Un panonceau haute tension sur une installation électrique.
Sur les poteaux électriques, ou même certains appareils de la maison (télé, four à micro-ondes…), on voit des étiquettes « danger, haute tension », suggérant qu’une tension très haute soit dangereuse. Inversement, quand on se prend une décharge d’électricité statique, on est soumis à environ 3 000 volts de tension. On dit alors que ce n’est pas dangereux, car l’intensité électrique est trop faible, suggérant que ce soit elle le vrai danger.

Du coup, quel paramètre constitue le vrai danger : la tension ou l’intensité ?

Tension ? Intensité ?

La tension et l’intensité sont les paramètres les plus communs décrivant les phénomènes électriques. Ils ne sont pas les seuls, mais on va s’y tenir pour l’instant.

L’intensité, d’abord : l’intensité du courant est l’importance du flot d’électron qui circule dans un circuit électrique : en un mot, il correspond au débit d’électrons.

Les électrons sautent d’atome en atome. Ceci ne se fait pas sans frottements. Une intensité très élevée dans un conducteur aura tendance à l’échauffer énormément : c’est le principe des résistances chauffantes.

Dans le cas du corps humain, l’électricité a d’autres effets : elle empêche les muscles (dont le cœur) de fonctionner normalement. De plus, un courant trop fort a des effets sur la chimie dans les cellules (équilibre ionique, etc.). Le danger immédiat suite à une électrisation importante vient également de là. Tous ces effets peuvent se montrer dès 50 milliampères.

Il ne faut pas oublier cependant que le corps humain n’est pas un bon conducteur : la peau, si elle est sèche, est un bon isolant : sa résistance électrique est élevée. Mon ohmmètre mesure par exemple 700 kΩ entre mes deux mains.
Cette haute résistance implique que le courant qui passe dans mon corps est très faible même pour une tension importante. En l’occurrence, si je tiens une pile de 9 V par les bornes, alors le courant qui passerait dans mon corps ne serait que de 13 µA : nettement en dessous du seuil de danger.

Ceci est vrai pour une tension donnée, ce qui nous emmène à la notion de tension : la tension électrique, c’est la force avec laquelle les électrons sont poussés dans le circuit électrique. On parle aussi de « force électromotrice », et donc la force qui fait avancer les électrons. Une haute tension implique que les électrons sont forcés dans le circuit, comme envoyés sous pression.

Or, si une tension est suffisante, même un matériau possédant une très grande résistance électrique peut devenir conducteur, y compris un isolant. On parle alors du « claquage » de l’isolant.

Du coup, pour le corps humain avec 700 kΩ et dont le danger commence à 50 mA, la tension dangereuse commence à 35 000 V.

Tout ceci n’est vrai que si le générateur est capable de délivrer 50 mA. Parfois, on peut être soumis à 100 000 V sans aucun danger, tout simplement parce que l’intensité délivrée par la source est bien trop faible. c’est le cas des bobines Tesla : la tension est immense, mais l’intensité très basse : tout le courant passe très vite (sous l’effet de la tension immense) et l’électrisation ne dure qu’une fraction de seconde, trop rapidement pour constituer un danger

Le danger est bien réel, où est-il ?

Comme je l’ai dit, pour être dangereux, l’intensité doit être suffisante pour brûler les tissus du corps ou perturber le fonctionnement des organes vitaux, mais la tension doit également être assez importante pour réussir à pénétrer dans le corps. Sans tension, le courant ne passe dans le corps.

Le danger n’est donc pas uniquement l’intensité ou uniquement la tension : tension est responsable de l’intensité, mais cela dépend d’autres facteurs (résistance du corps humain, fréquence…).

Ce n’est pas tout. Quand on reçoit un coup d’électricité statique de sa voiture par exemple, la tension est de l’ordre de 3 000 V. L’intensité, lui, est de l’ordre du millier d’ampères également !
En revanche, la quantité d’électrons en circulation est très faible. C’est juste qu’ils sont fortement émis d’un côté et attirés de l’autre.

Dans l’ensemble, l’arc électrique ne dure que quelques micro-secondes. L’énergie totale transportée, et donc les dommages produits à votre corps sont minuscules : un petit choc, ou un petit sursaut, tout au plus. Il est là le vrai danger : l’énergie, et la puissance.

La puissance, c’est le débit d’énergie. Par exemple, si vous sautez d’un immeuble de 50 mètres, alors ce sont 50 mètres d’énergie potentielle que vous recevrez en heurtant le sol en un instant et qui vous sera fatal. Si vous sautez chaque marche de l’escalier jusqu’en bas de l’immeuble, l’énergie potentielle absorbée sera identique. Seulement, il sera dilué dans le temps.

L’énergie est dangereuse dans la mesure où le corps ne peut dissiper qu’une certaine quantité d’énergie d’un seul coup. Sauter de 20 cm est possible : nos muscles et nos tendons peuvent amortir cela. Quand on saute de 50 mètres, il ne peut pas.

Dans le cas du danger électrique, c’est un peu pareil : le corps peut supporter une décharge statique, même si c’est du 3 000 V / 1 000 A, du moment que la décharge ne dure qu’une nanoseconde. Si par contre vous touchez des fils électriques, la décharge est continue et le corps reçoit une grande quantité d’énergie (chaleur, ionisation au sein des cellules…) et ne survit pas.
Pour un choc statique, c’est le temps d’exposition qui est limité.

Pour une batterie de voiture, ça serait la tension : la batterie peut délivrer 500 ampères durant plusieurs minutes. Mais la tension de 12 V ne suffit pas à forcer ce courant à travers votre corps : vous pouvez toucher la batterie avec vos mains, ça ne vous fera rien.

