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7 août 2014 4 07 /08 /août /2014 19:39

En 1731, paraît dans les "Philosophical Transactions", la publication de la "Royal Society", un texte qui allait faire accomplir un premier pas de géant à la toute jeune science électrique. Son auteur, Stephen Gray, n’est pourtant pas un personnage en vue. Considéré comme un "amateur", il a dû subir le mépris des scientifiques en place. Il se hissera, cependant, au niveau de son compatriote Gilbert dans l’estime des "électriciens" européens.

 

 


 

Stephen Gray (1670-1736).

 

Stephen Gray est fils d’un teinturier de Canterbury et teinturier lui-même. Il fait de sérieuses études qui l’amènent à s’intéresser plus particulièrement à l’astronomie. Il est, à ce titre, invité à participer aux travaux de l’astronome royal John Flamsteed à Greenwich, l’auteur du premier catalogue moderne du monde céleste donnant la position exacte de près de 3000 étoiles. En 1707, il est à nouveau appelé à Cambridge, également pour des travaux d’astronomie.

 

Cette expérience est décevante. Ses relations avec le milieu des savants académiques sont difficiles. Il constate avec amertume que ses communications sont refusées pour la publication, ce qui n’empêche pas qu’elles soient régulièrement pillées. Il regagne donc son commerce de Canterbury en 1708. Trop fatigué pour poursuivre son activité, il demande à être admis dans une maison de retraite connue sous le nom de Charterhouse. Cette institution, installée dans un ancien couvent de Chartreux, avait été créée pour être, à la fois, une école de jour pour des enfants pauvres et une pension pour personnes âgées. Ses pensionnaires étaient généralement des hommes distingués bénéficiant de sérieuses références. Gray dut attendre huit ans avant d’y être admis, en 1719, sur recommandation du Prince de Galles.

 

Libéré de ses soucis financiers, il entendait bien occuper cette retraite à cultiver son intérêt pour les diverses branches des sciences. Il s’était, en particulier, muni de divers tubes de verre et du petit matériel utile à des démonstrations électriques.

 

Déjà en, 1708, il avait adressé un mémoire à la Royal Society concernant de "nouvelles expériences sur la lumière et l’électricité". Il avait été étonné par la facilité avec laquelle il pouvait reproduire les expériences de Guericke en utilisant un simple tube de verre. La vertu "expulsive", en particulier se manifestait de façon spectaculaire. Une plume approchée du tube était d’abord attirée pour être ensuite repoussée. Elle pouvait rester longtemps à "planer" au-dessus du tube et même monter et descendre au rythme du frottement.

 

Il lui apparaissait cependant que la vertu "expulsive", loin d’être une propriété nouvelle du soufre ou de la terre, comme l’avait estimé Guericke, était, plus simplement, au même titre que l’attraction, une propriété de la vertu électrique.

 

Une autre observation méritait l’attention : si la plume, une fois repoussée, parvenait à proximité d’un corps extérieur au tube, elle en était attirée. Elle retombait ensuite sur le tube pour être à nouveau repoussée. Le manège pouvait ainsi durer de 10 à 15 allers et retours avant de s’arrêter. Ces observations amenaient Gray à supposer que la plume, placée à proximité du tube frotté, devait, elle-même, acquérir une vertu électrique.

 

De tels faits auraient dû attirer l’attention de ses contemporains, mais Hauksbee, à qui il adresse son mémoire, ne juge pas utile de le publier. Fort heureusement, ils continueront à obséder Gray et lui permettront une éclatante revanche.

 

Tardives et fabuleuses découvertes.

 

En février 1729, étant déjà depuis 10 ans à Charterhouse, il entreprend d’expérimenter sur l’électrisation des métaux. Ayant constaté qu’il lui était impossible de les électriser par frottement, il se propose d’y parvenir en les plaçant, comme il l’a déjà fait avec une plume, dans les "effluves" électriques entourant un tube de verre frotté.

 

Avant de commencer, il décide de tester son tube. Celui-ci, qu’il décrit avec précision, est un tube de verre au plomb de trois pieds cinq pouces (1 mètre) de long et de un pouce et 1/5 (3 centimètres) de diamètre. Ce tube est fermé, à chaque extrémité, par un bouchon de liège, afin que la poussière n’y entre pas. Gray a, en effet, remarqué que celle-ci nuit à l’efficacité du tube.

 

Les bouchons sont habituellement enlevés quand le tube est utilisé. Pourtant, cette fois, Gray veut tester l’efficacité du tube bouché. Il frotte donc l’extrémité d’un tube muni de ses bouchons et constate qu’il fonctionne tout aussi bien.

 

Soudain, le hasard lui offre un fabuleux cadeau.

 

Gray raconte :

 

« comme je tenais une plume de duvet vis-à-vis de l’extrémité supérieure du tube, j’aperçus qu’elle voulait aller vers le liège, et qu’elle était attirée et repoussée par lui, tout comme par le tube, lorsqu’il avait été excité par le frottement ; je tins donc le duvet vis-à-vis de la surface plate du liège, laquelle l’attira et le repoussa plusieurs fois de suite, à ma grande surprise, d’où je conclus que le tube excité avait certainement communiqué au liège une vertu attractive. »

 

La suite des expériences a un côté "surréaliste" :

 

« Ayant sur moi une boule d’ivoire, d’environ un pouce et 3/10 de diamètre, percée de part en part, je l’assujettis sur un morceau de bois de sapin, long d’environ quatre pouces, et je fis entrer l’autre bout du morceau de bois dans un des bouchons de liège, et frottant le tube, je vis que la boule attirait et repoussait la plume avec plus de force que le liège n’avait fait ; les attractions et répulsions se répétant un très grand nombre de fois tout de suite. »

 

Des tiges de bois de 8, puis 24 pouces, enfoncées dans le bouchon, sont essayées avec le même succès. Quelle distance peut-on ainsi atteindre ? Après plusieurs essais, Gray réalise un assemblage de roseaux et de baguettes de sapin totalisant plus de 18 pieds de long, ce qui correspond à la longueur de sa chambre. Le résultat est probant, l’attraction est aussi forte que celle obtenue à l’extrémité de tiges plus courtes.

 

Puis vient le tour d’une ficelle de chanvre de trois pieds de longueur. Attachée au tube, elle est lestée par la boule d’ivoire qui attire les feuilles de cuivre avec tout autant de facilité.

 

Une ficelle est un moyen de fixation commode. Elle sera bientôt lestée par une boule de plomb, une pièce d’or, un morceau d’étain, une pelle à feu, un vase d’argent, une bouilloire de cuivre tantôt vide et tantôt pleine d’eau, chaude ou froide. Tous ces corps métalliques attirent les feuilles de cuivre à la hauteur de plusieurs pouces quand le tube de verre est frotté. Les métaux, qui ne peuvent acquérir la "vertu" électrique par le simple frottement, peuvent donc la recevoir d’un tube de verre frotté auquel on les fait communiquer. De même des cailloux, des briques, un aimant, des tuiles, de la craie, des végétaux.

 

Gray sait qu’une voie royale vient de s’ouvrir devant lui, il s’y engage avec enthousiasme. Une question lui vient naturellement à l’esprit : jusqu’à quelle distance pourra-t-il ainsi transmettre la vertu électrique.

 

Une première réponse lui est donnée au mois de mai 1729 chez son ami John Godfrey dans sa propriété de Norton-Court dans le Kent. Une tige de 32 pieds de long est réalisée à partir de cannes creuses et de tiges de sapin, le tout terminé par l’habituelle boule d’ivoire : la vertu électrique est transmise à cette distance. Une ficelle de 26 pieds de long, pendue dans le vide, à partir d’un balcon fonctionne également. De même une corde de 34 pieds suspendue à une tige de 18 pieds, soit un parcours total de 52 pieds.

 

Les succès sont spectaculaires, mais survient le premier échec !

 

Voulant transmettre la vertu électrique horizontalement au moyen d’une ficelle, Gray soutient celle-ci par des cordes fixées aux poutres de la pièce où se pratique l’expérience. Le résultat est négatif.


Découverte de la conduction électrique par Gray
(Louis Figuier, Les Merveilles de la Science)


Gray n’en est pas particulièrement étonné. Les cordes de fixation, pense-t-il, transmettent une part essentielle de la vertu électrique aux poutres et il n’en reste plus qu’une infime partie qui puisse arriver jusqu’à la boule. Il lui faudra donc imaginer un autre dispositif.

 

L’occasion lui en est donnée le 2 juillet 1729. Il est alors chez son ami Granvil Wheler. Afin de tendre la ficelle, des fils de soie sont fixés entre les murs latéraux d’une longue galerie. Pourquoi de la soie ? C’est le fil qui allie la meilleure résistance à la plus grande finesse. Or Gray, alerté par son premier échec, est persuadé « qu’un pareil fil, attendu son peu de grosseur, pourrait faire réussir l’expérience, puisqu’il détournerait moins la vertu électrique de la ligne de communication » constituée par la ficelle.

 

L’hypothèse se vérifie. La vertu électrique peut, ainsi, être portée jusqu’à une distance de 147 pieds. La galerie devenant trop courte, on passe dans une grange où la distance de 293 pieds (près de 100 mètres) est facilement atteinte. A ce moment, un incident vient perturber cette course au record et faire prendre un nouveau cours aux observations.

 

On imagine facilement l’agitation qui pouvait accompagner une telle expérimentation. L’une des traverses de soie n’y résiste pas. Fort opportunément, Gray s’est muni d’un fil de laiton (alliage de cuivre et de zinc) présentant la finesse requise tout en étant plus solide. Il remplace donc la traverse de soie défectueuse par ce fil de laiton. Mais, avec ce dispositif, Gray doit constater son échec : « avec quelque vivacité qu’on frottât le cylindre, la boule ne produisit aucun mouvement, et n’excita pas la moindre attraction ».

 

Une évidence s’impose alors aux deux observateurs :

 

« nous fumes convaincus que nous devions la réussite de nos expériences précédentes aux traverses de soie, non pas à cause qu’elles étaient menues, comme je l’avais d’abord imaginé, mais parce qu’elles étaient de soie »

 

Ainsi la ficelle et le laiton ont un comportement différent de la soie. Forts de cette nouvelle donnée, Gray et Wheler reprennent leurs expériences. Ils savent à présent que des fils de soie, même d’un diamètre respectable, isoleront parfaitement la ficelle qu’ils supporteront. Après être passés de la galerie à la grange, les expérimentateurs passent au jardin et atteignent une distance de 650 pieds, plus de 200 mètres.

 

Engagé dans cette course au record, Gray découvre un nouvel effet de la "vertu électrique" : elle peut se transmettre sans contact ! Méticuleux, il note que cette révélation lui a été faite le 5 août 1729. Ce jour là il avait suspendu un poids de plomb de 14 livres à une corde de Crin. Sous la masse de plomb, des feuilles de cuivre ont été disposées. Il approche le tube de verre et, soudain :

 

« le tuyau ayant été frotté et tenu près de la corde, mais sans la toucher, le poids attira et repoussa les feuilles plusieurs fois de suite jusqu’à la hauteur, tout au moins, de trois pouces, si ce n’est quatre . »

 

Dès lors les expériences prennent un nouveau cours. On pourra transmettre la vertu électrique sans avoir à s’encombrer d’un bouchon, d’une baguette ou d’une ficelle. La simple approche du tube frotté suffira. La place est laissée libre à l’imagination. Gray n’en manque pas. Sa démonstration la plus spectaculaire inspirera des générations d’électriciens. Laissons-lui la parole :

 

« Le 8 avril 1730 je fis l’expérience suivante sur un garçon de 8 à 9 ans, qui pesait tout habillé 47 livres 10 onces. Je le suspendis horizontalement sur deux cordes de crin, (semblables à celles sur lesquelles on fait sécher le linge) longues de 13 pieds »

 

Ces cordes suspendues au plafond, chacune par deux crochets, se présentent comme deux boucles proches l’une de l’autre.


L’expérience de l’enfant suspendu
(Louis Figuier, Les Merveilles de la Science)


« On coucha sur ces deux cordes l’enfant la face en bas, une des cordes lui passant sous la poitrine, l’autre sous les cuisses. Les feuilles de cuivre furent posées sur un petit guéridon, rond, d’un pied de diamètre, recouvert de papier blanc, et soutenu par une tige haute d’un pied.
Aussitôt que l’on eut frotté le tube, et qu’on l’eut présenté vis-à-vis des pieds du petit garçon, mais sans les toucher, son visage attira les feuilles de cuivre avec beaucoup de force, jusqu’à les faire monter à la hauteur de 8 et quelquefois de 10 pouces. »

 

Un humain peut donc, sans dommage, recevoir et transmettre la vertu électrique !

 

Sans qu’il le sache, Gray vient d’inaugurer la mise en scène expérimentale la plus souvent répétée dans les "salons de physique" européens. Si l’on ne devait garder qu’une image des ouvrages d’électricité du 18ème siècle, ce serait celle d’une demoiselle richement vêtue et couchée sur un plateau retenu au plafond par des cordons de soie. Un jeune abbé approche de ses pieds un tube de verre frotté pendant que de jeunes gens lui présentent, sur un plateau d’argent, des feuilles d’or qu’elle attire à distance.

 

Ce n’est pas sans appréhension qu’on confie, aujourd’hui, sa précieuse personne aux démonstrateurs de musées qui, comme au Palais de la Découverte à Paris, proposent de vous faire dresser les cheveux sur la tête par la vertu de l’électricité. On imagine sans peine la hardiesse de ces premiers volontaires.

