Benjamin Franklin a tout le mérite d'avoir découvert l'électricité, mais il n'a fait qu'établir un lien entre la foudre et l'électricité.
Charles François Fay, Luigi Galvani, Alessandro Volta, Michael Faraday, Thomas Edison et Nikola Tesla ont apporté des contributions importantes qui ont conduit au développement et à la commercialisation de l'électricité.
L'électricité est partout autour de nous, alimentant les lumières, les ventilateurs, les ordinateurs, les téléphones portables et d'innombrables autres appareils. Dans le monde d'aujourd'hui, il est presque impossible d'y échapper. Même si vous essayez d'échapper à l'électricité, vous la trouverez dans la nature, depuis les synapses à l'intérieur du corps humain jusqu'aux éclairs d'un orage.
Mais savez-vous qui a découvert l'électricité ? En fait, c'est une question assez compliquée. La plupart des gens accordent du crédit à une seule personne (Benjamin Franklin), ce qui est un peu injuste.
De nombreux autres scientifiques ont utilisé les expériences de Franklin pour étudier l'électricité, et certains d'entre eux ont pu inventer différentes formes d'électricité. Creusons plus profondément et découvrons qui étaient ces scientifiques et quelle a été leur contribution.
L'électricité avant 2600 ans
L'un des instruments découverts lors de fouilles archéologiques près de Bagdad qui ressemble à une cellule électrochimique
Vers 600 avant notre ère, un mathématicien grec du nom de Thalès de Milet a découvert que le frottement de la fourrure sur l' ambre provoquait une attraction entre les deux. Des observations ultérieures ont prouvé que cette attraction était due à un déséquilibre des charges électriques, appelé électricité statique.
Les archéologues ont également découvert des preuves que les anciens auraient pu expérimenter l'électricité. En 1936, ils ont trouvé un pot en argile contenant une tige de fer, une plaque de cuivre et un alliage d'asphalte. Il ressemble à une cellule électrochimique (galvanique).
On ne sait pas à quoi servait l'instrument, mais cela a mis en lumière le fait que les peuples anciens ont peut-être appris les premières formes de piles bien avant que nous le sachions.
Thomas Browne a utilisé le mot "électricité" en 1646
En 1600, le physicien anglais William Gilbert écrivit un livre intitulé De Magnete , dans lequel il expliquait comment l'électricité statique est générée en frottant l'ambre. Cependant, il ne se rendait pas compte que la charge électrique était universelle à tous les matériaux.
Étant donné que Gilbert a étudié l'électricité statique à l'aide de l'ambre, et que l'ambre est appelé «elektron» en grec, il a décidé de nommer son effet la force électrique. Il a également inventé un électroscope (connu sous le nom de versorium de Gilbert) pour détecter la présence d'une charge électrique sur un corps.
Le travail de Gilbert a donné naissance au mot anglais « électricité », qui a fait sa première apparition dans la deuxième édition de Pseudodoxia Epidemica , une revue scientifique écrite par Sir Thomas Browne en 1946.
Charles François Fay a découvert les types de charges électriques
D'autres recherches ont été menées par de nombreux scientifiques. Otto von Guericke, par exemple, a inventé une forme primitive de la machine électrique à friction en 1663. Stephen Gray a fait la distinction entre conduction et isolation et a découvert un phénomène appelé induction électrostatique en 1729.
L'une des contributions majeures du début du XVIIe siècle est venue d'un chimiste français Charles François du Fay. Il a découvert deux types d'électricité : vitreuse et résineuse (qui est actuellement connue sous le nom de charge positive et négative, respectivement).
Il a également découvert que les objets de même charge s'attirent et que les objets de charge opposée se repoussent. Il a également clarifié certaines idées fausses populaires de cette époque, telles que les propriétés électriques d'un objet dépendent de sa couleur.
Benjamin Franklin a prouvé que la foudre est de nature électrique
Au milieu du XVIIIe siècle, Benjamin Franklin a longuement étudié et réalisé de nombreuses expériences pour comprendre l'électricité. En 1748, il construit une pile électrique en plaçant plusieurs feuilles de verre prises en sandwich entre des plaques de plomb. Il a également découvert le principe de conservation de la charge.
