Le terme « électricité » a pour racine le mot grec « elektron » qui désigne l’ambre jaune, résine fossile possédant des propriétés électrostatiques. Le terme « magnétique » fait référence à la pierre de magnésie ou magnétite, aimant naturel utilisé dès l’Antiquité. Depuis toujours l'Homme observe les phénomènes électriques liés à la foudre, durant les orages ; électricité et magnétisme sont découverts très tôt dans l’Histoire de l’humanité. L'historien Hérodote attribue la paternité de la réflexion sur l’électricité statique et le magnétisme, au savant grec Thalès de Milet (VIe siècle avant J-C). La théorisation du phénomène électrique est relativement récente, issue d'applications empiriques imaginées par les savants dans leur univers observable.
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En Chine, sous la dynastie Tang (618-907), on découvre la discordancediscordance entre pôle nord magnétique et pôle nord géographiquepôle nord géographique. Dans un ouvrage chinois, la première référence à une boussole magnétique pour la navigation maritime date de 1117. La boussole arrive en Occident au XIIe siècle et lance l'étude de la science des aimants, le magnétisme. Le savant Pierre de Maricourt est connu pour avoir rédigé le premier traité sur les propriétés des aimants en 1269. La première référence arabe à une boussole, sous la forme d'une aiguille magnétisée dans un bol d'eau, vient de l'astronomeastronome yéménite Al Ashraf en 1282. L'effet des éclairséclairs pendant les oragesorages sur le comportement de l'aiguille du compas (boussole de navigation), est consigné par les navigateursnavigateurs médiévaux.
La naissance de la théorie moderne sur l’électricité aux XVIIe et XVIIIe siècles
En 1600, le savant anglais William Gilbert compare la Terre à un gros aimant, en indiquant l'existence des pôles nord et sud. Au cours de son étude des boussoles, il associe les attractions de l'aimant et de l'ambre : pour l'effet attractif de l'aimant, il choisit le terme « magnétique » et pour l'ambre, le mot « électrique ». Après 1650, dans l'Angleterre d'Isaac Newton, l'« électricité » apparaît dans la trilogie « gravité, magnétisme, électricité ». En 1660, le scientifique allemand Otto Von Guericke expérimente la production d'électricité avec une boule de soufre frottée par rotation : il constate des étincelles qu'il compare aux éclairs d'orage.
En 1729, le britannique Stephen GrayGray pratique des expériences d'électrostatiqueélectrostatique et conclut que la nature d'un matériau détermine s'il y a ou non « communication électrique ». Il affirme qu'il existe deux catégories de corps, les conducteurs et les isolants ; l'électricité concerne désormais tous les corps et la conduction remplace l'attraction comme propriété fondamentale. En 1733, le chimiste français Charles François Du Fay observe l'attraction et la répulsion de corps électrisés par frottement et distingue l'électricité positive de l'électricité négative. En 1752, le savant américain Benjamin Franklin émet la théorie que la foudrefoudre est un phénomène dû à l'électricité et invente le paratonnerreparatonnerre : il est conçu afin « d'écouler à la terre le fluide électrique contenu dans le nuagenuage orageux et ainsi empêcher la foudre de tomber ». Sa première applicationapplication en France, est due au naturaliste Buffon qui fixe un paratonnerre sur la tour de l'ancien château des ducs de Bourgogne, à Montbard.
Vers 1770, le médecin et physicienphysicien italien Luigi Galvani met en évidence un nouveau phénomène : la contraction des muscles d'un animal (cuisses de grenouilles en contact avec différents métauxmétaux). Pour lui, « l'électricité animale est une électricité d'une nature différente de celle de l'électricité de la foudre » ; elle n'est pas en mouvementmouvement et se situe dans le corps. En 1799, le physicien Alessandro Volta, en opposition avec les travaux de Galvani (sur l'électricité d'origine animale) met au point le premier objet qui fournisse de l'électricité : la « pile voltaïque », ancêtre de la pile électrique. Pour ce faire, il empile alternativement des disques de cuivrecuivre et de zinczinc séparés par des disques de feutre imbibés d'une solution salée (chlorure de sodiumsodium), substance conductrice appelée électrolyte. L'appareil de Volta peut se recharger instantanément et permet de produire un courant électriquecourant électrique stable et de forte intensité ; l'électricité jusque-là statique, devient dynamique.
