L’éphéméride du 15 juin

Invention du paratonnerre par Benjamin Fanklin le 15 juin 1752

Le paratonnerre est un dispositif qui, selon l’histoire officielle, est inventé le 15 juin 1752 par Benjamin Franklin à Philadelphie. Il est conçu afin d’« écouler à la terre le fluide électrique contenu dans le nuage orageux et ainsi empêcher la foudre de tomber ». Depuis, ces notions portent le nom d’effet de pointe en électrostatique et de cage de Faraday. Pour établir une protection contre la foudre, il faut construire une cage de Faraday enveloppant l’édifice à protéger.

Historique
Benjamin Franklin se passionne pour l’électricité et pense que la foudre est un phénomène électrique. Si le physicien est le premier à émettre l’idée, le 29 juillet 1750 de se protéger de la foudre au moyen de tiges de métal fixées vers le ciel et reliées au sol, Franklin n’est pas le premier à mener cette expérimentation. L’histoire officielle rapporte l’expérience du cerf-volant de Franklin qui a lieu le 15 juin 1752 mais il est fort probable qu’il n’ait pas réellement conduit cette expérience et, en outre, il est précédé par le français Thomas-François Dalibard qui utilise une barre de fer le 10 mai 1752 et M. Delor qui répète l’expérience à Paris une semaine plus tard1. Par ailleurs, Jacques de Romas réalise le 7 juin 1753 l’expérience où il prouve publiquement la nature électrique de la foudre en envoyant son cerf-volant vers la nuée orageuse. De la corde (entourée d’un fil métallique) qui le retenait au sol, il obtient des étincelles de plus de dix pieds de long et d’impressionnantes détonations. Jacques de Romas a décrit dès 1752 le processus à mettre en place avec son « cerf volant électrique » avant que Franklin ne réalise son expérience. C’est par une facheuse erreur de l’académie des sciences de Bordeaux que l’invention ne lui a pas été attribuée. Erreur reconnue et réparée par les rapports du 1er et 4 février 1764. Même benjamin Franklin a reconnu l’antériorité des conclusions de Jacques de Romas. Mais pour la postérité, c’est Benjamin Franklin qui restera l’inventeur.2

Principe de fonctionnement
Son fonctionnement est aujourd’hui mieux connu. La structure d’un paratonnerre est composée d’une tige placée en hauteur puis connectée à la terre par un ou plusieurs éléments métalliques appelés conducteurs de descente, capables de conduire cette électricité : ces conducteurs peuvent faire partie de la cage de Faraday.

Le paratonnerre n’attire pas la foudre mais rend plus probable, grâce à l’effet de pointe, le parcours d’un claquage du diélectrique que constitue l’atmosphère. Ce claquage suit un parcours souvent initié par un précurseur. Le paratonnerre captera donc la foudre dans sa zone d’influence (zone de protection), mais les éclairs qui auraient eu tendance à tomber en dehors de cette zone continueront à le faire.

Différents types de paratonnerres existent mais les trois plus courants sont : la pointe simple (dite pointe de Franklin), le paratonnerre à dispositif d’amorçage (PDA) et la cage maillée (cage de Faraday).

Le PDA a une plus grande zone de protection.

La pointe simple
Le système de protection est constitué, outre l’organe de capture, d’une ou deux descentes associées chacune à une prise de terre.
La pointe d’une tige est entourée d’un champ électrique en période orageuse. Si l’arc électrique (l’éclair) se dirige vers l’une des pointes, alors il finira sa course dans les câbles de descente (au lieu de passer par le bâtiment).
Une pointe unique a une utilité réduite, car rien ne garantit que l’éclair tombera à cet endroit et il existe de nombreux témoignages confirmant que la foudre peut tomber juste en dessous ou à côté d’un paratonnerre, dégradant ainsi le bâtiment supposé être protégé.
Le paratonnerre à dispositif d’amorçage (PDA)
Voir la section Paratonnerres à dispositifs d’amorçage de l’article.
La cage maillée
Le système de protection 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 interconnectés, reliés à la terre et formant une cage (dite cage de Faraday). Il est inutile de l’élever très haut.
Il existe tout autant de témoignages montrant des coups de foudre à l’intérieur de la maille de la cage… En vérité ces cas d’échec de capture sont très rares quel que soit le type de protection. Que la pointe soit seule n’a pas d’importance en termes de capture… ce qui compte c’est que la structure à protéger soit bien dans la zone de protection du paratonnerre…

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