Inversement, ma bobine Tesla produit environ 25 000 V : pourtant, on peut tous les toucher sans craindre d’être foudroyés, car l’intensité est faible et la durée d’une étincelle également.

On peut faire un parallèle avec le danger thermique : une étincelle produite par une bougie d’anniversaire est très chaude : supérieur à 1 000 °C. Mais elle est également minuscule et ne véhicule que peu d’énergie. Par contre, un verre d’eau bouillante, bien que n’étant qu’à 100 °C, est beaucoup plus volumineux et contient suffisamment d’énergie pour vous brûler sévèrement.
On ne peut donc pas vraiment dire qu’un ou l’autre de la chaleur ou de la température est plus dangereuse : le tout est de savoir quelle quantité de chaleur est réellement transmise à votre corps et à quelle vitesse.

« Danger haute tension ! »

Maintenant, si la tension n’est seule responsable du danger, on peut se demander pourquoi les panneaux indiquent « danger, haute tension » et non « danger, haute intensité ».

Avec de l’eau, si on place une pièce trouée sur une tuyau, moins d’eau va passer. Mais si on augmente la pression, l’eau passera plus rapidement dans le trou et le débit montera. Il arrivera un moment où la pression plus forte compense la diminution de la taille de passage et le débit sera rétabli. Si on suppose la taille du tuyau comme une constante, alors c’est bien la pression qui régule le débit.

Pour l’électricité, si on augmente la tension aux bornes de n’importe quel composant, l’intensité va monter. C’est la différence de potentiel — appelée tension — qui est responsable de l’apparition d’un courant. Le passage du courant correspond alors à un flot de charges électriques poussées par cette tension qui vont rééquilibrer le potentiel entre deux points.

On comprend que si la différence de potentiel est plus forte, les électrons sont poussées avec davantage de force. Même si on place un obstacle au courant — une résistance, donc — cet obstacle ne suffit plus quand la tension est vraiment trop grande.

Il ne peut y avoir de courant sans tension, mais il peut y avoir une tension sans courant.
C’est la tension qui produit le courant, mais ça ne veut pas dire que c’est lui l’unique danger. Il est juste responsable de l’ensemble du phénomène électrique, dont une partie est dangereuse. D’où la notation « danger, haute tension ».

Note de fin

Attention cependant : ce que je dis ici est valable que pour les tensions continues.
Quand je dis qu’il faut 35 000 V pour produire un courant dangereux dans le corps, c’est en courant continu. La résistance corporelle est de 700 000 ohm en continu seulement.

Dès qu’on passe dans le domaine alternatif, la résistance électrique n’est plus la seule à prendre en compte. Il faut alors considérer son équivalent en alternatif : l’impédance. Ce dernier dépend de la capacité et de l’inductance du corps humain. Or, ces deux grandeurs ne sont pas nulles pour le corps humain.

Dès lors, le courant alternatif passe beaucoup plus facilement dans le corps humain, en particulier si sa fréquence est élevée. Ainsi, le courant dans une prise est du 230 V alternatif : ceci est très largement suffisant pour pénétrer dans le corps et y envoyer un courant fatal de plusieurs ampères.

En fait, en alternatif, même 50 volts peuvent être dangereux.

N’oubliez pas : vous pouvez toucher un condensateur chargé de 400 V sans trop de problèmes. Mais ne vous avisez pas de toucher des fils sous courant alternatif, même à « seulement » 50 volts.

Un peu plus haut je parlais des bobines Tesla : celles-ci produisent des courants alternatif de >50 000 V. Le courant produit traverse très largement le corps humain. L’astuce ici réside dans la nature d’une bobine Tesla, qui est un transformateur. Ce qu’il produit en haute tension, il le compense par une très faible intensité. Donc même si la tension est très élevée, l’intensité ici est de l’ordre du microampère, ce qui est bien loin du seuil dangereux.

Enfin, concernant les éclairs : certaines personnes survivent, mais il ne s’agit que de chance. Généralement, il pleut lors d’un orage, donc on est déjà mouillé. Le courant électrique reste donc en surface de la peau, sans passer par les organes vitaux. Par contre, un éclair est très chaud et très lumineux : le simple flash vu à quelques mètres peut vous aveugler durant des jours et vous brûler sévèrement. Même à distance, les UV émis par un éclair peuvent vous brûler la peau.

image d’en-tête de Jamelah E.

36 commentaires

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Juju wrote:

C'est clair.
Une petite note sur la sécurité domestique (différentiel) aurait été bienvenue ?

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Rak wrote:

Bonjour,
L'intensité d'un courant est résultante de la résistance de l'élément soumis à la tension.
Ensuite chaque élément a ses propres caractéristiques et son comportement face aux conséquences de l'intensité du courant qui le traverse.
Vous parlez de la charge d'un condensateur sous 400 V : un condensateur de 1pF ou de 1000 uF ?... La charge accumulée n'est pas la même dans les deux cas.
La résistance interne d'une source influence ses capacités à débiter plus ou moins de courant.
La résistivité du corps humain semble suffisamment basse pour placer sa résistance moyenne autour de quelques kilo Ohms.

La question de l'orage est trop importante pour sembler dire qu'il y a des gens qui en réchappent.

