Histoire de l'électricité et du magnétisme

L'électricité et le magnétisme font partie des sujets qui ont façonné la dynamique de la physique moderne. Nous examinerons certains des principes qui sous-tendent ces deux sujets, l'histoire de leur évolution et la manière dont ils sont liés l'un à l'autre.

Qu'est-ce que l'électricité ?

En termes simples, nous pouvons définir l'électricité comme un ensemble de particules chargées et en mouvement continu. Pour mieux comprendre ce qu'est l électricité il est nécessaire de bien maîtriser ses principes de fonctionnement de base.

La matière est essentiellement constituée de molécules, qui sont en fait de nombreux atomes. Chaque atome est connu pour contenir des protons (charges positives), des électrons (charges négatives) et des neutrons (charges neutres) dans sa structure de base.

Sur la base de cette définition, l'électricité peut se présenter sous une forme statique ou dynamique. Comme son nom l'indique, la forme statique signifie simplement que les électrons sont immobiles à cet endroit.

Cela signifie que la charge électrique s'est accumulée à un endroit précis, sans que le courant ne circule.

Qu'est-ce que le magnétisme ?

Magnétisme peut être définie comme la force qui fait que matériaux magnétiques s'attirent ou se repoussent. Cette force est due au mouvement des charges à l'intérieur de l'aimant.

Comparaison de l'électricité et du magnétisme

L'électricité et le magnétisme peuvent être considérés comme les deux principales facettes de l'activité humaine. électromagnétisme. Nous pouvons décomposer la signification de l'électromagnétisme comme étant simplement la force électromagnétique existant entre les particules qui ont été chargées électriquement.

C'est cette force qui lie les électrons d'une molécule à son noyau, renforçant ainsi sa structure.

Histoire de l'électricité et du magnétisme

L'électricité et le magnétisme ont d'abord été considérés comme deux scénarios totalement différents et uniques. Après les années 19^th siècle, on a découvert qu'ils étaient liés entre eux et qu'ils formaient ce que l'on appelle exclusivement l'électromagnétisme.

Nous pouvons retracer les début de l'électricité et du magnétisme aux années de l'Antiquité grecque. C'est à cette époque que, pour mieux comprendre la théorie des deux, il fallait appliquer les mesures antiques.

Plusieurs chercheurs ont publié des rapports sur les 18^th siècle jusqu'à la fin des années 19^th siècle pour bien définir et façonner notre compréhension du phénomène. Parmi ces chercheurs et scientifiques, on peut citer Michael Faraday, August Coulomb et Benjamin Franklin.

Sur la base de cette histoire ancienne, nous avons des pionniers débutants comme William Gilbert (1540-1603) qui a lancé le concept du magnétisme. Célèbre sous le nom de "Le Galilée du magnétisme"C'est ainsi qu'il a découvert et publié le fait qu'un aimant contient deux pôles.

Charles François Du Fay (1698-1739) a également fait une grande découverte. Il s'est rendu compte qu'en frottant deux objets l'un contre l'autre, on obtenait une certaine forme de charge électrique.

Benjamin Franklin (1706-1790) a quant à lui inventé le paratonnerre après s'être électrocuté par erreur. Il s'est basé sur sa théorie d'une aiguille de fer pointue sur une sphère métallique qui avait tendance à évacuer l'électricité de la sphère.

Charles August Coulomb (1763-1806) a également élaboré la théorie de l'équilibre de torsion. À partir de cette théorie, il a développé Loi de Coulombs qui stipule que toute force électrostatique entre deux objets chargés est proportionnelle à la charge.

Physicien danois du nom de Hans Christian Oersted (1777-1851) à qui l'on doit la découverte de la possibilité de générer des champs magnétiques à partir de l'électricité. Sa théorie a prouvé qu'un courant électrique dans un fil conducteur est capable de dévier une aiguille magnétisée.

Michael Faraday est un autre grand scientifique de l'histoire de l'électricité et du magnétisme. Il a découvert l'induction magnétique en 1831, c'est-à-dire la production d'une force électromotrice à partir de l'interaction entre un circuit électrique et un champ magnétique.

Histoire ancienne de l'électromagnétisme

Nous pouvons attribuer la première découverte du magnétisme aux Grecs, qui connaissaient parfaitement les forces d'attraction de l'ambre et de la magnétite. Dès l'an 800 avant J.-C., les Grecs exploitaient déjà des mines d'ambre et de magnétite. magnétite en Thessalie, dans la province de Magnésie.

Le Grec accrédité comme étant la première personne à avoir commencé l'étude des forces magnétiques s'appelait Thalès de Milet. Il a découvert deux choses au cours de sa quête. Tout d'abord, la magnétite avait la capacité d'attirer le fer.

