Une hirondelle sur une ligne haute tension.

Le courant électrique qui circule dans les pattes d’une hirondelle posée sur une ligne très haute tension est de l’ordre d’un dixième de milliampère.

Que se passe-t-il ?

Lorsque nous voyons un oiseau sur un fil électrique, nous avons tendance à analyser la situation comme un problème statique. Dans ce type de situation où la tension électrique est constante, l’oiseau se charge électriquement lorsqu’il se pose sur le fil. La tension étant constante, la charge électrique de l’oiseau reste ensuite constante et aucun courant ne circule. C’est la même situation que dans l’expérience classique du Palais de la Découverte.

Palais de la decouverte electrostatique 5 jnl.jpg
Par Jean-noël Lafargue – www.hyperbate.com — Image:Palais de la decouverte electrostatique 2 jnl.jpg, FAL, Lien

Avec une ligne haute tension, la situation est différente : la tension électrique oscille périodiquement. L’oiseau se charge et se décharge alternativement et donc la charge qu’il porte oscille entre des valeurs positives et négatives. C’est dans les pattes de l’oiseau que circulent les charges qui vont et viennent.

Même si le circuit électrique qui passe par l’oiseau apparait ouvert, comme la tension électrique est périodique, un courant passe par les pattes de l’oiseau car celui ci se comporte comme une armature de condensateur qui peut accumuler des charges. 

De quelles informations disposons nous ?

Une hirondelle mesure typiquement une dizaine de centimètres. Pour obtenir un ordre de grandeur de sa capacité électrique, nous la modéliserons par une sphère de rayon \( R=5 \, \rm{cm} \).

La tension des lignes haute tension est de l’ordre \( V=100 \, \rm{kV} \) (ligne de transport régional). Pour tous les détails voir https://fr.wikipedia.org/wiki/Ligne_à_haute_tension.

Le principe du calcul.

Le potentiel \( V \) à la surface d’une sphère conductrice de rayon \( R \) portant une charge électrique \( q \) et seule dans l’espace est : \( V = \frac{q}{4 \pi \epsilon_0 \,R} \) où \( \epsilon_0  \) est la permittivité électrique du vide. La capacité \( C \) d’une telle sphère vaut donc  \( C = 4 \pi \epsilon_0 \,R \). Pour notre sphère la capacité vaut donc de l’ordre de 5 picofarad.

Placée à une tension de 100 kilovolts, cette sphère porte une charge de 0,5 microcoulombs.

Cette charge oscille périodiquement 50 fois par seconde, ce qui entraine un courant périodique dont l’ordre de grandeur est 0,1 milliampère.

Et pour un homme ?

Commençons par l’expérience réalisée par deux techniciens situés dans une nacelle isolée électriquement.

Lorsque les mains sont proches de la ligne, la tension entre l’homme et la ligne et suffisante pour faire claquer l’air et nous visualisons ainsi le courant qui passe entre la ligne et l’homme pour le charger et décharger périodiquement. La taille typique etant 10 fois plus importante que l’oiseau, ce courant est de l’ordre du milliampère. Nous ne sommes plus loin des courants dangereux.
Ajoutons qu’à proximité de la ligne le champ électrique intense ionise partiellement l’air et provoque des courants par l’effet corona. Il est donc indispensable pour ces personnes de se protéger en s’habillant dans des tenues conductrices faisant office de cage de Faraday.

Pour le plaisir, voici la vidéo d’une intervention en hélicoptère sur une ligne haute tension en service.

Pour en savoir plus,

Vous pouvez aussi consulter l’article « Comme un oiseau sur un fil électrique » que nous avons écrit sur le sujet dans Pour la Science en septembre 2015.

Ce travail repose sur l’article  Birds on power lines de J. A. Redinz, American Journal of Physics, vol. 82, pp. 691-694, 2014. http://aapt.scitation.org/doi/abs/10.1119/1.4874259

Laissez un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *