ÉLECTRICITÉHistoire

La science de l'électricité s'est peu à peu constituée à partir de simples observations des phénomènes de la nature. La boussole en est la première application.

La possibilité de produire à volonté de l'électricité fut acquise seulement au xvii^e siècle (machines statiques de Guericke et Huygens), et, au début du xviii^e siècle, la découverte d'électricités différentes permit de classer ce « fluide » en deux catégories : l'électricité vitrée (positive), l'électricité résineuse (négative).

Au xviii^e siècle, l'expérimentation est suffisamment développée pour que l'on puisse échafauder les premières théories et, par des expériences et des mesures de plus en plus précises, passer du qualitatif au quantitatif (Cavendish et Coulomb).

Mais l'électricité statique que l'on produit, et qui fait l'objet des recherches, ne peut plus amener de grands progrès. En 1800, la découverte de la pile (Volta) permet d'obtenir des courants électriques (électricité dynamique).

Alors se fait la jonction des deux catégories, électricité et magnétisme dans l'électromagnétisme. Des lois rigoureuses sont établies (Ampère et Ohm, même année, 1827) et l'on découvre les courants d'induction (Foucault, vers 1850).

Parallèlement à ces recherches, une longue série d'observations et d'expériences sur la conductibilité de l'électricité dans les gaz conduit à la mise en évidence des phénomènes de rayonnements. Ainsi sont découverts successivement les rayons positifs (Goldstein), les rayons cathodiques (Hertz, J. Perrin, J. J. Thomson, P. Lenard) puis les rayons X (Röntgen), ces derniers ouvrant la voie à des applications remarquables tant en médecine que dans la connaissance de la constitution de la matière.

Wilhelm Conrad Röntgen

Le physicien allemand Wilhelm Conrad Röntgen (1845-1923) est célèbre pour sa découverte des rayons X, en 1895. Il reçut le premier prix Nobel de physique, en 1901. 

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Les équations de Maxwell permettent la découverte des ondes hertziennes (Hertz), à l'origine de la radiotechnique. Alors naît la théorie de Lorentz (1892-1895) où, à l'échelle microscopique, on associe aux charges en mouvement un champ électrique et un champ magnétique.

Les travaux de Pierre Curie sur la symétrie des phénomènes physiques, en introduisant la notion de prévision, marquent un tournant important ; ses études sur le magnétisme sont poursuivies et élargies par son élève Paul Langevin. C'est à ce moment que la connaissance de la constitution de l'atome se précise (N. Bohr) et que Max Planck établit sa théorie des quanta. Einstein, pour expliquer l'effet photo-électrique, revient à une conception granulaire de l'électricité, et, en 1925, Louis de Broglie opère une synthèse entre les théories ondulatoire et corpusculaire.

Les origines

L'Antiquité

Parmi les premières observations relatives à ce que l'on nommera plus tard électricité, il faut citer les éclairs orageux, la foudre (liée à la production du feu), les aurores boréales, l'attraction de certaines substances par d'autres (ambre et pierres d'aimant).

Thalès, né à Milet (env. 625-env. 547), le plus ancien des sept sages de la Grèce, fondateur de l'école ionienne, connaissait la propriété de l'ambre jaune ou succin (en grec êlektron, d'où électricité) d'attirer les corps légers grâce à une « âme vivante » possédée par ces matières. Il aurait rapporté ces connaissances d'Égypte. Platon (env. 427-env. 347) voit dans ce phénomène une sorte de « respiration » (Timée). Pline l'Ancien (23-79) et Plutarque (env. 47-120) insistent sur le fait qu'il faut frotter l'ambre pour obtenir une attraction.

Dans l'Antiquité, on connaissait aussi les propriétés de la pierre dite d'Héraclée, de Lydie ou de Magnésie (d'où le terme de magnétisme), qui constitue les aimants et que l'on appelle la magnétite (oxyde de fer Fe₃O₄). Démocrite (env. 460-env. 370) a donné un traité de l'aimant dont « les atomes pénètrent au milieu de ceux moins sensibles du fer pour les agiter ».

Une première application

Au iii^e siècle, les Asiatiques savaient fabriquer des boussoles de divers types. D'abord constituées par des cuillères de magnétite placées sur des plans de marbre, elles étaient destinées à la divination, puis formées d'aiguilles aimantées flottant sur de l'eau (au moyen de brins de roseau) ; elles servirent à guider les navigateurs. Les croisés ont vraisemblablement trouvé ces instruments chez les Arabes.

Pierre le Pèlerin de Maricourt, qui fut le maître de Roger Bacon (env. 1219-env. 1292), cite, en 1269, dans son Epistola de magnete, l'expérience de l'aimant brisé (multiplication des pôles), puis ressoudé ; mais il semble avoir ignoré la déclinaison magnétique. C'est seulement au xv^e siècle que l'on parle de ce phénomène, dont Christophe Colomb (env. 1450-1506) aurait noté la variation d'un point à un autre du globe entre les 13 et 17 septembre 1492.

William Gilbert (1544-1603), médecin de la reine Élisabeth et du roi Jacques I^er d'Angleterre, pour expliquer l'inclinaison et la déclinaison des aiguilles aimantées, aurait admis le premier que la Terre est un aimant. Il serait également le créateur du terme même d'électricité, vis electrica.

Premières machines

Otto de Guericke (1602-1686), bourgmestre de Magdebourg, généralise le phénomène d'attraction par frottement à un grand nombre de corps (saphir, rubis, améthyste) ; il crée la première machine capable de produire de l'électricité (statique) au moyen d'un globe de soufre que l'on frottait alors qu'il était animé d'un mouvement de rotation autour d'un axe le traversant. Il tira de cet appareil des étincelles qu'il compara aux éclairs du ciel.

Christiaan Huygens (1629-1695) améliore cette machine en remplaçant la grosse boule de soufre par une petite sphère d'ambre. Vers la même époque, l'abbé Jean Picard (1620-1682) constate que le tube de verre d'un baromètre devient lumineux quand on agite le mercure qu'il contient. C'est aussi ce qui ressort des expériences du constructeur anglais Francis Hauksbee (env. 1666-1713), qui montre de plus que par frottement le verre donne des effets électriques plus importants que le soufre.

Arrivés à cette période du xvii^e siècle, on peut faire le point des observations et des expériences : une seule application a vu le jour, la boussole ; la distinction entre électricité (statique) et magnétisme est déjà établie ; les premiers effets du passage de l'électricité dans des gaz raréfiés (luminescence) se manifestent ; enfin, les résultats obtenus ne constituent que des curiosités, pour ne pas dire de simples amusements : on ne cherche pas encore à bâtir des théori [...]

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