Bobine tesla

La bobine Tesla est née d'un brevet d'éclairage, en 1891

Le titre du brevet ne parle pas d'éclairs. Déposé par Nikola Tesla le 25 avril 1891 et accordé le 23 juin, le brevet US 454 622 s'intitule « System of Electric Lighting » : un système d'éclairage. Pour faire briller ses lampes, Tesla y élève la tension avec une bobine dont le second enroulement est d'un fil « beaucoup plus long et plus fin ». Les arcs de sa légende viennent de cette tension, quand elle ionise l'air autour d'une pointe.

Le principe n'a pas bougé. Dans une étude parue en 2008 dans la revue des professeurs de physique, Luc Lasne, de l'université Bordeaux 1, le résume : quelques spires d'un côté, quelques milliers de l'autre, aucun noyau de fer. Les deux bobinages se couplent donc très mal, mais la résonance compense, « spectaculairement ». Sur sa bobine de démonstration, alimentée sous 250 à 300 volts seulement, un long tube néon s'allume tout seul à deux mètres de l'électrode.

La plupart de nos bobines refont l'expérience à quelques centimètres ; la portative à 98,99 € livre même deux ampoules néon dans son colis. Une lampe plasma fait briller son gaz de la même façon, mais l'enferme sous un globe de verre.

Une bobine Tesla musicale ne connaît que marche et arrêt

Rien ne vibre dans le boîtier : dans une bobine Tesla musicale, la note naît de l'étincelle. Pour jouer un la, l'électronique allume la bobine puis la coupe 440 fois par seconde ; pendant chaque salve, le bobinage oscille bien trop vite pour l'oreille (environ 390 000 fois par seconde sur le modèle à fibre optique). Chaque salve chauffe brusquement l'air autour de l'arc, et c'est ce mouvement d'air qui sonne, explique l'université Victoria de Wellington, où l'on joue sur une bobine aux arcs de deux mètres. L'air se dilate, se resserre : un minuscule coup de tonnerre, 440 fois par seconde.

Le timbre vient de ce tout ou rien. Incapable de doser son étincelle, la bobine dessine des créneaux plutôt que des ondes arrondies : un son carré, de basse fidélité, proche de celui des synthétiseurs analogiques, note l'article « Singing Tesla coil » de Wikipédia. Un accord simple passe encore, guère plus. D'où la mention « ondes carrées seulement » sur nos fiches musicales.

Une mélodie nette passe, un morceau chargé grésille

Une ligne claire, une note à la fois, passe bien : comptine, thème de jeu vidéo, morceau arrangé en ondes carrées. Une chanson complète, voix et batterie mêlées, se brouille en grésillement : qui attend sa playlist sera déçu. Et la même note ne sonne jamais deux fois pareil, remarque un ingénieur de Wellington : l'air autour de l'arc change sans cesse.

Reste à lui envoyer la musique : en Bluetooth pour la mini bobine Tesla musicale à 99,99 €, en Bluetooth ou par câble pour la blanche à 84,99 €, par un jack pour le kit à 13,99 € et le générateur Tesla à 229,99 €. La bobine à 539,99 € reçoit ses ordres par une fibre optique de 3 m, comme les bobines pilotées en MIDI : aucun fil électrique ne relie la commande à la haute tension.

La photo de Tesla sous les éclairs est un montage

On la retrouve dans quantité d'articles sur la bobine : Tesla assis dans son laboratoire de Colorado Springs, en train de lire sous des arcs de plusieurs mètres. C'est une double exposition, deux prises de vue sur la même plaque. Tesla l'admettait dans ses notes, que citent les physiciens de l'université Duke : il « n'aimait pas cette idée », mais « certains trouvent ces photographies intéressantes », et « bien entendu, la décharge ne jouait pas » pendant la pose.

Ces images, comme les doigts tendus dans les arcs de bien des photos de vente, font croire qu'on peut y mettre la main. Le piège, c'est qu'on peut ne rien sentir : les courants de haute fréquence n'excitent pas les nerfs, explique Duke, et peuvent pourtant brûler en profondeur, sans douleur. Quant à l'« effet de peau », censé faire glisser le courant en surface, il ne s'applique pas au corps humain.

Les « petites » bobines dont parle Duke sortent de 500 000 à 1 000 000 de volts ; les nôtres sont bien plus modestes, mais les gestes restent les mêmes. On ne touche ni l'arc ni la pointe, même quand rien ne pique : on leur tend une ampoule néon. Téléphone, montre et ordinateur restent à distance, car ces champs peuvent les détruire, et un porteur de stimulateur cardiaque se tient à l'écart. Les arcs produisent de l'ozone, un gaz toxique : on aère, et l'on s'en tient à des séances courtes (dix minutes d'affilée pour la bipolaire, selon sa fiche). Un éclateur émet aussi des ultraviolets : la bobine à éclateur se regarde à quelques pas.

Ce qui sépare une bobine à 8,99 € d'une bobine à 539,99 €

D'abord, la façon dont elle arrive. À 8,99 €, une carte nue de 4 × 3,1 cm, qui démarre sur une pile de 9 V mais réclame 12 V pour former des arcs ; à 14,99 €, le kit DIY, une carte du même format en 22 pièces à souder. La Bobine Tesla DIY à 13,99 €, à souder elle aussi, est la seule des trois à jouer de la musique. Un enfant commencera plutôt par les jeux scientifiques, sans haute tension.

Les musicales de bureau se regardent lumière éteinte. Les deux carrées à 54,99 €, noire ou or, arrivent avec leur alimentation, l'aiguille et deux ampoules ; la mini, 6,5 cm de diamètre, tient dans la paume, et deux transistors de rechange sont fournis.

Sans musique annoncée, les petites bobines à arcs servent à la démonstration. La portative à 98,99 € n'a de portatif que sa taille : elle vit sur un adaptateur 9 V. La bobine Tesla miniature à 99,99 € mesure 17,5 cm de haut. Les bobines à poignée, elles, embarquent une batterie ; celle à 199,99 € annonce 91 dB à un mètre.

Quatre grandes bobines se branchent sur le secteur. La bobine à éclateur, haute de 41 cm, fait encore sauter son étincelle dans l'air, comme le montage de 1891 ; la bipolaire pèse 4,5 kg ; la bobine SSTC à fibre optique est la seule pilotée par la lumière. À part, l'œuf de Colomb de Tesla (179,99 €) ne lance aucun arc : une bille métallique y court sur un plateau, entraînée par un champ magnétique tournant.

Pour une première mélodie sans soudure, la mini et la blanche se pilotent en Bluetooth depuis un téléphone ; la carrée noire à 54,99 €, la moins chère des musicales montées, arrive avec son alimentation. Qui manie le fer à souder prendra le kit à jack à 13,99 € ; loin d'une prise, une bobine à poignée. Livraison offerte dès 30 € : seules les trois cartes et kits restent en dessous. Pour une professeure de physique, la page objet scientifique rassemble d'autres machines de démonstration, du moteur Stirling qui tourne à la chaleur d'une flamme au radiomètre que lance un rayon de soleil.

Sources : brevet US 454 622 (1891) ; Luc Lasne, Le Bup n° 907 (2008) ; université Victoria de Wellington (2013) ; Wikipédia, « Singing Tesla coil » ; université Duke, « Tesla Coil Safety Warning »