Il a attaché une clé en métal au bas d'une corde de cerf-volant humidifiée et a fait voler le cerf-volant pendant un orage. Il a pris soin de se tenir debout sur un isolant pour éviter d'être électrocuté.
Comme il s'y attendait, le cerf-volant a recueilli une charge électrique des nuages d'orage, qui a ensuite coulé le long de la corde, lui donnant un choc. Cette expérience a prouvé que la foudre était bien de nature électrique.
Luigi Galvani a découvert le bioélectromagnétique dans les années 1780
Physicien et biologiste italien, pionnier de la bioélectromagnétique. En 1780, il mena plusieurs expériences sur des grenouilles et découvrit que l'électricité était le moyen par lequel les neurones transmettaient des signaux aux muscles.
Alessandro Volta a inventé une première batterie électrique en 1800
Un autre physicien italien du nom d'Alessandro Volta a découvert que certaines réactions chimiques pouvaient produire un courant électrique constant. Il a construit la pile voltaïque, une des premières batteries électriques, pour produire un flux continu de charge électrique. Il était composé de couches alternées de cuivre et de zinc.
Volta a également distingué le potentiel électrique (V) et la charge (Q), décrivant qu'ils sont proportionnels pour un objet donné. C'est ce que nous appelons la loi de capacité de Volta. Pour ce travail, l'unité SI du potentiel électrique (volt) a été nommée en son honneur.
Les recherches menées par Volta ont attiré beaucoup d'attention et ont conduit d'autres scientifiques à effectuer des recherches similaires, ce qui a finalement conduit au développement de la nouvelle branche de la chimie physique appelée électrochimie.
Le physicien allemand Georg Simon Ohm a étudié plus en détail la cellule électrochimique de Volta et a découvert que le courant électrique est directement proportionnel à la tension (différence de potentiel) appliquée à travers le conducteur. Cette association s'appelle la loi d'Ohm.
Hans Christian Ørsted a découvert que l'électricité crée des champs magnétiques
Au début du XIXe siècle, le physicien danois Hans Christian Ørsted a découvert une relation directe entre l'électricité et le magnétisme. En 1820, il publia ses découvertes , décrivant comment une aiguille de boussole pouvait être déviée par un courant électrique à proximité.
Les travaux d'Ørsted ont inspiré le physicien français André-Marie Ampère à développer une théorie physique et mathématique qui pourrait mieux expliquer le lien entre l'électricité et le magnétisme. Il a formé une formule mathématique pour représenter les forces magnétiques entre les objets porteurs de courant. Pour ce travail, l'unité SI du courant électrique (ampère) porte son nom.
Ampère a inventé de nombreux instruments dans les années 1820, dont le solénoïde (un électroaimant qui produit un champ magnétique contrôlé) et le télégraphe électrique (système de messagerie texte point à point).
Michael Faraday a rendu l'électricité pratique pour une utilisation dans la technologie
Il a découvert que les rayons lumineux pouvaient être affectés par le magnétisme. Il a inventé des dispositifs rotatifs électromagnétiques qui ont constitué la base de la technologie des moteurs électriques.
En 1831, Faraday a développé la dynamo électrique - une machine capable de convertir en continu l'énergie mécanique de rotation en énergie électrique - qui a rendu possible la production d'électricité.
En 1832, Faraday a mené une série d'expériences pour étudier le comportement de l'électricité. Il a conclu que la catégorisation des différents "types" d'électricité était illusoire. Il a proposé à la place qu'il n'y a qu'un seul "type" d'électricité et que la modification de paramètres, tels que le courant et la tension (quantité et intensité), créerait différents groupes de phénomènes.
James Clerk Maxwell a formulé la théorie du rayonnement électromagnétique
En 1873, les scientifiques écossais James Clerk Maxwell ont commencé à développer des équations capables de décrire avec précision le champ électromagnétique. Il a émis l'hypothèse que les champs électriques et magnétiques se déplacent comme des ondes à la vitesse de la lumière.