 

Gray n’est pas à court d’imagination. Il réussit même à électriser les bulles de savon produites au moyen d’une pipe.

 

Une dernière expérience « pour voir à quelle distance la vertu électrique pourrait être portée en ligne droite, sans que le tube touchât la ficelle » et le record est atteint. Il est de 886 pieds, près de 300m !

 

Dufay : premier classement.

 

Gray est enthousiaste mais brouillon. Le compte-rendu qu’il donne de ses expériences retient cependant l’attention de Charles-François de Cisternay Dufay (1698-1739), un jeune physicien français qui, à 35 ans, est déjà, depuis dix ans, membre de l’Académie des Sciences de Paris. Nous reparlerons plus longuement de Dufay.

 

Usant de méthode, il reprend d’abord le problème de l’électrisation des corps : la faculté d’attraction à distance existe-t-elle dans tous les corps ?

 

La question n’est pas nouvelle. Gilbert, le premier, l’avait abordée. Dufay, naturellement, reprend la liste impressionnante des corps déjà testés par Gray et ses prédécesseurs : l’ambre, les résines, les pierres précieuses, les verres de toutes natures, le soufre, la laine, la soie, les plumes, les cheveux. Il y ajoute des corps aussi divers que le marbre, le granit, le grès, l’ardoise, l’ivoire, l’os, l’écaille, les poils d’animaux.

 

Ces corps ne réagissent pas toujours à un simple frottement. Certains doivent être chauffés, parfois, même, jusqu’à s’y brûler les doigts. Tous, cependant, si on use de méthode et en particulier si on les a parfaitement séchés, peuvent être électrisés par frottement.

 

Tous ? Pas exactement. Il reste une catégorie qui résiste : celle des métaux : « quelque peine que je me sois donnée », dit-il, « et de quelque manière que je m’y soit pris, je n’ai pu parvenir, non plus que M. Gray, à les rendre électriques ; je les ai chauffés, frottés, limés, battus, sans y remarquer d’électricité sensible »

 

Il résulte de ces observations une première conclusion :

 

« à l’exception des métaux et des corps que leur fluidité ou leur mollesse met hors d’état d’être frottés, tous les autres qui sont dans la nature sont doués d’une propriété qu’on a cru longtemps particulière à l’ambre et qui, jusqu’à présent, n’avait été reconnue que dans un petit nombre de matières . »

 

Gilbert l’avait déjà signalé, l’électricité est donc bien autre chose qu’une vertu magique confinée dans l’ambre et les pierres précieuses. C’est une propriété générale de la matière digne d’une étude systématique.

 

Cependant, il existe deux classes de corps : Dufay propose de désigner sous le nom de "corps électriques", ceux qui, comme le verre, peuvent être électrisés par frottement. Ceux qui, tels les métaux, ne peuvent l’être, constitueront la classe des corps "non électriques".

 

Corps "électriques" et "non-électriques", quelles différences ?

 

D’abord le problème de l’attraction. Ces deux types de corps, les "électriques" et les "non-électriques", se différencient-ils par la façon dont ils sont attirés ?

 

Dufay approche son tube de verre frotté de râpures d’ambre, de gomme laque, de verre pilé, de sciure de bois dur et pesant, de brique pilée, ces corps étant "le plus qu’il est possible, de même volume et de même pesanteur comparés les uns aux autres". Il constate que les corps "qui ne sont pas électriques par eux-mêmes", comme les métaux, le bois ou même la brique sont plus fortement attirés que ceux qui le sont, comme l’ambre, le verre, la cire.

 

Dans nos expériences courantes, des fragments de coton ou des morceaux de papier conviendront dans la mesure où ils sont légers et "conducteurs" (comme nous qualifions aujourd’hui les corps "non-électriques"). Le corps idéal des expérimentateurs du 18ème pour montrer attractions et répulsions sera la feuille d’or à la fois très conductrice, très légère et offrant une large surface à l’influence électrique.

 

Deuxième problème : celui de la conduction. Il s’agit de déterminer "quels sont les corps qui peuvent arrêter ou faciliter la transmission" de la "vertu" électrique.

 

Tout naturellement Dufay reprend les expériences de Gray sur la conduction horizontale. Il se fait aider de l’abbé Nollet, son assistant, pour tendre des supports de soie entre les arbres de l’allée du jardin de sa propriété de Tremblay, à proximité de Paris.


Expérience de Dufay au Tremblay


La corde, préalablement mouillée, qui repose sur ces traverses transmet l’attraction électrique jusqu’à 1256 pieds, plus de quatre cents mètres, le record de Gray est largement battu ! Est-il nécessaire de poursuivre plus loin l’expérience ? Dufay n’en voit pas l’utilité :

 

"Ayant reconnu que l’électricité pouvait être portée à une si grande distance, il m’a paru inutile de prendre beaucoup de peine pour la faire aller plus loin, et si, après avoir fait un chemin de 1256 pieds, son effet est encore très sensible, il ne sera point étonnant qu’elle puisse encore agir fort au-delà."

 

Avant d’arriver à ce résultat spectaculaire il avait d’abord soigneusement multiplié les essais en utilisant des cordons et des tiges de différentes natures. "Je me suis servi" nous dit-il "de tuyaux de verre, de baguettes, de roseaux, de fil de fer et de cuivre, j’ai fait un grand nombre de combinaisons de cordons et autres corps continus". Il constate que les tuyaux de verre, les cordons de soie ne communiquent presque aucune "vertu". Par contre "la corde la plus commune et les cordons de fil, de la grosseur d’un tuyau de plume ou même plus gros, était ce qui se faisait de mieux.". Surtout si on avait pris la précaution de les humidifier.

 

Naturellement un fil métallique convient encore mieux mais il est plus facile, en 1733, de trouver 800m de ficelle de chanvre qu’un fil de cuivre de la même longueur.

 

Une nouvelle loi découlera de ces observations :

 

"Qu’il nous suffise, quant à présent, d’avoir reconnu et établi pour principe que les corps les moins propres à devenir électriques par eux-mêmes, sont ceux qui sont le plus facilement attirés, et qui transmettent le plus loin, et le plus abondamment la matière de l’électricité ; au lieu que ceux qui ont le plus de disposition à devenir électriques par eux-mêmes, sont les moins propres de tous à acquérir une électricité étrangère, et à la transmettre à un éloignement considérable."

 

En langage plus moderne, et pour simplifier, nous dirions qu’un corps non-électrique (comme un métal) sera facilement attiré par un corps électrisé et sera le plus efficace des conducteurs. Le verre (corps électrique) que le frottement rend si facilement attractif sera, au contraire, le meilleur des isolants.

 

Dufay ne cache pas sa satisfaction. C’est, dit-il "toujours beaucoup que de découvrir quelques vérités sur une matière aussi obscure, et aussi difficile par elle-même."

 

Franklin : le vocabulaire.

 

Avant de suivre Dufay sur la voie de nouvelles découvertes, arrêtons-nous un moment sur le concept de conducteur et d’isolant. S’il est clairement analysé par Dufay, il faut attendre Franklin (1706-1790) pour que le vocabulaire s’accorde avec l’idée.

 

Nous détaillerons par la suite les apports de Franklin à la science électrique. Qu’il nous suffise pour le moment de savoir que, dès son contact avec l’électricité, en 1747, il crée une véritable rupture.

 

L’électricité, dit-il, n’est pas créée par le frottement sur les "corps électriques". Ce n’est pas, non plus, une "vertu" propre à ces seuls corps. C’est un fluide qui imprègne tous les corps et qui est capable de passer d’un corps à l’autre.

 

Cette intuition l’amène tout naturellement à habiller d’un vocabulaire nouveau les anciennes catégories :

 

" En quoi consiste la différence entre un corps électrique et un corps non électrique ? Les termes électrique par soi-même et non-électrique furent d’abord employés pour distinguer les corps, dans la fausse supposition que les seuls corps appelés électriques par eux-mêmes contenaient dans leur substance la matière électrique qui pouvait être excitée par le mouvement, qu’elle en provenait et en était tirée, et communiquée à ceux qu’on appelait non-électriques, que l’on supposait dépourvus de cette matière... Je soupçonne à présent qu’elle (la matière électrique) est répandue assez également dans toute la matière du globe terrestre.
 

Cela étant ainsi, on pourrait abandonner comme impropres les termes "électrique par soi même" et "non-électrique" ; et puisque toute la différence est que quelques corps conduisent la matière électrique et que les autres ne la conduisent pas, on pourrait leur substituer les termes de "conducteur" et "non-conducteur".

 

On ne peut perfectionner la science sans perfectionner le langage, devait, plus tard, affirmer Lavoisier en introduction à son traité élémentaire de chimie (1789). "Quelque certains que fussent les faits, quelque justes que fussent les idées qu’ils auraient fait naître, ils ne transmettraient encore que des impressions fausses, si nous n’avions pas des expressions exactes pour les rendre.", ajoutait-il.

 

Franklin, qui fréquentera régulièrement son laboratoire lors de son séjour parisien, l’aura devancé dans cette voie. Les faits ont fait naître, dans son esprit, l’idée que l’électricité est un "fluide " qui imprègne tous les corps. Les faits, l’idée, exigent un vocabulaire précis : les corps ne se partagent pas en "électriques" ou "non-électriques", mais en "conducteurs" et "non-conducteurs" (nous disons aujourd’hui isolants).

 

Arrêtons-nous ici sur ce qui pourrait sembler un paradoxe : le premier conducteur connu, une ficelle de chanvre, est plutôt considéré, aujourd’hui, comme un isolant. Pour le comprendre, il faut se souvenir que, si les quantités d’électricité mises en œuvre dans les phénomènes électrostatiques sont infimes, les tensions qui leur correspondent sont, elles, de plusieurs milliers ou dizaines de milliers de volts. Sous l’effet de telles tensions même le chanvre devient conducteur. C’est pourquoi il est recommandé de ne pas jouer avec un cerf volant près d’une ligne à haute tension, ou encore d’écarter un câble tombé à terre au moyen d’une tige de bois. Car dans ce cas les fortes tensions s’accompagneraient de courants de forte intensité et l’électrocution serait au rendez-vous.

 

Les concepts de fluide électrique, de conducteur et d’isolant sont donc nés. L’idée, certes, avait également déjà germé chez plusieurs auteurs anglais, mais Franklin est celui qui aura franchi le pas avec le plus de hardiesse. Ceux qui, sur le vieux continent, sauront adopter ses vues n’auront qu’à s’en féliciter.


On peut trouver un développement de cet article dans ouvrage paru en septembre 2009 chez Vuibert : "Une histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron"

 

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Voici un ouvrage à mettre entre toutes les mains, celles de nos élèves dès les classes de premières S et STI de nos lycées, et entre les mains de tous les futurs enseignants de sciences physiques et de physique appliquée (tant qu’il en reste encore !).

 

L’auteur est un collègue professeur de sciences physiques, formé à l’histoire des sciences, et formateur des enseignants en sciences dans l’académie de rennes. Bref quelqu’un qui a réfléchi tant à l’histoire de sa discipline qu’à son enseignement et sa didactique, et cela se sent.

Le style est fluide et imagé, bref plaisant au possible...

 

...voici donc un bon ouvrage permettant de se construire une culture scientifique sans l’âpreté
des équations de la physique.

 

extrait du commentaire paru dans le Bulletin de l’Union des Physiciens.


 

 

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7 août 2014 4 07 /08 /août /2014 12:54

La Nature est généreuse. En dotant le soufre et le verre de la propriété d’attraction, elle a permis à tout un chacun de s’emparer du phénomène électrique. Le plus simple bâton de soufre ou le plus banal des tubes de verre donnent déjà de beaux effets. Mais ces matériaux se prêtent surtout à la fabrication de " machines " qui viendront compléter les " cabinets de curiosités ", attraction obligatoire de toute demeure noble ou bourgeoise qui se respecte, dès la deuxième moitié du 17ème siècle.


Otto de Guericke (1602-1686)

 

 

Parmi les constructeurs, un premier nom émerge, celui de Otto de Guericke. Il est le descendant d’une famille de notables de la ville franche de Magdebourg. Son père et son grand-père y ont tous deux occupé la fonction de bourgmestre, contribuant à en faire une cité prospère et populeuse. Il étudie d’abord à l’université de Leipzig puis rejoint Leyde pour compléter son instruction dans les langues ainsi que dans l’art des fortifications et des machines de guerre.

 

En 1626, il regagne Magdebourg où ses connaissances deviennent rapidement utiles car, en 1631, la cité protestante est assiégée par les armées de l’Empereur d’Allemagne en conflit avec la Suède dont la ville est alliée.

 

Le 20 mai, à l’aube, les troupes de mercenaires catholiques du seigneur de guerre Tilly, composées d’Espagnols, d’Italiens, de Français, de Polonais et d’Allemands pénètrent dans la ville. La population résiste de façon héroïque mais ne parvient pas à repousser les assaillants. Commence alors ce qui est resté dans les mémoires comme le "massacre de Magdebourg" : en quatre jours, vingt mille civils sont passés au fil de l’épée ou brûlés vifs dans l’incendie de leur maison.

 

Une fois la paix revenue, Otto de Guericke contribue à relever la ville de ses ruines et en devient maire. Dans cette fonction, il représente Magdebourg au congrès de paix qui, en 1648, clôt cette "guerre de trente ans". Bon négociateur, il obtient pour sa ville, la reconnaissance de ses anciens privilèges. Cette mission l’amène à siéger à la Diète impériale. C’est à l’une de ces réunions, à Ratisbonne, en 1654, qu’il choisit de révéler les capacités de la pompe à vide qu’il a récemment mise au point.