L’électricité statique fascine
Les premières recherches concernant l'électricité avant l'avènement de l'électromagnétisme, se concentrent sur la charge électrique portée par des objets ; ce sont les phénomènes électrostatiques. Avec la production d'une charge d'électricité grâce à des « machines à frottement », commencent les premières expérimentations concrètes. Des spectacles popularisent « l'électrique », on crée la « physiquephysique amusante » : des présentateurs se chargent en électricité capable par décharge, de produire des étincelles pouvant allumer de la poudre, enflammer de l'alcoolalcool ou fournir une secousse aux spectateurs.
On introduit l'utilisation « médicale » de l'électricité : en 1748, le physicien genevois Jean Jallabert emploie une machine électrostatique pour une personne paralysée ; il obtient une amélioration notable en dirigeant la décharge électrique sur les muscles du bras de son patient. L'utilisation « thérapeutique » de l'électricité se répand en Angleterre, elle est documentée dès 1767 à Londres, avant les démonstrations de Luigi Galvani. Jean-Paul Marat (assassiné par Charlotte Corday en juillet 1793) se voit décerner le prix de l'Académie de Rouen pour son mémoire sur l'électricité médicale (ou électrothérapie) en août 1783.
En 1785, le physicien français Charles Coulomb expose devant l'Académie des Sciences, la loi selon laquelle les corps chargés électriquement interagissent avec la quantité d'électricité et la distance géométrique. Il développe sa « balance de CoulombCoulomb », instrument qui permet de mesurer avec précision les forces exercées par les charges électriques et magnétiques ; il formule ainsi la loi d'attraction et de répulsion des charges électriques.
Le XIXe siècle est celui des grandes inventions
En 1820, le physicien français André-Marie Ampère découvre le lien entre électricité et magnétisme : il va démontrer que deux fils conducteurs en spirales s'attirent ou se repoussent lorsqu'ils sont parcourus par un courant électrique. C'est le principe de l'électroaimant utilisé aujourd'hui dans les moteurs et générateursgénérateurs ; AmpèreAmpère jette les bases d'une nouvelle branche de l'électricité, l'électrodynamique. Entre 1831 et 1839, les travaux du britannique Michael Faraday vont donner une nouvelle dimension au processus de l'électrolyseélectrolyse, conversion de l'énergieénergie électrique en énergie chimique. Faraday multiplie des découvertes fondatrices de l'électricité moderne, notamment l'induction électromagnétique dont les applications servent de base à toute l'industrie électrique.
En 1859, Gaston Planté préparateur au Conservatoire des arts et métiers, crée une nouvelle source d'énergie qu'il nomme « pile secondaire » : il vient d'inventer la première batterie de l'Histoire ! La fabrication des accumulateurs au plombplomb actuels (batteries de voituresbatteries de voitures) se base encore sur le modèle de Planté. En 1871, l'inventeur belge Zénobe Gramme crée le premier générateur de courant pouvant être utilisé à grande échelle : entraîné par une machine à vapeur, il produit un courant continucourant continu ; alimenté en courant électrique, il produit de l'énergie mécanique. La dynamodynamo est née : elle va concurrencer la pile et l'accumulateur comme source d'électricité. L'utilisation de moteurs électriques fiables va entraîner une véritable mutation industrielle.
Dès 1813, le britannique Humphrey Davy invente la lampe à arc électriquearc électrique puis le principe est perfectionné jusqu'à celui de l’incandescence, mis au point par Thomas Edison en 1879. On lui doit cette ampoule composée d'un filament de carbonecarbone qui brûle au sein d'une bulle de verre dans laquelle on a fait le vide. En 1881, la France organise l'Exposition internationale d'électricité qui consacre la naissance de l'électrotechnique. Le développement de l'éclairage électrique domestique commence à Paris dans les années 1890, avec l'implantation de centrales hydroélectriques alimentant des réseaux de distribution. La « fée électricité » est née !
SIEHE AUCH
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