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Deux siècles d’électricité
I. L’électromagnétisme
A. Deux histoires séparées :
Electricité : Ensemble de phénomènes physico-chimiques dus à la présence, dans les atomes, de
particules dites chargées (protons et électrons)
Magnétisme : Ensemble des phénomènes que présentent les matériaux aimantés
Epoque
Magnétisme
Electricité
Antiquité
Le phénomène du magnétisme est
connu depuis l’Antiquité : la
magnétite (oxyde de fer de formule
Fe3O4, appelée également « pierre
d’aimant »), pierre trouvée en
Magnésie est capable d’attirer le fer
ou les pierres de même espèce.
Les Grecs, mais aussi les Romains et
les Chinois avaient constaté que la
magnétite avait la faculté d’attirer les
objets contenant du fer, et qu’un
morceau de fer mis en contact avec la
magnétite acquérait la même
propriété.
Le phénomène électrique le plus
anciennement connu est la propriété
que l'ambre jaune acquiert, par le
frottement, d'attirer les corps légers.
D'autre part, les anciens Indiens
remarquent que certains cristaux
chauffés attirent les cendres chaudes.
Moyen âge
C’est au XIème siècle qu’apparaît la
première application du magnétisme :
la boussole : une aiguille aimantée
indique la direction du Nord.
XVI
Au XVIème siècle William Gilbert
reconnaît la propriété de l'ambre dans
diverses substances : le verre, la
résine, le soufre, etc., ce qui amène à
distinguer les matériaux isolants des
matériaux conducteurs.
XVIII
Otto von Guericke invente la première
machine électrostatique, comportant
un globe de soufre tournant et qui
permet d'obtenir la première étincelle
électrique.
En 1727, Stephen Gray observe que
les conducteurs peuvent être
électrisés, pourvu qu'ils soient isolés,
et Charles François de Cisternay Du
Fay met en évidence l'existence de
deux sortes d'électricité, vitrée
(positive) et résineuse (négative).
En 1745, Petrus Van Musschenbroek
découvre la condensation électrique
en inventant la bouteille de Leyde, qui
permet d'augmenter
considérablement les effets des

étincelles, tandis que Benjamin
Franklin remarque le pouvoir des
pointes et l'applique à la protection
contre la foudre (paratonnerre).
COULOMB
et ses
successeurs
A la fin du XVIIIème siècle Charles
Augustin de Coulomb mesure les
forces qui s’exercent entre deux
aimants et établit que ces forces sont
inversement proportionnelles au carré
de la distance qui sépare les aimants.
Charles Augustin de Coulomb montre
que les répulsions et attractions
électriques sont inversement
proportionnelles au carré de la
distance (1785) et il découvre que
l'électrisation des conducteurs est
superficielle.
Les résultats expérimentaux de
Coulomb, retrouvés analytiquement
par Pierre Simon Laplace, Jean-
Baptiste Biot, Carl Gauss et Siméon
Poisson,
La théorie de l'influence de Michael
Faraday marquent le couronnement
de l'électrostatique.
B. La réunion de deux sciences : l’électromagnétisme
En 1820, Hans Christian Œrsted observe qu’une aiguille magnétique est déviée par un courant électrique
traversant un fil conducteur.
Cette découverte, qui relie électricité et magnétisme, est à la base de la théorie de l’électromagnétisme,
élaborée par André-Marie Ampère puis par James Maxwell.
UN COURANT ELECTRIQUE PEUT CREER UN CHAMP MAGNETIQUE
L’expérience historique d’Oersted :
Vidéos de présentation :
https://www.youtube.com/watch?v=2eXD9nv8Fb0
https://www.youtube.com/watch?v=n7EWhEYOa0o
Vidéo historique : https://www.youtube.com/watch?v=k--zu9JIckw
Application directe l’électro-aimant : un enroulement de fil conducteur
isolé (une « bobine » ; un « solénoïde », se comporte comme un aimant
quand il est parcouru par un courant électrique. (Le champ magnétique
est plus intense quand il y a plus de spires et/ou si le courant est plus
intense)
C. Une question importante : est-ce que le contraire est possible ?
Expérience de Faraday
Vidéos de présentation :
https://www.youtube.com/watch?v=Yo1rnIm5EUI