Les gens qui ont des accidents électriques n'ont surement pas passé en revue tous les cas de figure avant qu'il leur arrive, en se demandant "dans ce cas, est-ce dangereux ?"
Tout cela pour dire qu'en toute logique il faudrait terminer ce genre d'article à minima par des conseils de sécurité écrits en majuscule : "TOUTE SOURCE DE TENSION EST POTENTIELLEMENT DANGEREUSE !"
Cordialement.
Rak

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Le Hollandais Volant wrote:

@Rak :

L'intensité d'un courant est résultante de la résistance de l'élément soumis à la tension.

L’intensité dépend de ces deux choses (entre autres), mais sans tension, il n’y a pas de courant : c’est ça l’important.

Bien-sûr, on peut produire une intensité de 400 ampères avec un condensateur délivrant 1 V : c’est juste qu’il sera déchargé en un temps hyper-court à cause de la quantité de charge bien trop faible qu’il contient.
En fait, un électron seul qui se balade constitue (très localement) un supra-conducteur (résistance nulle) avec une intensité infinie.
Est-ce que cet électron constitue un danger électrique ? Non.

Ok pour la résistance interne d’une source : c’est quelque chose d’important. C’est pour cette raison qu’une pile ne peut pas débiter beaucoup de courant (enfin pas infiniment). Pas autant qu’un condensateur par exemple, qui se décharge très vite. C’est aussi ce qui différentiel les condensateurs (peu de charges mais une très faible résistance interne et donc une forte intensité possible) des supercondensateurs : une très forte capacité, mais une résistance élevée et donc une intensité délivrée assez faible.

La résistance d’un corps humain dépend de plein de facteurs. La valeur que je donne c’est celle que j’ai mesuré sur moi avec un ohmmètre fonctionnel. Si j’avais mouillé mes mains, ou si j’avais mis la fiche dans la bouche, la valeur aurait été bien inférieure. Aussi, si je peux assurer que mettre ses mains sèches et propres sur une batterie de voiture ne fera rien du tout, faire la même chose avec les mains enduits d’eau de mer et présentant des plaies ouvertes peut s’avérer dangereux, oui.

Toute source est potentiellement dangereuse, oui.
L’important ici reste le « potentiellement » : quelqu’un qui mange une pile 9 V et se mal parce les ions dans son estomac commencent à produire une électrolyse, je n’appelle pas ça un « danger électrique ». C’est un danger tout court. Mais à ce niveau là, tout peut être dangereux, y compris un stylo, une éponge ou un coussin. C’est n’est pas l’objet de l’article.

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AdnX wrote:

Merci 1000 fois pour cet article qui répond une fois de plus aux vieilles questions que je traîne dans ma tête.

Je me suis récemment posé la question de savoir à quel endroit sur un circuit électrique on se faisait electrocuter en premier - même s'il s'agit de quelques nanosecondes. Impossible de trouver quoi que ce soit en anglais ou français sur le web. Je suis arrivé à la conclusion que les electrons proches des 2 bornes d'un générateur se mettaient en movement en premier et que l'onde électrique initiait sa boucle sur un circuit fermé à partir des 2 bornes en même temps. Une lampe s'allumerait donc plus rapidement si elle est proche d'une des bornes du générateur que si elle en est éloignée.

As-tu un avis là-dessus?

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Le Hollandais Volant wrote:

@AdnX :

Une lampe s'allumerait donc plus rapidement si elle est proche d'une des bornes du générateur que si elle en est éloignée.

Oui.
Mais ce n’est qu’une question de nanosecondes.

ElectroBoom a détaillé le calcul : https://www.youtube.com/watch?v=IOb3-JZPY0Y
En fait les électrons ne voyagent dans le fil qu’à une fraction de millimètre par seconde. Pas plus vite qu’un escargot, au sens propre du terme.

Par contre, quand le premier électron se met en mouvement, il repousse le suivant, qui repousse à son tour le suivant, etc. Ce « repoussage » de proche en proche est lui extrêmement rapide : proche de la vitesse de la lumière.
De toute façon, le courant du secteur est alternatif : les électrons vibrent en faisant globalement du sur place.

Donc même si ton ampoule est 1 mètre plus proche de l’interrupteur, le gain de temps ne sera que d’environ 5 nanosecondes. Il faudrait que le fil fasse 10 fois le tour de la Terre pour qu’on voit une différence de seulement 1~2 secondes.

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Rnouf wrote:

Autre élément à prendre en compte selon moi, c'est l'effet de claquage dans l'air : en haute tension, il n'est pas nécessaire d'être en contact directement avec la partie conductrice sous tension, se rapprocher est alors dangereux.

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AdnX wrote:

@Le Hollandais Volant : excellent le lien vers Electroboom! Je ne connaissais pas et il mérite d'être connu.

Pour en revenir à ma question, j'aimerais pouvoir visualiser "en slow-mo" la naissance d'une onde électrique consécutive à la mise en mouvement des électrons par la tension.

Une onde - électrique en l'occurence - a une vitesse (disons proche de celle de la lumière pour simplifier) donc une direction, et donc un point d'origine.
Si j'ai bien compris ta reponse, tu places le point d'origine à l'interrupteur?

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Will Blad wrote:

Bonjour,

Très bonne explications ! Je ne rate aucun de vos articles!
Par contre il y a bug dans le 18éme paragraphe :

En par contre vous touchez des fils électriques,
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Le Hollandais Volant wrote:

@AdnX : Tu peux voir des simulations de ça.
Par exemple ici un électron qui vibre (oscille de haut en bas) : http://www.mysearch.org.uk/website1/html/406.WSM.html et perturbe le champ électro-magnétique autour de lui.

Il faut bien noter par contre que cette perturbation se fait initialement dans toutes les directions. Il ne faut donc pas voir ça comme des cercles, mais comme des sphères.

