Paratonnerre
Un article de Freepedia.
Le paratonnerre est un dispositif inventé en 1753 par Benjamin Franklin. Il était conçu à l'origine afin d'« écouler à la terre le fluide électrique contenu dans le nuage orageux et ainsi empêcher la foudre de tomber ».
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Principe de fonctionnement
- Son réel fonctionnement est aujourd'hui mieux connu et les croyances remises en question. La structure d'un paratonnerre est composée d'une tige placée en hauteur puis connectée à la terre par un câble (voire mieux : plusieurs) appelé(s) conducteur(s) de descente capable(s) de conduire cette électricité. En croyant que le paratonnerre attire la foudre de très loin, il faudrait être cohérent et le placer non pas sur son toit mais au plus loin du bâtiment à protéger ! En réalité son attraction électrique est limitée et si les industriels continuent d'en utiliser, c'est qu'il y a une utilité plus réaliste.
- Aujourd'hui un tel système est constitué de plusieurs pointes, couvrant toute la toiture et les arêtes du bâtiment à préserver. Les pointes sont reliées entre elles par des filins conducteurs; interconnectées et reliées à la terre. Il est inutile de l'élever très haut : une espèce de toit en planche de fakir (plusieurs petites pointes) reste efficace.
- La pointe d'une tige est entourée d'un champ électrique en période orageuse. Si l'arc électrique (l'éclair) se dirige par malchance vers l'une des pointes, alors il finira sa course dans les câbles de descente (au lieu de passer par le bâtiment). Si l'éclair ne passe pas "à proximité", le paratonnerre n'a alors aucun effet.
- Une pointe unique a donc peu d'utilité, car rien ne garantit que l'éclair tombera à cet endroit. Notez qu'il existe des témoignages nombreux confirmant que la foudre peut tomber juste en dessous ou à côté d'un paratonnerre, dégradant ainsi le bâtiment supposé protégé.
Zone protégée
- Le modèle actuellement reconnu pour évaluer la zone protégée est le modèle électrogéométrique. Il consiste à considérer qu'un bâtiment (quel que soit sa hauteur, qu'il soit ou non équipé d'un paratonnerre) n'est protégé que sous une sphère qui y est accolée. Autrement dit, on prend une boule (sphère) géante et imaginaire que l'on fait rouler jusqu'au contact contre le bâtiment.
- L'espace situé en dessous du point de contact est supposé protégé.
- La taille de la boule (rayon de la sphère) dépend de l'intensité de l'éclair dont on espère se protéger. (De 5 mètres seulement pour un petit choc, à 200 mètres pour des chocs très rares et intenses.)
- Vu sous un autre angle, seuls les gros chocs de foudre seront attirés par les hauteurs du bâtiment ou les pointes de paratonnerres.
- Potentiellement, le bas d'un bâtiment risquera toujours un éventuel choc de foudre. Donc la foudre peut tomber partout (même entre deux pieds de la tour Eiffel).
- En s'éloignant du bâtiment aucune protection particulière n'est constatée. (L'idée que la pointe du clocher protège tout le village est à oublier.)
- Cela implique aussi qu'il n'est pas très utile d'élever démesurément les paratonnerres ni très malin de tout miser sur eux.
- Enfin, ce modèle n'a été observé que pour les décharges négatives (90 % des cas), aucune réelle protection n'étant constatée avec les chocs positifs (10 % des cas).
Conclusion : la notion de "zone protégée" connue culturellement est à relativiser fortement.
Intérêt et limite de la protection
- Il est rare de subir un choc direct de foudre. Le plus souvent les dégradations et pannes sont causées à distance par l'onde magnétique (un éclair dégage une onde très puissante). C'est cet effet indirect qui est responsable de la majorité des pannes électriques ou électroniques.
- Cela implique qu'un paratonnerre ne protège en rien les matériels électroniques (au contraire, si l'éclair touche il tombe au plus près des appareils).
- L'objectif d'un paratonnerre est seulement d'éviter des incendies et dégradation de la structure du bâtiment. Toutefois, s'il y a plusieurs conducteurs de descente vers la terre, il peut y avoir en prime un effet réducteur de l'onde magnétique (à l'intérieur du bâtiment).
- Il est important d'avoir plusieurs conducteurs de descente (capables d'écouler le choc de foudre) et bien positionnés. Ces conducteurs doivent être reliés aux masses métalliques proches pour éviter des arcs électriques : à l'instant du choc, deux extrémités d'un même câble ne sont plus au même potentiel (il peut y avoir plusieurs milliers de volts d'écart).
Autres protections
- La sécurité offerte par cet outil souvent coûteux doit donc être relativisée, malgré les croyances et conseils commerciaux. Il garde l'intérêt décrit ci-dessus. Ni plus, ni moins.
- Pour les constructions individuelles, les spécialistes en CEM (compatibilité électro-magnétique) connaissent des techniques simples, efficaces et peu coûteuses sur les façons de câbler l'installation électrique pour protéger les matériels.
- Ces conseils font souvent partie des normes actuelles en particulier pour des constructions nouvelles (Liaisons équipotentielles, absence de boucles sauf sur les masses, etc.) Recâbler le réseau électrique est plus efficace qu'un paratonnerre pour les matériels.
- ¨Pour protéger également le bâtiment, il faut un paratonnerre à plusieurs pointes. Cela est contraignant et peu esthétique dans le cadre d'une habitation individuelle. La pose est donc essentiellement rencontrée en milieu industriel.
- Il est en revanche conseillé de poser une pointe à l'endroit d'un impact direct si le bâtiment a déjà été touché.
La bonne nouvelle : il est (possible mais) très rare et peu probable d'être touché directement par la foudre ; que le bâtiment soit ou non "protégé". Par contre lutter contre les effets indirects (électromagnétiques) est prioritaire car il y a régulièrement des orages.
