J’en ai déjà parlé, Benjamin Franklin (surtout connu pour son engagement politique durant la guerre d’indépendance des États-Unis), était également un grand scientifique.
De ses nombreuses inventions, la plus sympathique selon moi sont les cloches détectrices d’orage.
Franklin était le premier à avoir compris l’origine électrique des orages et, en plus du paratonnerre qu’il inventa pour protéger les gens durant un orage, il inventa un dispositif qui permettaient d’en détecter l’approche :
Durant un orage, les mouvements ascendants d’air humide et chaud — moins denses — entraînent des charges électriques en altitude : les gros nuages d’orage se chargent donc progressivement en électricité et le sol se décharge : il se crée alors une différence de potentiel électrique entre le sol et les nuages qui augmente suffisamment pour surpasser la résistance de l’air et provoquer un éclair.
Les cloches de Franklin utilisent le fait que le ciel et la terre ont des charges électriques opposées.
Le principe est le suivant : on dispose de deux cloches fixes, isolées, et espacées de quelques centimètres : l’une est reliée à la terre par un conducteur, l’autre est reliée à l’air par un râteau ou une grille qui prend le vent. Il est important que les deux cloches soient isolées électriquement (par exemple avec une armature en plastique ou en bois). Les deux cloches prennent alors respectivement le potentiel électrique de la terre et de l’air.
Un petit pendule métallique suspendu par un fil isolant se trouve entre les cloches
Quand une brise de vent pousse la bille sur une des cloches, ces deux dernières égalisent leur potentiel électrique, ce qui a pour effet de produire une force répulsive entre les deux. Le pendule est donc renvoyé vers l’autre cloche dont il prend alors son potentiel électrique (opposé à celui de la première), avant d’être repoussé à nouveau vers la première cloche, et ainsi de suite.
Le pendule effectue alors un mouvement de va et viens entre les deux cloches. Un petit son est émis à chaque contact du pendule et de la cloche. Ce mouvement est entretenu tant que l’orage est là.
Le principe de fonctionnement est résumé sur cette animation (source)
Il est possible de faire des cloches de Franklin à la maison, avec très peu de matériaux ; il vous faut :
- deux canettes de soda en aluminium
- du papier d’aluminium
- une paille (ou tout autre tige légère et rigide en plastique)
- du fil isolant (fil de pêche ou laine par exemple)
- du fil conducteur (fil de fer ou de cuivre)
- optionnellement une grille métallique (passoire, râteau, fourchette par exemple)
Cette vidéo explique le début, mais pour détecter les vrais orages, il faut relier une des canettes à la terre (par exemple en plantant un bout du fil dans le sol) et l’autre canette à l’air (par exemple en la reliant à une passoire ou un râteau qui soit isolé du sol : la passoire filtre l’air et captera son électricité). Si tout est bien fait, que ça se passe bien et si un orage approche, la cloche se mettra a sonner !
image de Duane Schoon