La bataille des courants
Exercice supplémentaire · niveau 2 · enseignement scientifique (terminale), chapitre 4 — Deux siècles d'énergie électrique
Énoncé
On dispose de trois documents. Doc. A — En , le réseau d'Edison à New York distribue du courant continu sous . La chute de tension dans les câbles impose de placer une centrale tous les deux à trois kilomètres. Doc. B — Le transformateur, dispositif sans pièce mobile, permet d'élever ou d'abaisser une tension alternative avec un rendement supérieur à . Il ne fonctionne pas en courant continu. Doc. C — En , une ligne triphasée transporte de l'électricité sur entre Lauffen et Francfort, sous une tension d'environ . 1. Quel problème technique le document A met-il en évidence ? 2. En quoi le document B fournit-il la solution ? 3. Que démontre le document C ? 4. Edison a mené une campagne insistant sur la dangerosité du courant alternatif. Cet argument était-il scientifique ? Était-il sincère ? 5. Aujourd'hui, les liaisons sous-marines de grande longueur emploient du courant continu à très haute tension. Est-ce un retour en arrière ?
Corrigé
1. Les pertes en ligne. Sous une tension basse, il faut une intensité élevée pour transporter une puissance donnée, et les pertes par effet Joule croissent comme le carré de l'intensité. Le transport sur de longues distances est donc impossible : c'est un obstacle rédhibitoire au développement d'un réseau.
2. Parce qu'il permet de dissocier la tension de production de la tension d'usage. On élève la tension à la sortie de la centrale, ce qui réduit l'intensité à puissance égale et donc les pertes ; on l'abaisse à l'arrivée pour la sécurité de l'utilisateur. Cette opération n'est possible qu'en courant alternatif — le transformateur repose sur l'induction, donc sur un champ magnétique variable.
3. Que la solution fonctionne réellement, et à grande échelle : en , contre trois kilomètres neuf ans plus tôt. Le débat est techniquement tranché par une démonstration publique et vérifiable.
4. L'argument avait un fondement réel — un courant alternatif de tension donnée est effectivement dangereux pour l'organisme — mais il était employé de manière trompeuse, car le courant continu de même tension l'est aussi, et le danger dépend d'abord de la tension et de l'isolement, non du type de courant. Quant à la sincérité, elle est douteuse : Edison avait investi massivement dans le continu, et son intérêt financier coïncidait avec sa position. La leçon est valable bien au-delà de : un argument peut être partiellement exact et néanmoins malhonnête, s'il est choisi pour ce qu'il sert plutôt que pour ce qu'il établit.
5. Non. Le courant continu revient parce que l'électronique de puissance sait aujourd'hui convertir efficacement une tension continue, ce qui était impossible au XIX<sup>e</sup> siècle. Or sur les très grandes distances et surtout dans les câbles sous-marins, le continu présente des avantages réels. Ce n'est donc pas un retour en arrière mais un nouvel état de la technique : la contrainte qui avait fait perdre Edison — l'incapacité à changer de tension — a été levée par un moyen qui n'existait pas. L'histoire des techniques n'est pas une ligne droite.
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Un blocage sur cet exercice ? Le tuteur d'Adloun guide par questions, sans donner la réponse.