Effet Biefeld-Brown

L'effet Biefeld-Brown est une force qui s'exerce sur un condensateur « asymétrique » (c'est-à-dire de forme ou de taille différentes), quand il est mis sous une haute tension (de l'ordre de quelques dizaines de kV). Cette force est en général indépendante du sens de polarisation, et s'exerce dans le sens de la petite électrode. Découvert dans les années 1920 par effet Thomas Townsend Brown et Dr. Paul Alfred Biefeld, cet effet a fait l'objet de plusieurs brevets, notamment dans le domaine de la propulsion d'engins volant. Il n'a jusqu'à récemment pas été étudié scientifiquement de façon approfondie, mais plusieurs groupes de scientifiques amateurs, échangeants sur internet, ont construits des véhicules volants (avec une alimentation électrique externe, baptisés « ionocrafts » ou « lifters ». Son principe de fonctionnement physique n'est pas de façon sûre, et a donné lieu à diverses spéculations, notamment du fait qu'il a été annoncé qu'il fonctionnerait dans le vide. Il constituerait dans ce cas un moyen de propulsion révolutionnaire, défiant les lois de la physique connu, par effet antigravitationnel, génération de paire particules-antiparticules... Suite au succès sur internet des lifters, quelques études expérimentales et théoriques ont été publiées, qui concluent que si l'effet est bien avéré, il ne fonctionne pas dans le vide, et que son fonctionnement se fonde sur des phénomènes bien connus : l'effet corona et le vent ionique.

Voici une traduction de ce qu'a découvert Thomas Townsend Brown qui travailla ensuite avec son professeur Paul Alfred Biefeld :

« Lorsque deux électrodes de forme appropriée sont fixées l'une à l'autre, immergées dans un milieu diélectrique et chargées de signe opposé et à un degré approprié, une force est produite qui tend à faire bouger la paire d'électrodes dans ce milieu. »

L'effet Biefeld-Brown transforme donc une différence de potentiels électriques en énergie cinétique, d'où sa caractérisation d'effet Électrocinétique.

L'effet se fonde sur l'effet corona, qui permet aux molécules d'air de devenir ionisées près des bords pointus et des pointes. Habituellement, on utilise deux électrodes avec une haute tension entre elles, allant de quelques kilovolts jusqu'à plusieurs millions de volts, où une des deux électrodes est petite et pointue et l'autre est grande et lisse. La distance la plus efficace entre les deux électrodes se situe à un gradient de champ électrique d'environ 10kV/cm, ce qui est juste en dessous de la tension de claquage de l'air entre deux pointes, à un niveau de densité de courant généralement désigné sous le nom de condition de saturation du courant corona collecté. Cela crée un gradient élevé du champ électrique autour de l'électrode la plus petite, qui est chargée positivement. Autour de cette électrode, une ionisation a lieu, c'est-à-dire que des électrons sont arrachés des atomes et se retrouvent dans le milieu environnant, ils sont littéralement éjectés par la charge de l'électrode.

Cela donne dans le milieu un nuage d'ions chargés positivement, qui sont attirés par l'électrode négative lisse, où ils redeviennent neutres. Dans le processus, des milliers d'impacts se produisent entre ces ions chargés et les molécules neutres de l'air dans l'espace d'air, entraînant un transfert d'énergie cinétique entre les deux particules, ce qui a pour résultat net la création d'une force directionnelle sur le système d'électrodes. Cet effet peut être utilisé pour la propulsion (voir propulseur électrohydrodynamique), pour les pompes à fluide et récemment pour les systèmes de refroidissement EHD.

L'effet est devenu connu dans le monde des OVNIs, où il est vu comme plus exotique que l'électrocinétique. Charles Berlitz a consacré un chapitre entier de son livreThe Philadelphia Experiment pour reformuler les premiers travaux de Brown sur cet effet, suggérant qu'il avait découvert un nouvel effet d'électrogravité utilisé par les OVNIs. Un article de M. Tajmar décrit une expérience conçue pour tester la possibilité que cet effet puisse avoir besoin d'un autre effet qu'un vent d'ions comme explication. Aucun effet n'a été trouvé, dans les limites de la précision de cette expérience.

• « Propulsion électrocinétique »
• « lifter »
• « ionocraft »

Ainsi le projet Blimp-Lifter, consistant à réaliser un dirigeable semi-rigide autonome gonflé à l'hélium et utilisant le dispositif de propulsion électrocinétique de type Lifter pour se déplacer dans l'air, initié en Mars 2002 a déjà été testé avec succès grâce une maquette le 25 novembre 2002.

Remarquons que le rendement est très faible, (inférieur à celui d'une hélice couplée à un moteur électrique conventionnel), car les tensions électriques sont élevées, et que la sécurisation de ce type de système est difficile, pour la même raison.