Interactions Champs - Corps humain

Introduction
Cette présentation, extraite d’un de nos cours sur les champs électromagnétiques et l’habitat, traite des champs électriques basses fréquences. Elle explique leur formation, leurs interactions avec les matériaux et leurs effets sur les êtres vivants. L’objectif est de comprendre ces phénomènes pour mieux se protéger et évaluer les risques.

Couplage capacitif
Le couplage capacitif décrit l’interaction entre une source de tension et des conducteurs proches via l’air, qui joue le rôle de diélectrique. Un courant de déplacement s’établit de la source vers la victime puis de la victime vers la terre, ce qui peut provoquer une électrisation à distance. Ce mécanisme concerne les habitations comme les environnements agricoles.
L'intensité du courant induit dans la victime est proportionnelle à la fréquence de la tension lorsque la victime est reliée à la terre.

Couplage inductif
Le couplage inductif provient d’un champ magnétique variable généré par un courant alternatif. Ce champ induit une tension et des courants de Foucault dans les conducteurs voisins, même sans contact électrique. Les boucles de courant sont perpendiculaires à la direction du champ magnétique.
L'intensité du courant induit dans la victime augmente avec la fréquence de la tension et la variation temporelle du champ magnétique.

Implications pour le corps humain et les animaux
Les deux couplages peuvent générer un champ électrique interne et des courants intracorporels.

• En couplage capacitif, la sécurité autour des lignes à très haute tension impose la mise à la terre des objets métalliques. Des chocs peuvent affecter le bétail près d’abreuvoirs métalliques situés sous des lignes aériennes.

• En couplage inductif, des courants sont induits par la variation du champ magnétique et sont exploités dans certaines applications médicales, comme l’alimentation d’implants.
  
  

Propriétés électriques du corps humain
À basses fréquences, le corps humain se comporte essentiellement comme un conducteur. Les tissus riches en eau, comme le sang et les muscles, sont plus conducteurs. La densité de courant suit la loi : J = σ × E interne, où σ est la conductivité du tissu.

Ordres de grandeur et formules utiles
À 50 Hz, le champ électrique interne est typiquement entre 500 000 et 1 000 000 de fois plus faible que le champ électrique externe.
Pour un champ externe vertical de 10 kV/m et une personne debout reliée à la terre, E interne ≈ 20 mV/m.
Les courants intracorporels calculés et mesurés sont d’environ 0,2 mA au total, avec des maxima locaux au niveau des chevilles et des genoux.

Facteurs qui modulent les courants
Le champ interne et la densité de courant dépendent de la morphologie, de la posture et de l’isolement ou de la liaison à la terre.
Les densités de courant sont plus élevées dans les sections anatomiques réduites, comme les chevilles, le cou, les doigts ou les genoux.

Contexte d’exposition
L’exemple 10 kV/m correspond à des environnements proches de lignes à très haute tension.
Dans les logements, les champs électriques sont bien plus faibles, et les courants intracorporels générés sont donc nettement moins importants.

Conclusion
Aux basses fréquences, les champs électriques et magnétiques interagissent avec l’environnement par couplages capacitif et inductif, générant des champs internes et des courants dans le corps.
Ces effets, bien caractérisés, dépendent du niveau d’exposition, de la géométrie et des conditions d’isolement.
Les comprendre permet d’améliorer la sécurité, la conception des bâtiments et la prévention des expositions.

Petite expérience avec un Tissu anti-ondes

Introduction

Cette présentation est extraite du cours Champs électromagnétiques et habitations.
Elle illustre, par une expérience simple, l’interaction entre un tissu anti-ondes et le champ électrique généré par une multiprise branchée au secteur, même éteinte. L’objectif est de comprendre comment un tissu peut, selon sa nature, réduire ou amplifier l’exposition au champ électrique dans une habitation.

Mise en place de l’expérience

Une multiprise, éteinte mais sous tension, est posée sur une table.
Le champ électrique est mesuré avec un champpmètre NFA 1000 à trois distances :

• 10 cm : 109 V/m,

• 50 cm : 36 V/m,

• 1 m : 3,4 V/m.

Ces valeurs représentent la situation initiale sans tissu anti-ondes.

Effet du tissu anti-ondes

Lorsqu’un tissu conducteur est déroulé sur la table et partiellement en contact avec la multiprise, il s’électrise par couplage capacitif.
Les charges se répartissent sur sa surface et il devient lui-même une source de champ électrique :

• 50 cm : 88 V/m,

• 1 m : 112 V/m (au lieu de 3,4 V/m sans tissu).
  Le champ est donc fortement amplifié et « exporté » à distance.

Distance du tissu et champ généré

Si le tissu est placé loin de la multiprise et replié sur lui-même, il ne peut plus s’électriser par influence.
Le champ mesuré à 1 mètre retombe alors à 8,4 V/m, proche de la valeur initiale de 3,4 V/m.
La proximité est donc un facteur clé dans l’effet d’amplification.

Multiprise allumée : effet aggravé

Quand la multiprise est allumée, la tension disponible est plus élevée.
Le tissu conducteur s’électrise davantage, générant un champ encore plus fort :

• 1 mètre : 314 V/m, soit près de 100 fois plus qu’en absence de tissu.