 

L’expérience dite des "hémisphères de Magdebourg " est bien connue. Elle fait suite aux expériences de Torricelli (1608-1647) sur la pression atmosphérique.

 

En 1643, pour répondre au problème posé par les fontainiers de Florence qui avaient des difficultés à pomper l’eau dans leurs puits au-delà de 32 pieds (environ 10 mètres), Toricelli avait renversé un tube plein de mercure sur une cuve contenant le même liquide. Il avait pu constater que le mercure descendait dans le tube pour se stabiliser à une hauteur de 28 pouces (76cm) au-dessus de la surface libre. Il démontrait ainsi l’existence de la pression atmosphérique mais aussi celle du vide dont, prétendaient ses adversaires, la Nature avait "horreur".

 

Le sujet passionne Otto de Guericke qui entreprend avec succès, la mise au point d’une pompe capable de faire le vide dans un récipient plein d’air. Après avoir tenté de vider un tonneau qui ne résista pas à l’expérience, Guericke fait fabriquer une sphère de cuivre, composée de deux demi-sphères jointives, et munie d’un robinet. Devant un nombreux public, il fait le vide dans cette sphère imposante d’une aune de diamètre (1,19 mètre). Vingt-quatre chevaux attelés aux hémisphères sont incapables de rompre l’adhérence entre les deux parties.

 

Cette expérience inaugure avec éclat la pratique de la "science spectacle" dont la popularité sera également déterminante dans l’avancement de la science électrique.

 

L’expérience des "Hémisphères de Magdebourg" est un repère dans l’histoire de la mécanique. La place de Guericke dans celle de l’électricité est plus modeste. Son apport dans ce domaine était d’ailleurs resté ignoré de la plupart de ses contemporains. Pourtant, près d’un siècle plus tard, plusieurs physiciens, et en particulier le français Dufay, constatent qu’on aurait gagné à considérer ses expériences avec plus d’attention.

 

Guericke, en réalité, ne s’intéresse qu’incidemment à l’électricité. Il ne la rencontre qu’à travers les questions qu’il se pose sur le fonctionnement de l’Univers. Il s’interroge d’abord sur celui de la terre. Parmi les "vertus" qu’il attribue à notre globe, deux lui semblent fondamentales. D’abord une vertu "conservative" : la terre attire à elle tous les matériaux qui sont nécessaires à sa formation, l’eau, les roches... Ensuite une vertu "expulsive" : elle repousse tout ce qui peut la détruire. Le feu, par exemple, dont la flamme monte vers le ciel.

 

Guericke en propose une spectaculaire démonstration. Prendre, dit-il, un ballon de verre de la taille de la " tête d’un enfant", le remplir de soufre finement moulu, chauffer jusqu’à fusion du soufre, laisser refroidir, casser le verre et recueillir le globe de soufre. Munir la boule d’un manche et la placer sur un support de bois. Frotter cette boule vigoureusement d’une main bien sèche.


La "machine électrique" de Otto de Guericke
(Louis Figuier, Les Merveilles de la Science)


La boule manifestera alors plusieurs des vertus terrestres. La vertu "conservative" d’abord, en attirant à elle des objets légers.

 

Plus étonnante est l’observation de la vertu "expulsive" ! Le globe repousse parfois ce qu’il a d’abord attiré. Une plume, par exemple, après avoir touché le globe en est repoussée. Ainsi suspendue dans l’air, elle peut être promenée dans toute la pièce. Mieux : quel que soit le mouvement du globe elle semble lui présenter toujours la même face. Exactement comme la lune vis à vis de la terre.

 

Guericke, qui a lu Gilbert, ne peut douter un seul instant que la vertu attractive de la terre ne soit tout simplement de nature électrique. Quant à la vertu répulsive, personne avant lui ne semble l’avoir notée. Il lui attribue une cause différente et l’imagine uniquement propre aux éléments constitutifs de la terre et parmi ceux-ci au soufre. Il passe, ainsi, à côté d’une vérité qui restera longtemps occultée jusqu’à ce que le Français Dufay en fasse l’étude approfondie et montre que l’électricité possède également une "vertu répulsive" !

 

Les récits de Guericke recèlent d’autres riches intuitions. Pour prouver que l’air n’est pas le véhicule de l’attraction, il montre que cette vertu peut se transmettre par l’intermédiaire d’un fil de lin, long de plus de un mètre, tendu à partir de la surface du globe. Cette première observation de la "conduction" électrique restera, elle aussi, sans lendemain. Il appartiendra à l’Anglais Gray de la redécouvrir près d’un siècle plus tard.

 

Même si son titre de gloire reste la fameuse expérience des hémisphères et si son apport théorique dans le domaine de l’électricité est resté limité, le talent d’observateur et d’expérimentateur de Guericke, reconnu par ses successeurs, mérite la place qui lui est réservée dans le Panthéon des électriciens.

 

Hauksbee ( ?- 1713)

 

 

L’électricité et le vide font également bon ménage dans les machines imaginées par Francis Hauksbee.

 

On connaît mal les premières années de sa vie. Autodidacte, il est remarqué par Newton. En décembre 1703, le célèbre physicien, auteur de la loi de gravitation universelle, devient président de la Royal Society of London, la plus importante Académie scientifique anglaise. Il engage Hauksbee comme son expérimentateur principal. Jusqu’en 1705, celui-ci anime donc les séances de l’Académie. En particulier par des expériences classiques sur le vide inspirées de Guericke.

 

A partir de cette date il s’oriente vers l’étude de la phosphorescence "mercurielle" ou "barométrique". Depuis 1675, une observation faite de façon fortuite intrigue les physiciens. Quand on bouscule, dans l’obscurité, un tube barométrique disposé dans les conditions de l’expérience de Toricelli, une lueur phosphorescente apparaît dans le vide libéré à la partie supérieure du tube. Au moment où Hauksbee s’attaque au problème, il est généralement admis que cette lueur provient d’une émanation du mercure. Pour sa part il choisit d’user de méthode et d’étudier les rôles respectifs du vide, du verre et du mercure.

 

Le vide ? Hauksbee emplit partiellement de mercure un ballon dans lequel il fait le vide. L’ensemble reste obscur tant que le liquide reste immobile. Il est donc clair que le vide n’est pas suffisant mais que, par contre, le frottement, provoqué par le mouvement, est indispensable.

 

Frottement sur le mercure ou sur le verre ? A partir de novembre 1705 Hauksbee utilise, pour répondre à cette question, un montage qui fait abstraction du mercure. Il s’agit d’une sphère de verre munie de deux pièces de cuivre diamétralement opposées lui servant d’axe. Cette sphère peut être mise en mouvement rapide en la plaçant sur une machine inspirée d’un tour de menuisier. Mais sa propriété essentielle est d’avoir été conçue pour qu’on puisse y réaliser le vide. Hauksbee a pris la précaution de ménager un robinet dans une des pièces de l’axe qui peut être relié à une pompe à vide.



La machine électrique de Hauksbee. Un robinet permet d’y faire le vide
(Louis Figuier, Les Merveilles de la Science)


La sphère, vidée de son air, est mise en mouvement et frottée par la main de l’expérimentateur. Soudain, dans l’obscurité, la sphère s’emplit d’une forte lueur diffuse. Un mur situé à dix pieds en est éclairé. Un livre tenu à proximité du globe peut être lu. Quand un doigt s’approche de la sphère, la lumière se concentre en filaments qui semblent attirés par ce doigt. La lumière diminue progressivement quand, peu à peu, on laisse entrer l’air dans le tube.

 

Même quand la pression atmosphérique est atteinte, on peut encore arracher quelques lueurs au globe. Elles sont externes cette fois, et se présentent sous la forme nouvelle d’étincelles. Hauksbee hésite encore mais pour Newton, la cause est entendue : La lumière ne provient ni du vide, ni du mercure mais du verre !

 

Nous savons, à présent, que si c’est bien le verre qui est électrisé, la lueur, elle, provient de l’air. Dans le globe "vide", il reste encore du gaz résiduel et celui-ci est "ionisé" sous l’effet du champ électrique créé par la friction du verre. Il devient, par ce fait, lumineux, à l’image du néon dans un tube d’éclairage. Naturellement cette interprétation était impossible à qui n’avait ni la connaissance de la nature de l’air, ni, à plus forte raison, de l’existence et de la constitution des atomes.

 

Cette "phosphorescence électrique" continuera à obséder des générations de physiciens. Son étude amènera aux tubes cathodiques qui, pour quelque temps encore, équipent nos écrans de télévision et d’ordinateurs. La découverte des rayons X, celle des électrons, celle de la radioactivité, seront également au bout de cette aventure que nous évoquerons par la suite.

 

Pour le moment, les démonstrations de Hauksbee, à la fois spectaculaires et inquiétantes quand elles se font dans l’obscurité d’un cabinet, deviennent les expériences vedettes des spectacles de physique.

 

Tube ou globe ?

 

Une chose est sûre : à ceux qui considéraient le verre comme un matériau secondaire et de peu d’effets électriques, et qui continuaient à lui préférer l’ambre, le soufre ou la cire, Hauksbee oppose un démenti convaincant.

 

Le verre s’impose donc, mais sous quelle forme ? Hauksbee lui-même pour ses démonstrations classiques renonce à ses sphères et n’utilise qu’un tube de flint-glass, ce verre au plomb utilisé pour l’optique et dont les Anglais sont les spécialistes. Avec un tube long de un mètre et de trois centimètres de diamètre, il attire de fines feuilles de cuivre à plusieurs dizaines de centimètres de distance. Ces feuilles de cuivre, ou mieux : d’or, plus sensibles que des morceaux de ficelles ou de papier, deviendront le matériau classique des laboratoires d’électricité. Pour les mettre en mouvement, un tube de verre est largement suffisant.

 

Le globe, monté sur un tour, sera oublié pendant trente ans jusqu’au moment où, vers 1733, un physicien allemand, Bose, en reprenne l’idée.

 

Bose (1710-1761)

 

Georg Matthias Bose, né à Leipzig, s’intéresse aux nouveautés de la physique et des mathématiques tout en poursuivant ses études de médecine. En 1738 il est nommé sur une chaire de "philosophie naturelle" à l’université de Wittenberg. De ce poste, il établit des relations suivies avec tout ce que l’Europe compte comme personnes de renom, aussi bien scientifiques que hommes de lettres, de religion ou de politique. L’aspect magique de l’électricité le séduit. Quand ses lectures l’amènent à rencontrer les expériences électriques de Gray et Dufay (deux personnages de première importance dont nous reparlerons), et en particulier celles sur les conducteurs et les isolants ; quand, de plus, il retrouve la description du globe de Hauksbee, il sait qu’il a trouvé, à la fois, sa vocation et son public.

 

Il complète d’abord le dispositif de Hauksbee par un montage qui deviendra le standard de tous les laboratoires européens. Un tube de fer, qui prend parfois la forme d’un canon de fusil, est suspendu horizontalement à deux cordons de soie. Il effleure, sans pourtant le toucher, le globe de verre frotté. Ce "premier conducteur" servira ensuite à distribuer le "fluide électrique", par l’intermédiaire de chaînes ou de conducteurs divers vers les dispositifs expérimentaux qui l’entourent.

 

Bose organise alors des "fêtes électriques" qui ne se limitent pas à son public d’étudiants. Imaginez un repas où vous avez convié tous les notables les plus en vue dans votre ville. Les pieds de la table ont été isolés par des galettes de cire de même que la chaise que vous vous êtes réservée. De la machine électrique que vous avez actionnée et que vous avez dissimulée, un fil conducteur est amené jusqu’à proximité de votre main. Au moment où vos convives voudront saisir leur fourchette, il vous suffira d’établir le contact avec la table pour qu’un choc électrique vienne les faire bondir sur leur chaise. Au dessert vous mettrez le feu à une coupe de liqueur alcoolisée simplement par l’approche de l’un de vos doigts d’où seuls les plus proches spectateurs auront vu sortir une étincelle. Vos invités seront alors tout disposés à vous suivre dans le cabinet de curiosités où vous les transporterez dans un univers à la fois merveilleux et terrifiant.

 

Merveilleux ! Des galettes de cire épaisse sont disposées sur le sol. Chaque participant monte sur l’une d’entre elles et tend la main à ses voisins, formant ainsi une chaîne dont le premier maillon tient fermement le canon de fusil suspendu au-dessus du globe de la machine. Quand le globe est mis en mouvement, la personne située à l’autre extrémité de la chaîne tend la main au-dessus de feuilles d’or placées sur une coupelle. Chacun voit alors les feuilles s’élever d’un vol léger, comme attirées par une volonté magique, vers la main ouverte de l’expérimentateur. Eteignons les bougies qui éclairent ce salon aux volets fermés et tendons le doigt vers le conducteur de la machine, nous en verrons jaillir de lumineuses étincelles. Sous forme d’apothéose on pourra proposer la démonstration de la "béatification électrique". La plus aimable personne de l’assemblée est conviée à monter sur un gâteau de cire et à saisir le conducteur. Quand la machine est vigoureusement actionnée ses cheveux se déploient en une auréole qui s’éclaire, dans l’obscurité, des milles lueurs de la sainteté.

 

Terrifiant ! L’homme qui a le courage de faire couler quelques gouttes de son sang les voit scintiller comme des perles de feu dans l’obscurité au moment où il se saisit du conducteur. Les doigts tendus d’une personne reliée à la machine peuvent tuer les pauvres mouches vers lesquelles on dirigera l’étincelle. Ne pourra-t-on demain faire de plus conséquentes victimes ? De telles manipulations auraient certainement valu le bûcher à leurs auteurs aux temps, encore proches, de l’Inquisition !

