ÉLECTRICITÉ Histoire
Étapes de la prévision
La théorie de Lorentz
Par ses publications de 1892 et 1895, Henrik Antoon Lorentz (1853-1928) édifia une théorie des électrons en associant à chacune des charges un champ électrique et un champ magnétique, et ce à une échelle microscopique où peuvent s'appliquer les conceptions de Maxwell. Quand Stoney avait proposé le mot « électron », il désignait seulement une quantité d'électricité élémentaire sans y associer une masse ou une inertie. Lorentz admettait les hypothèses suivantes :
– l'éther est un espace vide dont les propriétés sont données par les équations de Maxwell ;
– l'électricité est constituée de particules matérielles de charge et de masse définies, les électrons ou les ions.
Comme M.-A. Tonnelat le fait justement remarquer : « La théorie de Lorentz, relativiste avant la lettre, devait trouver sa justification dans le développement de la relativité restreinte. Mais la théorie d'Einstein allait modifier profondément son interprétation, encore axée sur la conception non relativiste de l'éther. »
L'ensemble des travaux qui précèdent devait conduire les physiciens de notre époque à considérer que tout courant électrique consiste en un déplacement d'ensemble de corpuscules électrisés, ces corpuscules pouvant être des ions positifs ou négatifs ou de simples électrons. Dans les métaux, ce sont des électrons dits libres qui sont cause du phénomène, lequel n'entraîne aucun transport de matière.
Joseph Thomson
Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images
La mesure de la masse des électrons (ou, plutôt, du rapport e/m de leur charge e à leur masse m) et de leur vitesse sous un potentiel déterminé est réalisée pour la première fois par J. J. Thomson en 1897. En 1903, Harold Albert Wilson évalue la charge élémentaire e. En 1908, Robert Andrews Millikan (1868-1953) augmente la précision des expériences et fournit pour e une valeur différant de moins de 2,5 p. 100 de celle qui est admise aujourd'hui. En appliquant la loi de l'électrolyse de Faraday, on peut alors montrer que l'électron est environ 1 836 fois plus léger que le noyau de l'atome d'hydrogène.
Les travaux de Pierre Curie
Les conceptions de Pierre Curie sur la symétrie des phénomènes physiques devaient introduire la notion de prévision. Ce savant établit que le champ électrique est un vecteur polaire de même symétrie qu'un tronc de cône et que le champ magnétique est un vecteur axial avec la symétrie du cylindre tournant. Il énonce deux propriétés :
– c'est la dissymétrie qui, dans un milieu donné, crée le phénomène ;
– quand plusieurs phénomènes de nature différente se superposent dans un même système, les dissymétries s'ajoutent et il ne reste plus comme éléments de symétrie que ceux qui sont communs à chaque phénomène pris séparément.
Champ électrique/champ magnétique
Encyclopædia Universalis France
Par exemple, la superposition d'un champ électrique (tronc de cône) et d'un champ magnétique (cylindre tournant), tous deux pris dans une même direction, ne laisse subsister que l'axe d'isotropie : c'est l'expérience réalisée par Gustav Heinrich Wiedemann (1826-1899).
Les travaux expérimentaux de Pierre Curie étaient aussi très importants : découverte, avec son frère Jacques (1855-1941), de la piézo-électricité, phénomène qui consiste dans l'apparition de charges électriques de signes contraires aux extrémités de certains cristaux à la suite de pressions que l'on exerce sur des faces particulières. Les applications de ce phénomène devaient conduire plus tard Paul Langevin à utiliser les « quartz piézo-électriques » des Curie pour produire des ultrasons. Si ces ondes (dont la fréquence est d'environ 50 000 hertz) sont émises dans l'eau, elles peuvent servir, par leur réflexion sur des obstacles fixes ou mobiles, soit à sonder le fond des mers, soit à détecter des icebergs, des sous-marins, etc. Langevin[...]
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Écrit par
- Jacques NICOLLE : ancien directeur du laboratoire de biochimie des isomères à l'École pratique des hautes études
Classification
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