Ensuite, tu y vois une seule vague, mais en réalité, ce sont deux "vagues" qui sont couplées : l’onde sur le champ électrique, d’une part, et l’onde sur le champ magnétique de l’autre. Les deux sont couplées : https://giphy.com/gifs/wave-physicsgifs-4cqbCFU6b0LjW

En soi ce n’est qu’un seul champ électromagnétique, mais on distingue les champs électriques (E) et le champ magnétique (B).

@Will Blad :
Merci :)

En effet, il fallait lire « si par contre vous touchez des fils électriques ». J’ai corrigé.

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AdnX wrote:

@Le Hollandais Volant : Merci de ta réponse ;) animations très complètes.
Je poursuis mes "recherches" sur la/les localisations des premiers électrons d'un cable qui se mettent en mouvement dans un circuit fermé pour générer l'onde électro-magnétique, et la/les directions que prend cette onde en fonction du câble.

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Le Hollandais Volant wrote:

@AdnX : Avec plaisir :)
C’est un sujet très vaste, très complêxe, mais très intéressant et aussi très élégant : parfois c’est juste beau, ce que font les électrons.

Par exemple, si on a un fil de cuivre de 5 cm de diamètre (un gros câble en fait). En courant continu, les électrons vont être poussés d’un côté à l’autre quelque soit leur position dans le câble. Les électrons en déplacement produisent un champ magnétique. Comme les courant est uniforme et continu, ce champ magnétique est constant et rien de spécial ne se produit..

En courant alternatif haute fréquence, étant donnée le changement très rapide de sens du courant, les électrons oscillent : ils constituent des charges électrons dont le déplacement varie. Cette variation est importante ici : si le déplacement varie constamment, alors le champ magnétique également. Ce champ magnétique variant induit un courant secondaire dans le fil de cuivre. Ce courant secondaire est opposé au courant initial qu’on envoie dans le fil. Ce courant est plus fort au centre du fil.
Il en résulte donc que ce courant « d’opposition », plus fort au centre, empêche les électrons de circuler au centre du fil. Le courant alternatif ne circule donc pratiquement que à la surface du fil de cuivre.

Autrement dit, utiliser un fil de cuivre de 5 cm de diamètre n’est pas plus efficace qu’utiliser un tuyau de cuivre de 5 cm de diamètre mais de 1 cm d’épais (donc un fil creux « façon bambou »). En courant alternatif haute fréquence, utiliser un fil plus épais ne permet plus de réduire la résistance du fil. Il faut mieux avoir deux petits fils que un seul gros.

C’est pour cette raison que certains câbles sont composés de multiples petits fils et non pas un seul gros fil.

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AdnX wrote:

@Le Hollandais Volant : J'ai encore appris un truc!
Continue avec tes articles - tu fais le meilleur blog que je connaisse.

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man-x86 wrote:
Mon ohmmètre mesure par exemple 700 kΩ entre mes deux mains.

Ça peut beaucoup varier.
En mesurant entre mes deux mains (faible humidité, vent sec), je mesure 1MOhm, mais si je mets un peu de salive au bout de chaque doigt, ça retombe à 300kOhm, la sueur ou l'humidité ambiante peuvent encore beaucoup faire baisser cette valeur.

vous pouvez toucher un condensateur chargé de 400 V sans trop de problèmes. Mais ne vous avisez pas de toucher des fils sous courant alternatif, même à « seulement » 50 volts.

Prudence quand même.

Les capas "réservoir" des alimentations à découpage (325V, ou ~400V avec un PFC boost) ont une capacité de forte valeur (>100uF), ça suffit à faire un sacré choc même avec l'alimentation déconnectée du secteur. Par expérience, toucher un rail de >200V DC fait quand même assez mal (le bras reste comme anésthésié pendant quelques heures).
(5J pour une capa de 100uF chargée à 325V, la réserve d'énergie est conséquente).

L'autre risque que peu de gens mentionnent, c'est l'effet de surprise ou le réflexe associé à un petit choc, qui peut suffire à faire tomber une personne d'une échelle, ou à lui faire bouger la main dans un endroit dangereux (les moteurs industriels ont souvent un ventilateur à côté du collecteur).
Même avec des outils isolés et en basse-tension, il y a aussi le risque de blessures par un arc ou des composants/cuivre/liquide qui explose en direction de la tête et des yeux (par exemple un court-circuit sur une batterie de téléphone).

En AC, c'est intéressant de voir que le corps est capacitif, et a aussi un effet de peau.
On ne sent presque rien en touchant un conducteur à 1kV à 200kHz, mais la peau brûle en surface, contrairement à 24V à 1kHz qui pique vraiment les doigts.

Ça permet d'arriver à quelques conseils :
- Ne pas serrer des conducteurs dans la main (mais on peut les toucher avec le dos de la main, qui va se contracter en cas de choc)
- Travailler sous tension avec une main dans le dos (et surtout pas à la terre ou à un autre potentiel fixe), au pire avec le bras/coude qui touche la terre (le courant retourne à la terre par les chaussures, le sol et le reste du corps assez résistants, ou par le coude, plus conducteur, mais avec moins de risques de dommages pour le reste du corps)
- Faire attention à ce que personne ne puisse remettre le contact quand on touche un circuit mis hors-tension.

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Le Hollandais Volant wrote:

@man-x86 :

L'autre risque que peu de gens mentionnent, c'est l'effet de surprise ou le réflexe associé à un petit choc, qui peut suffire à faire tomber une personne d'une échelle, ou à lui faire bouger la main dans un endroit dangereux (les moteurs industriels ont souvent un ventilateur à côté du collecteur).