 

Terrifiant et traître ! Aussi belle soit la jeune personne auréolée par le contact de la machine, il ne faudra pas s’aviser de vouloir en approcher les lèvres pour un baiser. La "Vénus électrisée" défendra sa vertu par une sérieuse secousse électrique.


Electricité de salon
(Louis Figuier, Les merveilles de la science)


Les nouvelles de ces merveilles parviennent en France et en particulier à l’abbé Nollet qui est alors le plus en vue des électriciens européens. Il avoue n’avoir pu dormir avant d’avoir lui-même construit et perfectionné une machine qui devient alors un meuble volumineux.

 

L’abbé Nollet (1700-1770)

 

 

Le globe, de un pied de diamètre, utilisé par Nollet, est en verre épais. La roue qui l’entraîne au moyen d’une courroie passant par une poulie fixée sur son axe, doit avoir au moins quatre pieds de diamètre et être munie d’une manivelle qui permette à deux hommes de l’actionner. Nollet préfère frotter le globe à la main mais de nombreux physiciens européens ont choisi de lui adjoindre un coussin de cuir.


La Machine électrique de l’Abbé Nollet (1747)
(Louis Figuier, Les Merveilles de la Science)


Les machines à plateau.

 

Cette volumineuse machine équipera la plupart des cabinets de physique jusqu’à ce que l’Anglais Ramsden (1735-1800) construise la première machine à plateau en 1768. La machine à plateau se perfectionne rapidement et deviendra vraiment efficace quand apparaîtront les premières machines " à influence électrique ", c’est à dire ne nécessitant aucun frottement. La célèbre machine inventée par l’Anglais Wimshurst en 1883, équipe encore les laboratoires de nos lycées.

 

La machine de Van Marum construite en 1784 est encore une attraction remarquée au pavillon des Pays-Bas de l’Exposition Internationale d’électricité de Paris en1881. (La Nature, 1881)


On peut trouver un développement de cet article dans ouvrage paru en septembre 2009 chez Vuibert : "Une histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron"

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Commentaire du Bulletin de l’Union des Physiciens :

 

Voici un ouvrage à mettre entre toutes les mains, celles de nos élèves dès les classes de premières S et STI de nos lycées, et entre les mains de tous les futurs enseignants de sciences physiques et de physique appliquée (tant qu’il en reste encore !).

 

L’auteur est un collègue professeur de sciences physiques, formé à l’histoire des sciences, et formateur des enseignants en sciences dans l’académie de rennes. Bref quelqu’un qui a réfléchi tant à l’histoire de sa discipline qu’à son enseignement et sa didactique, et cela se sent. Le style est fluide et imagé, bref plaisant au possible.

la suite

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7 août 2014 4 07 /08 /août /2014 12:38

Émanation, fluide, particule, onde… quelle est l’identité de cette chose insaisissable mais bien présente dont la quête remonte à vingt-cinq siècles et dont la réalité nous échappe dès qu’on pense l’avoir cernée ?

 

 

Histoire de l’électricité. Un livre chez Vuibert.

 

Au fil d’un récit imagé – celui d’une succession de phénomènes généralement discrets qui, sous le regard d’observateurs avertis, débouchèrent sur des applications spectaculaires – nous croiserons des dizaines de savants, d’inventeurs et de chercheurs dont les noms nous sont déjà familiers : d’Ampère à Watt et de Thalès de Milet à Pierre et Marie Curie, ce sont aussi Volta et Hertz, Ohm et Joule, Franklin et Bell, Galvani et Siemens ou Edison et Marconi qui, entre autres, viennent peupler cette aventure.

 

On y verra l’ambre conduire au paratonnerre, les contractions d’une cuisse de grenouille déboucher sur la pile électrique, l’action d’un courant sur une boussole annoncer : le téléphone, les ondes hertziennes et les moteurs électriques, ou encore la lumière emplissant un tube à vide produire le rayonnement cathodique. Bien entendu, les rayons X et la radioactivité sont aussi de la partie.

 

De découvertes heureuses en expériences dramatiques, l’électricité reste une force naturelle qui n’a pas fini de susciter des recherches et de soulever des passions.


 

Table des matières

 

 

_____

 

Quand est née l’électricité ?

L’ambre.

Une matière attirante.

Le long sommeil du succin.

 

William Gilbert, le premier électricien.

La naissance de l’électricité.

L’électricité est une propriété générale de la matière.

 

Les premières machines électriques.

Otto de Guericke (1602-1686).

Francis Hauksbee (? – 1713).

Tube ou globe ?

Georg Matthias Bose (1710-1761).

L’abbé Nollet (1700-1770).

Les machines à plateau.

 

Gray, Dufay, Franklin et la conduction électrique.

Stephen Gray (1666-1736).

Tardives et fabuleuses découvertes.

Dufay : premier classement.

Corps électriques et non-électriques, quelle différence ?

Benjamin Franklin : le vocabulaire.

 

De Dufay à Ampère : des deux espèces d’électricité aux deux sens du courant électrique.

Dufay (1698-1739) et la répulsion électrique.

Un discours de la méthode.

La répulsion rejoint l’attraction.

La loi de Dufay.

Benjamin Franklin (1706-1790) : un vocabulaire neuf pour un fluide unique.

Entre Dufay et Franklin : les bas de soie de Robert Symmer.

Des charges jusqu’aux courants électriques.

De la pile Volta au bonhomme d’Ampère.

Oersted : la pile et la boussole.

Ampère et le sens conventionnel.

Le retour de Franklin.

Une situation bloquée.

 

La bouteille de Leyde : la puissance cachée de l’électricité.

De terribles nouvelles venues de Leyde

Ce premier condensateur électrique, comment fonctionne-t-il ?

Une bouteille miracle.

 

A la conquête du feu céleste : le paratonnerre.

La longue histoire du tonnerre.

Un coup de tonnerre dans le ciel parisien.

 

Coulomb et le temps de la mesure.

La loi de Coulomb

 

De Galvani à Volta : la découverte de la pile électrique.

Galvani et les grenouilles.

Volta et la pile électrique.

 

Electricité et chimie.

Humphry Davy (1778-1829).

Une course aux nouveaux éléments.

 

L’autre pierre magique : l’aimant.

L’héritage chinois.

Pierre de Maricourt (XIIIe siècle).

William Gilbert.

Coulomb et la mesure.

 

Oersted, Ampère et la naissance de l’électromagnétisme,
ou quand l’ambre retrouve l’aimant.

Hans Christian Oersted (1777-1851).

Ampère (1775-1836).

Un montage ingénieux.

La Terre est un électroaimant.

Du cadre mobile au solénoïde.

Du solénoïde à l’aimant droit.

 

Faraday et les champs.

 

Michael Faraday (1791-1867).

Du moteur à la génératrice.

Lignes de force et champs.

La loi de Faraday.

Maxwell (1831-1879), la mise en équations.

 

 

Maxwell et les ondes : au rendez-vous de la lumière et de l’électricité.

L’éther lumineux.

L’éther électromagnétique et la nature de la lumière.

Etablir les équations de propagation d’une perturbation électromagnétique.

Construire un système cohérent d’unités électriques.

 

 

Hertz et la réalité des ondes électromagnétiques.

A la conquête des hautes tensions : la bobine de Ruhmkorff.

Vers la découverte des ondes hertziennes.

L’éther existe donc ? L’expérience de Michelson et Morley.

Branly, Marconi etb le début de la radiophonie.

 

Le temps des ingénieurs : l’Exposition internationale d’électricité de 1881.

L’époque des génératrices électriques.

L’exposition internationale d’électricité à Paris.

La lumière électrique.

Les nouvelles génératrices.

La force motrice de l’électricité.

Après l’exposition de 1881.

Le côté sombre de la force électrique.

Quel futur pour l’électricité ?

 

Les unités électriques, ou quand les électriciens font naître un langage universel.

Le système métrique décimal.

Naissance des unités électriques.

Avant 1881 : des systèmes nationaux différents.

1881 : premier congrès international des électriciens et preemier système international.

Un succès remarqué.

Les suites du congrès de 1881 : le joule, le watt…

Des mécaniciens dépassés.

Vers le système MKSA.

 

Une étrange lumière : le rayonnement cathodique.

William Crookes et la matière radiante.

 

Röntgen et les rayons X.

Röntgen et la découverte

L’épopée des rayons X.

Les rayons X, le dernier cri de la mode.

Le revers de la médaille.

Un monument à la mémoire des victimes des radiations.

 

Un nouveau rayonnement : le rayonnement radioactif.

Henri Becquerel : la découverte du rayonnement radioactif.

Marie Curie et les premières hypothèses.

Le polonium.

Le radium.

 

Vie et mort de l’électron.

Thomson et la découverte de l’électron.

L’électron et l’atome, de Thomson à Rutherford.

Planck, Einstein et la naissance du photon.

L’atome de Bohr.

Louis de Broglie et la nature ondulatoire de l’électron.

Quand l’incertitude devient un principe.

Et l’électricité, l’électron, la charge électrique dans tout cela ?

 

Histoire à suivre.

Pas de science sans son histoire.

Ce n’est qu’un début, l’histoire continue.

 

Bibliographie. Index des noms ; Index des matières. Les dates de l’électricité.

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4 août 2014 1 04 /08 /août /2014 16:58

 

1890, deux ans après l'exposition de 1889 à Paris qui donne une large place à l'électricité, Albert Robida publie "Le vingtième siècle, la vie électrique".

Albert Robida (1848-1926)

Dans cette anticipation il propose des inventions intégrées à la vie courante et où il imagine les développements sociaux qui découlent de ses inventions : promotion sociale des femmes (qu'il voit électrices/éligibles, portant le pantalon, fumant, médecins, notaires ou avocates), tourisme de masse, pollution etc. Il inventera ainsi le téléphonoscope, un écran plat mural qui diffuse les dernières informations à toute heure du jour et de la nuit, les dernières pièces de théâtre, des cours et des téléconférences.

 

voir : L'Association des amis d'Albert Robida

 

 

" L'Électricité, c'est la Grande Esclave. Respiration de l'univers, fluide courant à travers les veines de la Terre, ou errant dans les espaces en fulgurants zigzags rayant les immensités de l'éther, l'Électricité a été saisie, enchaînée et domptée.

 

C'est elle maintenant qui fait ce que lui ordonne l'homme, naguère terrifié devant les manifestations de sa puissance incompréhensible; c'est elle qui va, humble et soumise, où il lui commande d'aller; c'est elle qui travaille et qui peine pour lui." (Robida)

 

 

Robida imagine également une région protégée du "progrès" : la Bretagne.

 

 

"Les vagues de l'Océan battent doucement en caresse le sable étincelant et doré d'une crique étroite, bordée de belles roches, escarpées par endroits, sur lesquelles se mamelonnent des masses de verdures suspendues parfois jusqu'au-dessus des flots. Il fait beau, tout sourit aujourd'hui, le soleil brille, le murmure du flot, comme une douce et lente chanson, s'élève parmi les roches où l'écume floconne.

 

Au fond de la crique, près de quelques barques hissées sur la grève, se voient quelques vieilles maisons de pêcheurs, couvertes d'un chaume roux, par-dessus lesquelles, au sommet de l'escarpement rocheux, trois ou quatre menhirs, fantômes des temps lointains, dressent dans le ciel leurs têtes grises et moussues. Au loin, sur le bord d'une petite rivière capricieuse et cascadante, un gros bourg cache à demi ses maisons sous les ombrages des chênes, des aulnes et des châtaigniers que perce une belle flèche d'église, élancée et ajourée. Un calme profond règne sur la région tout entière; d'un bout de l'horizon à l'autre, aussi loin que l'œil peut voir par-dessus les lignes de collines bleuâtres où surgissent aussi d'autres clochers çà et là, nulle trace d'usines ou d'établissements industriels, gâtant tous les coins de nature, polluant de leurs déjections infâmes les eaux des rivières, salissant tout au loin, en haut comme en bas, et jusqu'aux nuages du ciel; pas de tubes coupant le paysage d'une ligne ennuyeuse et rigide, point de ces hauts bâtiments indiquant des secteurs d'électricité, point d'embarcadères aériens, et pas la moindre circulation d'aéronefs dans l'azur.

 

Où sommes-nous donc? Avons-nous reculé de cent cinquante ans en arrière, ou sommes-nous dans une partie du monde si lointaine et si oubliée que le progrès n'y a pas encore pénétré?

 

Non pas! Nous sommes en France, sur la mer de Bretagne, dans un coin détaché des anciens départements du Morbihan et du Finistère, formant, sous le nom de Parc national d'Armorique, un territoire soumis à un régime particulier.

 

 

 

Voir la suite sur gutenberg.org

 

On peut également trouver l'original de ce livre sur Gallica.

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4 août 2014 1 04 /08 /août /2014 14:32

Théâtre rock, con­cert de mots, Prométhée poème élec­trique est un dia­logue ryth­mique où la voix du Titan se mêle au son des gui­tares, touchant au cœur nos fail­lites con­tem­po­raines, alors que jamais l’homme n’a autant con­fondu la lumière et le feu.

 


S’appuyant sur le mythe fon­da­teur, tra­vail­lant la fig­ure d’un Prométhée con­tem­po­rain revenu nous deman­der ce que nous avons fait de son feu, le texte inter­roge notre époque, à tra­vers les thèmes de la con­nais­sance et le pou­voir, du pro­grès, de l’inhumanité et de la répar­ti­tion des richesses.


