2. Travaux concernant l'électricité
Sa première contribution à l'électrostatique fut une méthode de détermination du potentiel en des points assujettis à une ou plusieurs surfaces sphériques ; il donna, en 1851, une forme mathématique aux conclusions de Faraday sur l'électrolyse, fondant son interprétation sur des notions thermodynamiques. Deux ans plus tard, il entreprit d'aborder le domaine de la nature oscillatoire des décharges électriques, dont l'exploration sera poursuivie par J. Maxwell et complétée par H. Hertz. Durant ses recherches, Thomson insista constamment sur la nécessité pour les physiciens de s'accorder sur la définition d'unités électriques satisfaisantes. W. Weber avait montré, en 1852, comment les grandeurs électriques pourraient être rapportées à des unités absolues ; en 1861, un comité de la British Association fut commis pour élaborer un standard commode de référence. Thomson proposa une méthode fondée sur la rotation d'une bobine autour d'un axe vertical dans le champ magnétique terrestre ; il en résulta la définition du premier système complet d'unités électriques de référence.
La plus notoire recherche de Thomson en électricité ne fut pas sans avoir de grandes conséquences pratiques et économiques. À la suite de l'invention du télégraphe électrique par Wheatstone et Cook, on s'interrogea sur la possibilité d'immerger des câbles télégraphiques avec, en dernier ressort, l'objectif d'une liaison transatlantique. Thomson étudia la théorie de la transmission des signaux dans de tels conducteurs, et montra que le câble doit être considéré comme un énorme condensateur, dans lequel le retard d'un signal, dû au délai non négligeable pour obtenir un potentiel détectable, est proportionnel au produit de la résistance du conducteur de cuivre par la capacité du câble. Pour les vitesses des services demandés aux câbles, les solutions proposées par Thomson se révélèrent satisfaisantes durant de longues années, à savoir le choix d'un cuivre extrêmement pur, ayant donc une très grande conductivité, gainé dans un matériau de très basse capacité inductive spécifique, connecté à des instruments enregistreurs d'une extrême sensibilité, qui n'étaient autres que des dispositifs inventés par Thomson, le galvanomètre à miroir et le siphon enregistreur. Au nombre de ces inventions figure aussi l'électromètre à quadrants qui porte son nom et se distingue par sa sensibilité pour les basses tensions.
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