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Introduction : L'histoire de l'électricité remonte à la nuit des temps, car l'é

Introduction : L'histoire de l'électricité remonte à la nuit des temps, car l'électricité a été vue manière très impressionnante par exemple sous forme d'éclairs. L'électricité et le magnétisme sont deux phénomènes physiques connus depuis des milliers d'années. Thalès de Milet, un savant grec, l’a découverte vers le 7ème siècle: il frottait un morceau d’ambre avec un tissu quand il a constaté que la pierre réussissait à attirer des petits objets légers comme de la paille. Sans le savoir, il a découvert l’électricité statique. Phénomènes d’électricité dans antiquité : Le Le mot « électricité » vient du mot grec elektron, qui signifie « ambre ». L'ambre jaune est de la résine d'arbre fossilisée; elle se présente sous la forme de petites perles vitreuses, d'une couleur jaune doré tirant vers le brun. Lorsqu'elle est frottée énergiquement contre un tissu, cette matière présente la particularité d'attirer les corps légers, tels les fétus de paille ou les cheveux. En fait, lorsqu’on approche le corps léger de l’ambre frotté, les électrons de ce corps prennent la place des électrons arrachés à l’ambre, et le corps est attiré. Cette propriété est peut-être connue depuis la préhistoire. Elle est signalée par le philosophe grec Thalès de Milet dès le VIe siècle. Il faut attendre la fin du XVIe siècle pour que le phénomène d'attirance des corps légers par l'ambre soit étudié scientifiquement. Figure 1 : Ambre jaune naturel Le médecin londonien Guillaume Gilbert réalise la première étude approfondie des phénomènes magnétiques. La boussole, employée depuis peu en Occident pour la navigation, se compose d'un aimant naturel, nommé « pierre d'aimant ». En étudiant cette pierre apte à attirer le fer, Gilbert songe naturellement à étudier l'ambre qu'il sait capable d'attirer toutes sortes de corps légers. Gilbert dresse une liste de corps susceptibles d'être attirés par l'ambre frotté. Il découvre la même propriété d'attraction dans le cristal, la plupart des pierres précieuses (diamant, rubis, améthyste, opale, etc.), les matières vitrifiées, en particulier le verre blanc transparent, le soufre, le talc, l'alun et les cristaux de sel gemm e. Il expérimente également l'attraction de ces substances non seulement sur les corps légers métalliques et non métalliques, mais aussi sur les fumées, l'eau, les huiles et le feu. Il détermine pour chaque substance les caractéristiques des frottements qui produisent les meilleures attractions, et il étudie enfin les influences des conditions météorologiques sur le phénomène. Jusqu'alors, pour obtenir une surface électrisée, on se contentait de frotter un bâton de verre sur un morceau d'étoffe. La surface électrisée par frottement se limitait à une faible superficie et la durée du phénomène était relativement limitée. A la fin du XVIIe siècle, le physicien allemand Otto de Guericke met au point la première machine connue susceptible de produire une surface électrisée de manière quasi permanente. Cette machine se compose d'une sphère de soufre, montée sur un axe horizontal, de façon à pouvoir la mettre naturellement en rotation par l'intermédiaire d'une manivelle. Le frottement continu d'un morceau d'étoffe sur cette sphère en électrise la surface. Grâce à cet appareil, Otto Von Guericke réalise plusieurs expérimentations qui l'amènent à élaborer différentes hypothèses scientifiques sur la nature de l'électricité; celles-ci s'avèrent en réalité totalement erronées, mais Otto Von Guericke ouvre la voie aux chercheurs du XVIIIe siècle. Figure 2 :Machine électrostatique de Otto Von Guericke Le phénomène d’électricité au XVIII e siècle : En 1709, le physicien anglais Haukesbee met au point une machine inspirée de celle d'Otto von Guericke, mais dans laquelle, il remplace la sphère de soufre par un cylindre de verre. Grâce à cette modification, Haukesbee observe pour la première fois les étincelles électriques générées à la surface d'un corps électrisé Haukesbee adapte sa machine de façon à pouvoir faire tourner un cylindre de verre à l'intérieur d'un autre du même matériau. Il monte un robinet sur le cylindre intérieur afin de la vider à l'aide d'une pompe à air. Il observe ainsi l'effet des étincelles électriques dans le vide. Les applications de l’électrostatique : En 1729, alors qu'ils réalisent diverses expériences avec une machine d'Haukesbee, les physiciens anglais Grey et Wheler découvrent la transmission à distance de l'électricité. Ils ont constaté le phénomène en interposant simplement une baguette de métal entre le cyIindre de verre et les corps légers à attirer. Expérimentant plusieurs matériaux, ils montrent que le transport de l'électricité peut se réaliser sur des distances extrêmement grandes, de l'ordre de plusieurs centaines de mètres. Pour la première fois, ils établissent une distinction entre matériaux