Dans les pul­sa­tions d’une poésie élec­trique et mal élevée, la voix se tresse dans les cordes d’une gui­tare aux mille sonorités, for­mant en elle un dit poé­tique et com­bustible, une pul­sa­tion ver­bale et mélodique.

 

Prométhée : — Tôt ou tard vous brûlerez. Vous appuierez sur le bou­ton rouge des atomes et vous brûlerez. Vous ferez de la terre une ordure et dans l’incendie de vos pour­ri­t­ures, vous brûlerez. Vous lais­serez la machine penser à votre place et vous brûlerez. Vous vous clonerez en drag­ons, et vous brûlerez, vous brûlerez, vous brûlerez !

 

Le sys­tème : — Elle est belle ta chan­son, mais l’avenir ne dure longtemps que pour les étoiles, et toute la bricole mythologique. Nous sommes d’une autre race, notre exis­tence est celle des bâtis­seurs, nous con­juguons l’avoir plutôt que l’être ; c’est bien assez pour oublier qui nous sommes en face de l’éternité.

 

Prométhée : — Salauds ! Vous avez rem­placé l’espérance par le cynisme, plas­ti­fié la lumière : l’homme ago­nise entre vos certitudes.

 

Le sys­tème : — Mais Prométhée, par nous les hommes ne désirent plus l’éternité : juste une place devant la télé, une bonne bière et de la tran­quil­lité… Dis-moi, es-tu prêt à nou­veau à souf­frir pour cha­cun des hommes ?

 

Prométhée : — Parce qu’il n’y a pas d’issue, je trou­verai l’issue… J’attendrai l’aube, et le matin. Que le soleil sorte des eaux noires, que la lumière reprenne sa res­pi­ra­tion… Casse-toi, rapace, ta voix est tran­chante comme ta fig­ure ; mon ven­tre s’est ouvert, je saigne encore, putain, je saigne encore…

 

Le sys­tème : — Vous gueulez, oui, petits rebelles, et nous aimons bien enten­dre vos gémisse­ments, nous sommes tolérants, allez-y, gueulez, nous vous local­isons plus facile­ment, tout est sous con­trôle. Regarde, Prométhée, le chaos danse avec nous, il danse avec nous !

 

Prométhée : — Vous con­naîtrez l’humiliation, et peut-être l’humilité. Pour chaque sys­tème existe un grain de sable…

Voir

 

 

Le texte du spectacle

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4 août 2014 1 04 /08 /août /2014 13:05

Des romans aux romances, la fée électricité est une muse qui inspire le poète et le musiciens.

 

Quelques perles glanées ici où là.

 

_________________________________________________________

 

Joe Dassin - Fais moi de l'électricité

 

 

Toi, tu me fais de l’électricité
Tu fais monter ma tension
Pour ne pas tomber dans la lubricité
Faudra que je fasse attention
Tous les soirs tu m’allumes
Le matin tu m’éteins
Mais même si tu dois tout faire sauter
Fais-moi de l’électricité

 

Hier encore, j’étais comme vous et moi
Un citoyen parfaitement normal
Et puis voilà qu’un soir j’entends des voix
C’est toujours comme ça qu’on tourne mal
Tu disais : « Hello chéri » Allons, n’insistez pas
« Hello chéri » Mais il ne faut pas me le dire deux fois
Car voilà

 

Toi, tu me fais de l’électricité
Tu fais monter ma tension
Pour ne pas tomber dans la lubricité
Faudra que je fasse attention
Tous les soirs tu m’allumes
Le matin tu m’éteins
Mais même si tu dois tout faire sauter
Fais-moi de l’électricité

 

Il y a évidemment des tas d’inconvénients
Rapport à la consommation
Et comme tu marches sur tous les courants
Des fois tu fais sauter mes plombs
Mais tu dis « Hello chéri » Allons n’insiste pas
« Hello chéri » Mes batteries sont à plat
Mais voilà

 

Toi, tu me fais de l’électricité
Tu fais monter ma tension
Pour ne pas tomber dans la lubricité
Faudra que je fasse attention
Tous les soirs tu m’allumes
Le matin tu m’éteins
Mais même si tu dois tout faire sauter
Fais-moi de l’électricité

 

Ecouter ici

 

_________________________________________________________

 

ÉLECTRICITÉ de Jean-Louis Aubert.

 

 

Ombres d'amour et visages

Vu tes yeux bleus dans un café

Juste un geste, fais le reste

Bu tes yeux verts dans un café noir

On dansait sur des machines

On chantait dans les clubs

De nous donner le meilleur

Fais de nos corps les veilleurs

Cité, j'ai le droit de citer

Cité, ton ÉLECTRICITÉ

Cité, me rend tout excité

C'est ça la densité

Danse, danse, danse

Cherchons les formes au milieu du puzzle

Changeons de forme

Nous ne serons plus jamais seuls

Sous ta peau l'animal

Te fait un peu moins mal

On dansait sur des machines

Danser, danser

On chantait dans les clubs

Chanter, chanter

De nous donner le meilleur

Donner, donner

Nous emmenait, nous emmenait, nous emmenait

Ailleurs!

Cité, j'ai le droit de citer

Cité, ton ÉLECTRICITÉ

Cité, me rend tout excité

Cité, et c'est la densité

Cité, ton élasticité

Cité, ton ÉLECTRICITÉ

Cité, ne fait que m'inciter

Cité, c'est ça la danse cité

Cité, complice

Cité, complexe

Cité, capacité

Élasticité, férocité, simplicité, nécessité

Viva, viva cité

Viva Viva Viva Viva

Cité

Viva Viva Viva Viva

Cité, ton ÉLECTRICITÉ, cité

Cité, c'est la densité, cité

Danse, Danse, Danse, Danse

 

Ecouter

 

________________________________________________

 

La Facture D'électricité Miossec

 

 

J'ai pris peur de tes baisers
Comme on prend peur des araignées
Je ne savais plus où me planquer
Le fond du trou
L'envie de gerber
Je n'ai toujours pas payé la facture d'électricité.

 

Qu'est ce qui a bien pu nous arriver
Nous ne sommes plus les mêmes depuis samedi dernier
Tu sais je l'avais pourtant rangée avec l'échographie du bébé

 

Ne me secoue surtout pas
Car je suis plein de larmes
J'ai perdu la force de prendre les armes
J'ai perdu la foi j'ai perdu mon âme

 

Qu'est-ce qui a bien pu se passer
Depuis que je me suis fait licencier
Je perds la tête dans mes pensées
J'en oublie même de te toucher

 

Ne me secoue surtout pas
Car je suis plein de larmes
Je n'ai plus l'écorce
J'ai perdu mon âme
J'ai perdu la foi
J'ai perdu le charme

 

Ne me secoue surtout pas
Car je suis plein de larmes
J'ai perdu la force de prendre les armes
J'ai perdu la foi
J'ai perdu mon âme

 

J'en arrive même à t'oublier parfois Clara
J'en arrive même à te trahir parfois Clara
J'en arrive même à te maudire parfois Clara
J'en arrive même à te trahir parfois Clara.

 

Ecouter

 

____________________________________________________________

 

Pascal Obispo. Electricité

 

 

On se ressemble
Nos pôles
Sont les mêmes
A 220 volts
Tu sais trop bien
Ce que ça nous donne
Surfer sur les larmes
Sur les courants
Ne nous mène à rien
Autant glisser

Les doigts dedans

 

[Refrain] :
L'électricité
Y a de l'électricité dans l'air
Y a des étincelles, des éclairs
L'électricité
Qui nous fait ce drôle d'effet
Mais ailleurs qui pourrait
Nous donner cette électricité

 

tu la sens
Dans les moindres recoins
Tu la sens s'enflammer
Ta fleur, ta peau touchée
Encaisse l'électrochoc
Et retiens
Ça fait froid dans le dos
Ce n'est qu'un courant d'air chaud

 

[Refrain]

 

Lumière entre nous
La nuit

Le jour n'importe où
Brûle nos sens
Sauve les apparences
J'allumerai le feu
Aujourd'hui si tu veux

 

[Refrain]

 

Ecouter

 

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Jennifer. Les jours électriques

 

 

Ecouter

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Gérard Borvon - dans Romans
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4 août 2014 1 04 /08 /août /2014 07:07

En cette année 2014 du centenaire du début de le première guerre mondiale chacun, de part et d'autre du Rhin, se plait à dénoncer le massacre de millions d'hommes et de femmes.

 

C'est seulement un an avant le début de cette guerre, le 1er avril 2013, que paraissait le premier numéro d'une revue promise à un long succès : "La Science et la Vie", devenu "Science et Vie".

 

Côté "Vie", on pouvait y lire un article sur "Les grands chirurgiens français d'aujourd'hui" ou encore, et déjà, un article sur "La répression des fraudes alimentaire". Mais, dès les premières pages de la revue le lecteur était invité à suivre "La naissance, la vie et la mort d'un canon". La couverture de la revue représentait d'ailleurs l'usinage de ce fameux canon, avec, au premier plan, un officier, sabre au côté, surveillant l'opération.

 

 

Poursuivant leur lecture jusqu'aux dernières pages, un lecteur ou une lectrice, pouvaient y lire un article de Gabriel Lippmann, prix Nobel de Physique en 1908. Celui-ci, sous le titre "La science et la vie", entendait montrer comment "la science joue dans notre vie un rôle immense" et à quel point "elle fait essentiellement partie de notre avenir comme de notre passé".

 

L'invention de la roue, du bateau, de l'imprimerie, ont, écrivait-il, "créé l'époque moderne". Mais il y ajoutait la poudre :

 

"Car il n'est pas jusqu'à l'artillerie qui ne soit un instrument de progrès, j'allais dire de paix et de progrès, à condition qu'elle soit de plus en plus savante".

 

Gabriel Lippmann

 

Le discours était dans l'esprit du temps : la science devait être au service de la guerre et la guerre au service de l'industrie, du commerce… et de la science ! La démonstration qu'en faisait Lippmann mérite qu'on y jette un coup d'œil.

 

"Le boulet rond et le canon de bois, écrivait-il, ont suffit pour détruire le morcellement féodal et donner l'essor aux grandes nations. Aujourd'hui nous sommes plus avancés : nous avons une technique si perfectionnée que pour en tirer parti et surtout pour les perfectionner davantage, ce qui devient pour chacun une nécessité, il faut à chaque pays une foule de soldats suffisamment intelligents, d'officiers instruits, et par conséquent de corps savants et des écoles de haut enseignement bien organisées.

 

De plus, tout cela coûte horriblement cher, même en temps de paix. Aussi faut-il, pour porter le fardeau croissant des milliards, des revenus considérables ; c'est-à-dire une forte industrie ; c'est-à-dire un grand nombre d'industriels éclairés, de commerçants qui comprennent leur siècle ; il faut, en un mot, une classe bourgeoise cultivée".

 

Une science au service de la guerre

 

 A ce texte effarant d'un "savant", mettant la science au service du massacre qui allait, dans peu de temps, engloutir des millions d'hommes, il faut opposer le "discours à la jeunesse" de Jaurès, lu le 10 juillet 1903 devant les élèves du lycée d'Albi et la célèbre phrase :

 

"L’humanité est maudite, si pour faire preuve de courage elle est condamnée à tuer éternellement".

 

Jean Jaurès

 

Un texte dont l'actualité ne peut nous échapper :

 

"Quoi donc ? La paix nous fuira-t-elle toujours ? [.] J’ose dire, avec des millions d’hommes, que maintenant la grande paix humaine est possible, et si nous le voulons, elle est prochaine. Des forces neuves y travaillent : la démocratie, la science méthodique, l’universel prolétariat solidaire.

 

La guerre devient plus difficile, parce qu’avec les gouvernements libres des démocraties modernes, elle devient à la fois le péril de tous par le service universel, le crime de tous par le suffrage universel.

 

La guerre devient plus difficile parce que la science enveloppe tous les peuples dans un réseau multiplié, dans un tissu plus serré tous les jours de relations, d’échanges, de conventions ; et si le premier effet des découvertes qui abolissent les distances est parfois d’aggraver les froissements, elles créent à la longue une solidarité, une familiarité humaine qui font de la guerre un attentat monstrueux et une sorte de suicide collectif".

 

Dans le siècle qui allait suivre c'est, hélas, le sombre tableau dressé par Lippmann,  d'une science au service de la guerre, qui allait s'imposer.

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1 août 2014 5 01 /08 /août /2014 09:14

Patrice Gélinet a consacré son émission de mercredi 9 décembre 2009 à l’histoire de l’électricité.

 

Invité : Gérard Borvon pour son livre publié chez Vuibert, "Histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron"


 

Date de première publication en ligne : 7 mai 2010

 

 

« Il est un agent puissant, obéissant, qui se plie à tous les usages : il m’éclaire, il m’échauffe, il est l’âme de mes appareils mécaniques. Cet agent, c’est l’électricité. »

Jules Verne Vingt Mille Lieues sous les mers

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Pendant des milliers d’années, l’humanité s’est contentée d’observer sans les comprendre les manifestations de ce qui allait devenir sa première source d’énergie. Emerveillés par les aurores boréales, ou terrorisés par la foudre, qui n’était croyaient-ils que l’expression de la colère des dieux, les hommes ont mis des siècles à comprendre et à domestiquer l’électricité pour qu’elle les éclaire, les réchauffe, leur permette de se déplacer, de communiquer, et pour faire tourner leurs machines. En 1780, un savant italien, Luigi Galvani, avait même réussi à faire bouger des cadavres de grenouille en y faisant passer de l’électricité. C’était l’époque où elle n’était encore qu’un objet de curiosité dans les salons du XVIII° siècle.

