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  PTSI - Lycée
Raoul Follereau,
Belfort
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  Diagramme des deux mondes

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Théorie de l'électrocinétique



Vers l'électromagnétisme →
(théorie qui englobe l'électrocinétique)


Vocabulaire :

  • Électricité : désigne les phénomènes impliquant des charges électriques. C'est un domaine extrêmement vaste, qui fait appel à plusieurs théories comme l'électromagnétisme, l'électrodynamique, la mécanique quantique, l'électrostatique, l'induction, l'électrocinétique, ...

  • Un circuit électrique est un ensemble de conducteurs (les fils) et de composants (résistances, ...), siège de fortes ou faibles puissances.

    On peut distinguer deux sous-domaines :

    • L'électronique, qui concerne l'étude des circuits électriques de faible puissance (circuits de commande, transport d'information, ...).

    • L'électrotechnique ou génie électrique, qui concerne les circuits de forte puissance (transport sur le réseau haute tension, alimentation des machines, ...).

  • Électrocinétique : il s'agit de la théorie qui vise à étudier le comportement de la tension et du courant dans les circuits électriques, à l'aide de lois macroscopiques comme la loi des nœuds ou des mailles et les lois de comportement des composants. Nous nous plaçons en plus dans une approximation de variations lentes des grandeurs (l'ARQS).




Quelques physiciens et dates clés (en cours de construction, plutôt en vrac pour le moment) :

  • 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 fois par Gilbert en 1600.

-600
  • 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.

1670 et après
  • Kleist, Musschenbroek : Bouteille de Leyde, qui fournit une source d'électricité statique.

1745
  • Franklin : Arrive à la conclusion que la quantité d'électricité dans un système isolé est invariable.

1747
  • Aepinus : Condensateur d'Aepinus, source fiable d'électricité statique.

1756
  • Galvani : Découvre que différents métaux en contact avec des cuisses de grenouille provoquent des convulsions musculaires dans les cuisses. Il constate le même effet sur les cuisses en utilisant des appareils à électricité statique et fait le parallèle.

1786
  • 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. Il invente la notion de tension électrique et de force électromotrice.

1800
  • Ampère : Suite aux expériences d'Orsted, expérimente sur la nature de l'interaction entre un fil et une aiguille aimantée, puis entre deux fils. Invente la notion de courant électrique (en tant que nouvelle grandeur propre au circuit fermé conducteur-pile), et définit la tension électrique. Invente le galvanomètre (1er ampèremètre, il prouve ainsi que le courant est le même le long du circuit).

    Explique l'attraction par le fait qu'un aimant est parcouru par des équivalents de spires de courants (interprétation microscopique sera donnée par Fresnel). Ampère unifie ainsi électricité/électrostatique et magnétisme, en opposition frontale à la théorie de Biot. Il nomme cette unification l'électrodynamique (pas au sens actuel donc, mais en opposition à l'électrostatique : ici les charges, les mêmes que celles de l'électrostatique, bougent). Il y a alors l'électrodynamique (d'Ampère : théorie des aimants et courants électriques) et l'électrostatique (notamment la loi de Coulomb) qui ont sont basées sur les mêmes phénomènes mais cherchent encore des lois unificatrices (Maxwell).

    Expérimente, établit la loi d'attraction entre deux éléments conducteurs (de laquelle se déduit celle entre deux circuits ou aimants quelconques, et donc celle de Biot et Savart).

1820 à 1826
  • Joule : Loi de Joule pour la puissance thermique dégagée dans un conducteur par le passage d'un courant.

1841
  • 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
  • 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
  • Planté : Perfectionnement de la pile de Volta. Suivront les piles de Daniell, Bunsen, Leclanché (1868)...

1859
  • Gramme : Invente la machine de Gramme, première génératrice de courant continu suffisamment puissante pour être exploitée industriellement. Elle est réversible et peut fonctionner en moteur.

1871
  • Edison : Premier procédé de fabrication industriel de la lampe à incandescence. Le brevet est aussi tenu par le Swan.

1879
  • Tesla : Invente l'alternateur (générateur de courant alternatif). Notons que la première dynamo (générateur de courant continu) est inventée plus tôt, en 1861 par Pacinotti, perfectionnée par Gramme en 1871.

1883
  • Thévenin : Publie le théorème qui porte son nom, et qui simplifie l'étude des circuits électriques.

1883
  • 1891 : Première ligne à haute tension, en Allemagne, sur 175km. L'année suivante, Heilbronn en Allemagne est la première ville d'Europe à être équipée de d'un réseau de distribution.

1891
  • Onnes : Découverte de la supraconductivité (conduction électrique avec une résistance nulle), dans du mercure liquide à basse température.

1911
  • Bardeen, Shockley et Brattain : Invention du transistor. Composant de base de tous les appareils électriques actuels. Le principe est basé sur des résultats de la mécanique quantique sur les semi-conducteurs. Prix Nobel en 1956.

1947


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