Eclairs durant un orage au dessus de Schaffhausen, Suisse, 2009 ; photo de Hansueli Krapf. © Wikimedia Commons, domaine public.
Sciences

L'Homme et l'électricité, une longue histoire

Question/RéponseClassé sous :histoire , naissance de l'électricité , grandes inventions

Le terme « électricité » a pour racine le mot grec « elektron » qui désigne l'ambre jaune, résine fossile possédant des propriétés électrostatiques. Le terme « magnétique » fait référence à la pierre de magnésie ou magnétite, aimant naturel utilisé dès l'Antiquité. Depuis toujours l'Homme observe les phénomènes électriques liés à la foudre, durant les orages ; électricité et magnétisme sont découverts très tôt dans l'Histoire de l'humanité. L'historien Hérodote attribue la paternité de la réflexion sur l'électricité statique et le magnétisme, au savant grec Thalès de Milet (VIe siècle avant J-C). La théorisation du phénomène électrique est relativement récente, issue d'applications empiriques imaginées par les savants dans leur univers observable.

Cela vous intéressera aussi

[EN VIDÉO] Kezako : comment générer facilement de l’électricité  Il existe de nombreuses façons de générer du courant mais la première de toutes est la turbine. Unisciel et l’université de Lille 1 nous expliquent au cours de cet épisode de Kezako comment fabriquer facilement de l’électricité. 

En Chine, sous la dynastie Tang (618-907), on découvre la discordance entre pôle nord magnétique et pôle nord géographique. Dans un ouvrage chinois, la première référence à une boussole magnétique pour la navigation maritime date de 1117. La boussole arrive en Occident au XIIe siècle et lance l'étude de la science des aimants, le magnétisme. Le savant Pierre de Maricourt est connu pour avoir rédigé le premier traité sur les propriétés des aimants en 1269. La première référence arabe à une boussole, sous la forme d'une aiguille magnétisée dans un bol d'eau, vient de l'astronome yéménite Al Ashraf en 1282. L'effet des éclairs pendant les orages sur le comportement de l'aiguille du compas (boussole de navigation), est consigné par les navigateurs médiévaux.

Compas de Pierre de Maricourt, dans "Epistola de magnete", 1269 (l'est à gauche, le sud en haut, le nord en bas, l'ouest à droite). Bodleian Library, Université d'Oxford, Royaume Uni. © Wikimedia Commons, domaine public.

La naissance de la théorie moderne sur l’électricité aux XVIIe et XVIIIe siècles

En 1600, le savant anglais William Gilbert compare la Terre à un gros aimant, en indiquant l'existence des pôles nord et sud. Au cours de son étude des boussoles, il associe les attractions de l'aimant et de l'ambre : pour l'effet attractif de l'aimant, il choisit le terme « magnétique » et pour l'ambre, le mot « électrique ». Après 1650, dans l'Angleterre d'Isaac Newton, l'« électricité » apparaît dans la trilogie « gravité, magnétisme, électricité ». En 1660, le scientifique allemand Otto Von Guericke expérimente la production d'électricité avec une boule de soufre frottée par rotation : il constate des étincelles qu'il compare aux éclairs d'orage.

Gravure : Otto Von Guericke et son expérience du globe de soufre, dans "Experimenta nova" de Janssonius, en 1672. © Wikimedia Commons, domaine public.

En 1729, le britannique Stephen Gray pratique des expériences d'électrostatique et conclut que la nature d'un matériau détermine s'il y a ou non « communication électrique ». Il affirme qu'il existe deux catégories de corps, les conducteurs et les isolants ; l'électricité concerne désormais tous les corps et la conduction remplace l'attraction comme propriété fondamentale. En 1733, le chimiste français Charles François Du Fay observe l'attraction et la répulsion de corps électrisés par frottement et distingue l'électricité positive de l'électricité négative. En 1752, le savant américain Benjamin Franklin émet la théorie que la foudre est un phénomène dû à l'électricité et invente le paratonnerre : il est conçu afin « d'écouler à la terre le fluide électrique contenu dans le nuage orageux et ainsi empêcher la foudre de tomber ». Sa première application en France, est due au naturaliste Buffon qui fixe un paratonnerre sur la tour de l'ancien château des ducs de Bourgogne, à Montbard.

Portrait de Benjamin Franklin par Joseph Duplessis, vers 1778. National Portrait Gallery, Washington, USA. © Wikimedia Commons, domaine public.

Vers 1770, le médecin et physicien italien Luigi Galvani met en évidence un nouveau phénomène : la contraction des muscles d'un animal (cuisses de grenouilles en contact avec différents métaux). Pour lui, « l'électricité animale est une électricité d'une nature différente de celle de l'électricité de la foudre » ; elle n'est pas en mouvement et se situe dans le corps. En 1799, le physicien Alessandro Volta, en opposition avec les travaux de Galvani (sur l'électricité d'origine animale) met au point le premier objet qui fournisse de l'électricité : la « pile voltaïque », ancêtre de la pile électrique. Pour ce faire, il empile alternativement des disques de cuivre et de zinc séparés par des disques de feutre imbibés d'une solution salée (chlorure de sodium), substance conductrice appelée électrolyte. L'appareil de Volta peut se recharger instantanément et permet de produire un courant électrique stable et de forte intensité ; l'électricité jusque-là statique, devient dynamique.

