Les découvertes de l'électricité, l'électromagnétisme, l'électrotechnique et de la physique moderne
By Mathis_PRGX
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La bouteille de Leyde est l'ancêtre du condensateur. Elle fut réalisée la première fois en 1745 par Ewald von Kleist et, indépendamment de Kleist, dans la ville de Leyde (ou Leiden) aux Pays-Bas par Pieter van Musschenbroek, également en 1745.
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Le paratonnerre est un dispositif qui, selon l'histoire officielle, est inventé le 15 juin 1752 par Benjamin Franklin à Philadelphie. Il est conçu afin d'« écouler à la terre le fluide électrique contenu dans le nuage orageux et ainsi empêcher la foudre de tomber ».
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La loi de Coulomb exprime, en électrostatique, la force de l'interaction électrique entre deux particules chargées électriquement. Elle est nommée d'après le physicien français Charles-Augustin Coulomb qui l'a énoncée en 1785 et elle forme la base de l'électrostatique.
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Alessandro Volta était un physicien italien né en 1745. Parmi ses inventions, celle de la pile électrique est la plus connue. En 1800, le physicien italien Alessandro Volta présente à l'Institut de France le premier appareil produisant un courant électrique continu : la pile volta.
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Le chimiste et physicien danois Hans Christian Œrsted (1777-1851) publie, le 21 juillet 1820, le compte rendu de ses observations portant sur la déviation d'une aiguille aimantée sous l'action d'un fil électrique parcouru par un courant et placé à proximité. C’est à partir de cette expérience établissant un lien entre magnétisme et électricité que le Français André-Marie Ampère (1775-1836) développe une première théorie de l’électromagnétisme.
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En 1822, Peter Barlow construit ce qui peut être considéré comme le premier moteur électrique de l'histoire : la « roue de Barlow » qui est un simple disque métallique découpé en étoile et dont les extrémités plongent dans un godet contenant du mercure qui assure le passage du courant.
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Le Danois Hans Christian Ørsted découvrit en 1820 que des courants électriques créent des champs magnétiques. Le Britannique William Sturgeon inventa l'électroaimant en 1824.
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La loi d'Ohm est une loi physique empirique qui lie l'intensité du courant électrique traversant un dipôle électrique à la tension à ses bornes. Cette loi permet de déterminer la valeur d'une résistance. La loi d'Ohm a été ainsi nommée en référence au physicien allemand Georg Simon Ohm qui la publie en 1827, dans son œuvre Die galvanische Kette: mathematisch bearbeitet.
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Michael Faraday qui n'était pas physicien mais relieur (il lisait les livres scientifiques qu'il devait relier), ne rata pas la découverte de l'induction électromagnétique en 1831 : si le flux du champ magnétique à travers une bobine de fil varie, un courant électrique induit apparaît dans cette bobine.
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Le premier moteur à courant continu fabriqué avec l'intention d'être commercialisé a été inventé par Thomas Davenport en 1834 puis breveté en 1837.
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Le 13 septembre 1838 à Saint-Pétersbourg, Moritz Hermann Von Jacobi pilota un bateau d'environ 8 mètres de longueur avec des roues à aubes actionnées par un « moteur électromagnétique Jacobi » d’une puissance de 220 W. Le navire a navigué à contre-courant sur la Néva : il a pu ainsi parcourir 7,5 km à une vitesse d'environ 2,5 km/h4. Le 8 août 1839, la puissance du moteur électrique du bateau de Jacobi a pu être portée à 700 W, et remporta un très grand succès à l'époque
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Conscient de l'importance potentielle du procédé en astronomie, François Arago promeut la photographie alors naissante en soutenant le daguerréotype mis au point par Louis Daguerre : en janvier 1839, il présente devant l'Académie des sciences et l'Académie des beaux-arts réunies les premiers clichés.
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L'effet Joule est la manifestation thermique de la résistance électrique qui se produit lors du passage d'un courant électrique dans tout matériau conducteur. L'effet porte le nom du physicien anglais James Prescott Joule qui l'a découvert en 1840.
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Gaston Planté, né le 22 avril 1834 à Orthez (Pyrénées-Atlantiques) et mort le 21 mai 1889 à Meudon, est un physicien et inventeur français. Il est principalement connu pour l'invention de l'accumulateur électrique (batterie au plomb) en 1859.
