Nikola Tesla en cinq minutes
Nikola Tesla (1856-1943) était un ingénieur serbo-américain qui a contribué à rendre le courant alternatif (CA) utilisable en pratique : le moteur qui fonctionne avec ce courant et le système polyphasé qui l'achemine sur de longues distances. Ses brevets ont été exploités sous licence par George Westinghouse, et le réseau à courant alternatif construit à partir d'eux a battu le système à courant continu (CC) de Thomas Edison. L'affrontement commercial et médiatique entre les deux camps, à la fin des années 1880 et au début des années 1890, s'appelle la guerre des courants.
Tesla n'a pas gagné cette guerre seul, et elle ne l'a pas enrichi. Westinghouse, General Electric et de nombreux ingénieurs ont bâti le réseau. Son rêve ultérieur de transmettre l'énergie par les airs n'a jamais fonctionné, et il est mort dans une chambre d'hôtel new-yorkaise. Pourtant, presque toutes les prises murales d'aujourd'hui sont alimentées par un type de système qu'il a aidé à concevoir. Cette page fait partie de notre guide Ideas That Shaped the 19th Century : le siècle a vu naître de nouvelles idées sur le gouvernement et la société, mais aussi une nouvelle manière d'utiliser l'énergie qui a changé la vie quotidienne.
Jeunesse : le fils d'un prêtre de Smiljan
Tesla est né le 10 juillet 1856 dans le village de Smiljan, dans la Confins militaires de l'Empire d'Autriche, aujourd'hui en Croatie. Sa famille était serbe orthodoxe. Son père, Milutin, était prêtre ; sa mère, Đuka, tenait la maison et fabriquait de petits outils pour elle. Tesla a dit plus tard qu'il lui devait sa mémoire et son esprit inventif. Aujourd'hui, la Serbie comme la Croatie le revendiquent, un petit exemple de la façon dont le nationalisme s'approprie les personnes (voir What Is Nationalism?).
À partir de 1875, il étudie l'ingénierie à l'École polytechnique autrichienne de Graz, où il commence à se demander si le collecteur à étincelles d'un moteur à courant continu est vraiment indispensable. Il quitte l'école sans diplôme. En 1881, il travaille au nouveau central téléphonique de Budapest, et en 1882 il part pour Paris travailler pour la Continental Edison Company, qui installait en Europe du matériel d'éclairage de type Edison.
Il racontera plus tard que l'idée d'un moteur entraîné par un champ magnétique tournant lui est venue lors d'une promenade à Budapest vers 1882. En juin 1884, il embarque pour New York avec très peu d'argent et une lettre de recommandation pour Edison.
Le courant continu d'Edison et l'enjeu du courant alternatif
Le courant électrique existe sous deux formes de base. Le courant continu circule toujours dans le même sens. Le courant alternatif change de sens de nombreuses fois par seconde. En 1882, la compagnie d'Edison ouvre la centrale de Pearl Street, dans le sud de Manhattan, et commence à vendre du courant continu. À basse tension, le courant continu perd beaucoup d'énergie dans les longs câbles : chaque centrale ne pouvait donc desservir qu'un quartier d'environ un mile de large, et une grande ville exigeait de nombreuses centrales.
Le courant alternatif peut être élevé à haute tension par un transformateur, transporté loin avec bien moins de pertes, puis abaissé près du client. En 1886, la compagnie de Westinghouse a testé ce principe à Great Barrington, dans le Massachusetts, avec un transformateur conçu par William Stanley.
Mais le courant alternatif des débuts avait une lacune. Il pouvait alimenter des lampes, mais il n'existait pas de bon moteur à courant alternatif, alors que les usines avaient besoin de moteurs. Le travail de Tesla a comblé ce vide.
Le moteur et l'accord avec Westinghouse
Tesla a travaillé pour la compagnie d'Edison à New York pendant environ un an, puis est parti en 1885 après une brouille. L'argent manquait et, en 1886, il acceptait des travaux de manœuvre. En 1887, il trouve des soutiens et fonde sa propre société, où il construit des moteurs à induction fonctionnels.
Son moteur envoie deux courants alternatifs ou plus, légèrement décalés l'un par rapport à l'autre, dans des bobines séparées. Ensemble, ils créent un champ magnétique tournant qui entraîne le rotor. Il n'y a ni balais ni collecteur : la machine est simple et durable. Ses brevets américains sont accordés en mai 1888 et, le même mois, il donne une conférence devant l'American Institute of Electrical Engineers, ce qui le fait remarquer des principaux ingénieurs.
Westinghouse a acquis une licence sur les brevets en 1888. Tesla a passé environ un an à Pittsburgh pour aider à adapter le moteur au matériel de Westinghouse. En faire un produit a aussi demandé le travail des ingénieurs de la société, comme Benjamin Lamme.
La guerre des courants (1888-1893)
Le camp d'Edison soutenait que le courant alternatif à haute tension était un danger mortel. Harold P. Brown, ingénieur électricien, a lancé vers 1888 une campagne de démonstrations publiques où des animaux étaient électrocutés. Edison lui-même a publiquement critiqué le courant alternatif pour des raisons de sécurité.
Le 6 août 1890, l'État de New York a utilisé pour la première fois sa nouvelle chaise électrique, sur William Kemmler, avec du courant alternatif. L'exécution s'est mal passée et l'inquiétude du public à l'égard du courant alternatif a grandi. Westinghouse a répondu dans les journaux : le courant alternatif pouvait transporter l'énergie plus loin et à moindre coût.
