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Une petite histoire de l'électricité
Grand Format
Introduction
L'électricité est un phénomène physique qui a toujours existé à l'état naturel. Mais sais-tu ce que c’est l’électricité ? Mamie Thé te raconte toute son histoire dans ce dessin animé de sept minutes.
La foudre est l'une des manifestations visibles de la présence d'électricité dans la nature. Dès l'Antiquité, l'Homme redoute que le ciel ne lui tombe sur la tête. Dans les différentes mythologies de l'époque, la foudre est vue comme l'expression de la colère des Dieux. Or, il s'agit tout simplement d'un nuage qui se charge d’électricité par le frottement de molécules et de particules, créant un courant négatif. La charge du sol, positive, attire celle du nuage par l'intermédiaire de l'air conducteur. Ainsi se créent les éclairs!
Dans l'eau, certaines espèces de poissons peuvent libérer des impulsions électriques. Les anguilles électriques, par exemples, peuvent libérer des secousses d'une intensité égale à quatre fois le courant d'une prise électrique. Une décharge suffisante pour terrasser un alligator trop gourmand.
Deux mille ans avant JC, les pêcheurs égyptiens découvrent que les décharges des poissons-chats, pris dans leurs filets, provoquent l'engourdissement. Plus tard, les Grecs puis les Romains apprivoisent ce phénomène électrique. Le poisson-torpille sera ainsi utilisé pour soigner la goutte, l'arthrite ou encore les migraines, comme celles de l'illustre empereur romain Claude (41-54 ap. JC).
On sait également que les Grecs utilisaient la pierre de magnésie comme aimant naturel. C'est de la que vient le mot "électromagnétique". De son côté, le philosophe Thalès de Milet découvre au VIIe siècle avant J.-C. que l'ambre jaune possède une propriété étrange. Si l'on frotte cette résine, elle attire des matériaux légers comme le tissu. Ce phénomène d'attraction ou de répulsion entre deux corps préalablement frottés est aujourd'hui connu sous le nom d'électrostatique.
Mais il faut attendre la fin du XVIe siècle et les travaux du savant anglais William Gilbert pour de réelles avancées. C'est à lui que l'on doit l'invention de l'adjectif électrique qui tire ses racines étymologiques du mot grec pour l'ambre (elektron). Mais le médecin de la reine Élisabeth Ière d'Angleterre constate surtout que l'ambre n'est pas la seule substance capable d'attirer les corps légers. D’autres matériaux comme le soufre, le verre et diverses résines peuvent également se charger en électricité statique par frottement.
Phénomène électrostatique. [Cartoonbase/RTS]
Ses expériences sont reprises par un Allemand, Otto von Guericke. Il invente en 1672 la première machine capable de produire de l'électricité (statique) au moyen d'un globe de soufre. En faisant tourner la sphère à grande vitesse, il la frotte avec un tissu sec, ce qui permet d’accumuler une grande quantité d’électricité statique à la surface du globe. Une fois électrifiée, celui-ci attire les petits objets qui sont repoussés violemment dès qu’ils touchent à la sphère. L'attraction de corps électrisés se manifeste d'autant mieux que l'air ne fait pas obstacle à leur rapprochement. Il tire de cet appareil des étincelles qu'il compare aux éclairs du ciel.
En 1739, Pieter van Musschenbroek, professeur de physique à l'Université de Leyde en Hollande, cherche à électriser l'eau pour en "tirer le feu", comme bien d'autres avant lui. Bravant toutes les précautions d'usage, il cherche à retirer à la main la tige métallique plongée dans une bouteille d'eau et reliée à une machine électrique. La secousse est sans précédent. Cette expérience d'électrisation sur l'Homme devient vite populaire et se répand bientôt comme une traînée de poudre dans toute l'Europe sous le nom de "bouteille de Leyde".
Bouteille de Leyde. [Cartoonbase / RTS]
En France, l'abbé Nollet présente à la cour cette nouvelle science de l'électricité. Ainsi, il fait ainsi sursauter, grâce à l'utilisation de la nouvelle bouteille de Leyde, 180 gardes royaux puis 700 moines se tenant par la main. Cette bouteille a donc accumulé, "condensé" de l’électricité. Elle est le prototype de ce que l'on appellera plus tard le condensateur.
