Qu’est-ce qu’une onde électromagnétique ? Matériaux de protection et normes de sécurité

D’où viennent les ondes électromagnétiques ? Comment sont-elles créées et comment pouvons-nous les arrêter ? Quelles sont les normes pour les ondes électromagnétiques ? Dans cet article, je vous présente aussi clairement et simplement que possible ce que sont les ondes électromagnétiques, les matériaux qui les arrêtent et les normes en vigueur dans différents pays.

1. Qu’est-ce qu’un champ électromagnétique ?

Comparaison entre gravitation et électromagnétisme

Sur Terre, la gravité, ou champ gravitationnel, applique une force sur tout élément qui a une masse, un poids. C’est cette force qui nous permet d’avoir les pieds sur Terre !

De la même façon, le champ électromagnétique applique une force sur tout élément « chargé ».

Qu’est-ce qu’une charge ?

La charge électrique est une qualité de la matière. Pour chaque élément, elle est positive, négative ou neutre. Par exemple, un atome d’hydrogène à qui il manque un électron est chargé positivement : H+.

Dans la nature, les nuages sont aussi chargés électriquement lors des orages. Et les éclaires sont un signe de la décharge d’un nuage vers un autre ou vers la Terre.

Comment créer un champ électrique ?

Un champ électrique existe autour d’un objet possédant une charge électrique non nulle. Par exemple, un aimant qui a un pôle positif et un pôle négatif crée autour de lui un champ électrique. Deux éléments de même charge se repoussent et deux éléments de charge opposée s’attirent. Vous en avez certainement déjà fait l’expérience avec deux aimants ?

Vous pouvez aussi créer un champ électrique en frottant une règle en plastique avec de la laine. Votre règle se charge ainsi positivement car des électrons (négatifs) sont « arrachés » par le frottement.

Le champ électrique se mesure en Volt par mètre : V/M.

Comment créer un champ magnétique ?

Un champ magnétique est créé lorsque des molécules chargées sont en mouvement. Par exemple, un courant électrique dans un câble crée un champ magnétique car des électrons chargés négativement se déplacent. Un champ magnétique existe naturellement autour de la Terre en raison de la rotation du noyau terrestre. Ce champ magnétique nous protège de certains rayonnements venant du soleil.

Le champ électromagnétique se mesure en Gauss ou en Tesla : 1T=10000G ou 1µT = 10mG.

Lorsqu’un champ magnétique et un champ électrique sont présents, nous parlons de champ électromagnétique.

2. Qu’est-ce qu’une onde ? Définition

En réalité, une onde est un modèle théorique pour décrire une variation d’un champ de force (gravitation, électrique…). Dit comme ça, ça peut vous paraitre un peu barbare !

Une onde est une vibration. C’est un déplacement d’énergie sans déplacement de matière. Reprenons l’exemple des vagues. L’onde décrit la façon dont le niveau de l’eau varie au cours du temps.

Imaginez-vous debout avec de l’eau jusqu’à la taille. Au rythme des vagues, vous sentez contre vos jambes l’eau tirée vers le large avant chaque vague puis poussée vers la plage au passage de la vague. L’eau qui forme la vague ne vient pas du large. C’est la même eau qui est continuellement tirer puis pousser. Seul l’énergie de la vague se déplace du large vers la plage.

Il existe différents types d’ondes. Toutes ont cette caractéristique commune de transporter de l’énergie sans transporter de matière.

Les ondes sismiques d’un tremblement de Terre comme les vagues à la surface de l’eau sont des ondes mécaniques : elles ont besoin de la matière pour se déplacer.

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Ondes concentriques à la surface de l’eau

Les sons sont des ondes acoustiques. Ces ondes se propagent en faisant vibrer des molécules gazeuses et ne peuvent pas se déplacer dans le vide.

Les ondes électromagnétiques ont la particularité de pouvoir se déplacer dans le vide. Elles s’y propagent à la vitesse de la lumière : environ 299 792 kilomètres par seconde.

3. Caractéristiques d’une onde : amplitude et fréquence

Une onde se caractérise par deux grandeurs physiques :

  • la fréquence (f en Hertz, Hz), liée à la longueur d’onde (λ en mètres),
  • et l’amplitude (a),

Par exemple, l’amplitude d’une vague dans un liquide représente la hauteur de la vague et se mesure en mètres.

Une onde électromagnétique est constituée d’une composante magnétique et d’une composante électrique. L’amplitude de chacune de ces composantes se mesure avec une unité différente.

Pour la composante magnétique d’une onde, l’amplitude se mesure en Tesla (T) ou Gauss (G) : 1T=10000G ou 1µT = 10mG.

Et pour la composante électrique, l’amplitude se mesure en volt par mètre : V /m.

