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L’électricité et l’homme, quelle histoire ?

I - Que la lumière soit !





L’ univers qui nous entoure n’est que matière et rayonnement, et l’électricité comme énergie fait partie de ce rayonnement, avec comme préalable, se propager après être produit, quand les conditions lui sont réunies. Selon sa nature et sa manière de se propager, ce rayonnement est scientifiquement admis, pour qu’il soit considéré partiellement ou totalement comme une onde. A propos de ces ondes, ce que nous connaissons actuellement d’elles, c’est que nos corps baignent quotidiennement dans un espace peuplé par toutes sortes d’ondes : sonores, ultra-violets solaires, infrarouges solaires, visibles solaires, micro-ondes, radios, radars, chaleurs, etc auxquelles nous nous exposons constamment, sans compter les ondes issues des sources radioactives mal contrôlées ou accidentées. L’électricité, comme sujet de cet article, est une composante essentielle de ce rayonnement qui est devenue indispensable pour notre quotidien, et avec laquelle nous entretenons des rapports de dépendance depuis que ce signal existe. Comment l’homme est parvenu à sa production et son transport comme énergie? La réponse se résume en une épopée de presque 25 siècles, et qui a commencé au milieu du premier millénaire d’avant notre ère. En effet, la relation entre l’électricité et l’homme est de longue date, elle est née durant le premier millénaire d’avant notre ère, et plus précisément durant la fin du VIIème et début VIème siècle av. J. C. Le mot à l’origine est elektron, qui veut dire Ambre Jaune en grec ancien, et derrière sa découverte, il y a eu Thalès à qui revient aussi les quelques théorèmes de géométrie enseignés à nos enfant dans le cycle collégien.

La notion d’électricité s’est confondue véritablement à la physique, et celui qui a mis au point la connaissance de l’électricité est au même temps celui qui est considéré comme le premier physicien de l’histoire. Dans l’Ancienne Egypte, les centres du savoir accordaient des vertus à l’Ambre dans leurs procédés de momification sans se poser de questions sur d’autres effets, alors que les Grecs, comme les Chinois par ailleurs, ont découvert qu’en frottant l’ambre, celui-ci produisait des étincelles ou encore, attirait les objets légers comme les tissus. Thalès fut un des premiers personnages à avoir cherché à rompre avec l’explication mythologique des faits naturels, et l’avoir remplacée par l’explication physique, en devenant le précurseur de la première pensée scientifique. Personnage hors norme, il a statué pour la méthode de l’analyse réelle, et de cela, il est considéré comme l’une des figures majeures des premiers raisonnements scientifiques. Il a surtout su s’écarter des discours explicatifs délivrés par la mythologie pour privilégier l’approche primant l’observation et la démonstration. C’est de cette façon qu’il a analysé la réaction de l’ambre à l’effet de frottement, avec comme résultat l’attribution à cette réaction le mot élektron suite aux deux expériences : celle de produire des étincelles et celle d’attirer les objets légers. Le mot électricité est donné en référence à l’Ambre Jaune. L’autre domaine trop proche de l’elektron, la magnésie comme Thalès l’appela à son tour, lui a permis de mettre en évidence les propriétés d’aimantation de la ferrite ou l’oxyde de fer.

Thalès est aussi reconnu comme la première personnalité des mathématiques ayant laissé la trace de son nom dans l’histoire. Il a formulé plusieurs propriétés géométriques, et ce faisant, il a posé les premiers jalons du raisonnement sur des figures géométriques idéales. Son approche réelle des phénomènes à côté du mode de pensée d’Aristote ont donné naissance à ce qui est appelé communément philosophie aristo-thalésienne. Pour acquérir ce savoir, d’après les historiens, il s’est rendu en Egypte vers 600 avant J. C., et ce dans l’intention de s’abreuvoir des savoirs égyptien et babylonien. Pendant son séjour en Egypte, il s’est trouvé devant le problème le suivant : le pharaon régnant à l’époque était Amasis, il aurait lancé le concours de déterminer la hauteur de la Grande Pyramide située à El Gizeh. Il a même dit que personne n’était en mesure de savoir quelle était la hauteur de cette pyramide, dont la base est de forme carré, qui est considérée comme la plus haute des pyramides. Thalès aurait vécu ce problème comme un défi à relever. Ce n’est pas un hasard que Napoléon Bonaparte, comme père fondateur de l’Egyptologie qui avait pris connaissance de ce style de motivation du pharaon, ait agi avec le même style voire encore plus. En fait et à notre connaissance, rien que dans le domaine de la physique qui nous est proche, Napoléon a lancé trois concours : le premier sur la polarisation de la lumière gagné par Malus, le second pour la diffraction remporté par Fresnel et le troisième sur la relation entre électricité et magnétisme comme interprétation des observations d’Oersted, gagné par Ampère. Rappelons que le nom d’Ampère est attribué à l’unité standard des courants électriques (de symbole A). Quant à la méthode suivie par Thalès, les historiens sont divisés. Mais, celle sur laquelle la majorité des historiens se sont accordés, est une méthode plus empirico-intuitive que géométrique faisant appel à ses théorèmes. Selon cette méthode, Thalès aurait attendu que l’ombre d’un corps debout soit de même longueur que la vraie hauteur de ce corps, puis il a déduit de manière empirique, et la même opération a eu lieu avec la pyramide. C’est un moment où il y a alignement des rayons solaires avec un côté de la pyramide, ce qui n’arrive que deux fois par an. Il suffit juste d’ajouter la longueur de l’ombre au sol à la moitié de la longueur du côté de la pyramide pour avoir sa hauteur.