Tissu non conducteur et mise à la terre

Le tissu utilisé dans l’expérience est non conducteur, donc impossible à relier efficacement à la terre pour dissiper les charges.
Une tentative de mise à la terre avec une pince crocodile montre un résultat contre-productif :

• Pince à 5 cm de la multiprise : 33 V/m,

• Pince à 90 cm : 136 V/m.
  Le problème persiste et les câblages se complexifient inutilement.

Enseignements pour les rideaux anti-ondes

Pour les rideaux ou tissus non conducteurs, il est essentiel de :

• Éviter la proximité avec des appareils sous tension (lampes, radiateurs, prises, rallonges).

• Isoler les sources par blindage des fils électriques ou des murs (peinture ou toile métallique reliée à la terre).

• Utiliser des interrupteurs automatiques de champs pour couper les circuits en l’absence d’utilisation.

Conclusion

Un tissu anti-ondes mal choisi ou mal installé peut augmenter fortement l’exposition au champ électrique au lieu de la réduire.
Seuls les tissus conducteurs reliés correctement à la terre permettent une atténuation efficace.
Cette expérience montre l’importance de bien identifier l’électrisation par influence dans l’habitat et d’appliquer des solutions adaptées pour garantir la protection des occupants.

Les détecteurs de tension sans contact

Introduction

Cette présentation est extraite du cours Champs électromagnétiques et habitations. Elle explique le fonctionnement des détecteurs de tension sans contact, des appareils très utiles pour repérer la présence de tension dans les installations domestiques, sans toucher directement les fils ou les appareils. L’objectif est de comprendre les principes physiques qui permettent à ces détecteurs de signaler la tension, ainsi que leurs limites d’utilisation.

Utilisation pratique des détecteurs de tension

Le détecteur permet d’identifier les fils électriques sous tension.
Dans une habitation, c’est un outil indispensable pour vérifier que les appareils électriques éteints mais reliés à une prise murale par leur câble ne restent pas sous tension. En effet, il existe une probabilité de 50 % pour qu’un appareil éteint soit malgré tout alimenté électriquement, selon la position de la phase et du neutre dans la prise. Les appareils et les câbles sous tension génèrent tous un champ électrique. 

Principe physique

Le détecteur de tension repose sur le couplage capacitif.
Lorsqu’il est approché d’un conducteur sous tension (prise, câble ou appareil électrique), un très faible courant circule :

• depuis le conducteur sous tension,

• à travers l’air,

• vers la pointe du détecteur,

• puis dans le corps de l’utilisateur qui tient le détecteur,

• et enfin jusqu’au sol via les chaussures et le revêtement de sol.

Ce courant minuscule est amplifié par l’électronique interne du détecteur pour activer une LED et un buzzer.
Plus la pointe du détecteur se rapproche du fil, plus la tension détectée augmente.

Vérification expérimentale

Pour démontrer ce principe, une expérience simple consiste à remplacer le corps humain par un matériau très isolant, empêchant le passage du courant. Une pile de livres secs est utilisée :

• Détecteur tenu à la main → le courant circule, la LED et le buzzer s’activent.

• Détecteur posé sur la pile de livres → le courant est bloqué, aucune détection.

Cette expérience prouve que le détecteur dépend bien de la conduction par le corps humain pour fonctionner correctement.

Schéma et électronique interne

Le circuit interne du détecteur comprend plusieurs transistors, de type C945, qui amplifient le très faible courant collecté.
Cette amplification permet de rendre la présence de tension visible et audible grâce à la LED et au buzzer intégrés.

Limites d’utilisation

Un détecteur sans contact ne garantit pas à 100 % qu’un circuit est hors tension.
Il doit être considéré comme un outil de repérage, mais une vérification complémentaire avec un appareil homologué est indispensable avant toute intervention électrique. De plus, son efficacité dépend de l’utilisateur, de la conductivité du sol et de la qualité de l’isolation des chaussures.

Conclusion

Les détecteurs de tension sans contact fonctionnent grâce au couplage capacitif entre le fil ou l'appareil sous tension, le détecteur, le corps humain et la terre. Ils sont très pratiques pour identifier la phase et sécuriser les branchements domestiques.
Cependant, leur utilisation repose sur des principes physiques qui imposent prudence et précautions.
Mieux comprendre leur fonctionnement permet d’éviter les erreurs et d’améliorer la sécurité électrique dans les habitations.

Étude comparative des lignes HT et THT aériennes et enterrées en Allemagne - Champs électriques et magnétiques

👉 Cette étude allemande de 2010 est une étude de référence. Elle contient énormément d'informations chiffrées (valeurs du champ électrique, valeurs du champ magnétique) qui peuvent être utilisées quand on s'intéresse aux lignes HT et THT en France. L'étude est volumineuse, avec plus de 400 pages. La moitié d'entre elles ont été traduites en français. De nombreuses photos illustrent les cas étudiés.

👉 L'étude permet de comprendre aussi quels sont tous les paramètres pertinants à prendre en compte quand on s'intéresse au Champ magnétique et au Champ électrique générés par les lignes à Haute et très Haute tension.

Les paragraphes du rapport qui sont en français apparaissent en rouge dans la Table des matières, au début du document.