Vitesse de l’onde = fréquence x longueur d’onde

C = f x λ

Représentation d’une onde sinusoïdale

a : amplitude de l’onde
λ : longueur d’onde
c : vitesse de propagation de l’onde

4. Du champ électromagnétique aux ondes électromagnétiques

Imaginez une flaque d’eau à la surface lisse. Si vous y faites tomber un caillou, des ondes circulaires vont apparaître à la surface de l’eau.

La flaque d’eau lisse est à ces vagues ce que le champ électromagnétique est aux ondes électromagnétiques. L’onde est un modèle physique pour décrire la variation répétitive du champ électromagnétique.

Il existe des ondes électromagnétiques naturelles. Par exemple, la lumière visible est une onde électromagnétique. Depuis que nous savons créer de l’électricité, nous savons aussi créer des champs électromagnétiques.

5. Comment créer une onde électromagnétique ?

Nous avons vu que :

  • Un champ électrique est créé par la présence d’une charge électrique : un électron ou un ion hydrogène H+ par exemple. La tension aux bornes d’une pile crée un champ électrique.
  • Un champ magnétique est créé par le mouvement de charge électrique. Un courant électrique continu (déplacement d’électron) crée un champ magnétique continu. L’intensité d’un courant électrique est la grandeur qui caractérise la quantité d’électrons en mouvement.

Le courant électrique domestique de fréquence 50Hz et de tension 220 Volt va à la fois créer une onde électrique et une onde magnétique de fréquence 50 Hz. En effet, la tension et l’intensité varient dans ce cas de façon sinusoïdale (comme sur le schéma ci-dessus).

Nous verrons que certains matériaux peuvent arrêter la composante électrique sans arrêter la composante magnétique.

6. Antenne et communication sans fil : wifi, Bluetooth, GSM, 3G, 4G, 5G

Les technologies sans fil utilisent ce même principe pour créer des ondes électromagnétiques. Les antennes sont des conducteurs métalliques traversés par des courants aux fréquences désirées pour créer les ondes électromagnétiques souhaitées. La fréquence de l’onde est la même que la fréquence du courant. Le courant électrique comme l’onde électromagnétique sont en général de forme sinusoïdale.

Pour les ondes hautes fréquences (communication sans fils notamment) les champs électriques et magnétiques sont associés pour des raisons physiques : il forme une onde électromagnétique.

7. Diffusion d’une onde électromagnétique

Dans un milieu homogène une onde électromagnétique se déplace en ligne droite. Pour comprendre ce qu’est un milieu homogène, voici un exemple de milieu non homogène (heu… vous me suivez ?).

Imaginez-vous dans le désert, debout, le soleil est très fort et le sol est brûlant. L’air est alors beaucoup plus chaud au niveau de vos pieds que de votre tête. Vous voyez un point d’eau à quelques centaines de mètres mais lorsque vous avancez votre destination ne se rapproche pas. Dans cette situation, l’air n’est pas un milieu homogène et la lumière ne se propage pas en ligne droite. Vous n’êtes pas victime d’une hallucination en raison du manque d’eau mais bien en raison de règle physique ! Vous pouvez aussi avoir vécu cette expérience sur une route bitumineuse en été.

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De façon générale, une onde électromagnétique se déplace en ligne droite. Certains matériaux peuvent refléter une onde électromagnétique comme un miroir reflète la lumière.

8. Ondes électromagnétiques et corps humain

Si vous n’avez pas pied à l’arrivée d’une vague, vous allez être soulevé à son passage. Un gros rocher au fond de l’eau sera poussé également même s’il n’est pas déplacé. Ce sont des forces mécaniques qui sont alors en jeux.

Une onde électromagnétique agit à un autre niveau : celui des forces électromagnétiques (facile ;)) Toutes molécules ou particules chargées va être « secouée » par les ondes électromagnétiques. Et le cumul des ondes même de très faible puissance va conduire à un stress biologique de l’organisme.

65 à 75 % du poids du corps humain est constitué. Le pourcentage d’eau diminue avec l’âge. Et l’eau est sensible aux ondes électromagnétiques. Par ailleurs, tous les ions présents dans l’organisme sont sensibles aux ondes. C’est notamment le cas des ions calciums dont le fonctionnement est particulièrement perturbé par l’exposition aux ondes électromagnétiques. L’ADN, l’eau, les ions, notre cerveau : tout fonctionne avec des charges et des courants électriques. Autrement dit, notre organisme est très sensible aux champs électromagnétiques !

Pour en savoir plus sur les effets des ondes sur la santé et le bien-être (sommeil, concentration…), je vous invite à relire l’article dédié en cliquant ici.

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9. Peut-on arrêter une onde électromagnétique?

Pour les basses fréquences, certains matériaux peuvent arrêter les champs électriques. Cependant les champs magnétiques ne sont arrêtables qu’avec des matériaux hors de prix, utilisés par l’armée ou pour les missions spatiales.

