Philippe Sprumont
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L'électricité et l'électromagnétisme
L'électricité et l'électromagnétisme
Certains phénomènes électriques intriguèrent déjà les anciens Grecs. On commençait par frotter un morceau d'ambre (sorte de résine fossile que les Grecs nommaient elektron). Puis on frottait des plumes d'oiseau (ou des fils métalliques) avec un morceau de fourrure. On était alors capable d'attirer les plumes d'oiseau grâce à l'ambre (expériences de Thalès, vers 600 av JC).

Bien plus tard, au XVIème siècle, le chercheur anglais Gilbert suggèra d'appeler " électricité " la cause de cette force d'attraction. Il découvrit aussi que d'autres matériaux, comme le verre, devenaient électriques lorsque on les frottait énergiquement (électrostatique).

En 1733, Du Fay découvrit que lorsque on frottait deux barreaux de même substance (ambre contre ambre ou verre contre verre), ils avaient alors tendance à se repousser après électrification. Par contre, un barreau d'ambre électrisé attirait une barre de verre électrisée. On parla alors de deux types d'électricité (" vitreuse " et " résineuse ").

Un peu plus tard, Franklin suggéra que le " courant électrique " était formé d'un " fluide électrique " unique. Mais, lorsqu'on frottait du verre, de l'électricité y pénètrerait. Alors que l'ambre frottée laisserait sortir de l'électricité. Remarquons que cette explication reste toujours valable de nos jours, à condition de modifier le fluide de Franklin par un courant formé d'électrons qui circulent de l'ambre (pôle négatif) au verre (pôle positif).

Par la suite on découvrit les corps conducteurs et les corps isolants, en rapport avec leur capacité à transmettre ou à conserver le courant électrique.

En 1752, Franklin réalisa sa célèbre expérience du cerf-volant. Muni d'une pointe en métal, il le fit voler au cours d'un orage. Il apporta alors la preuve que les nuages d'orage étaient électrisés, car le cerf-volant leur prenait de l'électricité. En conséquence de quoi, on put construire les paratonnerres (de simples pointes en fer attachées en haut du bâtiment et reliées au sol par des fils conducteurs).

En 1785 Coulomb réussit à mesurer précisément les forces électrostatiques d'attraction et de répulsion, en fonction de la distance entre les charges électriques responsables. Il constata que la force électrostatique ressemblait à la force gravifique de Newton (mais avec une énorme différence: les charges électriques pouvaient être de deux natures, positives ou négatives. Alors que les masses, elles, ne sont jamais négatives).

En 1791, Galvani étudia plus systématiquement le déplacement des charges électriques. Un courant électrique se créait lorsqu'on touchait, avec deux métaux différents, des cuisses de grenouilles disséquées (hypothèse de l'électricité animale de Galvani).

Par la suite, Volta expérimenta en combinant différents métaux reliés par des solutions chimiques. Il en déduisit que l'origine du courant électrique était plutôt due à la jonction des deux métaux différents. Il perfectionna son système qui devint la pile électrique. Une pile livrait un petit courant continu grâce à du cuivre, de l'argent et du zinc (séparés par du buvard trempé dans de l'eau salée). Il faudra néanmoins attendre plus d'un siècle pour comprendre convenablement le principe de fonctionnement de la pile électrique (grâce à une description théorique acceptable, en termes de réactions chimiques et de mouvements d'électrons).

Malgré cela, on utilisait déjà des courants électriques pour séparer les constituants de certaines molécules (électrolyse des métaux, 1807).
Faraday donna même des règles de dissociations chimiques concernant l'électrolyse.
Arrhenius utilisera ces règles une cinquantaine d'années plus tard pour créer sa théorie de la dissociation chimique.

Après la découverte du courant et de la pile, les scientifiques étudièrent de plus en plus les " mouvements de l'électricité ", soit l'électrodynamique (Ampère, Ohm, Joule, etc).

L'utilisation à grande échelle du courant électrique, à partir de la deuxième moitié du XIXème siècle, fut rendue possible grâce à l'invention des générateurs électriques. Auparavant, les piles ne livraient que du courant continu et le prix de revient était élevé à cause des composants chimiques, rares et chers.
Dès 1830, Faraday réussit à produire du courant grâce au mouvement mécanique d'un conducteur métallique entre les bras de fer d'un aimant (dynamo). On utilisera par la suite des aimants de plus en plus gros et puissants pour amplifier la génération "mécano-magnétique" du courant électrique. De plus, on réalisa que des courants électriques créent indirectement des champs magnétiques. Henry fabriqua même, en 1831, un électroaimant capable de soulever une tonne de fer! Wheatstone utilisa, en 1845, des électroaimants pour générer un fort courant électrique grâce à une super-dynamo.
En 1872, Von Hefner-Alteneck conçut un des premiers générateurs électriques efficace.

La théorie électromagnétique de Maxwell, en 1860, permit enfin de comprendre comment ces phénomènes étaient possibles. La production industrielle d'électricité, à bas prix et en grande quantité, devint possible et les premières applications techniques utilisant l'électricité apparurent (télégraphe, moteur électrique, transformateur des tensions électriques, courant alternatif, transport du courant alternatif à haute tension, téléphone, éclairage électrique, semi-conducteurs, électronique, etc).
Tout de même, il est étonnant de penser aujourd'hui que la domestication de l'électricité ne date à peine de plus d'un siècle...

(Source : Université de Lausanne)

Philippe Sprumont
Rédigé par Philippe Sprumont le 13/11/2005 à 02:04

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