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1 • Comprendre et maîtriser les effets dynamiques de l’électricité
Citons dans un autre domaine les travaux de Paul Langevin (1872-1946) avec qui
naîtra la première application de la piézoélectricité. Maître de la physique théorique
en France, mais aussi expérimentateur de talent, Langevin crée la technique de production et de réception des ultrasons en exploitant les propriétés piézoélectriques du
quartz. Durant la première guerre mondiale, ces travaux apporteront une réponse prometteuse au problème de la détection des sous-marins ennemis. Les succès obtenus
en 1916 marqueront ainsi le début du développement du SONAR (SOund NAvigation
and Ranging), équipement dont les perfectionnements ultérieurs seront largement influencés par les travaux de Langevin.
Pourtant fondés sur un socle scientifique commun, les transducteurs et les machines électromécaniques font très tôt référence à deux domaines techniques bien
distincts. Les années 1980 marqueront le retour d’une certaine synergie entre ces
deux domaines, au travers notamment du développement des piézomoteurs. Ainsi, à
l’aube du XXI
e siècle, la question émergente des matériaux électroactifs confère à
l’électrodynamique une dimension nouvelle, ouvrant la voie à un vaste champ d’investigation tant au plan scientifique que technologique.
1.3 ENJEUX MODERNES DE L’ÉLECTRODYNAMIQUE
1.3.1 Un vecteur énergétique incontournable
Instrument décisif des progrès techniques et économiques accomplis au cours du XX
e
siècle, l’électricité représente en 2000 près de 20 % de l’énergie totale consommée
dans le monde [28]. Comme l’illustre la figure 1.6, le développement de cette source
d’énergie s’effectue de manière relativement rapide durant la deuxième moitié du
XX
e siècle : entre 1950 et 1980, la consommation mondiale d’électricité double environ tous les 10 ans. Certes, au-delà des données globales, il convient de souligner
la répartition très inégale de la consommation énergétique entre pays riches et pays
pauvres : les pays de l’OCDE et de l’ex-URSS, soit environ 1,4 milliards d’habitants,
consomment à eux seuls les deux tiers des ressources disponibles.
Que l’électricité soit dite primaire (électricité d’origine nucléaire, géothermique,
hydraulique ou éolienne) ou secondaire (lorsqu’elle est issue de la combustion des
énergies fossiles ou de la biomasse), cette forme d’énergie s’impose d’autant plus
dans l’économie moderne qu’elle jouit d’avantages incontournables tels que souplesse d’utilisation, disponibilité, respect des contraintes environnementales, etc. Ces
avantages tiennent notamment à la réversibilité et à l’efficacité énergétique de la plupart des processus de conversion fondés sur l’utilisation de l’électricité. Ainsi, à titre
d’exemple, l’efficacité énergétique
(1) associée au transport par Train à Grande Vitesse
(1) Dans le cas des moyens de transport, l’efficacité énergétique peut être évaluée en déterminant la quantité
d’énergie primaire nécessaire pour transporter des marchandises ou des passagers sur une distance donnée.
À la fin des années 1990, cette efficacité est estimée, dans le cas du transport aérien civil, à environ 80 gramme
équivalent pétrole par voyageur transporté et par kilomètre parcouru, alors qu’il suffit de 10 gep.voy −1 .km −1
dans le cas du train à grande vitesse.
1 • Comprendre et maîtriser les effets dynamiques de l’électricité
Citons dans un autre domaine les travaux de Paul Langevin (1872-1946) avec qui
naîtra la première application de la piézoélectricité. Maître de la physique théorique
en France, mais aussi expérimentateur de talent, Langevin crée la technique de production et de réception des ultrasons en exploitant les propriétés piézoélectriques du
quartz. Durant la première guerre mondiale, ces travaux apporteront une réponse prometteuse au problème de la détection des sous-marins ennemis. Les succès obtenus
en 1916 marqueront ainsi le début du développement du SONAR (SOund NAvigation
and Ranging), équipement dont les perfectionnements ultérieurs seront largement influencés par les travaux de Langevin.
Pourtant fondés sur un socle scientifique commun, les transducteurs et les machines électromécaniques font très tôt référence à deux domaines techniques bien
distincts. Les années 1980 marqueront le retour d’une certaine synergie entre ces
deux domaines, au travers notamment du développement des piézomoteurs. Ainsi, à
l’aube du XXI
e siècle, la question émergente des matériaux électroactifs confère à
l’électrodynamique une dimension nouvelle, ouvrant la voie à un vaste champ d’investigation tant au plan scientifique que technologique.
1.3 ENJEUX MODERNES DE L’ÉLECTRODYNAMIQUE
1.3.1 Un vecteur énergétique incontournable
Instrument décisif des progrès techniques et économiques accomplis au cours du XX
e
siècle, l’électricité représente en 2000 près de 20 % de l’énergie totale consommée
dans le monde [28]. Comme l’illustre la figure 1.6, le développement de cette source
d’énergie s’effectue de manière relativement rapide durant la deuxième moitié du
XX
e siècle : entre 1950 et 1980, la consommation mondiale d’électricité double environ tous les 10 ans. Certes, au-delà des données globales, il convient de souligner
la répartition très inégale de la consommation énergétique entre pays riches et pays
pauvres : les pays de l’OCDE et de l’ex-URSS, soit environ 1,4 milliards d’habitants,
consomment à eux seuls les deux tiers des ressources disponibles.
Que l’électricité soit dite primaire (électricité d’origine nucléaire, géothermique,
hydraulique ou éolienne) ou secondaire (lorsqu’elle est issue de la combustion des
énergies fossiles ou de la biomasse), cette forme d’énergie s’impose d’autant plus
dans l’économie moderne qu’elle jouit d’avantages incontournables tels que souplesse d’utilisation, disponibilité, respect des contraintes environnementales, etc. Ces
avantages tiennent notamment à la réversibilité et à l’efficacité énergétique de la plupart des processus de conversion fondés sur l’utilisation de l’électricité. Ainsi, à titre
d’exemple, l’efficacité énergétique
(1) associée au transport par Train à Grande Vitesse
(1) Dans le cas des moyens de transport, l’efficacité énergétique peut être évaluée en déterminant la quantité
d’énergie primaire nécessaire pour transporter des marchandises ou des passagers sur une distance donnée.
À la fin des années 1990, cette efficacité est estimée, dans le cas du transport aérien civil, à environ 80 gramme
équivalent pétrole par voyageur transporté et par kilomètre parcouru, alors qu’il suffit de 10 gep.voy −1 .km −1
dans le cas du train à grande vitesse.