L'invention la plus célèbre de Benjamin Franklin est le paratonnerre. Au cours d'expériences électriques, il constate que la force électrique ressemble beaucoup à la foudre. Pour vérifier son hypothèse, il confectionne un cerf-volant et le fait voler avec un fil de soie un jour d'orage. Il montre que la clé attachée au bout du fil peut charger une bouteille de Leyde.
Franklin remarque aussi que les conducteurs aux extrémités pointues déchargent plus silencieusement et plus loin que ceux aux terminaisons arrondies. Il en déduit qu'en dressant des barres de fer, pointues comme des aiguilles et reliées à un fil jusqu'à la terre, les bâtiments pourraient être protégés de la foudre. Le paratonnerre est né !
En 1791, l'anatomiste Luigi Galvani découvre un rapport entre l’électricité et le fluide nerveux chez les êtres vivants. A l'aide d'un fil de fer et de sa machine électrostatique, il touche le nerf d'une cuisse de grenouille provoquant les contractions du muscle. Il pense alors que le nerf animal produit de l’électricité. Pour Galvani, la grenouille constitue une bouteille de Leyde naturelle que le contact avec deux métaux conducteurs suffit à décharger de sa mystérieuse électricité animale.
Cette hypothèse est vite rejetée par son compatriote Alessandro Volta en 1792. Celui-ci suggère que c'est le contact entre les deux métaux de nature différente, le cuivre et le zinc, présents dans l'attirail de Galvini, qui suscite cette réaction alors que le nerf est seulement conducteur du courant.
Rondelles de cuivre et de zinc, [Cartoonbase/RTS]
Pour le démontrer, Alessandro Volta crée en 1800 une pile constituée d'un empilement de disques de cuivre et de zinc. Chaque couple métallique étant séparé par un carton imbibé d'eau salée. Les deux extrémités de cette pile sont reliées par un fil conducteur. Cet "appareil voltaïque" peut se recharger instantanément et permet ainsi de produire à volonté un courant électrique continu et de forte intensité. L'électricité, jusque-là statique, devient dynamique.
Cette invention est une révolution: contrairement aux machines électrostatiques qu'on devait charger par frottement puis qui se déchargeaient rapidement, la pile de Volta produit spontanément, par réaction chimique, une sorte de flux continu que le physicien français André Marie Ampère baptisera courant électrique en 1820. Celui-ci n'est rien d'autre qu'un déplacement global de charges au sein d'un conducteur.
L'histoire de l'éclairage électrique est aussi riche que celle des moteurs ou des piles. Dès 1813, Sir Humphrey Davy invente la lampe à arc électrique. Puis le principe sera perfectionné jusqu'à celui de l'incandescence.
En 1873, Matthew Evans et Henry Woodward mènent une expérience: ils placent une tige métallique fine à l’intérieur d’une ampoule en verre. Ils font ensuite le vide dans l’ampoule en remplaçant l’air par de l’azote. La tige métallique s'illumine lorsqu’un courant électrique la traverse. Il s'agit de la première ampoule incandescente.
L'ampoule et la lampe. [Cartoonbase / RTS]
Malheureusement, Woodward et Evans n’ont pas les moyens de continuer leurs recherches et sont obligés de vendre leur patente à Thomas Edison. Celui-ci la perfectionnera et surtout en fera sa promotion. Il procède ainsi à l'illumination d'un quartier de la ville de Menlo Park (Californie) à l'arrivée de l'actrice Sarah Bernhardt en 1880.
À partir du XVIIIe siècle, l'Homme a commencé à mieux comprendre les échanges d'énergie. Il a découvert comment transporter l'électricité et a pu s'en servir pour s'éclairer, se chauffer et faire fonctionner différents appareils électriques. La maitrise de l'électricité a révolutionné son quotidien. Il n'a donc pas inventé l'électricité mais a plutôt cherché à l'apprivoiser.