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Électrochimie[modifier | modifier le code]

Article connexe : Électrochimie.
Alessandro Volta fait une démonstration de sa pile devant Napoléon Ier au début du XIXe siècle.

Vers la fin des années 1790, l'Italien Alessandro Volta est en désaccord avec la théorie de son compatriote Alessandro Volta, qui affirme qu'il existe une « électricité animale ». Pour démontrer l'erreur de Galvani, Volta invente la pile électrique en 1800[1]. Lorsqu'il annonce sa création, il reconnaît l'apport de William Nicholson, Tiberius Cavallo et Abraham Bennet (en)[2]. En 1800, William Nicholson et Johann Wilhelm Ritter séparent l'oxygène et l'hydrogène par électrolyse de l'eau. Quelques temps plus tard, Ritter découvre la galvanoplastie. En 1801, Ritter observe les courants thermoélectriques, qui anticipent la thermoélectricité. L'Anglais William Hyde Wollaston découvre le palladium en 1803 et le rhodium en 1804 grâce à une pile de Volta améliorée. L'Anglais Humphry Davy établit que la production d'électricité est le résultat d'une réaction chimique entre un électrolyte et un métal. En 1839, Antoine Becquerel met au point une cellule électrolytique à courant constant. En 1839, il illumine une électrode submergée dans une solution conductrice et observe la création d'un courant électrique, découverte qui anticipe la cellule photovoltaïque. En 1832, Michael Faraday cherche à démontrer que peu importe la source de l'électricité, elle possède les mêmes propriétés. Profitant de ses études sur la décomposition électrolytique, il établit une nouvelle théorie de l'électrochimie. Il établit que c'est le passage du courant dans une solution qui provoque la dissociation des molécules et que celle-ci est proportionnelle à la quantité d'électricité qui a circulé. En 1841, l'Allemand Robert Wilhelm Bunsen met au point une pile avec électrode au carbone, qui sera fabriquée à grande échelle et remplacera celles utilisant le coûteux paladium. C'est à cette époque que le physicien allemand Johann Wilhelm Hittorf en vient à la conclusion que c'est le mouvement des ions qui créent le courant électrique dans les piles (théorie qu'il publie en 1869).

Électromagnétisme[modifier | modifier le code]

Article connexe : Électromagnétisme.

En 1826, André-Marie Ampère publie sa Théorie mathématiques des phénomènes électro-dynamiques, uniquement déduite de l'expérience[3], compilation des résultats d'expériences menées de 1820 à 1823. Lui, comme d'autres chercheurs explorent les propriétés du courant électrique[4]. En 1831, Michael Faraday établit empiriquement les lois de l'induction électromagnétique[5]. De 1855 à 1865, James Clerk Maxwell fait une synthèse théorique des travaux d'Ampère et de Faraday, c'est l'« électromagnétisme »[6]. Grâce à ses équations, il démontre que l'électricité et le magnétisme sont intimement liés[7]. En 1888, Heinrich Rudolf Hertz démontre expérimentalement l'existence des ondes électromagnétiques. En effet, quand un électron est accéléré, il peut rayonner de l'énergie sous forme de photons[8],[9]. En 1895, Guglielmo Marconi met au point le premier télégraphe sans fil[10], inaugurant l'ère de la transmission sans fil. Suivront la radiotéléphonie, la radiodiffusion, la télévision, le radar et la téléphonie mobile.

Électrodynamique[modifier | modifier le code]

Montage expérimental de Bucherer pour mesurer la charge spécifique e / m(β) des électrons du rayonnement β-, en fonction de la vitesse v/c[note 1]. (Section par l'axe, à l'angle α par rapport au champ magnétique H)

Joseph John Thomson en 1881[11] reconnaît, pendant son développement de l'électrodynamique de Maxwell, que les champs électrostatiques se comportent comme s'ils apportaient aux corps électriquement chargés une « masse électromagnétique » outre leur masse mécanique[12],[13],[14]. En 1888, le physicien britannique Oliver Heaviside[15] reconnaît de plus que l'augmentation de masse électromagnétique des corps en mouvement n'est pas constante, mais augmente constamment quand la vitesse augmente. En 1897, le physicien britannique George Frederick Charles Searle[16] en déduit que cela rend impossible de dépasser la vitesse de la lumière, puisqu'il faudrait pour cela dépenser une énergie infinie.