+1

C’est pas pour rien qu’il y a des habilitations électriques, ils parlent globalement de tout ça et ça fait parfois assez peur, comme les gens qui se retrouvent collés à des tableaux électriques car les muscles se referment sur les conducteurs, ou la peau qui brûle ou fond sur le cuivre… Les dangers sont multiples.

Et même, sur les gros arcs, il faut aller jusqu’à se protéger des UV et de l’ozone. Ce dernier est produit par ionisation du dioxygène (O2) de l’air et se recombine en ozone (O3), qui est un gaz toxique, très ionisant et à l’odeur caractéristique : l’odeur « électrique » sentie à côté des gros transfos EDF…

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M.Wittgenstein wrote:

@Le Hollandais Volant : Bonjour, très bel article sur un phénomène plus compliqué qu'on ne le pense. Juste un petit détail, je ne crois pas que les électrons "se poussent" dans le circuit. La tension produit un champ électrique qui se déplace à la vitesse de la lumière dans le conducteur, et c'est ce champ qui excite les électrons en même temps.

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Le Hollandais Volant wrote:

@M.Wittgenstein : Cela revient au même, à la fois d’un point de vu du résultat final que du point de vue énergétique (l’énergie émise par la source ainsi que la distribution d’énergie). Mais c’est bien le champ électrique qui, comme vous le dites, qui est responsable de l’ensemble du phénomène de mise en circulation des électrons.

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Xelany wrote:

Article intéressant, j'ai toujours eu du mal à bien comprendre les notions de tension et d'intensité... Là encore quelque chose m'échappe, d'après moi si on augmente la tension l'intensité devrait augmenter aussi...or tu parles d'une tension de 36000 pour les bobines Tesla et même de tension de 100000 volts, et d'une intensité faible, et donc d'une absence de risques... Comment une telle tension peut-elle produire une intensité si faible, si la force qui pousse les électrons est très importante, le débit devrait lui aussi être élevé non?

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Le Hollandais Volant wrote:

@Xelany : Dans un résistor, oui : plus on augmente la tension, plus l’intensité monte.
Mais du coup, il faut que le générateur puisse produire une forte intensité aussi. Si ce n’est pas le cas, seule la tension va monter.

C’est comme un robinet sur lequel on met un obturateur avec un petit trou. Si le trou est petit, tu auras un petit jet (faible intensité) avec une très forte pression (forte tension). Si tu augmentes la taille du trou, le jet sera plus gros et la pression moins forte, mais le débit total (puissance) reste identique. Si tu mets un obturateur avec un trou plus gros que le diamètre de ton robinet, cela n’augmentera plus le débit, qui est fixé par ton installation.

En électricité c’est pareil : deux pilles AA ont une puissance maximale fixe. À partir de là, on peut monter l’intensité (ça réduira la tension), ou monter en tension (mais ça réduira l’intensité), en fonction de ses besoins. Bien-sûr, on peut aussi baisser l’intensité ET la tension, en limitant le débit total avec un potentiomètre, par exemple, mais on ne peut pas augmenter indéfiniment la tension et l’intensité.

Avec un condensateur, on peut monter à des tensions et des intensités très fortes (400 V et 1000 A), mais dans ce cas, la puissance est telle que le condensateur se vide en 5 millisecondes : la quantité d’énergie (puissance ÷ durée) dans le condensateur est trop faible.

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Grég wrote:

Bonjour à tous,
J'ai pas tous compris concernant la dangerosité du courant éléctrique alors je préfére exposer mon cas.
Pour faire des randonnés nocturne, j'ai équipé mon VTT de 4 petits phares à LED. Ces petits phares sont vendu pour une utilisation de 4.00 Volt à 84.00 Volt.
J'ai acheter un accu Li-ion de 12 volt et 9800mAh sur le web. Le résultat en terme d'éclairage est très décevant. Du coup, j'ai acheté un 2em accu de 12 Volt / 9800mAh et je les ai mis en série. J'ai donc 24 Volt et 9800mAh. Ca éclaire bien mieux.
Mais comme j'aime les excès en tous genre, je me suis dit que si les petits phares sont fait pour un voltage de 4 volt jusqu'a un maximum de 84 Volt et bien 48 Volt (4X 12 volt)sera vraiment géniale. Du coup j'ai acheté 2 autres accu de 12 volt / 9800mAh ce qui me fait 48 Volt et 9800mAh.
Ma question est: Est-ce que lorsque je vais faire mon montage, il ya un risque que ça picote si je touche le plus et le moins en même temps ?
... ou 48 volt / 9800mAh c'est complétement indolore et je ne ressentirai strictement rien ?
... ou je n'ai qu'a essayer et si ça pique, ça m'apprendra à ne pas attendre une réponse de la part d'un visiteur de Couleur Science.
Merci beaucoup pour vos réponses.
Bien cordialement

Grég

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Le Hollandais Volant wrote:

@Grég : :D
48 ou 96 volts, même, sont bien trop peu pour traverser la peau et maintenir un courant dangereux.

... sauf si tu as de la sueur sur les doigts (la sueur contient du sel sous forme dissoute, et donc ionique, et donc conductrice). Delà à ce que ça devienne dangereux, j’en doute fort.
C’est écrit dans l’article, ce n’est qu’en courant alternatif que ça devient dangereux.

Par contre, il faut vérifier que les pilles en question et même les lampes ne soient pas court-circuités ni ne chauffent.
9800 mAh, ça commence à faire pas mal d’énergie stockée dans la batterie. Et si une des piles explose/brûle/chauffe, suite à un choc, de l’eau ou autre, ça peut faire mal.