Pour les ondes électromagnétiques hautes fréquences (communication sans fil), les deux composantes sont arrêtées.

Voyons maintenant quels matériaux arrêtent les ondes !

La végétation et les arbres sont un bon moyen de protection contre les champs électromagnétiques hautes fréquences. Le bois absorbe les champs électriques et les arbres ont le bon goût de les conduire à la terre (contrairement à nos meubles en bois).

Par ailleurs, les murs de votre habitation peuvent vous protéger, en particulier si ce sont des murs épais en pierres. Par ordre d’efficacité, plus l’épaisseur est importante mieux c’est :

  • Pierre
  • Béton cellulaire, brique, béton léger
  • Béton armé
  • Bois : effet contraire, à éviter.

Les matériaux métalliques peuvent arrêter les ondes. C’est pourquoi les matériaux de protection anti-onde contiennent des métaux.

Des vitrages à isolation thermique renforcée permettent aussi de réduire les ondes grâce au film métallique qu’ils contiennent. Les vitres classiques laissent passer les ondes électromagnétiques. Des volets métalliques sont aussi efficaces.

Il existe des solutions de blindage des murs, ces solutions demandent un diagnostic préalable par un professionnel pour connaître précisément les sources de pollution. La terre de votre installation électrique doit être assez faible : 10 à 30 ohms maximum. Sinon il sera nécessaire de l’améliorer au préalable.

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Les éléments à relier à la terre sont alors :

  • Plaques ou peinture métalliques.
  • Des moustiquaires métalliques ou des couvertures de survie.
  • Différentes sortes de tissus, voilages, baldaquin anti-onde (environ 900 euros minimum) et tapis à mettre sous le lit.

Si vous utilisez un baldaquin anti-onde, prévoyez bien un tissu protecteur à mettre sous votre lit ou matelas.

Attention

Avec ces protections, les ondes sont renvoyées et ne rentrent plus dans votre logement. Par contre, si des émetteurs sont présents dans votre logement leurs émissions sont amplifiées et renvoyées. Je vous invite à relire cet article pour réduire les émetteurs d’ondes dans votre logement.

Évitez donc les solutions de blindages sans avoir au préalable fait appel à un professionnel de mesure des pollutions électromagnétiques. Un diagnostic coûte entre 300 et 500 euros pour un logement.

Étant donné le prix des matériaux de blindages, le diagnostic est un bon investissement pour éviter des dépenses inutiles !

10. Normes d’exposition pour les champs électromagnétiques

Les émetteurs d’ondes électromagnétiques augmentent chaque année dans nos environnements : wifi dans les écoles et les lieux publics, 5G …

Cependant, des normes existent pour nous protéger des effets négatifs sur la santé. Le problème est le suivant : plus les normes sont basses pour protéger la santé, plus les dépenses sont importantes pour l’installation des réseaux. En effet, des normes plus basses impliquent un plus grand nombre d’antennes moins puissantes. Et qui dit plus d’antenne, dit bien sûr plus de dépenses et d’investissement.

Les normes sont donc un enjeu sanitaire…mais aussi financier.

Normes dans différents pays

Comme vous allez le voir, les limites d’exposition sont extrêmement variables d’un pays à un autre ! La raison ? Les critères retenus ne sont pas les mêmes. Autrement dit, certains privilégient la santé et la prévention et d’autres plutôt les économies d’investissement. Et en France, nous avons malheureusement des normes très hautes. Les normes sont fixées pour chaque fréquence.

En France, les normes sont fixées en fonction des effets thermiques. C’est-à-dire que tous les effets non thermiques ne sont pas pris en compte : effet à long terme sur le cerveau, l’ADN…

Il existe des études indépendantes qui recommandent des niveaux beaucoup plus bas que ceux pratiqués en France : notamment une étude réalisée par le CRIIREM et le rapport Bio-initiative.

Voici une synthèse des normes. Ces tableaux s’appuient sur 3 livres différents. Je vous invite à enregistrer ces tableaux ou à les partager car ce sont des informations pas évidente à trouver !

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Quand on compare avec d’autres pays, nous remarquons que nous sommes plutôt laxiste en France !

Comparaison pour les basses fréquences :

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Comparaison pour les hautes fréquences :

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C’est la fin de cet article !
Pour mettre en place des solutions concrètes pour réduire votre exposition aux ondes, vous pouvez consulter cet article.

Il n’est pas toujours facile de trouver des informations précises sur les ondes électromagnétiques et notamment sur les normes. Merci de participer à la diffusion de ces informations en partageant cet article !

Pour aller plus loin, voici les 3 livres utilisés pour les normes :


Damien Weck

Rédacteur pour Ondes&Santé, passionné par l’alimentation saine, le bien-être et la motivation

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