Électrotechnique
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L’électrotechnique se rapporte « aux applications pratiques de l'électricité, à la science étudiant ces applications[1] ». Elle concerne par exemple la production, le transport, la distribution, le traitement, la transformation, la gestion et l’utilisation de l’énergie électrique. Parfois appelée génie électrique, elle remonte à l'invention d'un générateur électrostatique en 1672 par Otto von Guericke, une méthode pour séparer des charges électriques.
En électrotechnique, les étudiants et les travailleurs peuvent se spécialiser et devenir experts dans divers grands domaines classiques, tels que la Technologie de l'énergie, l'Électronique et la microélectronique, la Technologie d'automatisation ou les télécommunications.
Sommaire
Principes de l’électrotechnique sous forme de la technologie de l'énergie[modifier | modifier le code]
Production et consommation de l’énergie électrique[modifier | modifier le code]
L’électricité peut être employée pour transporter l’énergie d’un point à un autre, elle sert de vecteur énergétique. Il y a d’abord une énergie primaire, entre autres : énergie potentielle de pesanteur, nucléaire, thermique. L'énergie primaire est transformée en énergie mécanique (ex : énergie mécanique de rotation dans une turbine), qui elle-même est transformée dans une centrale électrique en énergie électrique via un générateur électrique. Celles-ci fonctionnent, pour la plupart, grâce aux effets du magnétisme. Ces machines sont théoriquement réversibles, permettant de passer de l’énergie électrique à une énergie mécanique (fonctionnement moteur).
Transport de l’énergie électrique[modifier | modifier le code]
Sur des longues distances, il faut prendre en considération l'effet d'onde et la résistance des câbles électriques qui entraîne des pertes suivant la tension. Ces dernières pertes sont appelées « pertes par effet Joule ». Elles dépendent de la section du fil ou du câble, ainsi que de l'intensité du courant transporté. Il faut alors trouver la forme optimale du signal pour transporter l’électricité. On choisit généralement un courant alternatif à très haute tension en triphasé. Le choix d'une tension élevée permet d'abaisser l'intensité du courant et donc de réduire les pertes par effet Joule générées dans le câble durant le transport et ne servant qu'à échauffer l’atmosphère.
Traitement[modifier | modifier le code]
Le traitement de l'énergie électrique véhiculée peut se faire à des fins de gestion marchande et de sécurité : il s'agit de l'appareillage électrique, ou de la conversion d'énergie : machine électrique, transformateur électrique, électronique de puissance, en sont les principaux constituants.
Histoire de l’électrotechnique[modifier | modifier le code]
La découverte des lois naturelles d’électricité[modifier | modifier le code]
Les découvertes des lois naturelles d'électricité sont la base sur laquelle l'électrotechnique respectivement le génie électrique est construit.
- 550 av. J.-C. : première methode pour séparer des charges électriques et première description du phénomène d'électricité, des effets après avoir frotté une ambre (Thalès de Milet) ;
- 1600 : invention du électromètre et première description de la différence entre électricité et magnétisme dans son livre „Differentia inter magnerica & electrica“ (William Gilbert) ;
- 1671 : Gottfried Wilhelm von Leibniz produit des arcs électriques avec le générateur électrostatique de Otto von Guericke ;
- 1785 : loi de Coulomb (Charles-Augustin Coulomb) ;
- 1820 : expérience de Christian Ørsted (déviation d'une aiguille aimantée placée à proximité d'un fil parcouru par un courant) ;
- 1820 : André-Marie Ampère montre notamment que deux fils rectilignes parcourus par un courant s'attirent ou se repoussent ;
- 1822 : solénoïde (André-Marie Ampère) ;
- 1822 : électroaimant (François Arago) ;
- 1826 : loi d’Ohm (Georg Simon Ohm) ;
- 1831 : phénomène d’induction électromagnétique (Michael Faraday) ;
- 1840 : loi de Joule pour décrire l'énergie (James Prescott Joule) ;
- 1864 : les équations de Maxwell pour décrire l'électromagnétisme (James Clerk Maxwell) ;
- 1886 : Preuve expérimentale des équations de Maxwell, et avec ça, la découverte expérimentale des ondes hertziennes (Heinrich Hertz).
- 1911 : découverte de la supraconductivité ;
- 1965 : Prix Nobel pour l'électrodynamique quantique (Shin'ichirō Tomonaga, Julian Schwinger et Richard Feynman) .
Les débuts de l’électrotechnique : 17 & 18ème siècle[modifier | modifier le code]
- 1672 : publication de l'invention du générateur électrostatique, pour séparer des charges électriques (Otto von Guericke) ;
- 1745 : invention du condensateur, la bouteille de leyde, une méthode pour stocker des charges électriques (Pieter van Musschenbroek et Ewald Georg von Kleist) ;
- 1752 : Benjamin Franklin invente le paratonnerre et publie les résultats de ses Experiments and Observations on Electricity ;
- 1762 : invention de l'électrophore par Johan Carl Wilcke ;
- 1775 : amélioration significative de l'électrophore par Alessandro Volta ;
- 1795 : invention du télégraphe électrique (Francesc Salvà i Campillo) .