Pour accomplir la mesure, il y avait juste la coudée comme unité de mesure de la longueur connue en Egypte de l’époque, ; il n’ y avait pas le mètre et il n’y avait pas le pied. Thalès s’est servi alors de sa propre taille comme unité de mesure, un Thalès faisant 3,25 coudées et il aurait obtenu les résultats suivants : 18 Thalès pour l’ombre du côté de la pyramide, le côté de la base qu’il a mesuré a été divisé par deux, il obtint 67 Thalès. La pyramide a une hauteur de 85 Thalès. Au total, la hauteur mesurée par Thalès faisait 276,25 coudées, et aujourd’hui la Grande Pyramide fait 280 coudées, soit 147 mètres de hauteur. Comme quoi la mesure de Thalès était relativement précise. Impressionné par ce raisonnement et ce calcul, le pharaon lui donna l’accès à la bibliothèque où il put consulter de nombreux ouvrages. C’est dans ces ouvrages, qu’il étudia les propriétés de l’ambre jaune, de la magnésie et l’astronomie.

C’est en étudiant les propriétés mécaniques de l’ambre qu’il a soulevé la question des étincelles et l’attraction des objets légers, qu’il a toutes deux liées à un seul et unique phénomène, qui est l’électricité. Electricité et magnésie se sont séparées, et chacune a fait son chemin selon l’utilité qu’elle suscite et les intérêts qu’elle apporte en termes d’applications rendant service à l’humain. L’électricité a fait une longue traversée du désert venant de l’antiquité jusqu’à 1600 après J. C. La magnésie, elle aussi, a eu sa traversée du désert mais pour une période moins longue, puisqu’on s’est servi d’elle comme propriété utilisée en faveur de la navigation maritime par l’invention de la boussole. En Chine d’abord, et pendant le règne de la dynastie Tang (618-907), les savants de ce pays ont eu à découvrir le décalage entre Pôle nord magnétique et Pôle Nord géographique (de la Terre). Rappelons la différence entre ces deux pôles, le premier est magnétique lorsqu’il est porté par l’axe de symétrie d’un aimant cylindrique, et le second est géographique lorsqu’il est porté par l’axe de rotation de la terre. L’inclinaison entre les deux est variable tout le temps. Dans la littérature scientifique chinoise, la première référence à une boussole magnétique date de 1187. La deuxième référence à la boussole est arabo-musulmane et date de 1269, sous la forme d’une aiguille magnétisée, venant de l’astronome Al Ashraf.

En Europe, P. De Maricourt est connu pour avoir rédigé le premier traité sur les propriétés des aimants en 1282. Après l’élaboration de la boussole, les navigateurs du Moyen Age remarquaient déjà les effets des éclairs sur le comportement de ses aiguilles. A part ces petites réalisations, l’électricité et la magnésie n’ont connu de véritable essor qu’à partir de 1600 de notre ère. Tout au début du 17ème siècle, en 1600, un prodige savant d’Angleterre nommé William Gilbert a sorti l’elektron et la magnésie des décombres dans lesquels elles ont été laissées par les anciens. De prime à bord, il compara la terre à un gros aimant en indiquant l’existence de pôles nord et sud. Au cours de ses études, il a pu associer l’attraction de l’ambre et de l’aimant. Pour l’effet attractif de l’aimant, il a choisi pour la première fois le terme ‘’magnétique’’ et pour l’ambre, pour la première fois le mot ‘’électrique’’. Après 1650, la physique newtonienne centrée sur la gravitation, a recadré les deux propriétés dans le cadre d’une trilogie regroupant à la fois gravitation, électricité et magnétisme. En 1660, le scientifique allemand a expérimenté la production de l’électricité avec une boule de souffre frottée par rotation; il compara les étincelles observées aux éclairs d’orages.

Au 18ème siècle, le britannique Stephen Gray pratiqua des expériences d’électrostatique et conclut que la nature d’un matériau détermine ou non s’il y a ou non ‘’communication électrique’’. Il affirma qu’il existe désormais 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, François Du Fay observe l’attraction et la répulsion des corps électrisés par frottement et distingue l’électricité positive et l’électricité négative. En 1752, le savant américain Benjamin Franklin émet la théorie de la foudre comme phénomène dû à l’électricité et invente le paratonnerre qui, d’après lui, ‘’fait écouler à la terre le fluide électrique contenu dans les nuages orageux et ainsi empêche la foudre de tomber’’. Vers 1771, le médecin italien Luigi Galvani met en évidence le nouveau phénomène de l’électricité animale, c’est la contraction des muscles d’une grenouille mis en contact avec différents métaux. Pour lui,’’ l’électricité animale est d’une nature différente de celle de l’électricité de la foudre’’. 

L’électricité et l’homme, quelle histoire ?
En 1785, le physicien français Charles Coulomb exprime devant l’Académie des sciences de France, une loi selon laquelle les corps chargés électriquement interagissent avec la quantité d’électricité et la distance géométrique. Il développa la balance portant son nom : la balance de Coulomb, comme 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.

Par Abdelkrim Nougaoui 
Enseignant chercheur à Oujda
A suivre Demain : II - Et la lumière fut.

Libé
Jeudi 7 Janvier 2021

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