Ceci étant dit, sur les mains sèches, tu ne sentiras pas du 12 V, ni du 24 V. Peut-être un brin de picotement sur du 48 ou 96 V, mais rien de dangereux et pas de choc électrique. Il faudrait monter beaucoup plus haut pour ça.

Soit prudent quand-même :)

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John Doe wrote:

bonjour à tous.

Je mets ce complément d'information afin d'éclairer cet article, car la dernière partie des explications s'avère être totalement erronée ! En tant qu'électricien (de métier), je sais ainsi de quoi je parle...

1) La résistance corporelle (face au courant continu, comme cité dans l'article) ne correspond pas à la résistance cutanée (surtout avec une peau sèche). Dire que celle-ci atteint 700 kilo-ohms, cela est vrai, mais sous certaines conditions :

a) la mesure s'effectue à l'aide d'un ohmmètre pour obtenir cette valeur (pouvant fortement fluctuer d'un individu à l'autre). La personne voulant faire ce test tient simplement les pointes de touche de l'appareil entre les doigts de ses deux mains pour voir cette valeur s'afficher. Or, un ohmmètre ne délivre qu'une très faible tension (de l'ordre du volt, voire moins). Il faut savoir ainsi que le corps humain voit sa résistance fortement fluctuer en fonction du courant le traversant ! En d'autres termes, elle n'est pas constante (très loin delà !).

b) Annoncer qu'il faille appliquer une tension de 35kV (spécifiquement en courant continu) pour que 50mA traversent le corps humain est une hérésie totale ! Pour preuve : à l'époque où aux Etats Unies d'Amérique on pratiquait la condamnation à mort par électrocution (communément appelée la chaise électrique), les condamné(e)s étaient soumis à une différence de potentiel de l'ordre de 5 à 6kV (pas 35kV !). Le courant les traversant frôlait l'Ampère ! Donc, cette constante de 700 kilo-ohms ne marche pas du tout dans vos calculs ! Ce traitement était plus que suffisant pour tuer quelqu'un ! De plus, on utilisait typiquement le courant continu, occasionnant plus de dégâts sur le corps humain que le courant alternatif, et ce, pour deux raisons : primo, les brûlure occasionnées sont plus profondes car en continu, il n'y a pas de passage périodique par zéro volt. Secundo, en courant continu, on observe un phénomène d'électrolyse du sang au moment du passage d'un courant important, ce qui s'avère fatale pour la personne (longuement) atteinte.

2) Annoncer que le courant alternatif est plus dangereux que le continu est une erreur, par ce que je viens de mentionner ci-dessus. Annoncer aussi que l'on peut être traversé par plusieurs ampères sous 230V est encore une autre erreur ! Il faut savoir aussi que le corps humain est à la fois très peu capacitif et très peu inductif, ce qui ne change pas grand chose au problème du courant continu, face à l'alternatif, excepté la profondeur des blessures occasionnées. Notre corps étant essentiellement résistif verra ses brûlures plus profondes en courant continu, sachant que l’action de ce dernier sera différente à cause des interactions chimiques se produisant au moment du choc.

Maintenant, que dit la norme électrique NF C 15-100 en matière de protection vis-à-vis de l'habitat ?

Cette norme prend en compte le cas le plus défavorable, c'est-à-dire un individu malade, avec 40°C de fièvre et transpirant comme un dingue (état grippal avéré) ! Sachant que cette personne n'est pas en bon état de santé, il existe un risque majeur pour elle face à une électrisation (ou blessure par le courant). On considère dans ce cas que la résistance corporelle de cette personne (malade) tombe à 1000 ohms ! En d'autre termes, elle peut être tuée par un courant de 50mA sous 50V (continu ou alternatif).

C'est à partir de ce constat qu'il a été rendu obligatoire l'utilisation des disjoncteurs différentiels dans tous les habitats ainsi que la définition des classes de protection du matériel électrique.

- Le matériel de classe 0 (interdit en France) : tout appareil à carcasse métallique directement accessible (par l'utilisateur) fonctionnant sur le secteur (sans séparation par transformateur d'isolement) n'étant pas équipé d'un fil de terre.

- Le matériel de classe 1 : tout appareil à carcasse métallique directement accessible (par l'utilisateur) fonctionnant sur le secteur (sans séparation par transformateur d'isolement) étant obligatoirement équipé d'un fil de terre.

- Le matériel de classe 2 : tout appareil ayant son enveloppe externe constituée de matière totalement isolante (matériau plastique) et fonctionnant sur le secteur, n'ayant pas l'obligation d'une mise à la terre (exemple, un téléviseur).

- Le matériel de classe 3 : tout appareil ayant les mêmes caractéristique qu'en classe 2, mais fonctionnant sous 48V (continu ou alternatif) au maximum !

Ce n'est pas un hasard si ces 48V ont été choisis, car c'est la tension limite (dans le cas le plus défavorable, avec une personne n'étant pas en bon état de santé) avec laquelle il vaut mieux éviter d'être traversé afin de limiter les dégâts par blessures !