Électrotechnique en 19ème siècle[modifier | modifier le code]
- 1800 : première pile électrique (Alessandro Volta) ;
- 1801 : invention de la lumière électrique constante avec des fils métalliques (Louis Jacques Thénard) ;
- 1822 : première construction d'un moteur à courant continu qui tourne de façon continue si on connecte une batterie, un moteur homopolaire, la "Barlow's wheel" (Peter Barlow) ;
- 1828 : amélioration du moteur à courant continu (Ányos István Jedlik) ;
- 1832 : invention du générateur à courant alternatif. Si on tourne la manivelle il y'a une tension alternative sur deux contacts (Antoine-Hippolyte Pixii) ;
- 1835 : invention de l’ampoule électrique (James Bowman Lindsay) ;
- 1840 : amélioration significative du télégraphe électrique (Samuel F. B. Morse) ;
- 1854 : invention de la batterie au plomb (Wilhelm Josef Sinsteden) ;
- 1859 : amélioration significative de la batterie au plomb (Gaston Planté) ;
- 1860 : inventation du téléphone électrique (Antonio Meucci et Philipp Reis) ;
- 1861 : invention du générateur à courant continu, la dynamo (Ányos István Jedlik) ;
- 1871 : amélioration significative de la dynamo, un generateur à courant continu, la machine de Gramme (Zénobe Gramme) ;
- 1873 : Hippolyte Fontaine découvre la réversibilité de la machine de Gramme : " Wow c’est aussi un moteur à courant continu ! " ;
- 1873 : début de l’électronique avec l'émission thermoionique des lampes, redécouvert en 1883 par Thomas Edison[2] ;
- 1876 : premier téléphone électrique de série pour le marché grand public (Alexander Graham Bell) ;
- 1878 : Gramme construit les premières machines à courant alternatif (alternateurs monophasés) ;
- 1878 : amélioration significative de l’ampoule électrique (lampe avec un fil de carbone) et ainsi a apporté la lumière électrique au peuple (Thomas A. Edison) ;
- 1879 : Werner von Siemens construit le premier train à traction électrique ;
- 1882 : Lucien Gaulard invente le transformateur ;
- 1883 : premier cours universitaire en électrotechnique du monde pour former des ingénieurs en électrotechnique, à l'université de technologie de Darmstadt, en Allemangne (Erasmus Kittler) ;
- 1882 : la société d'Edison met en service la première usine électrique du monde dans le quartier de Wall Street à New York. Elle produit du courant continu avec des dynamos entraînées par des machines à vapeur ;
- 1887 : invention du moteur à courant alternatif biphasé et multiphasé (synchrone) par Nikola Tesla ;
- 1887 : invention du moteur à courant alternatif biphasé (asynchrone) par Galileo Ferraris ;
- 1887 : construction d'un générateur à courant alternatif triphasé (synchrone) avec une structure du rotor comme un T (Friedrich August Haselwander) ;
- 1888 : invention du moteur et générateur à courant alternatif triphasé (asynchrone) avec 120° entre les phases, alors l'invention du système à courant alternatif triphasé qui a prévalu. (Mikhaïl Dolivo-Dobrovolski) ;
- 1888 : Mikhaïl Dolivo-Dobrovolski fait des premiers essais et expériences avec des couplages étoile, triangle et étoile-triangle sur ses moteurs et générateurs à courant alternatif triphasé.
- 1891 : invention du transformateur à courant alternatif triphasé (Mikhaïl Dolivo-Dobrovolski) ;
- 1891 : Oskar von Miller et Mikhaïl Dolivo-Dobrovolski transporte en Europe, en Allemange le courant alternatif triphasé à 175 km de son lieu de production avec une ligne à moyenne tension 25kV ;
- 1896 : exploitation des chutes du Niagara en amérique du nord par la société de George Westinghouse (courant alternatif biphasé créé par des alternateurs) ;
- 1896 : première transmission électromagnétique d'un signal radio sans fil (250m) (Alexander Stepanowitsch Popow) .
Électrotechnique en 20ème siècle[modifier | modifier le code]
- 1905 : invention de la diode en tube électronique (John Ambrose Fleming) ;
- 1926 : premier téléviseur électrique (électromécanique) (John Logie Baird) ;
- 1926 : premier service téléphonique sans fils en première classe dans un train en Allemagne entre Hambourg et Berlin ;
- 1927 : première transmission électromagnétique d'un signal de télévision, de Londres à New York (John Logie Baird) ;
- 1941 : le premier ordinateur électrique (électromécanique) Zuse Z3 (Konrad Zuse) ;
- 1947 : invention du transistor (Bardeen, Brattain et Shockley) ;
- 1954 : début de production d'électricité avec les cellules photovoltaïques ;
- 1958 : invention du circuit intégré (Jack Kilby et Robert Noyce) ;
- 1963 : première camera numérique (David Paul Gregg) ;
- 1968 : invention du microprocesseur (Marcian Edward Hoff) ;
- 1969 : la première intégration réussie de toutes les fonctions d'un processeur sur un seul et unique circuit intégré, le Intel 4004 (Marcian Edward Hoff) ;
- 1969 : invention et le début du intranet et avec ça l'internet, réalisé avec des câbles de télécommunication électriques et optiques ;
- 1970 : invention du accumulateur lithium-ion ;
- 1971 : le premier microprocesseur commercialisé, premier microprocesseur au marché, le Intel 4004 (Federico Faggin) ;
- 1975 : un des premiers micro-ordinateurs vendus aux particuliers, Altair 8800 ;
- 1986 : supraconducteur à « haute température » (Alex Müller et Georg Bednorz) ;
- 1991 : premier accumulateur lithium-ion sur le marché ;
- 1993 : commercialisation de câbles supraconducteurs refroidis à l’azote liquide (−196,15 °C) .
Bibliographie[modifier | modifier le code]
- Électrotechnique de Théodore Wildi et Gilbert Sibille - 4e édition - éd. DEBOECK - 2005.
Références[modifier | modifier le code]
- électrotechnique, sur le site cnrtl.fr, consulté le 25 septembre 2014
- Voir Effet Edison.