Au final, ce sont le coût et la distance qui ont tranché, non la campagne sur la sécurité. En 1892, les sociétés d'Edison ont fusionné avec Thomson-Houston pour former General Electric, et Edison a quitté le centre de la direction. GE s'est vite mise à construire elle-même du matériel à courant alternatif.
Pendant ce temps, Tesla était une vedette du public. En 1891, il a construit le transformateur haute fréquence qu'on appelle aujourd'hui bobine de Tesla, et lors de ses conférences il allumait des lampes sans fil. Le spectacle donnait au courant alternatif un air de modernité.
Chicago 1893 et Niagara : le courant alternatif l'emporte
À l'Exposition universelle colombienne de Chicago, en 1893, Westinghouse a fourni l'éclairage en courant alternatif. Un nombre immense de lampes brillant dans la nuit a montré que le courant alternatif pouvait fonctionner à grande échelle.
La même année, la société chargée de construire une centrale aux chutes du Niagara a choisi le courant alternatif pour sa conception. Westinghouse a construit les générateurs, et les brevets de Tesla ont été utilisés. L'électricité a commencé à circuler en 1895 et, en novembre 1896, l'énergie a parcouru environ 25 miles jusqu'à la ville de Buffalo.
À ce moment-là, l'issue était claire. Le courant continu n'a pourtant pas disparu. On l'utilise toujours dans les batteries, les cellules solaires, l'électronique et certaines lignes à haute tension de longue distance.
Trois raisons de la victoire du courant alternatif
La guerre des courants n'a pas été décidée par une seule invention. Trois facteurs ont pesé le plus.
- Les transformateurs. On pouvait élever la tension pour le transport et l'abaisser pour l'usage, si bien que l'énergie atteignait des villes lointaines avec peu de pertes.
- Les moteurs. Les moteurs à induction de type Tesla faisaient tourner les machines d'usine, et des convertisseurs rotatifs pouvaient transformer le courant alternatif en courant continu, ce qui permettait de relier l'ancien matériel à courant continu au nouveau réseau.
- Le coût. Moins de centrales et moins de cuivre rendaient l'alimentation d'un vaste territoire moins chère.
Le courant alternatif a gagné parce qu'une invention, des sociétés bien financées et des ingénieurs de terrain se sont conjugués. Tesla en était un élément important, mais pas le tout.
Rêves sans fil : Colorado Springs et Wardenclyffe
À partir de 1893 environ, Tesla a présenté des expériences de signalisation sans fil et, en 1898, il a fait la démonstration à New York d'un bateau modèle radiocommandé. En 1899, il a construit un laboratoire à Colorado Springs, produit d'énormes décharges électriques et s'est convaincu que la Terre elle-même pouvait transporter l'énergie.
En 1901, il a commencé à bâtir la tour de Wardenclyffe sur Long Island, dans l'État de New York. Le banquier J. P. Morgan y a investi 150 000 $. Puis, en décembre 1901, Marconi a annoncé un signal sans fil à travers l'Atlantique, et Morgan a refusé d'ajouter des fonds. Le projet n'a jamais fonctionné, et la tour a été démolie en 1917.
On n'a jamais montré que la transmission d'énergie sans fil à l'échelle du monde fonctionnait. Les travaux de Tesla sur les circuits résonnants ont néanmoins nourri le développement de la radio.
Dernières années et héritage
Tesla est devenu citoyen américain en 1891, mais, plus tard, il a vécu dans des hôtels de New York et croulait sous les dettes. Il est mort le 7 janvier 1943, à 86 ans, dans sa chambre de l'hôtel New Yorker. En 1960, l'unité d'induction magnétique a été nommée tesla (T).
La culture populaire raconte souvent une histoire simple où Tesla est le génie qui a inventé l'électricité et Edison le méchant. Les faits sont moins nets. Le réseau a été construit par Westinghouse, GE et des milliers d'ingénieurs, et Edison avait ouvert les premières grandes centrales. La vraie réussite de Tesla est le moteur à induction et l'idée du courant alternatif polyphasé, qui sont à la base des systèmes électriques modernes.
Ce que demandent les examens
Dans les sujets de type AP, Tesla apparaît dans le thème plus large de la seconde révolution industrielle. Retenez qu'à partir de 1870 environ, l'électricité, le pétrole, l'acier et la chimie ont porté l'industrie, et que l'Allemagne et les États-Unis ont dépassé la Grande-Bretagne en production. Edison (l'ampoule, les centrales), Bell (le téléphone) ainsi que Tesla et Westinghouse (le courant alternatif) en sont des exemples typiques. Une bonne réponse explique la portée : l'énergie alternative transportée sur de longues distances a permis les grandes usines et l'électrification des villes. Dates utiles : 1882 (Pearl Street), 1893 (exposition de Chicago) et 1895 (Niagara).
À lire ensuite
- Ideas That Shaped the 19th Century : le tableau d'ensemble de l'époque où travaillait Tesla.
- Who Was Karl Marx? : il a écrit sur les usines et les machines juste avant que l'électricité ne les transforme.
- What Is Nationalism? : pourquoi plusieurs pays revendiquent des personnages comme Tesla.