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Grég wrote:

Bonjour à tous et surtout merci au Hollandais Volant de m'avoir répondu aussi vite.
Effectivement vous abordez dans votre message un autre point noir de mon montage.
J'ai découvert que ces accus Li-ion sont super "instable" et que effectivement elles peuvent prendre feu ou même exploser ! Çà ne me fait pas super plaisir comme découverte !
En fait, lorsque j'aurai fini la version 4X 12 volt/9800 mAh de mon montage éléctrique ( je dis 12 volt mais sur l'accu il est écrit 12,6 volt exactement), j'aurai un pack qui fait 14 cm X 10 cm X 8cm accroché dans deux petite sacoche sur le cadre de mon VTT, le tout exactement entre les jambes !
Mon problème est que des randonnées nocturnes, j'en fait aussi sous la pluies !
En abordant ce sujet, je ne suis plus sur la thématique première de ce post mais dans mon cas finalement, le plus dangereux ce n'est pas la tension, ni même l'intensité mais l'origine de mon courant: les accumulateurs Li-ion.
Merci encore de m'avoir répondu et si vous entendez parler d'un cycliste qui à explosé en pleine nuit sous la pluies, c'est surement moi ! :(

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severine wrote:

Bonjour,

Merci pour ces explications; je découvre votre blog que je trouve passionnant, avec un grand talent de vulgarisation !

Une chose me chiffonne toujours dans ces histoires de tension vs intensité. D'après la loi d'Ohm U=RI , si on suppose que la résistance du corps humain R est constante, alors on n'a plus qu'une seule variable libre. Si, comme vous le précisez, c'est la tension le "chef d'orchestre", alors l'intensité est complètement déterminée. Du coup je ne comprends pas bien comment on pourrait avoir une forte intensité avec une faible tension (en courant continu).

De même pour les bobines Tesla : que se passe-t-il si on branche une bobine Tesla dans un circuit à faible résistance ? Du fait de sa grande tension, le courant qui circule devrait être de très forte intensité, non ?

Merci !

Séverine

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Le Hollandais Volant wrote:

@severine : cela va dépendre de la puissance du générateur : de la quantité d'énergie qu'il peut physiquement délivrer.

C'est comme un robinet d'eau : le robinet sue l'on tourne permet de faire varier le débit, donc le courant. La pression (la tension) est déterminée par le circuit d'eau jusqu'au château d'eau.

À un moment, tu peux bien mettre le château d'eau aussi haut que tu veux, si il est vide, plus rien ne coulera.

Une bobine Tesla c'est un peu ça : la quantité de charges qu'il accumule en haut sur sa "tour" est trésor faible. La haute tension permet de libérer ces charges incroyablement vite, mais la quantité de charges reste faible, et donc l'énergie qui nous atteint également.

L'intensité représente le débit de charges, donc une quantité de charge par unité de temps. Pour augmenter l'intensité, on peut augmenter la quantité de charges, mais on peut aussi réduire la durée durant laquelle ces charges circulent.

Durant la microseconde pendant laquelle l'arc est formée, l'intensité est très élevée, mais durant la seconde d'après, elle est nulle. Rapportée à cette seconde, l'intensité moyenne est très faible.

Autre exemple : une étincelle d'une meuleuse ou d'une bougie de gâteau d'anniversaire est extrêmement chaude (plus de 1000 degrés). Pourtant, elles ne brûlent pas la peau car ce ne sont que des poussières incandescentes minuscules. L'énergie totale, la chaleur, est totalement inoffensive.

Maintenant pour un transformateur : la bobine Tesla est un transfo, mais une petite bobine qui fonctionne avec deux piles ne libère que de l'énergie par petite dose. À l'inverse, un transfo de four à micro-ondes qui est branché sur du 230 V, reste dangereux car le secteur est capable de délivrer une forte intensité ET une forte tension, donc une forte puissance.

D'où ma conclusion : ce qui tue ou blesse, c'est l'énergie totale reçue, et la vitesse à laquelle on la reçoit.

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severine wrote:

Merci beaucoup pour ces explications ! La comparaison avec l'eau est très éclairante .

Par contre j'ai toujours l'impression que l'intensité n'est pas vraiment la bonne variable : il faudrait mieux s'intéresser à la quantité totale de charges. Dans l'exemple que tu donnes de la bobine Tesla, l'intensité instantanée est très grande, mais pendant un temps très court, ce qui limite les dégâts...

De même pour l'intensité mentionnée sur la batteries : si je la branche en court circuit, j'aurais beaucoup plus que 500 A (mais sans doute pendant un temps très court ;). Pour une batterie, l'intensité doit effectivement correspondre au débit de recharge max qu'elle peut fournir. Mais pour une pile non rechargeable, la vraie variable me semble la quantité de charges stockées. Après j'imagine que c'est plus intuitif de donner une intensité (qui correspond certainement à la résistance typique que l'on attend du circuit) et une durée de vie approximative...

En ce qui concerne les risques pour l'humain, j'ai l'impression que le vrai paramètre se situe entre la puissance instantanée et l'énergie totale :
grande puissance sur temps très court (=faible énergie) => peu de dégâts
grande énergie sur temps très long (=faible puissance) => peu de dégâts
c'est entre les deux que les choses se gâtent ...

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Le Hollandais Volant wrote:

@severine : pour une pile, cela va dépendre de la résistance interne de la pile. Les charges ne sont pas libérées avec une vitesse infinie, mais "lentement".

Du coup le courant max est limité.

Un condensateur, par contre, même si la quantité d'énergie stockée est plus faible, a une très faible résistance interne : la totalité des charges peut être libérée en un temps extrêmement cours ! L'intensité deliverable par un condensateur est donc phénomènal. Ajoute à ça une tension importante, et ça donne aux condensateurs une puissance importante, même si ça ne dure que quelques instants à ce rythme.

Inversement, un condensateur peut se recharger très vite, mais une pile ne peut pas être chargée trop vite. La résistance interne est aussitôt ce qui chauffe les batteries lors de la charge/décharge rapide, ce qui peut parfois conduire à leur épuisement.
Une batterie rechargeable (accu) s'usera moins si on la recharge lentement. C'est pour ça, la recharge rapide des téléphones est pratique, mais ne doit être utilisée que quand nécessaire. Quand on a le temps, il faut mieux la recharger normalement, sans recharge rapide.