Vidéo historique : https://www.youtube.com/watch?v=4XR6pLJrhaI
UN CHAMP MAGNETIQUE PEUT CREER UN COURANT ELECTRIQUE
Étant donné un circuit placé dans un champ magnétique et en mouvement par rapport à ce
champ.
1° si le circuit est ouvert, il y a, entre les bornes de la coupure, création d'une force
électromotrice ;
2° si le circuit est fermé, un courant induit apparaît ;
Ces phénomènes se produisent soit lorsque le circuit est mobile dans un champ
d'induction uniforme, soit lorsque le circuit, fixe, est soumis à un champ variable.
Vocabulaire : vous devez connaître et pouvoir expliquer/utiliser les mots suivants :
Magnétique / magnétisme
Electricité/électrique
Electromagnétisme
Induction/ courant induit
Galvanomètre
Bobine d’induction/solénoïde
A retenir :
Dans un circuit conducteur, le courant électrique est la manifestation à l’échelle macroscopique
d’une circulation organisée d’un grand nombre d’électrons.
Une bobine de fil isolé, parcourue par un courant électrique se comporte comme un aimant (électro-
aimant)
Si un circuit fermé est en mouvement dans un champ magnétique ou si un aimant (ou un électro-
aimant est en mouvement au voisinage d’un circuit fermé, alors, dans le circuit, apparaît un courant
électrique induit.

II. Un mode de production d’électricité : l’alternateur
A. Constitution d’un alternateur
Une des applications majeures de l’induction électrique est la production d’électricité à l’aide d’un
alternateur
L'alternateur comporte en général :
– un induit fixe ou stator, qui est un anneau portant un,
deux ou trois enroulements suivant que l'alternateur est
monophasé, diphasé ou triphasé.
– un inducteur mobile ou rotor, formé de noyaux
polaires entourés de bobines alimentées par un courant
continu d'excitation, fourni généralement par une dynamo
auxiliaire ;
Le rotor, en tournant, induit dans l'enroulement du stator
un courant alternatif, dont la fréquence est
proportionnelle à la vitesse de rotation, et la valeur au
courant d'excitation.
Schéma d’un alternateur simple :
Pour créer la rotation du rotor, il faut trouver une source de mouvement : en général, il s’agit du
mouvement d’une turbine ou d’une hélice entraînée par le déplacement d’un fluide (liquide ou d’un gaz) :

B. Les alternateurs dans la vie courante
vent
Turbine
éolienne
Champ d’éoliennes
Energie éolienne
Eau des
torrents
Turbine
hydraulique
(Pelton)
Barrages ; conduites
forcées
Energie
hydraulique
Eau des
rivières et
des fleuves
Turbine
hydraulique
(Banki)
barrage
Eau de
l’océan
Turbine
hydraulique
Usine marémotrice
Energie
hydraulique
Vapeur
sortant de la
Terre
Turbine à
vapeur
Energie
géothermique
Vapeur
créée par la
combustion
de charbon
ou de
pétrole
Centrale thermique
Energie fossile
Vapeur
créée par
des
réactions
nucléaires
Centrale nucléaire
Energie
nucléaire
Mouvement
d’une roue
de vélo ou
dynamo
Energie
cinétique
Animation explicative
https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/faraday/latest/faraday.html?simulation=faraday
https://phet.colorado.edu/sims/cheerpj/faraday/latest/faraday.html?simulation=generator
animation BELIN -PCCL :
https://www.pccl.fr/physique_chimie_college_lycee/troisieme/electricite/aimant_bobine_alternateur_product
ion_tension_alternative.htm