 

Ecouter l’émission

 

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Ecouter aussi :

 

La marche des sciences. La fée électricité, sur France Culture.

 

De Thalès, fasciné par l'ambre et sa force d'attraction, à l'électricité de demain, l'énergie électrique a toujours été au coeur des préoccupations humaines. Aujourd'hui, loin des craintes premières des hommes face à la foudre et aux éclairs, c'est l'avenir de la planète, et la position de l'homme dans cet environnement en souffrance, qui font progresser la place et l'image de l'électricité dans la vie de chacun. De nouvelles voies ont été explorées, des énergies renouvelables proposées. De l'hydroélectricité à l'électricité verte obtenue à partir de déchets industriels et agricoles, en passant par les panneaux photovoltaïques, les éoliennes, la géothermie, le solaire hydraulique et les énergies marines, ces filières d'énergie « propre » commencent à se faire une place au côté de l'électricité traditionnelle, sans toutefois la détrôner.

 

De l'ambre à l'électron, cette histoire de l'électricité mérite que l'on s'y attarde, car si l'électricité est devenue pour tous un droit inaliénable, et s'affiche comme l'énergie de demain, elle le doit à des hommes, amateurs ou scientifiques reconnus, à des expériences heureuses ou hasardeuses, et à des erreurs aussi, sans parler du hasard omniprésent dans l'histoire des sciences.

 

Un parcours que nous vous proposons de retracer, aujourd'hui, en direct du studio 167 de France Culture, en compagnie de Gérard Borvon, ancien professeur de physique, formateur en Histoire des sciences techniques dans les IUFM (institut universitaire de formation des maîtres), et auteur du livre « Histoire de l'électricité, de l'ambre à l'électron », paru chez Vuibert à l'automne 2009. Et avec lui, Patrice Carré, qui a signé en 1991, avec Alain Beltran, un livre intitulé « La fée et la servante », paru chez Belin. Il est spécialiste de l'histoire culturelle et sociale des réseaux.

 

 

Aurélie Luneau

 

Ecouter l'émission

 

 

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Histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron sur "Les années lumière" de Radio Canada.

 

Gérard Borvon a publié Histoire de l'électricité, de l'ambre à l'électron aux éditions Vuibert. Il y fait le récit de l'évolution de l'électricité, curiosité de la Grèce antique devenue une ressource essentielle à notre civilisation.

 

Hugues de Roussan

 

Ecouter l'émission

 

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Semences de Curieux est une émission animée par Jacques Olivier sur la radio belge RTBF.

 

Par définition, les sciences sont toujours en mouvement. Semences de Curieux se propose d’en suivre la marche en les mettant en perspective, entre les acquis du passé et les questions en suspens avec leur enjeu pour demain.

 

 


 

Pour réécouter les deux émissions voir :

 

 

1ere émission

 

2eme émission

 

ou encore :

 

 

http://seaus.free.fr/spip.php?article731

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Histoire de l’électricité. La fée électricité sur Terre à Terre (France Culture, Ruth Stégassy avec Lilas Nord ).

 

Ruth Stegassy une fois n’est pas coutume s’est permis une escapade dans le domaine de la rêverie et du fantastique. Le 20 mars dernier,  elle s’entretenait avec Lilas Nord de la fée électricité au XIXe siècle ou comment l’arrivée de l’électricité a sérieusement chauffé les méninges des romanciers de l’époque.

Quand l’électricité a été découverte, mais les étapes de cette découverte et de sa diffusion n’ont pas été rappelées, c’est le plus épais mystère qui entourait ce phénomène la plupart du temps invisible. Maxime Du Camp, ami et compagnon de débauche de Flaubert incitait les poètes à abandonner leurs thèmes mythologiques trop désuets pour célébrer la science et chanter le progrès.

Lilas Nord a évoqué quelques auteurs inconnus, nonobstant doués d’une imagination plus que débordante. C’est l’époque où la science était pour les écrivains une source inépuisable d’inspiration et il n’y avait pas que Jules Vernes.

Deux thèmes se partagent l’imagination des romanciers : celui de la conquête de la nouvelle force avec réactivation du mythe prométhéen et celui d’une divinité nouvelle. On a vu apparaître toutes sortes de figures démiurgiques pas toujours rassurantes.

Dans son roman Xipéhuz, l’ écrivain d’origine belge, Rosny l’aîné un des créateurs de la science fiction imagine que des créatures électriques, des entités extraterrestres, bourrées d’énergie débarquent un jour auprès d’hommes préhistoriques. Ces envahisseurs d’un nouveau type sont bien décidés à anéantir les autochtones mais l’un d’entre eux éprouve à leur égard une certaine curiosité ce qui donnera à leur visite un cours différent.

Villiers de l’Île Adam imagine l’andréide, une femme parfaite, aussi intelligente que belle, son corps est mécanique, et elle est reliée à une vraie femme plongée dans un sommeil prolongé qui lui procure son humanité, je doute que le dispositif soit très commode.

Dans le roman tintinesque Docteur mystère de Paul d’Ivoi, un électricien, au cours d’un aventureux voyage en Inde, réussit en mobilisant des phénomènes électriques à se faire passer pour le fils de Vichnou et c’est ainsi qu’il circonvient une secte pas très sympathique.

Albert Robida, illustrateur prodigieux, imagine des instruments merveilleux tels les aspirateurs de nuages. Il fait preuve de bonnes capacités d’anticipation avec son téléphonoscope, vidéo projetée en direct sur écran et sa guerre miasmatique et il est un assez bon anticipateur pour pester à l’avance contre les inconvénients des nouvelles machines, ces téléphones qui nous empoisonnent la vie en faisant dring dring etc.

 

Ruth Stégassy

 

 

Voir : http://seaus.free.fr/spip.php?article624

 

ou encore : Terre à terre les archives non-officielles

 

 

 

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Voir encore :

 

 

 

Histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron. Un livre chez Vuibert.

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Au fil d’un récit imagé – celui d’une succession de phénomènes généralement discrets qui, sous le regard d’observateurs avertis, débouchèrent sur des applications spectaculaires – nous croiserons des dizaines de savants, d’inventeurs et de chercheurs dont les noms nous sont déjà familiers : d’Ampère à Watt et de Thalès de Milet à Pierre et Marie Curie, ce sont aussi Volta et Hertz, Ohm et Joule, Franklin et Bell, Galvani et Siemens ou Edison et Marconi qui, entre autres, viennent peupler cette aventure.

 

 

On y verra l’ambre conduire au paratonnerre, les contractions d’une cuisse de grenouille déboucher sur la pile électrique, l’action d’un courant sur une boussole annoncer : le téléphone, les ondes hertziennes et les moteurs électriques, ou encore la lumière emplissant un tube à vide produire le rayonnement cathodique. Bien entendu, les rayons X et la radioactivité sont aussi de la partie.

 

De découvertes heureuses en expériences dramatiques, l’électricité reste une force naturelle qui n’a pas fini de susciter des recherches et de soulever des passions.

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31 juillet 2014 4 31 /07 /juillet /2014 08:09

En 1731, paraît dans les "Philosophical Transactions", la publication de la "Royal Society", un texte qui allait faire accomplir un premier pas de géant à la toute jeune science électrique. Son auteur, Stephen Gray, n’est pourtant pas un personnage en vue. Considéré comme un "amateur", il a dû subir le mépris des scientifiques  en place. Il se hissera, cependant, au niveau de son compatriote Gilbert dans l’estime des "électriciens" européens.

 

Stephen Gray (1670-1736).

 

Stephen Gray est fils d’un teinturier de Canterbury et teinturier lui-même. Il fait de sérieuses études qui l’amènent à s’intéresser plus particulièrement à l’astronomie. Il est, à ce titre, invité à participer aux travaux de l’astronome royal John Flamsteed à Greenwich, l'auteur du premier catalogue moderne du monde céleste donnant la position exacte de près de 3000 étoiles. En 1707, il est à nouveau appelé à Cambridge, également pour des travaux d’astronomie.

 

Cette expérience est décevante. Ses relations avec le milieu des savants académiques sont difficiles. Il constate avec amertume que ses communications sont refusées pour la publication, ce qui n’empêche pas qu’elles soient régulièrement pillées. Il regagne donc son commerce de Canterbury en 1708. Trop fatigué pour poursuivre son activité, il demande à être admis dans une maison de retraite connue sous le nom de Charterhouse. Cette institution, installée dans un ancien couvent de Chartreux, avait été créée pour être, à la fois, une école de jour pour des enfants pauvres et une pension pour personnes âgées. Ses pensionnaires étaient généralement des hommes distingués bénéficiant de sérieuses références. Gray dut attendre huit ans avant d’y être admis, en 1719, sur recommandation du Prince de Galles.

 

Libéré de ses soucis financiers, il entendait bien occuper cette retraite à cultiver son intérêt pour les diverses branches des sciences. Il s’était, en particulier, muni de divers tubes de verre et du petit matériel utile à des démonstrations électriques.

 

Déjà en, 1708, il avait adressé un mémoire à la Royal Society concernant de "nouvelles expériences sur la lumière et l’électricité". Il avait été étonné par la facilité avec laquelle il pouvait reproduire les expériences de Guericke en utilisant un simple tube de verre. La vertu "expulsive", en particulier se manifestait de façon spectaculaire. Une plume approchée du tube était d’abord attirée pour être ensuite repoussée. Elle pouvait rester longtemps à "planer" au-dessus du tube et même monter et descendre au rythme du frottement.

 

Il lui apparaissait cependant que la vertu "expulsive", loin d’être une propriété nouvelle du soufre ou de la terre, comme l’avait estimé Guericke, était, plus simplement, au même titre que l’attraction, une propriété de la vertu électrique.

 

Une autre observation méritait l’attention : si la plume, une fois repoussée, parvenait à proximité d’un corps extérieur au tube, elle en était attirée. Elle retombait ensuite sur le tube pour être à nouveau repoussée. Le manège pouvait ainsi durer de 10 à 15 allers et retours avant de s’arrêter. Ces observations amenaient Gray à supposer que la plume, placée à proximité du tube frotté, devait, elle-même, acquérir une vertu électrique.

 

De tels faits auraient dû attirer l’attention de ses contemporains, mais Hauksbee, à qui il adresse son mémoire, ne juge pas utile de le publier. Fort heureusement, ils continueront à obséder Gray et lui permettront une éclatante revanche.

 

Tardives et fabuleuses découvertes.

 

En février 1729, étant déjà depuis 10 ans à Charterhouse, il entreprend d’expérimenter sur l’électrisation des métaux. Ayant constaté qu’il lui était impossible de les électriser par frottement, il se propose d’y parvenir en les plaçant, comme il l’a déjà fait avec une plume, dans les "effluves" électriques entourant un tube de verre frotté.

 

Avant de commencer, il décide de tester son tube. Celui-ci, qu’il décrit avec précision, est un tube de verre au plomb de trois pieds cinq pouces (1 mètre) de long et de un pouce et 1/5 (3 centimètres) de diamètre. Ce tube est fermé, à chaque extrémité, par un bouchon de liège, afin que la poussière n’y entre pas. Gray a, en effet, remarqué que celle-ci nuit à l’efficacité du tube.

 

Les bouchons sont habituellement enlevés quand le tube est utilisé. Pourtant, cette fois, Gray veut tester l’efficacité du tube bouché. Il frotte donc l’extrémité d’un tube muni de ses bouchons et constate qu’il fonctionne tout aussi bien.

 

Soudain, le hasard lui offre un fabuleux cadeau.

 

Gray raconte :

 

« comme je tenais une plume de duvet vis-à-vis de l’extrémité supérieure du tube, j’aperçus qu’elle voulait aller vers le liège, et qu’elle était attirée et repoussée par lui, tout comme par le tube, lorsqu’il avait été excité par le frottement ; je tins donc le duvet vis-à-vis de la surface plate du liège, laquelle l’attira et le repoussa plusieurs fois de suite, à ma grande surprise, d’où je conclus que le tube excité avait certainement communiqué au liège une vertu attractive. »

 

La suite des expériences a un côté "surréaliste" :

 

« Ayant sur moi une boule d’ivoire, d’environ un pouce et 3/10 de diamètre, percée de part en part, je l’assujettis sur un morceau de bois de sapin, long d’environ quatre pouces, et je fis entrer l’autre bout du morceau de bois dans un des bouchons de liège, et frottant le tube, je vis que la boule attirait et repoussait la plume avec plus de force que le liège n’avait fait ; les attractions et répulsions se répétant un très grand nombre de fois tout de suite. »

 

Des tiges de bois de 8, puis 24 pouces, enfoncées dans le bouchon, sont essayées avec le même succès. Quelle distance peut-on ainsi atteindre ? Après plusieurs essais, Gray réalise un assemblage de roseaux et de baguettes de sapin totalisant plus de 18 pieds de long, ce qui correspond à la longueur de sa chambre. Le résultat est probant, l’attraction est aussi forte que celle obtenue à l’extrémité de tiges plus courtes.

 

Puis vient le tour d’une ficelle de chanvre de trois pieds de longueur. Attachée au tube, elle est lestée par la boule d’ivoire qui attire les feuilles de cuivre avec tout autant de facilité.