Deuxièmement, il a frotté une résine d'arbre fossile appelée ambre et le résultat a été qu'elle attirait les matériaux légers. Il est bien connu que le mot "aimant" vient du nom de la province de Magnésie en Grèce.

En ce qui concerne les applications anciennes, la toute première utilisation connue est celle de la boussole magnétique. On raconte que c'est en Chine, aux alentours du 26e siècle, que la boussole magnétique a été utilisée pour la première fois.^th J.-C., mais il ne s'agit là que de l'opinion de quelques historiens.

D'autres historiens pensent que ce sont les Arabes ou les Italiens qui l'ont inventé et en ont partagé la technologie avec la Chine vers 13 ans.^th siècle. C'est au Français Peter Peregrinus que l'on doit la première expérience électromagnétique.

Il a réalisé des expériences en utilisant du calcaire et a découvert les extrémités nord et sud d'un aimant, qu'il a appelées "pôles". Il a également découvert qu'en coupant n'importe quel aimant en morceaux, chaque morceau conservera ses deux pôles.

Découverte de l'électromagnétisme

Pour un concept qui va révolutionner le monde entier, il est très étrange que l'électromagnétisme ait été découvert accidentellement. Hans Christian Oersted était un scientifique danois qui faisait une démonstration à des étudiants dans un laboratoire.

Il essayait de prouver qu'il n'y avait pas de relation entre l'électricité et le magnétisme. La démonstration consistait à placer un fil conducteur à côté d'une boussole et à y faire passer du courant.

La boussole possède une aiguille magnétique et l'on s'attendait à ce que l'aiguille ne bouge pas. Lors du passage du courant sur le fil, l'aiguille a conservé la direction du nord magnétique de la Terre.

Une fois la démonstration faite, l'un des étudiants a pris le fil et l'a placé dans une autre direction à côté de la boussole. Contrairement à ce que croyait Oersted, l'aiguille de la boussole pointait vers le fil et non plus vers le nord de la Terre.

Pour confirmer cette observation, il a coupé le courant sur le fil pour voir l'effet et l'aiguille a pointé de nouveau vers le nord de la Terre. La découverte d'Oersted est qu'un champ magnétique peut être créé à partir d'un courant électrique.

L'intensité de ce champ magnétique généré était suffisante pour attirer l'aiguille magnétique de la boussole. C'est ainsi que l'électromagnétisme a été découvert et son évolution a eu un impact considérable sur la physique moderne et les inventions.

Chronologie de l'électricité et du magnétisme de la conception à nos jours

Nous pouvons mettre en évidence certains des principaux développements de l'électricité et du magnétisme année par année. Cela signifie que nous devons partir de leur découverte pour arriver à la technologie actuelle.

C'est vers l'an 600 avant J.-C. que les philosophes grecs ont découvert les pierres de lodestone et défini leurs propriétés magnétiques. C'est à peu près à la même époque qu'ils ont découvert un minéral appelé ambre qui avait la capacité d'attirer les matériaux légers une fois qu'ils étaient frottés.

Cette même période a vu la découverte de trois moyens de produire de l'électricité, à savoir induction électromagnétiqueLa réaction de l'ambre est soit statique, soit électrochimique. William Gilbert a effectué des recherches sur les réactions de l'aimant et de l'ambre.

Le fonctionnement d'une boussole a été inventé plus tard, entre 1100 et 1200 av. C'est à cette époque qu'ont été découvertes la boussole flottante et la boussole à pivot.

D'autres substances se sont révélées électriques grâce à la découverte de William Gilbert (1544-1603) vers 16 ans.^th Siècle. C'est là que l'électricité vitreuse et résineuse a été découverte en frottant l'ambre avec différents matériaux.

Un inventeur et scientifique allemand, Otto von Guericke, a mis au point un générateur d'électricité statique, la machine qui produit de l'électricité statique. L'époque actuelle se situe aux alentours de 1660 après J.-C.

Par la suite, Stephen Gray a élaboré la théorie des conducteurs et des non-conducteurs en 1729. Il a découvert qu'un corps chargé peut transmettre de l'énergie électrique à un autre corps non chargé lorsqu'il est placé en contact.

Cela a conduit à la découverte de l'attraction et de la répulsion sur les corps électriques. Ces deux types d'électricité ont été découverts par Gowen Knight en 1734.

Après la découverte des aimants naturels, Gowen Knight a commencé à produire des aimants artificiels en 1740. Ce type d'aimant à usage commercial était très important, en particulier pour les navigateurs hauturiers et les explorateurs de sciences naturelles.

Les condensateurs électriques ont ensuite été inventés par Pieter van Musschenbroek et Ewald von Kleist, respectivement des Pays-Bas et de Poméranie. C'était en 1745 et le concept sous-jacent était qu'une charge électrique pouvait être stockée temporairement.