Walter Kaufmann en 1902[17] et en 1905[18] est le premier à confirmer expérimentalement que la masse électromagnétique est fonction de la vitesse. Il y parvient en fabriquant des rayons cathodiques d'électrons de charge électrique, de vitesse et de masse mesurables. Pour diverses considérations techniques et philosophiques, ses résultats sont remis en cause. En 1908, Alfred Bucherer fait de nouvelles expériences (voir l'image ci-contre) afin de vérifier celles de Kaufmann[19]. Cette fois, le résultat des expériences est compatible avec la « théorie de Lorentz-Einstein » et le principe de relativité. Cependant, quelques doutes subsistent qui seront en partie levés par d'autres expériences et études théoriques.

En 1905, Albert Einstein publie « Zur Elektrodynamik bewegter Körper » (De l'électrodynamique des corps en mouvement)[20], article qui signe l'acte de naissance de la relativité restreinte. Lorsque le concept d'espace-temps d'Hermann Minkowski est formellement affiné et modernisé, la relativité restreinte est largement acceptée par les physiciens et les mathématiciens[21].

Article connexe : Histoire de la relativité restreinte.

Bibliographie[modifier | modifier le code]

Ajouts
  • Section sur l'électrochimie ?
    • Volta, Galvani et d'autres
    • Électrolyse
    • Galvanoplastie


Notes
  1. ↑ Le condensateur circulaire centré sur la source crée le champ électrique. Il a des électrodes très rapprochées (0,25 mm) pour un rayon de 4 cm, ce qui sélectionne pour chaque direction α par rapport au champ magnétique la vitesse d'électrons susceptible de les maintenir entre les électrodes sous l'influence des champs électrique et magnétique croisés. Une fois sorti du condensateur, l'électron est uniquement soumis au champ magnétique, et donc dévié perpendiculairement à lui. La trace du faisceau sur le film cylindrique entourant le condensateur à 4 cm permet de remonter directement à la dépendance du rapport charge/masse en fonction de la vitesse, via α.
Références
  1. ↑ (en) Robert Routledge, A popular history of science, G. Routledge and Sons, (ISBN 0-415-38381-1, présentation en ligne), p. 553
  2. ↑ [PDF] (en) P. Elliott, « Abraham Bennet F.R.S. (1749-1799) : A provincial electrician in eighteenth-century England », Notes and Records of the Royal Society of London, vol. 53, no 1,‎ , p. 59–78 (DOI 10.1098/rsnr.1999.0063, lire en ligne)
  3. ↑ André-Marie Ampère, Théorie mathématiques des phénomènes électro-dynamiques, uniquement déduite de l'expérience : Conforme à la première publiée en 1826, Paris, H. Hermann, , 2e éd. (lire en ligne)
  4. ↑ Rosmorduc 1985, p. 185-188
  5. ↑ Rosmorduc 1985, p. 188-189
  6. ↑ Rosmorduc 1985, p. 192-193
  7. ↑ Pour approfondir ces notions, le lecteur pourra se référer à :
  8. ↑ Serway 1992, p. 130 « Les sources du rayonnement électromagnétique sont des charges accélérées. » (lire en ligne)
  9. ↑ François Rothen, Physique générale : La physique des sciences de la nature et de la vie, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, , 862 p. (ISBN 978-2880743963), p. 416 « Un rayonnement électromagnétique, quel qu'il soit, est nécessairement produit par l'accélération de charges électriques. » (lire en ligne
  10. ↑ (en) Fondation Nobel, « Guglielmo Marconi, Biography », Fondation Nobel, (consulté le ) : « In 1895 he began laboratory experiments at his father's country estate at Pontecchio where he succeeded in sending wireless signals over a distance of one and a half miles. »
  11. ↑ Thomson 1881, p. 229-249
  12. ↑ Whittaker 1951, p. 306 sq.
  13. ↑ Whittaker 1953, p. 51 sq.
  14. ↑ Miller 1981, p. 46
  15. ↑ Heaviside 1888, p. 490-499
  16. ↑ Searle 1897, p. 329-341
  17. ↑ Kaufmann 1902, p. 54-56
  18. ↑ Kaufmann 1905, p. 949–956
  19. ↑ Bucherer 1908, p. 755–762
  20. ↑ (de) Albert Einstein, « Zur Elektrodynamik bewegter Körper », Annalen der Physik, vol. 17,‎ , p. 891-921 (DOI 10.1002/andp.19053221004, lire en ligne) [(en) lire en ligne]
  21. ↑ Walter 1999, chap. 3
Citations originales
Exemples d'applications
Différences
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