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1 • Comprendre et maîtriser les effets dynamiques de l’électricité
Parmi ces quatre types de forces, l’interaction électromagnétique joue un rôle majeur dans la plupart des phénomènes de notre quotidien (depuis la lumière et les
ondes électromagnétiques jusqu’à la cohésion de la matière, à l’échelle des atomes,
des molécules, des couteaux et des fourchettes...). Donnant lieu à des forces d’intensité relativement élevée, cette interaction intervient tout naturellement au coeur des
processus de transformation de l’énergie. Elle constitue l’essence même des procédés
permettant de convertir l’énergie d’une forme mécanique à une forme électromagnétique (et réciproquement). Aussi, les progrès scientifiques accomplis dans le domaine
de l’électrodynamique sont indissociables de l’aventure technologique qui conduit à
la mise au point des premières machines électromécaniques opérationnelles.
1.2.3 L’avènement des premières machines électromécaniques
C’est certainement avec les expériences d’Otto von Guericke que débute véritablement l’histoire des convertisseurs électromécaniques d’énergie, et plus particulièrement celle des générateurs électrostatiques. Ainsi, la boule de soufre qu’il frotte de
sa main pour en extraire les charges cède bientôt la place à un globe de verre électrisé
à l’aide d’une étoffe de laine. Tel est le principe du générateur présenté en 1706 par
Francis Hauksbee (1666-1713). La configuration discoïde s’imposera dès 1766 avec
la machine de l’opticien anglais Jesse Ramsden (1735-1800). Un disque de verre, entraîné en rotation à l’aide d’une manivelle, est ici pressé entre quatre coussins de cuir
remplis de crin. Les charges positives crées sur le disque provoquent par influence
l’électrisation de deux conducteurs horizontaux. Très populaire à la fin du XVIII
e
siècle, cette structure constitue l’ancêtre de la célèbre machine de Wimshurt (1880)
constituée de deux disques de verres tournants en sens inverse et munis de secteurs
métalliques pour collecter les charges.
L’idée de créer le mouvement à partir de l’électricité prend corps immédiatement
après les premiers travaux d’Ørsted et d’Ampère. Conformément aux théories avancées par ce dernier, le magnétisme de la matière serait associé à l’existence de boucles
de courants internes
(1) . Cette thèse laisse à penser à des savants tels que William Hyde
Wollaston (1766-1828) et Sir Humphrey Davy (1778-1829) qu’il doit être possible, si
la vision d’Ampère est correcte, d’en démontrer les effets « rotationnels ». Dans leur
laboratoire de la Royal Institution de Londres, ils cherchent alors à mettre en évidence
l’existence d’un couple dynamique s’exerçant sur un courant mis en présence d’un
corps aimanté, mais échouent dans leurs tentatives. Pourtant, au cours des derniers
mois de l’année 1821, l’ancien assistant de Davy, qui n’est autre que Michael Faraday, démontrera avec succès l’effet des rotations électromagnétiques. Ouvrant ainsi
la voie aux premiers principes de moteurs électriques, il montre, à l’aide d’un fil suspendu au dessus d’un cylindre aimanté dont l’extrémité libre plonge dans une cuve de
mercure, que la circulation d’un courant engendre la rotation continue du fil autour
(1) Ayant échoué dans la mise en évidence de courants volumiques, Augustin Fresnel (1788-1827) suggère à
Ampère l’existence de courants « moléculaires ».
1 • Comprendre et maîtriser les effets dynamiques de l’électricité
Parmi ces quatre types de forces, l’interaction électromagnétique joue un rôle majeur dans la plupart des phénomènes de notre quotidien (depuis la lumière et les
ondes électromagnétiques jusqu’à la cohésion de la matière, à l’échelle des atomes,
des molécules, des couteaux et des fourchettes...). Donnant lieu à des forces d’intensité relativement élevée, cette interaction intervient tout naturellement au coeur des
processus de transformation de l’énergie. Elle constitue l’essence même des procédés
permettant de convertir l’énergie d’une forme mécanique à une forme électromagnétique (et réciproquement). Aussi, les progrès scientifiques accomplis dans le domaine
de l’électrodynamique sont indissociables de l’aventure technologique qui conduit à
la mise au point des premières machines électromécaniques opérationnelles.
1.2.3 L’avènement des premières machines électromécaniques
C’est certainement avec les expériences d’Otto von Guericke que débute véritablement l’histoire des convertisseurs électromécaniques d’énergie, et plus particulièrement celle des générateurs électrostatiques. Ainsi, la boule de soufre qu’il frotte de
sa main pour en extraire les charges cède bientôt la place à un globe de verre électrisé
à l’aide d’une étoffe de laine. Tel est le principe du générateur présenté en 1706 par
Francis Hauksbee (1666-1713). La configuration discoïde s’imposera dès 1766 avec
la machine de l’opticien anglais Jesse Ramsden (1735-1800). Un disque de verre, entraîné en rotation à l’aide d’une manivelle, est ici pressé entre quatre coussins de cuir
remplis de crin. Les charges positives crées sur le disque provoquent par influence
l’électrisation de deux conducteurs horizontaux. Très populaire à la fin du XVIII
e
siècle, cette structure constitue l’ancêtre de la célèbre machine de Wimshurt (1880)
constituée de deux disques de verres tournants en sens inverse et munis de secteurs
métalliques pour collecter les charges.
L’idée de créer le mouvement à partir de l’électricité prend corps immédiatement
après les premiers travaux d’Ørsted et d’Ampère. Conformément aux théories avancées par ce dernier, le magnétisme de la matière serait associé à l’existence de boucles
de courants internes
(1) . Cette thèse laisse à penser à des savants tels que William Hyde
Wollaston (1766-1828) et Sir Humphrey Davy (1778-1829) qu’il doit être possible, si
la vision d’Ampère est correcte, d’en démontrer les effets « rotationnels ». Dans leur
laboratoire de la Royal Institution de Londres, ils cherchent alors à mettre en évidence
l’existence d’un couple dynamique s’exerçant sur un courant mis en présence d’un
corps aimanté, mais échouent dans leurs tentatives. Pourtant, au cours des derniers
mois de l’année 1821, l’ancien assistant de Davy, qui n’est autre que Michael Faraday, démontrera avec succès l’effet des rotations électromagnétiques. Ouvrant ainsi
la voie aux premiers principes de moteurs électriques, il montre, à l’aide d’un fil suspendu au dessus d’un cylindre aimanté dont l’extrémité libre plonge dans une cuve de
mercure, que la circulation d’un courant engendre la rotation continue du fil autour
(1) Ayant échoué dans la mise en évidence de courants volumiques, Augustin Fresnel (1788-1827) suggère à
Ampère l’existence de courants « moléculaires ».