À partir de cette conservation de la charge, un Américain, Benjamin Franklin, a découvert en 1747 qu'il existait deux types de charges stockées. Les forces électriques existent sous forme de forces répulsives ou attractives, symbolisées par le signe positif (+) ou négatif (-).

La première pile électrique a été inventée par Alessandro Volta qui a découvert que l'humidité entre deux plaques électriques pouvait créer de l'électricité. Il a confirmé qu'il était possible de transférer de l'électricité d'un point à un autre à l'aide d'un fil conducteur.

La découverte du courant a eu lieu vers 1820 par André Marie Ampère qui a élaboré les lois relatives aux champs magnétiques et à leur relation avec le courant. Ce courant est mesuré en ampères et c'est ce qui unit le magnétisme et l'électricité puisque le magnétisme en découle.

Michael Fraday (1791-1867) a découvert l'induction électromagnétique, un exploit qui fut l'une des meilleures découvertes dans le domaine de l'électromagnétisme en 1855. Son raisonnement était que le magnétisme pouvait produire de l'électricité de la même manière que le magnétisme pouvait produire de l'électricité.

Bien qu'elles nécessitent des courants forts, les lampes à arc ont été découvertes en 1860 par Sir Humphrey Davey, bien que de grosses piles aient été utilisées. Une incandescence brillante se forme lorsque deux tiges de carbone sont alignées l'une sur l'autre et maintenues dans cette position grâce au courant.

Alors que les moteurs électriques à courant continu faisaient encore l'objet d'expérimentations, Pacinotti en a réalisé un en 1860 à l'aide d'une armature à enroulement annulaire. En 1871, Zénobe Théophile Gramme développe le concept de Pacinotti et fabrique un moteur commercialement viable.

En remplacement des lampes à arc utilisées pour l'éclairage des rues, l'éclairage à potentiel constant a été découvert en 1871 et nécessitait une alimentation électrique constante. Le générateur de courant continu a donc été inventé, donnant lieu à la naissance de l'industrie de l'énergie.

Le génie responsable de l'invention du système de courant alternatif est un Serbe appelé Nikola Tesla en 1883. Comme il n'était pas possible de transporter des courants continus sur de longues distances, Tesla a expérimenté le champ magnétique rotatif des générateurs de courant continu.

George Washington a capitalisé l'invention de Tesla et, en 1886, a commencé à produire le premier courant alternatif. Ce courant n'était utilisé que pour l'éclairage, car aucun moteur à courant alternatif n'était disponible pour d'autres utilisations.

À partir de là, des développements rapides ont eu lieu, comme le réacteur nucléaire à fission d'Otto Hahn en 1890 et l'amplificateur électronique de Lee De Forest en 1906. Parmi les autres découvertes de l'époque, citons les aimants en acier au cobalt en 1917 par Honda et Takai et les aimants commerciaux en acier en 1919.

Les radios FM sont apparues grâce à Edwin Armstrong en 1920, suivies par les aimants Alnico, composés de fer, de nickel et d'aluminium, inventés par Mishima en 1930. Ces aimants ont été rapidement suivis par les transistors en 1950 par William Shockley, puis par les aimants en céramique en 1952 par la société Phillips.

Le circuit intégré, inventé en 1953 par Jack Kilby, est une autre grande invention de l'électronique moderne. Les aimants de terres rares comme le samarium-cobalt ont été découverts en 1966 par le Dr Karl Strnat et contiennent des niveaux d'énergie très élevés.

Plus tard, des produits électromagnétiques à haute énergie tels que le néodyme-fer-bore ont vu le jour. Ces composés à haute énergie ont été développés par General Motors en 1983. Depuis lors, des progrès ont été réalisés sur ces technologies existantes et des modifications ont été apportées dans une large mesure.

Applications de l'électromagnétisme

Grâce à l'électromagnétisme, l'électricité et les aimants trouvent leur place dans notre vie quotidienne. Leurs applications sont vastes et variées dans de très nombreux domaines, notamment :

• Générateurs et transformateurs d'électricité
• Industrie des soins de santé dans les appareils d'IRM
• Vannes de contrôle, relais industriels et solénoïdes électromécaniques
• Cloches électriques et buzzers électroniques
• Spectromètres de masse de laboratoire
• Serrures et séparateurs magnétiques
• Les appareils ménagers tels que les ventilateurs électriques et les systèmes de refroidissement
• Capteurs et actionneurs
• Trains à sustentation magnétique

Conclusion

En bref, les avantages de l'électricité et du magnétisme que nous connaissons aujourd'hui ont parcouru un long chemin. Il s'agit d'une série d'innovations visant à disposer d'un meilleur équipement, plus performant et plus efficace.