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En 1866, Werner Siemens découvre le principe de la dynamo-électrique. En 1869, l'inventeur belge Zénobe Gramme, rend possible la réalisation des génératrices à courant continu en créant le collecteur. En 1871, il présente à l'Académie des sciences de Paris la première génératrice industrielle de courant continu, que l'on appela machine de Gramme et qui constitue en fait ce qu'on appellera plus tard une magnéto. Son invention sera commercialisée grâce à Hippolyte Fontaine.
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Le téléphone est inventé en 1876 par Graham Bell, une des inventions des pères fondateurs des télécommunications. Mais l'idée de transmettre la voix à distance est beaucoup plus ancienne. L'invention du téléphone est la rencontre d'un faisceau de recherches.
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En 1879 à Berlin, Werner von Siemens fait rouler un train de démonstration tracté par une locomotive électrique sur un circuit circulaire de 300 m. C'est le premier train à traction électrique transportant des passagers.
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L'invention de l'ampoule est généralement attribuée à Thomas Edison, qui conçoit puis commercialise, le 21 octobre 1879, une ampoule dont le filament est une fibre de coton carbonisée. Mais c'est en réalité un certain Joseph Swan, dont l'antériorité est reconnue à la suite d'un procès, qui fut à l'origine de l'ampoule électrique, également en 1879.
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Pearl Street Station est la première centrale électrique construite par Thomas Edison et mise en service le 4 septembre 1882. Elle était située au sud de Manhattan, au 255-257 Pearl Street, près de Fulton Street.
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Le 7 novembre 1882, Gaulard et Gibbs déposent le premier brevet fondateur de la distribution électrique moderne. Son titre (« Nouveau système de distribution de l’électricité pour servir à la production de lumière et de la force motrice ») ne suggère pas que l’auteur propose en réalité de produire et de transporter l’énergie électrique par l’emploi du courant alternatif. Il préconise également l’utilisation de « générateurs secondaires » : les transformateurs.
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Charles Fritts était l'inventeur américain crédité de la création de la première cellule de sélénium fonctionnelle en 1883. Le premier panneau solaire sur le toit au monde, utilisant les cellules au sélénium de Fritts, a été installé en 1884 sur un toit de la ville de New York.
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Entre 1886 et 1888 Heinrich Rudolf Hertz met en évidence les ondes radio par le biais de l'expérience de Hertz. Elles seront appelées « ondes hertziennes » en son honneur. En 1889, Tesla réalise un générateur hautes fréquences (15 kHz). En 1893, il expérimente la première communication radio.
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La machine asynchrone, connue également sous le terme d'origine anglo-saxonne de « machine à induction », est une machine à courant alternatif sans alimentation électrique du rotor.
En 1887, le physicien Nikola Tesla dépose un brevet sur la machine asynchrone (publié en 1888), puis en mai de l'année suivante cinq autres brevets. -
En 1888, Charles Francis Brush construit une grande éolienne pour alimenter sa maison en électricité, avec stockage par batterie d'accumulateurs. La première éolienne « industrielle » génératrice d'électricité est mise au point par le Danois Poul La Cour en 1890, pour fabriquer de l'hydrogène par électrolyse.
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Le premier courant alternatif triphasé utilisant la haute tension a eu lieu en 1891 lors du Salon international de l'électricité de 1891 à Francfort. Une ligne de transmission de 15 000 V, longue d'environ 175 km, relie Lauffen à Francfort.
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La société de Westinghouse a pris un autre défi industriel quand il a obtenu un contrat avec la Cataract Construction Company en 1893 pour construire trois générateurs énormes pour exploiter l'énergie des chutes du Niagara. L'usine de Niagara transmis des quantités massives d'énergie à Buffalo, plus de 20 miles.
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La radioactivité est le phénomène physique par lequel des noyaux atomiques instables (dits radionucléides ou radioisotopes) se transforment spontanément en d'autres atomes (désintégration) en émettant simultanément des particules de matière (électrons, noyaux d'hélium, neutrons, etc.) et de l'énergie (photons et énergie cinétique). La radioactivité a été découverte en 1896 par Henri Becquerel.
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En 1897, Thomson prouve expérimentalement l'existence des électrons, qui avait été prédite par George Johnstone Stoney en 1874. Cette découverte est le résultat d'une série d'expériences sur les rayons cathodiques. La même année, il énonce son modèle de l'atome, le modèle de plum pudding.