 

Une ficelle est un moyen de fixation commode. Elle sera bientôt lestée par une boule de plomb, une pièce d’or, un morceau d’étain, une pelle à feu, un vase d’argent, une bouilloire de cuivre tantôt vide et tantôt pleine d’eau, chaude ou froide. Tous ces corps métalliques attirent les feuilles de cuivre à la hauteur de plusieurs pouces quand le tube de verre est frotté. Les métaux, qui ne peuvent acquérir la "vertu" électrique par le simple frottement, peuvent donc la recevoir d’un tube de verre frotté auquel on les fait communiquer. De même des cailloux, des briques, un aimant, des tuiles, de la craie, des végétaux.

 

Gray sait qu’une voie royale vient de s’ouvrir devant lui, il s’y engage avec enthousiasme. Une question lui vient naturellement à l’esprit : jusqu’à quelle distance pourra-t-il ainsi transmettre la vertu électrique.

 

Une première réponse lui est donnée au mois de mai 1729 chez son ami John Godfrey dans sa propriété de Norton-Court dans le Kent. Une tige de 32 pieds de long est réalisée à partir de cannes creuses et de tiges de sapin, le tout terminé par l’habituelle boule d’ivoire : la vertu électrique est transmise à cette distance. Une ficelle de 26 pieds de long, pendue dans le vide, à partir d’un balcon fonctionne également. De même une corde de 34 pieds suspendue à une tige de 18 pieds, soit un parcours total de 52 pieds.

 

Les succès sont spectaculaires, mais survient le premier échec !

 

Voulant transmettre la vertu électrique horizontalement au moyen d’une ficelle, Gray soutient celle-ci par des cordes fixées aux poutres de la pièce où se pratique l’expérience. Le résultat est négatif.

 

 

Découverte de la conduction électrique par Gray

(Louis Figuier, Les Merveilles de la Science)

 

Gray n’en est pas particulièrement étonné. Les cordes de fixation, pense-t-il, transmettent une part essentielle de la vertu électrique aux poutres et il n’en reste plus qu’une infime partie qui puisse arriver jusqu’à la boule. Il lui faudra donc imaginer un autre dispositif.

 

L’occasion lui en est donnée le 2 juillet 1729. Il est alors chez son ami Granvil Wheler. Afin de tendre la ficelle, des fils de soie sont fixés entre les murs latéraux d’une longue galerie. Pourquoi de la soie ? C’est le fil qui allie la meilleure résistance à la plus grande finesse. Or Gray, alerté par son premier échec, est persuadé « qu'un pareil fil, attendu son peu de grosseur, pourrait faire réussir l’expérience, puisqu’il détournerait moins la vertu électrique de la ligne de communication » constituée par la ficelle.

 

L’hypothèse se vérifie. La vertu électrique peut, ainsi, être portée jusqu’à une distance de 147 pieds. La galerie devenant trop courte, on passe dans une grange où la distance de 293 pieds (près de 100 mètres) est facilement atteinte. A ce moment, un incident vient perturber cette course au record et faire prendre un nouveau cours aux observations.

 

On imagine facilement l’agitation qui pouvait accompagner une telle expérimentation. L’une des traverses de soie n’y résiste pas. Fort opportunément, Gray s’est muni d’un fil de laiton (alliage de cuivre et de zinc) présentant la finesse requise tout en étant plus solide. Il remplace donc la traverse de soie défectueuse par ce fil de laiton. Mais, avec ce dispositif, Gray doit constater son échec : « avec quelque vivacité qu’on frottât le cylindre, la boule ne produisit aucun mouvement, et n’excita pas la moindre attraction ».

 

Une évidence s’impose alors aux deux observateurs :

 

« nous fumes convaincus que nous devions la réussite de nos expériences précédentes aux traverses de soie, non pas à cause qu’elles étaient menues, comme je l’avais d’abord imaginé, mais parce qu’elles étaient de soie »

 

Ainsi la ficelle et le laiton ont un comportement différent de la soie. Forts de cette nouvelle donnée, Gray et Wheler reprennent leurs expériences. Ils savent à présent que des fils de soie, même d’un diamètre respectable, isoleront parfaitement la ficelle qu’ils supporteront. Après être passés de la galerie à la grange, les expérimentateurs passent au jardin et atteignent une distance de 650 pieds, plus de 200 mètres.

 

Engagé dans cette course au record, Gray découvre un nouvel effet de la "vertu électrique" : elle peut se transmettre sans contact ! Méticuleux, il note que cette révélation lui a été faite le 5 août 1729. Ce jour là il avait suspendu un poids de plomb de 14 livres à une corde de Crin. Sous la masse de plomb, des feuilles de cuivre ont été disposées. Il approche le tube de verre et, soudain :

 

« le tuyau ayant été frotté et tenu près de la corde, mais sans la toucher, le poids attira et repoussa les feuilles plusieurs fois de suite jusqu’à la hauteur, tout au moins, de trois pouces, si ce n’est quatre . »

 

Dès lors les expériences prennent un nouveau cours. On pourra transmettre la vertu électrique sans avoir à s’encombrer d’un bouchon, d’une baguette ou d’une ficelle. La simple approche du tube frotté suffira. La place est laissée libre à l’imagination. Gray n’en manque pas. Sa démonstration la plus spectaculaire inspirera des générations d’électriciens. Laissons-lui la parole :

 

« Le 8 avril 1730 je fis l’expérience suivante sur un garçon de 8 à 9 ans, qui pesait tout habillé 47 livres 10 onces. Je le suspendis horizontalement sur deux cordes de crin, (semblables à celles sur lesquelles on fait sécher le linge) longues de 13 pieds »

 

Ces cordes suspendues au plafond, chacune par deux crochets, se présentent comme deux boucles proches l’une de l’autre.

 

L'expérience de l'enfant suspendu

(Louis Figuier, Les Merveilles de la Science)

 

« On coucha sur ces deux cordes l’enfant la face en bas, une des cordes lui passant sous la poitrine, l’autre sous les cuisses. Les feuilles de cuivre furent posées sur un petit guéridon, rond, d’un pied de diamètre, recouvert de papier blanc, et soutenu par une tige haute d’un pied.

Aussitôt que l’on eut frotté le tube, et qu’on l’eut présenté vis-à-vis des pieds du petit garçon, mais sans les toucher, son visage attira les feuilles de cuivre avec beaucoup de force, jusqu’à les faire monter à la hauteur de 8 et quelquefois de 10 pouces. »

 

Un humain peut donc, sans dommage, recevoir et transmettre la vertu électrique !

 

Sans qu’il le sache, Gray vient d’inaugurer la mise en scène expérimentale la plus souvent répétée dans les "salons de physique" européens. Si l’on ne devait garder qu’une image des ouvrages d’électricité du 18ème siècle, ce serait celle d’une demoiselle richement vêtue et couchée sur un plateau retenu au plafond par des cordons de soie. Un jeune abbé approche de ses pieds un tube de verre frotté pendant que de jeunes gens lui présentent, sur un plateau d'argent, des feuilles d’or qu'elle attire à distance.

 

Ce n’est pas sans appréhension qu’on confie, aujourd’hui, sa précieuse personne aux démonstrateurs de musées qui, comme au Palais de la Découverte à Paris, proposent de vous faire dresser les cheveux sur la tête par la vertu de l'électricité. On imagine sans peine la hardiesse de ces premiers volontaires.

 

Gray n’est pas à court d’imagination. Il réussit même à électriser les bulles de savon produites au moyen d’une pipe.

 

Une dernière expérience « pour voir à quelle distance la vertu électrique pourrait être portée en ligne droite, sans que le tube touchât la ficelle » et le record est atteint. Il est de 886 pieds, près de 300m !

 

 

Dufay : premier classement.

 

Gray est enthousiaste mais brouillon. Le compte-rendu qu’il donne de ses expériences retient cependant l’attention de Charles-François de Cisternay Dufay (1698-1739), un jeune physicien français qui, à 35 ans, est déjà, depuis dix ans, membre de l’Académie des Sciences de Paris. Nous reparlerons plus longuement de Dufay.

 

Usant de méthode, il reprend d'abord le problème de l'électrisation des corps : la faculté d'attraction à distance existe-t-elle dans tous les corps ?

 

La question n'est pas nouvelle. Gilbert, le premier, l’avait abordée. Dufay, naturellement, reprend la liste impressionnante des corps déjà testés par Gray et ses prédécesseurs : l’ambre, les résines, les pierres précieuses, les verres de toutes natures, le soufre, la laine, la soie, les plumes, les cheveux. Il y ajoute des corps aussi divers que le marbre, le granit, le grès, l’ardoise, l’ivoire, l’os, l’écaille, les poils d'animaux.

 

Ces corps ne réagissent pas toujours à un simple frottement. Certains doivent être chauffés, parfois, même, jusqu’à s’y brûler les doigts. Tous, cependant, si on use de méthode et en particulier si on les a parfaitement séchés, peuvent être électrisés par frottement.

 

Tous ? Pas exactement. Il reste une catégorie qui résiste : celle des métaux : « quelque peine que je me sois donnée », dit-il, « et de quelque manière que je m’y soit pris, je n’ai pu parvenir, non plus que M. Gray, à les rendre électriques ; je les ai chauffés, frottés, limés, battus, sans y remarquer d’électricité sensible »

 

Il résulte de ces observations une première conclusion :

 

« à l’exception des métaux et des corps que leur fluidité ou leur mollesse met hors d’état d’être frottés, tous les autres qui sont dans la nature sont doués d’une propriété qu’on a cru longtemps particulière à l’ambre et qui, jusqu’à présent, n’avait été reconnue que dans un petit nombre de matières .»

 

Gilbert l'avait déjà signalé, l'électricité est donc bien autre chose qu’une vertu magique confinée dans l’ambre et les pierres précieuses. C’est une propriété générale de la matière digne d'une étude systématique.

 

Cependant, il existe deux classes de corps : Dufay propose de désigner sous le nom de "corps électriques", ceux qui, comme le verre, peuvent être électrisés par frottement. Ceux qui, tels les métaux, ne peuvent l'être, constitueront la classe des corps "non électriques".

 

 

Corps "électriques" et "non-électriques", quelles différences ?

 

D'abord le problème de l'attraction. Ces deux types de corps, les "électriques" et les "non-électriques", se différencient-ils par la façon dont ils sont attirés ?

 

Dufay approche son tube de verre frotté de râpures d'ambre, de gomme laque, de verre pilé, de sciure de bois dur et pesant, de brique pilée, ces corps étant "le plus qu'il est possible, de même volume et de même pesanteur comparés les uns aux autres". Il constate que les corps "qui ne sont pas électriques par eux-mêmes", comme les métaux, le bois ou même la brique sont plus fortement attirés que ceux qui le sont, comme l'ambre, le verre, la cire.

 

Dans nos expériences courantes, des fragments de coton ou des morceaux de papier conviendront dans la mesure où ils sont légers et "conducteurs" (comme nous qualifions aujourd'hui les corps "non-électriques"). Le corps idéal des expérimentateurs du 18ème pour montrer attractions et répulsions sera la feuille d'or à la fois très conductrice, très légère et offrant une large surface à l'influence électrique.

 

Deuxième problème : celui de la conduction. Il s'agit de déterminer "quels sont les corps qui peuvent arrêter ou faciliter la transmission" de la "vertu" électrique.

 

Tout naturellement Dufay reprend les expériences de Gray sur la conduction horizontale. Il se fait aider de l'abbé Nollet, son assistant, pour tendre des supports de soie entre les arbres de l'allée du jardin de sa propriété de Tremblay, à proximité de Paris.

 

Expérience de Dufay au Tremblay

 

La corde, préalablement mouillée, qui repose sur ces traverses transmet l'attraction électrique jusqu'à 1256 pieds, plus de quatre cents mètres, le record de Gray est largement battu ! Est-il nécessaire de poursuivre plus loin l'expérience ? Dufay n'en voit pas l'utilité :

 

"Ayant reconnu que l'électricité pouvait être portée à une si grande distance, il m'a paru inutile de prendre beaucoup de peine pour la faire aller plus loin, et si, après avoir fait un chemin de 1256 pieds, son effet est encore très sensible, il ne sera point étonnant qu'elle puisse encore agir fort au-delà."

 

Avant d'arriver à ce résultat spectaculaire il avait d'abord soigneusement multiplié les essais en utilisant des cordons et des tiges de différentes natures. "Je me suis servi" nous dit-il "de tuyaux de verre, de baguettes, de roseaux, de fil de fer et de cuivre, j'ai fait un grand nombre de combinaisons de cordons et autres corps continus". Il constate que les tuyaux de verre, les cordons de soie ne communiquent presque aucune "vertu". Par contre "la corde la plus commune et les cordons de fil, de la grosseur d'un tuyau de plume ou même plus gros, était ce qui se faisait de mieux.". Surtout si on avait pris la précaution de les humidifier.

 

Naturellement un fil métallique convient encore mieux mais il est plus facile, en 1733, de trouver 800m de ficelle de chanvre qu'un fil de cuivre de la même longueur.

 

Une nouvelle loi découlera de ces observations :

 

"Qu'il nous suffise, quant à présent, d'avoir reconnu et établi pour principe que les corps les moins propres à devenir électriques par eux-mêmes, sont ceux qui sont le plus facilement attirés, et qui transmettent le plus loin, et le plus abondamment la matière de l'électricité ; au lieu que ceux qui ont le plus de disposition à devenir électriques par eux-mêmes, sont les moins propres de tous à acquérir une électricité étrangère, et à la transmettre à un éloignement considérable."

 

En langage plus moderne, et pour simplifier, nous dirions qu'un corps non-électrique (comme un métal) sera facilement attiré par un corps électrisé et sera le plus efficace des conducteurs. Le verre (corps électrique) que le frottement rend si facilement attractif sera, au contraire, le meilleur des isolants.