Pile à colonne de Volta, 1800. Musée des arts et métiers, Paris. © Musée des arts et métiers, Cnam / Photo Pascal Faligot.

L’électricité statique fascine

Les premières recherches concernant l'électricité avant l'avènement de l'électromagnétisme, se concentrent sur la charge électrique portée par des objets ; ce sont les phénomènes électrostatiques. Avec la production d'une charge d'électricité grâce à des « machines à frottement », commencent les premières expérimentations concrètes. Des spectacles popularisent « l'électrique », on crée la « physique amusante » : des présentateurs se chargent en électricité capable par décharge, de produire des étincelles pouvant allumer de la poudre, enflammer de l'alcool ou fournir une secousse aux spectateurs.

Expérience d'électricité statique dans "Leçons de physique expérimentale" de Jean-Antoine Nollet, en 1764 ; bibliothèque universitaire de Poitiers, fonds ancien. © BiblioDeL.

On introduit l'utilisation « médicale » de l'électricité : en 1748, le physicien genevois Jean Jallabert emploie une machine électrostatique pour une personne paralysée ; il obtient une amélioration notable en dirigeant la décharge électrique sur les muscles du bras de son patient. L'utilisation « thérapeutique » de l'électricité se répand en Angleterre, elle est documentée dès 1767 à Londres, avant les démonstrations de Luigi Galvani. Jean-Paul Marat (assassiné par Charlotte Corday en juillet 1793) se voit décerner le prix de l'Académie de Rouen pour son mémoire sur l'électricité médicale (ou électrothérapie) en août 1783.

En 1785, le physicien français Charles Coulomb expose devant l'Académie des Sciences, la loi selon laquelle les corps chargés électriquement interagissent avec la quantité d'électricité et la distance géométrique. Il développe sa « balance de Coulomb », instrument qui permet de mesurer avec précision les forces exercées par les charges électriques et magnétiques ; il formule ainsi la loi d'attraction et de répulsion des charges électriques.

Portrait de Charles Coulomb par Louis Hierle, en 1894. Château de Versailles. © Wikimedia Commons, domaine public.

Le XIXe siècle est celui des grandes inventions

En 1820, le physicien français André-Marie Ampère découvre le lien entre électricité et magnétisme : il va démontrer que deux fils conducteurs en spirales s'attirent ou se repoussent lorsqu'ils sont parcourus par un courant électrique. C'est le principe de l'électroaimant utilisé aujourd'hui dans les moteurs et générateurs ; Ampère jette les bases d'une nouvelle branche de l'électricité, l'électrodynamique. Entre 1831 et 1839, les travaux du britannique Michael Faraday vont donner une nouvelle dimension au processus de l'électrolyse, conversion de l'énergie électrique en énergie chimique. Faraday multiplie des découvertes fondatrices de l'électricité moderne, notamment l'induction électromagnétique dont les applications servent de base à toute l'industrie électrique.

Photo de Michael Faraday par John Watkins, en 1867. © Wikimedia Commons, domaine public.

En 1859, Gaston Planté préparateur au Conservatoire des arts et métiers, crée une nouvelle source d'énergie qu'il nomme « pile secondaire » : il vient d'inventer la première batterie de l'Histoire ! La fabrication des accumulateurs au plomb actuels (batteries de voitures) se base encore sur le modèle de Planté. En 1871, l'inventeur belge Zénobe Gramme crée le premier générateur de courant pouvant être utilisé à grande échelle : entraîné par une machine à vapeur, il produit un courant continu ; alimenté en courant électrique, il produit de l'énergie mécanique. La dynamo est née : elle va concurrencer la pile et l'accumulateur comme source d'électricité. L'utilisation de moteurs électriques fiables va entraîner une véritable mutation industrielle.

Dynamo de Zénobe Gramme, exemplaire de 1881, exposé au musée des arts et métiers, Paris. © Musée des arts et métiers, Cnam / Photo Studio Cnam.

Dès 1813, le britannique Humphrey Davy invente la lampe à arc électrique puis le principe est perfectionné jusqu'à celui de l’incandescence, mis au point par Thomas Edison en 1879. On lui doit cette ampoule composée d'un filament de carbone qui brûle au sein d'une bulle de verre dans laquelle on a fait le vide. En 1881, la France organise l'Exposition internationale d'électricité qui consacre la naissance de l'électrotechnique. Le développement de l'éclairage électrique domestique commence à Paris dans les années 1890, avec l'implantation de centrales hydroélectriques alimentant des réseaux de distribution. La « fée électricité » est née !

Ampoule à incandescence de Thomas Edison, photographiée par Nicéphore Niepce, 1879. Histoire du design par BTS CPI. © BTS CPI.
Abonnez-vous à la lettre d'information Histoire(s) : chaque semaine, Futura vous propose de remonter le temps. Toutes nos lettres d’information

!

Merci pour votre inscription.
Heureux de vous compter parmi nos lecteurs !