est pas la tension qui fait le danger, c'est le courant qui traverse le corps, son chemin et sa durée (cours DDR Protection terre, chapitre 1). La foudre ne dure que quelques dizaines de microsecondes, mais son courant est si fort qu'il peut arrêter le cœur ou la respiration.

environ 9 personnes foudroyées sur 10 survivent, mais beaucoup en gardent des séquelles : brûlures, troubles neurologiques parfois durables ;
en France, les estimations publiées parlent de 10 à 20 morts par an, mais aucun bilan officiel récent ne permet de l'affirmer avec précision.

Secourir une personne foudroyée :
vous pouvez la toucher sans danger : le corps ne garde aucune charge électrique. Appelez le 15, le 18 ou le 112 et, si elle ne respire plus, commencez le massage cardiaque, avec un défibrillateur si vous en trouvez un.