 

Dufay ne cache pas sa satisfaction. C'est, dit-il "toujours beaucoup que de découvrir quelques vérités sur une matière aussi obscure, et aussi difficile par elle-même."

 

Franklin : le vocabulaire.

 

Avant de suivre Dufay sur la voie de nouvelles découvertes, arrêtons-nous un moment sur le concept de conducteur et d'isolant. S'il est clairement analysé par Dufay, il faut attendre Franklin (1706-1790) pour que le vocabulaire s'accorde avec l'idée.

 

Nous détaillerons par la suite les apports de Franklin à la science électrique. Qu'il nous suffise pour le moment de savoir que, dès son contact avec l'électricité, en 1747, il crée une véritable rupture.

 

L'électricité, dit-il, n'est pas créée par le frottement sur les "corps électriques". Ce n'est pas, non plus, une "vertu" propre à ces seuls corps. C'est un fluide qui imprègne tous les corps et qui est capable de passer d'un corps à l'autre.

 

Cette intuition l'amène tout naturellement à habiller d'un vocabulaire nouveau les anciennes catégories :

 

" En quoi consiste la différence entre un corps électrique et un corps non électrique ? Les termes électrique par soi-même et non-électrique furent d'abord employés pour distinguer les corps, dans la fausse supposition que les seuls corps appelés électriques par eux-mêmes contenaient dans leur substance la matière électrique qui pouvait être excitée par le mouvement, qu'elle en provenait et en était tirée, et communiquée à ceux qu'on appelait non-électriques, que l'on supposait dépourvus de cette matière... Je soupçonne à présent qu'elle (la matière électrique) est répandue assez également dans toute la matière du globe terrestre.

Cela étant ainsi, on pourrait abandonner comme impropres les termes "électrique par soi même" et "non-électrique" ; et puisque toute la différence est que quelques corps conduisent la matière électrique et que les autres ne la conduisent pas, on pourrait leur substituer les termes de "conducteur" et "non-conducteur".

 

On ne peut perfectionner la science sans perfectionner le langage, devait, plus tard, affirmer Lavoisier en introduction à son traité élémentaire de chimie (1789). "Quelque certains que fussent les faits, quelque justes que fussent les idées qu'ils auraient fait naître, ils ne transmettraient encore que des impressions fausses, si nous n'avions pas des expressions exactes pour les rendre.", ajoutait-il.

 

Franklin, qui fréquentera régulièrement son laboratoire lors de son séjour parisien, l'aura devancé dans cette voie. Les faits ont fait naître, dans son esprit, l'idée que l'électricité est un "fluide " qui imprègne tous les corps. Les faits, l'idée, exigent un vocabulaire précis : les corps ne se partagent pas en "électriques" ou "non-électriques", mais en "conducteurs" et "non-conducteurs" (nous disons aujourd'hui isolants).

 

Arrêtons-nous ici sur ce qui pourrait sembler un paradoxe : le premier conducteur connu, une ficelle de chanvre, est plutôt considéré, aujourd'hui, comme un isolant. Pour le comprendre, il faut se souvenir que, si les quantités d'électricité mises en œuvre dans les phénomènes électrostatiques sont infimes, les tensions qui leur correspondent sont, elles, de plusieurs milliers ou dizaines de milliers de volts. Sous l'effet de telles tensions même le chanvre devient conducteur. C'est pourquoi il est recommandé de ne pas jouer avec un cerf volant près d'une ligne à haute tension, ou encore d'écarter un câble tombé à terre au moyen d'une tige de bois. Car dans ce cas les fortes tensions s'accompagneraient de courants de forte intensité et l'électrocution serait au rendez-vous.

 

 

Les concepts de fluide électrique, de conducteur et d'isolant sont donc nés. L'idée, certes, avait également déjà germé chez plusieurs auteurs anglais, mais Franklin est celui qui aura franchi le pas avec le plus de hardiesse. Ceux qui, sur le vieux continent, sauront adopter ses vues n'auront qu'à s'en féliciter.

 

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Quelques liens :
 
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Voici un ouvrage à mettre entre toutes les mains, celles de nos élèves dès les classes de premières S et STI de nos lycées, et entre les mains de tous les futurs enseignants de sciences physiques et de physique appliquée (tant qu’il en reste encore !).
L’auteur est un collègue professeur de sciences physiques, formé à l’histoire des sciences, et formateur des enseignants en sciences dans l’académie de rennes. Bref quelqu’un qui a réfléchi tant à l’histoire de sa discipline qu’à son enseignement et sa didactique, et cela se sent. Le style est fluide et imagé, bref plaisant au possible...
...voici donc un bon ouvrage permettant de se construire une culture scientifique sans l’âpreté des équations de la physique.
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30 juillet 2014 3 30 /07 /juillet /2014 10:12

Les théories scientifiques conservent parfois de visibles cicatrices héritées d’anciens accidents de parcours. La définition du sens du courant électrique en est une.

 

A peine le professeur de physique a-t-il enseigné que le courant électrique circule du pôle plus du générateur vers son pôle moins dans un circuit électrique extérieur, qu’il lui faut ajouter, qu’en réalité, ce "courant" est constitué d’électrons circulant en sens inverse.

 

Mais, doit-il ajouter, nous conserverons comme "sens conventionnel" celui qui va du pôle plus au pôle moins .

 


 

Pourquoi un sens conventionnel d’une part et un sens réel de l’autre ?

 

Nous avons déjà raconté cette histoire dans un article du Bulletin de l’Union des Physiciens, repris par le site Ampère/CNRS et finalement publié dans Histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron (Vuibert 2009).

 

Résumons.

 

Deux électricités ou une seule ?

 

C’est le Français Charles-François de Cisternay Dufay (1698-1739) qui, en frottant du verre et de l’ambre, constate la différence de comportement électrique de ces deux corps. Chacun repoussant ce qui a été mis en contact avec lui même (le verre) et attirant ce qui a été mis en contact avec l’autre (l’ambre).

 

Dufay

 

Il en déduit l’existence de deux espèces d’électricité qu’il nomme "vitrée" et "résineuse" et énonce la loi d’attraction et de répulsion :

 

deux corps portant la même espèce d’électricité se repoussent, deux corps portant des électricités différentes s’attirent.

 

Loi fondamentale de l’électricité qui mériterait bien d’être énoncée comme étant la "loi de Dufay".

 

L’Américain Franklin (1706-1790), abordant l’électricité en autodidacte, imagine l’électricité comme un fluide unique qui imprègne tous les corps.

 

Franklin

 

Le frottement fait simplement passer ce fluide d’un corps dans l’autre. Le corps qui en a reçu est alors chargé positivement, celui qui en a perdu l’étant négativement.

 

Ainsi, propose Franklin, le verre frotté prend de l’électricité au corps qui le frotte. Il se charge "positivement" alors que le soufre ou l’ambre, qui perdent de l’électricité par frottement, se chargent "négativement".

 

L’écossais Robert Symmer (1707-1763) associe les deux théories. Il considère, comme Dufay, qu’il existe bien deux espèces d’électricité, mais, observant que ces deux électricités annulent leurs effets, comme Franklin, il appellera positive celle qui apparaît sur le verre et négative celle qui apparaît sur le soufre ou l’ambre.

 

Deux courants ou un seul ?

 

La théorie des deux fluides s’impose en Europe continentale. Celle du fluide unique de Franklin conserve la faveur des britanniques.

 

Tant qu’il ne s’agit que d’étudier les propriétés statiques de l’électricité, cette divergence ne prête pas à conséquence. Le problème devient plus épineux après 1800 et la découverte de la pile électrique par Volta.

 

En effet cette pile produit, en continu, un "courant" d’électricité. La question se pose donc : quel est son sens dans un circuit extérieur ?

 

Pour les partisans de Franklin, aucun problème : la pile ne fournit qu’une seule espèce d’électricité. Le courant circule donc nécessairement du pôle qui porte le plus, le pôle positif, vers celui qui en porte le moins, le pôle négatif.

 

Pas de problème non plus pour les partisans de Dufay qui ont une explication : la pile produit les deux espèces d’électricité. Dans le conducteur il existe deux courants. Le courant de fluide positif circule du pôle + au pôle -, celui d’électricité négative du pôle - au pôle +.

 

Comme la théorie des deux espèces d’électricité, celle des deux courants s’impose dans l’Europe continentale. Celle du courant unique chez les britanniques.

 

Le sens "conventionnel" de Ampère.

 

C’est au moment où, en 1820, Oersted découvre l’effet magnétique des courants qu’une convention est proposée par Ampère (lui même partisan des deux courants).

 

Ampère

 

On conviendra dit-il, d’appeler sens du courant , celui dans lequel circule le fluide positif et on se souviendra, dit-il, que le fluide négatif circule en sens contraire. Par cette convention, partisans de Franklin et de Dufay se rencontrent à nouveau. Pour les uns le sens "conventionnel" est le sens réel de circulation du fluide unique. Pour les autres, ce sens est uniquement celui de circulation du fluide positif.

 

Le sens réel de circulation des électrons.

 

La découverte de l’électron par Thomson et Perrin en 1897, puis celle de la structure de l’atome, révèle l’erreur initiale de Franklin : le verre ne gagne pas d’électricité dans le frottement, il en perd ! Il faut donc attribuer une charge négative à ces porteurs d’électricité que sont les particules que l’on désignera ensuite par le terme d’électrons.

 

Thomson

 

Par ailleurs, les partisans de Dufay et des deux courants ne peuvent pas, eux non plus, triompher. Il existe bien deux espèces d’électricité mais dans un conducteur métallique seul un fluide circule. L’électricité positive portée par les noyaux des atomes est fixe. Seule l’électricité négative portée par les électrons peut circuler.

 

Ainsi il existe bien un seul courant, mais, constitué d’électrons, il circule dans le sens inverse du sens conventionnel !

 

Changer la convention ?

 

Noter que dans une solution d’électrolyte ou dans un sel fondu, il existe bien deux courants en sens contraires de porteurs de charges positives et négatives.

 

Noter surtout que, en 1900, l’industrie de l’électricité construite sur les conventions du début du siècle s’est développée. Aucune tentative ne sera faite pour inverser le sens du courant conventionnel. Les signes + et - des charges, ainsi que le sens du courant ne sont plus que des conventions mathématiques


 

Du sens du courant et du Bonhomme d’Ampère.

 

Cette histoire nous ramène à l’expérience de Oersted : une aiguille aimantée placée sous un fil parcouru par un courant tend à se placer perpendiculairement à ce fil. Par ailleurs le sens de la déviation dépend du sens du courant.

 

Ampère, qui est inspecteur de l’Instruction Publique, et donc préoccupé de pédagogie, propose alors la règle connue comme celle de son "bonhomme". Placé sur le fil, le courant positif lui entrant par les pieds, il regarde l’aiguille et voit le pôle nord de celle-ci se diriger vers sa gauche. Un schéma griffonné par Ampère lui-même est devenu célèbre.



Le bonhomme d’Ampère, vu par Ampère.


Le bonhomme d’Ampère vers 1870


 

Concours de bonhommes au lycée de l’Elorn à Landerneau.

 

Le bonhomme d’Ampère nous donne l’occasion de conclure notre cours d’électricité sur le magnétisme d’un façon ludique en proposant aux volontaires de nous dessiner un bonhomme d’Ampère de leur choix.

Nous proposons ci-dessous quelques-unes des œuvres réalisées par des élèves landernéens des années 80/90 du siècle déjà passé.

 

 

Premier réflexe : caricaturer le prof.


 

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Quand le Bonhomme d'Ampère suit l'actualité.


La mode "punk" faisait fureur et il n’était pas exclus de voir un iroquois se battre au tableau avec la loi de Laplace. Ce bonhomme particulièrement réussi aurait sa place dans un musée.


Mais le "hippy" aussi se portait bien.


En Bretagne, c’est la période Plogoff. Les lycéens de Landerneau ont été nombreux à y aller faire un tour. Les lance-pierres des manifestants échangent leurs projectiles avec les fusils lance-grenades des gardes mobiles. L’auteur de ce dessin choisit le "peace and love". Faites l’amour et pas le nucléaire !


Fin de la guerre froide. Le mur de Berlin est tombé. George Bush converti ?


Symbole de la fin des idéologies ?


Le MLF se réveille. Assez de la domination des mâles dans les sciences. ! Et pourquoi pas une "bonne-femme d’Ampère"


Et la défense des animaux ? Ne faudrait-il pas aussi rendre à la grenouille ce qui n’appartient pas au seul Galvani ?


Encore une bonne-femme d’Ampère directement sortie de sa bande-dessinée.


La BD inspire


Quatre Daltons pour un bonhomme


La tête de qui sur le billot ?


 

Du Bonhomme au Tire-bouchon.

 

Après Ampère et son bonhomme place à Maxwell et sa vis : le sens positif des lignes de champ circulaires qui entourent un fil parcouru par un courant est celui dans lequel tourne une vis qui avance dans le sens du courant.

 

 

Les français, peuple de "poètes", ont remplacé la vis de Maxwell par un tire-bouchon.


Concilier "Bonhomme d’Ampère" et "Tire-bouchon de Maxwell" : une bonne idée à consommer modérément.


 

Ces dessins figurent aussi sur le site Ampère/CNRS :

Quelques bonshommes... par des potaches du XXe siècle

 

Voir aussi : Des deux espèces d'électricité aux deux sens du courant électrique.


On peut trouver un développement de cet article dans ouvrage paru en septembre 2009 chez Vuibert : "Une histoire de l’électricité, de l’ambre à l’électron"

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