« Photographie/Éclairage/Lampes à arc » : différence entre les versions

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Lors des orages, les éclairs qui éclatent entre le sol et les nuages ou entre les nuages sont autant d'arcs électriques, capables d'illuminer brièvement le paysage lorsqu'ils se produisent de nuit. Ce phénomène est évidemment connu depuis la nuit des temps mais il ne fut pas facile de le comprendre et de l'attribuer à des décharges électriques...
 
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File:AzaraxshTaleghan.gif
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C'est le chimiste anglais Sir Humphry Davy qui découvrit, en 1809, la façon de reproduire artificiellement les arcs électriques. Il obtint un arc de 8 cm de long après avoir amené en contact deux baguettes de charbon reliées aux deux pôles d'une batterie d'éléments Volta ; entre les deux baguettes se produisit une flamme qui s'incurva en forme d'arc de cercle sous l'effet du courant d'air chaud ascendant, c'est pourquoi il donna à cette flamme le nom d'arc électrique, qui fut conservé depuis.
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Les températures très élevées produites par les arcs électriques sont très largement utilisées de nos jours dans l'industrie, par exemple pour le soudage ou l'affinage des aciers.
 
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File:Allegheny Ludlum steel furnace.jpg|Coulée d'acier produite dans un four à arc de 35 tonnes
File:GMAW.welding.af.ncs.jpg|Opération de soudage à l'arc. La vive lumière émise par l'arc est riche en ultraviolet ; l'opérateur doit se protéger à la fois de l'éblouissement et du rayonnement UV, très nocif.
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== L'arc électrique nu ==
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Ces lampes à arc constituaient à l'époque la seule solution pour obtenir des émissions suffisamment intenses. Les électrodes ont été améliorées, le coke et le graphite ont été substitués au charbon de bois, additionnés de divers produits destinés à corriger la composition spectrale du rayonnement pour obtenir une lumière plus blanche ; un gainage de cuivre est venu limiter l'oxydation des parties inactives, tout en améliorant le refroidissement et en diminuant la résistance électrique.
 
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File:Duboscq lamp.jpg|Lampe à arc Duboscq, 1878
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File:AbgebrannteKohlenKohlebogenlampe.jpg|Électrodes après quelques heures de fonctionnement
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Les arcs sont naturellement très instables et il faut les monter en série avec des résistances, elles-même fortes consommatrices d'énergie électrique. Pour compenser l'usure des électrodes sous l'effet de la combustion, il faut utiliser un mécanisme capables de les rapprocher de façon continue de façon que leur écartement reste constant. L'électrode positive, plus chaude que l'autre, s'use nettement plus vite. En pratique la consommation est de l'ordre de 3 cm par heure, ce qui donne une autonomie de l'ordre de 5 à 10 h compte tenu des longueurs d'électrodes usuelles. Cette usure est évidemment un inconvénient majeur des lampes à arc nu.
 
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File:Arc lamp-ignition PNr°0035.jpg|Mécanisme de commande des électrodes d'une lampe à arc de projecteur
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File:Arc lamp-arc 2 PNr°0030.jpg|L'arc en cours de fonctionnement
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== Les bougies de Jablochkoff ==
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Un électrotechnicien russe installé en France, Paul Nicolaïewich Jablochkoff, améliora grandement les lampes à arc en plaçant les deux électrodes parallèlement et non plus en regard l'une de l'autre. Un revêtement d'argile permettait de les maintenir en place et de les isoler l'une de l'autre, tandis que l'amorçage de l'arc était obtenu non plus par mise en contact puis séparation des électrodes, mais par un petit ruban de carbone les mettant en court-circuit. L'utilisation du courant alternatif, dont Jablochkoff fut un des promoteurs, permettait d'obtenir une usure égale sur les deux électrodes. En 1876, un an avant l'invention de la lampe à incandescence par Thomas Edison, les lampes à arc de Jablochkoff ont permis d'illuminer de vastes espaces publics à Paris et à Londres.
 
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File:Bougie électrique de Jablochkoff.jpg|Bougie électrique de Jablochkoff
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Fichier:Yablochkov candles illuminating Avenue de l'Opera ca1878.jpg|Les bougies de Jablochkoff illuminent l'Avenue de l'Opéra, lors de l'exposition universelle de 1878
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== L'arc électrique semi-clos ==
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Vers 1912, des lampes à arc ont permis d'éclairer la patinoire de Toronto, permettant à l'équipe locale de jouer en « nocturne ».
 
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File:Angold arc lamp, 1898 (Forty Years of Electrical Progress).jpg|Lampe à arc d'Angold, 1898
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File:Allers Spree 20 Wechsel der Kohle-Elektroden.jpg|Badauds assistant à un changement d'électrodes, dessin de 1889
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== Les lampes à arc au xénon ==
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L'enveloppe est faite de quartz très pur et présente généralement une forme sphérique ou ellipsoïdale. Le matériau le plus largement utilisé pour la fabrication des électrodes est le tungstène.
 
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Image:Xenonlamp.jpg|Petite lampe à arc au xénon
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Image:Xenon light.JPG|Phare d'automobile équipé d'une lampe au xénon (SAAB)
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La plupart des lampes à arc compactes sont alimentées en courant continu, ce qui améliore la stabilité de l'arc et allonge de façon substantielle la durée de vie. Il faut une impulsion à haute tension pour ioniser le gaz au moment de l'allumage et une alimentation régulée pour le fonctionnement en régime permanent.