bons et mauvais conducteurs et s'aperçoivent que le corps humain peut, lui aussi, transmettre l'électricité. De 1733 à 1745, le physicien et naturaliste Dufay consacre l'essentiel de ses études à l'électricité. Dufay prouve que tous les corps sont électrisables, à la condition d'être isolés. Il démontre aussi que la conductibilité des substances organiques tient à la présence de l'eau qu'elles renferment. Il expérimente également de quelle façon on peut tirer des étincelles électriques du corps humain. Mais son apport le plus important est la distinction qu'il établit entre l'électricité « vitrée » (positive) et l'électricité « résineuse » (négative), la première étant obtenue par le frottement du verre, du cristal, des pierres précieuses, etc., la seconde, par le frottement de l'ambre et des résines. Dufay montre que ce qui caractérise ces deux électricités est de se repousser elles-mêmes et de s'attirer l'une l'autre. Pour la première fois, le principe fondamental des charges électriques de mêmes signes qui se repoussent, et de signes contraires qui s’attirent est présenté. En 1768, l'opticien anglais Ramsden transforme complètement et définitivement l'apparence des machines électrostatiques. Il imagine une machine composée d'un plateau circulaire en verre, mis en rotation sur un axe horizontal et dont les deux côtés frottent sur des coussinets en peau. Par l'intermédiaire de petits peignes récolteurs, les charges s'accumulent sur la structure en laiton, isolée du socle par des colonnettes en verre. A partir des années 1740, l'enthousiasme pour ces nouveaux phénomènes conduit à une multiplication du nombre et de la variété des machines. Figure : Modèle d'une machine de Ramsden (XVIIIe siècle) Paris, 1785 En 1785, le physicien hollandais Van Marum met au point une machine similaire à celle de Ramsden, mais conçue de telle façon qu'il est possible d'y collecter soit de l'électricité « vitrée», soit de l'électricité «résineuse ». Le physicien anglais Michael Faraday mène d'autres recherches sur ce phénomène d'électromagnétisme. Il montre qu'un conducteur, traversé par un courant électrique et soumis à l'action d'un champ magnétique est sujet à un déplacement dont l'importance et la direction sont définies par des lois très précises. Sur base de cette observation, il formule qu'un pôle magnétique peut tourner indéfiniment autour d'un courant électrique et qu'inversement, une portion de circuit électrique peut tourner autour d'un pôle. L'appareil qu'il construit pour vérifier cette hypothèse se compose de deux récipients. Le premier, dans lequel est à demi immergé un aimant, est rempli de mercure; le second contient un aimant fixe et l'extrémité d'un fil mobile y plonge. C'est tantôt l'aimant incliné qui tourne autour du fil vertical, tantôt le fil mobile qui tourne autour de l'aimant fixe. A la même époque, l'expérimentateur anglais Bevis remplit ses bouteilles de Leyde avec de la grenaille de plomb ou des feuilles d'or; il est aussi le premier à faire communiquer au moyen d'un fil métallique les intérieurs de trois bouteilles, montage à l'origine de la batterie électrique. Grâce à la bouteille de Leyde, il est possible de réaliser des expériences en plein air, et plusieurs scientifiques cherchent à déterminer la vitesse de propagation du fluide électrique. Le principe de la mesure consiste à déterminer la durée entre l'établissement d'un contact entre une bouteille et un long conducteur (un fil métallique de plusieurs centaines de mètres ou la largeur d'une rivière) et la commotion ressentie par une personne à l'autre extrémité du conducteur. En 1746, une expérience réalisée par le physicien français Lemonnier lui permit de fixer la vitesse de l'électricité entre quatre cents et neuf cents mètres par seconde. En réalité, cette vitesse est de trois cent mille kilomètres par seconde, mais les scientifiques de l'époque ne disposaient pas d'instruments suffisamment précis pour réaliser ces mesures; du reste, ils ne soupçonnaient même pas que de telles vitesses puissent être atteintes. A la fin des années 1740, à Philadelphie, Benjamin Franklin met au point une série d'expériences et de démonstrations mettant en œuvre des bouteilles de Leyde. Franklin imagine par exemple le premier carillon électrique, composé de deux timbres métalliques. Le premier est monté à l'extrémité d'une bouteille, et présente donc une polarité positive; le second est en contact avec l'enveloppe métallique extérieure de cette même bouteille, sa polarité est par conséquent négative. Une petite bille métallique, suspendue à un fil, est mise en contact avec le timbre chargé positivement; aussitôt, la bille se charge de particules positives, est repoussée du premier timbre pour être attirée par le timbre de pôle négatif. Là, la bille perd ses charges électriques, prend une charge négative, est repoussée du second timbre et attirée par le premier, et le uploads/Histoire/ 1-cours-etat-de-l-art.pdf