Physique Chimie
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  Melzani M.,
lycée Pierre de
Coubertin,
Meaux
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  Diagramme des deux mondes/

Théorie de l'électromagnétisme







Quelques physiciens et dates clés :

  • Chine : Utilisation de la boussole.

-600 ?
  • Thalès : Constate qu'en frottant de la laine contre un morceau d'ambre, celui-ci attire ou repousse des petits corps (de la poussière, du sable). L'ambre se dit electron en grec, et c'est ce qui donnera le terme électricité employé pour la première par Gilbert en 1600.

-600
  • Gilbert : Écrit le traité De Magnete. Somme importantes d'expériences (aimantation induite, désaimantation par chauffage, ...). Il distingue bien force électrique et magnétique. Invente un électromètre. Toutefois les interprétations font appel à une "effluve" magnétique.

1600
  • Généralités : Perfectionnement des machines à produire de l'électricité statique et des étincelles. Dufay, Franklin, ... : On découvre des comportements d'attraction ou de répulsion entre les corps électrisés, on en déduit deux types d'électricité. Théorie de l'électricité comme un ou deux fluides électriques. Premier condensateur (bouteille de Leyde).

1670 et après
  • Coulomb : Mesure la force entre deux sphères chargées à l'aide de sa balance de torsion électrostatique, et confirme qu'elle décroit comme $1/r^2$ (loi de Coulomb). Ce résultat était attendu.

1785
  • Volta : Reprend les expériences de Galvani. Aboutit à la conception de la première pile, par empilement de rondelles de cuivre et de zinc séparées de plaques de carton imbibées d'eau salée. Ceci ouvre la voie aux expériences avec un courant continu.

1800
  • Lagrange puis Gauss : Expriment ce que l'on appelle maintenant la loi de Gauss sur la divergence du champ $\vec{E}$.

1773 puis 1813
  • Ørsted : Découverte expérimentale de l'effet d'un courant électrique sur l'aiguille d'une boussole. Il utilise la pile de Volta. C'est la première fois que les domaines de l'électricité (le courant qui parcourt le fil) et du magnétisme (l'aiguille de la boussole) interagissent. Idée que les effets magnétiques se font à distance (premier pas vers la notion de champ).

1820
  • Biot et Savart : (avec aussi Ampère et Laplace) reprennent les expériences d'Ørsted afin d'en tirer des lois mathématiques : expression de la direction du champ magnétique en fonction de celle du courant, et de son intensité. Mène à ce que l'on appelle aujourd'hui la loi de Biot et Savart. Il est très contre-intuitif à l'époque de trouver une loi de force en $1/r$, et perpendiculaire au courant qui la cause.

1820
  • Ampère : Étudie la force entre deux fils parcourus par un courant. Invente le galvanomètre (1er ampèremètre). Théorème d'Ampère.

1820 à 1826
  • Barlow : Invente le premier moteur électrique.

1822
  • Faraday : Découvre expérimentalement le phénomène d'induction (aimant bougeant dans un circuit, courant variant dans le temps...). Réalise des expériences avec de la limaille de fer pour visualiser les effets magnétiques. Propose la notion de champ pour l'expliquer ("ligne de forces magnétique" dans son vocabulaire).

1831
  • Kirchhoff : Lois de Kirchhoff pour les circuits électriques, qui synthétisent les découvertes précédentes et font le lien avec le potentiel de l'électrostatique (loi des mailles).

1845
  • Fresnel, Stokes, ... : Les observations d'aberration ne parviennent pas à mettre en évidence un mouvement par rapport à l'éther. Les scientifiques imaginent alors diverses théories de l'éther qui expliquent ceci (et qui impliquent toutes que l'éther est mis partiellement en mouvement par un corps qui bouge). Elles expliqueront même l'expérience de Michelson et Morley.

1850 à 1890
  • Kirchhoff : Mesure la vitesse de propagation du courant électrique dans un circuit, et trouve une valeur très proche de celle de la lumière dans le vide. Ceci, et l'effet Faraday, tend à montrer un lien entre électrostatique, magnétostatique, électrocinétique, optique et électromagnétisme.

1857
  • Maxwell : Écrit les équations de Maxwell. Ceci réalise une synthèse entre électrostatique, magnétostatique, électrocinétique, optique. La grande nouveauté est la prédiction, via ces équations, de l'existence d'ondes électromagnétiques qui doivent notamment se propager à $c$. Il reste encore à les observer.

1861
  • Michelson et Morley : Expérience à l'aide d'un interféromètre afin de mettre en évidence le mouvement de l'éther. Le résultat est négatif.

1881-1887
  • Hertz : met en évidence expérimentalement l'existence des ondes électromagnétiques (prédites théoriquement par Maxwell). Il montre également qu'elles se propagent à la célérité $c$. Son expérience utilise les fréquences radio. Lui et d'autres l'amélioreront ensuite pour transmettre ces ondes sur des distances de plus en plus grandes. En 1890 la vitesse de ces ondes est mesurée et correspond bien à $c$.

1888
  • Heaviside : Donne l'expression de la force de Lorentz $\vec{F} = q(\vec{E}+\vec{v}\wedge\vec{B})$. Lorentz la redonne en 1895. C'est la naissance de l'électrodynamique.

1889
  • Maxwell : Acceptation assez large de la théorie de Maxwell. Il est très difficile de changer cette théorie pour qu'elle s'accorde avec un entrainement de l'éther par les objets mobiles, ce qui serait nécessaire pour expliquer les observations d'aberration ou l'expérience de Michelson et Morley. Ceci engendre un état de crise, qui sera résolu par le rejet de l'éther et la théorie de la relativité d'Einstein.

1890
  • Röntgen : Découverte des rayons X.

1895
  • Lorentz : Les équations de Maxwell ne sont pas invariantes par changement de référentiel galiléen, Lorentz montre qu'elles le sont pour un autres type de changement de référentiel, dit transformation de Lorentz.

1904
  • Einstein : Remise à plat de la relativité galiléenne et de la mécanique classique, relativité restreinte.

1905


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