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severine wrote:

Merci pour ces infos, je ne connaissais pas le concept de résistance interne des piles, cela explique bien des choses !

Une autre question que je me pose : le voltage dépend-il de la quantité de charges stockées (par exemple aux bornes d'un condensateur ou d'une pile) ? Et dans la métaphore du château d'eau, quelle serait l'analogie pour le condensateur ?

Merci;

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Le Hollandais Volant wrote:

@severine : Non, la tension (voltage) dépend de la facilité avec laquelle les charges sont poussées dans le circuit. C’est analogue à la pression de l’eau.

Cela ne dépend pas du nombre de charges. Comme preuve : les piles alkalines, que ce soient des AAA, AA, C ou D, ont des tailles différentes (et donc plus ou moins de charges) mais font toutes 1,5 V.
D’ailleurs, j’ai un article qui explique pourquoi elles font 1,5 V : Pourquoi les piles font 1,5 V ?.

Pour résumer en une phrase : la tension est déterminée par la chimie d’une pile. Les piles alcalines ou salines font 1,5 V. Les piles Ni-MH (pilles rechargeables) font 1,2 V. Les piles lithium des smartphones font 3,7 V.

Enfin, pour comprendre le concept de capacité électrique et d’inductance, à l’aide d’une analogie avec l’eau, j’ai là également un article dédié : Grandeurs électriques : capacité & inductance.

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severine wrote:

Merci pour ces explications et pour ces articles passionnants ! Dans le condensateur, la tension semble cependant liée au nombre de charges accumulées, non ?

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Le Hollandais Volant wrote:

@severine : en effet, la tension aux bornes du condo est le rapport de la charge qu’il accumule sur sa capacité électrique.

Si la capacité est grande alors, à charge constante, la tension diminue : forcément, car c’est comme si le condensateur n’était pas « plein ».
Si on envoie davantage de charges dessus, à capacité constante, alors la tension augmente, car on injecte des charges là où la place est limitée.

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Donat wrote:

Bonjour, un transformateur de 6v délivrant 3A en courant continue, peux il être dangereux ? ( transfo de fil à couper).
Si je souhaite le remplacer par un transfo d un autre voltage, quelle est le calcul pour avoir l amperage correspondant ?
Merci d avance pour votre réponse.
Cordialement.

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hyc wrote:

Article très intéressant !
J'ai toujours cette peur de toucher une batterie de voiture cela dit....car je vois une grande intensité et j'en ai peur.

De même, jai une question :

J'ai 4 piles 18650 de 3.7V 3000mAh chacune. Je les mets dans un bloc de 4 piles, et lorsque je prends mon multimètre pour mesurer le voltage aux bornes, j'ai de GROSSES etincelles...
Ici on aurait 14.8V DC en principe, 3000mAh au total. D'après votre article, cela ne craint donc rien, mais à la vue de ces grosses etincelles, je n'oserai malgré tout pas prendre les fils rouge et noir à la main...
Pourriez-vous m'expliquer svp (si il y a vraiment danger, et pourquoi y a t il des etincelles) ?

Merci encore !

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Le Hollandais Volant wrote:

@hyc : ces piles ont une faible tension, mais une très forte intensité (40 ampère, pour certaines) et peuvent fournir 3000 mAh d'énergie.

Ici, la tension est trop faible pour être dangereuse. L'intensité est responsable des étincelles : normalement, un voltmètre se branche en parallèle et aucun courant ne le traverse à cause d'une très forte résistance dans l'appareil.
Sauf que durant le premier bref instant où tu initie le contact, le courant s'établit très vite dans les fils. C'est ça qui provoque les étincelles. Juste au moment du premier contact, le premier morceau de métal, parfois juste une poussière sur le fil, touche la pile : le contact se fait donc sur une toute petite section. Une forte intensité sur une faible section, ça provoque une fort échauffement et le métal brûle d'un coup : c'est l'étincelle. Une fois que le fil entre franchement en contact avec la pile, la section est plus forte et ça ne chauffe plus, l'étincelle s'arrête.

Tant que tu as les mains sèches et que tu ne mets pas la pile sur la langue ou ailleurs, ça ne fera rien.

Je comprends la réticence, c'est normal. Mais si tu veux essayer (dans le but d'en avoir moins peur et d'être rassuré par la suite), essayes avec une seule main : le (très très faible) courant résiduel qui traverse la peau ne traversera que ta main, et non le reste du corps et donc pas le cœur, le diaphragme, etc.

Aussi, tu peux toucher la pile à travers une forte résistance.
Perso quand je bricole avec des condensateurs haute tension, pour éviter de laisser trainerdes condensateurs chargés, je les décharge dans un sèche cheveux ou une résistance de chauffage d'appoint.

Après tout, une pile AA peut faire des étincelles aussi, si on la court-circuite (et le fil qui sert au court-circuit va chauffer jusqu'au rouge et fondre).

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JMVII wrote:

Bonsoir, j'aimerai d'abord savoir quel est la tension des briquets et stylos farce et attrape fonctionnant sur piles, ils ne provoquent qu'un sensation désagréable.
Ensuite j'aimerai savoir quel composant electronique(par exemple condendateur ou survolteur de tension) peut produire la même sensation, car je ne suis pas satisfaits des buzzers et moteurs vibrants, pas assez sensitif selon moi.
Merci pour vos réponses.


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