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Cette voiture a été construite par la Compagnie générale belge des transports automobiles Jenatzy. Camille Jenatzy fait des études d'ingénieur en électricité. Il s'intéresse à la traction électrique des automobiles, qu'il met en application dès 1898.
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Le tube au néon est un type d'éclairage en tube qui a recours au gaz néon pour pouvoir être éclairé. Inventé en 1910 par le physicien et chimiste français Georges Claude, il doit son apparition à la découverte préalable en 1898 de la présence d'un gaz néon dans l'air liquéfié.
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La supraconductivité fut découverte en 1911 par le physicien néerlandais Heike Kamerlingh Onnes, qui remarqua qu'à une température inférieure à 4,2 K (-268,8 °C), le mercure ne présentait plus aucune résistance électrique.
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En 1911, Rutherford, Marsden et Geiger, bombardant une mince feuille d'or avec les particules alpha émises par le radium, découvrent le noyau atomique, très dense. Ils en concluent que presque toute la matière de l'atome est concentrée en son centre dans un noyau.
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Au XXe siècle, la demande croissante d'électricité a conduit à prendre en considération la géothermie comme ressource. Le Prince Piero Ginori Conti a procédé à l'inauguration du premier générateur d'électricité géothermique, issu des travaux de François de Larderel datant de 1818, le 4 juillet 1904 à Larderello. Ce générateur réussit à allumer quatre ampoules.
En 1911, les premières centrales géothermiques commerciales au monde sont construites. -
Le premier réacteur nucléaire est construit aux États-Unis en 1942, à l'Université de Chicago, par Enrico Fermi et Leó Szilárd. Il est constitué d'un empilement de 6 tonnes d'uranium métallique, 34 tonnes d'oxyde d'uranium et 400 tonnes de graphite, c'est pourquoi il porte le nom de pile atomique.
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À la suite des travaux sur les semi-conducteurs, le transistor a été inventé le 23 décembre 1947 par les Américains John Bardeen, William Shockley et Walter Brattain, chercheurs des Laboratoires Bell. Ces chercheurs ont reçu pour cette invention le prix Nobel de physique en 1956.
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L'effet pile à combustible est découvert par l'Allemand Christian Schönbein en 1839. Le premier modèle de laboratoire de pile à combustible est réalisé par William R. Grove sur les trois années suivantes. En 1889, Ludwig Mond et Carl Langer donnent à la pile à combustible son nom et sa forme actuelle. Francis T. Bacon reprend les études de la pile à combustible en 1932 et réalise un premier prototype de 1 kW en 1953, puis de 5 kW en 1959.
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Le physicien Jack St. Clair Kilby (1923-2005) inventa le circuit intégré en 1958. Le physicien Robert Norton Noyce (1927-1990) l'inventa de son côté, six mois plus tard. Noyce utilisa le silicium comme matériau semi-conducteur, et Kilby le germanium.
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C’est au plein cœur des mont d’Arrée, à Brennilis, en Bretagne, que fut construite, en 1962, la première centrale nucléaire française, au milieu de paysages magnifiques de landes et de tourbières.
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L'exploitation de l'énergie marémotrice est ancienne. Les premiers moulins à marée dateraient de l'Antiquité sur la rivière Fleet dans la Londres romaine. Ils apparaissent à travers l'Europe au Moyen Âge comme ceux sur l'Adour, construits au XIIe siècle. La première usine marémotrice produisant de l'électricité par la force des marées est l'usine marémotrice de la Rance, dans le nord-est de la Bretagne, mise en service en 1966.
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Inventé par un duo d'ingénieurs appartenant à la société Intel, Marcian Hoff et Federico Faggin, le microprocesseur révolutionne à son arrivée en 1971 le monde de l'informatique, car il devient alors possible que les différents composants électroniques d'un processeur tiennent sur un seul et même circuit intégré, ce qui n'était évidemment pas le cas avant les années 1970.
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Le brevet de l'invention de l'alternateur monophasé fut déposé par Jean-Pierre Fauvet le 28 janvier 1983.
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La première plaque à induction fut élaborée et commercialisée par le groupe Thomson Electroménager en 1990. Gérard Rilly, un des ingénieurs du groupe fut directement à l'origine de la plaque à induction.