Heinrich Rudolf Hertz a prouvé cette théorie de manière concluante et Guglielmo Marconi a utilisé ces ondes pour développer la radio.
Thomas Edison a commercialisé de l'électricité
En 1879, Thomas Alva Edison a inventé l'ampoule pratique qui durerait longtemps avant de s'éteindre. Son prochain défi était de développer un système électrique qui pourrait fournir aux gens une source d'énergie réalisable pour alimenter ces ampoules.
En 1882, il construit la première centrale électrique à Londres pour produire de l'électricité et la transporter jusqu'aux habitations. Quelques mois plus tard, il a établi une autre centrale électrique à New York pour fournir un éclairage électrique dans la partie inférieure de l'île de Manhattan. Environ 85 clients ont reçu suffisamment d'électricité pour allumer 5 000 ampoules.
L'usine utilisait des moteurs à vapeur alternatifs pour faire tourner des générateurs à courant continu (CC). Mais comme il s'agissait d'une distribution à courant continu, la zone de service était limitée par la chute de tension dans les départs.
Nikola Tesla a inventé le courant alternatif
Le tournant de l'ère électrique est venu quelques années plus tard lorsque Nikola Tesla est arrivé à New York pour travailler pour Edison. Il a quitté Edison Machine Works après six mois en raison de primes impayées qu'il croyait avoir gagnées.
Peu de temps après avoir quitté l'entreprise, Tesla a découvert un nouveau type de moteur à courant alternatif (CA) et de technologie de transmission électrique. Il s'est associé à George Westinghouse pour breveter le système AC afin de fournir à la nation une énergie électrique supérieure.
Le système d'alimentation inventé par Tesla s'est rapidement répandu aux États-Unis et en Europe en raison de ses avantages en matière de transmission à haute tension sur de longues distances. La première centrale hydroélectrique de Tesla à Niagara Falls pourrait transporter de l'électricité sur 200 milles carrés. En revanche, la centrale à courant continu d'Edison ne pouvait transporter de l'électricité que dans un rayon d'un mile.
Aujourd'hui, le courant alternatif est généré par la plupart des centrales électriques et utilisé par presque tous les systèmes de distribution d'électricité. La production brute mondiale totale d'électricité en 2019 était de 27 644 TWh.
Heinrich Hertz a observé l'effet photoélectrique en 1887
Alors que Tesla était occupé à inventer et à distribuer du courant alternatif, Heinrich Hertz effectuait une série d'expériences pour comprendre les ondes électromagnétiques. En 1887, il a observé l'effet photoélectrique, un phénomène dans lequel des électrons sont émis lorsqu'un rayonnement électromagnétique (comme la lumière) frappe un matériau.
En 1905, Albert Einstein a publié la «loi des effets photoélectriques» avançant l'hypothèse que l'énergie lumineuse est transportée dans des paquets quantifiés discrets. Ce fut une étape cruciale dans le développement de la mécanique quantique. Pour ce travail, Einstein a reçu le prix Nobel de physique en 1921.
L'effet photoélectrique est utilisé dans les cellules photoélectriques que l'on trouve couramment dans les panneaux solaires. Ces cellules produisent une tension et fournissent du courant électrique lorsque la lumière du soleil (ou de la lumière avec certaines longueurs d'onde) les éclaire.
Fin 2019, un total de 629 gigawatts d'énergie solaire ont été installés dans le monde. Ce nombre augmentera dans les années à venir car de nombreux pays et territoires se tournent vers des sources renouvelables pour réduire l'impact environnemental de la production d'électricité.
Et donc, il serait faux de ne créditer qu'une seule personne pour avoir découvert l'électricité. Alors que l'idée de l'électricité existait depuis des milliers d'années, quand est venu le temps de l'étudier scientifiquement et commercialement, plusieurs grands esprits ont travaillé sur différents sous-ensembles du problème.