Les travaux de Michael Faraday

Par Raphaël Duval
Les travaux de
Michael Faraday
LES DÉBUTS D’UN
GÉNIE
I
ssu d’une famille peu
fortunée, Michael
Faraday n’était pas
destiné à l’avenir qui lui
était réservé. Fils de
forgeron, il ne reçut
qu’une éducation
primaire avant de
devenir l’apprenti de
George Riebau, un
libraire-relieur. Curieux
de nature, le jeune
homme était très
intéressé par la lecture
des livres scientifiques
qu’il obtenait par son
travail. Un bon jour, il
eut la chance d’assister à
une conférence d’un des
plus célèbres
scientifiques de son
temps, Humphry Davy.
Pendant la présentation,
Faraday n’avait pas le
temps
d’applaudir. Il prenait
des notes sur les
sa carrière de
scientifique débuta.
Royal Institution de Londres en 1855
SAVAIS-TU?
expériences
qu’effectuait l’illustre
scientifique devant la
foule, qu’il retranscrira
dans un livre comptant
300 pages dont il fit
cadeau à son idole.
Touché par son travail,
Davy lui offrit un cadeau
à son tour. Michael
devint son adjoint à la
Royal Institution de
Londres. C’est ainsi que
Initiées en 1825 par Michael
Faraday, les « conférences de
Noël pour les jeunes gens »
présentées à la Royal Institution
of Great Britain se sont
perpétuées jusqu’à nos jours.
Ayant pour buts de diffuser les
connaissances et d’intéresser la
jeunesse à la science, l’aspect
captivant de ces présentations
est qu’elles sont accompagnées
de démonstrations sur le vif.
Conférence de Noël aux jeunes
gens en 1856 par Michael Faraday
1
Par Raphaël Duval
Fil
LES PREMIERS PAS
DU MOTEUR
ÉLECTRIQUE
SANS MICHAEL
FARADAY, LE MONDE
TEL QUE NOUS LE
CONNAISSONS NE
SERAIT PEUT-ÊTRE
PAS PAREIL. SA
DÉCOUVERTE DU
PRINCIPE DE LA
ROTATION
ÉLECTROMAGNÉTIQU
-E, QUI EST EN FAIT
LA BASE DU MOTEUR
ÉLECTRIQUE, A
CHANGÉ LE COURS
DE L’HISTOIRE.
Après une expérience
portant sur l’électricité et
le magnétisme, Humphry
Davy mit au défi
Faraday d’essayer de
produire un mouvement
continu d’un objet à
l’aide de ces deux
phénomènes. Davy voulu
jouer un tour à son jeune
assistant, sachant qu’il ne
serait pas capable, mais
Michael le prit aux mots
et y parvint le 4
septembre 1821.
Jusqu’à ce jour,
l’électricité n’avait
aucune réelle application
outre de produire de
courtes éclaires
lumineuses et de faire
tourner partiellement
Interrupteur
l’aiguille d’une boussole
par magnétisme. À
l’aide d’un bol de
mercure, d’un aimant et
d’un bout de liège,
Faraday réussit ce que
personne ne pensait
possible.
EXPLICATION DU
PHÉNOMÈNE DE
ROTATION CONTINUE
LE MONTAGE QUI A
PERMIS À FARADAY DE
CRÉER L’ANCÊTRE DU
MOTEUR ÉLECTRIQUE ET
D’AINSI INSCRIRE SON
NOM DANS L’HISTOIRE
EST SEMBLABLE À CELUICI-DESSUS. C’EST UN
CIRCUIT ÉLECTRIQUE.
LES COMPOSANTS DU
CIRCUIT
Il est constitué d’une
batterie, de fils
conducteurs, d’un
interrupteur, d’un bol
rempli de mercure et
d’un aimant.
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INFORMATIONS ET
DÉFINITIONS
IMPORTANTES
BATTERIE : Une batterie est un
objet qui permet de créer de
l'énergie électrique, grâce à un
échange d'électrons, jusqu'à ce
qu’elle soit épuisée.
CONDUCTEUR ÉLECTRIQUE : A
la propriété de transmettre
l'électricité.
INTERRUPTEUR : Dispositif qui
permet d'interrompre ou de
rétablir un courant électrique.
MERCURE : Métal à l’état liquide
à température ambiante et
conducteur électrique.
AIMANT : Dispositif destiné à
produire un champ magnétique
extérieur.
ÉLECTRON : C’est une particule
qui possède une charge
élémentaire de signe négatif et est
l'un des composants de l'atome.
COURANT ÉLECTRIQUE :
Correspond au déplacement
d'électrons dans un matériau
conducteur.
Par Raphaël Duval
Image 2. Champ magnétique d’un aimant
LE PARCOURS DES ÉLECTRONS
Les électrons débutent leur chemin de la
borne positive de la batterie et le
finissent à la borne négative de cette
dernière, puisque le sens conventionnel
du courant va du « + » vers le « - ». En
parcourant le fil, ils traversent
l’interrupteur pour ensuite se rendre au
mercure liquide. Un autre fil trempant
dans la substance et se connectant à la
borne négative de la batterie permet
aux électrons de terminer leur course.
Bien sûr, ceux-ci effectuent en boucle le
circuit afin qu’il y ait du courant.
visualiser ce concept. L’aimant, quant à
lui, possède aussi un champ magnétique
(voir image 2). À cause de la proximité
du fil suspendu et de l’aimant, ces
champs magnétiques entre en interaction.
Celui de l’aimant tente de repousser le
fil. Quant au champ magnétique du fil, il
cherche à tourner autour de l’aimant. Un
mouvement circulaire continu est alors
tracé par le fil autour de l’aimant à
cause des forces magnétiques. En
inversant le sens du courant, ou encore
en tournant l’aimant afin de mettre le
pôle qui était en haut, en bas, il est
possible de changer le sens de rotation
du fil suspendu. S’il tournait dans le sens
horaire, il tournerait donc dans le sens
antihoraire.
LE MAGNÉTISME DANS TOUT ÇA
Le bout de fil, qui est suspendu au-dessus
du bol et trempant dans le mercure, est
parcouru par un courant électrique. Un
champ magnétique autour du fil est alors
produit puisque des charges électriques,
les électrons, sont en mouvement dans
celui-ci. Ce champ magnétique n'est créé
que lorsque le courant circule dans le fil.
Le champ magnétique effectue des
rotations autour du fil en fonction du sens
du courant. L’image 1 permet de
Ce simple mouvement permit de
multiplier les applications de l’électricité
dans la vie de tous les jours. Plusieurs
outils technologiques découlent du
phénomène qu’a découvert Faraday,
entre autre le moteur électrique comme
mentionné précédemment, un outil
déterminant dans l’évolution de la
société.
Image1. Champ magnétique autour d’un fil droit
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LES COMPOSANTS DE L’INSTALLATION
LA NAISSANCE DU
GÉNÉRATEUR
Il est constitué d’un galvanomètre, d’un
solénoïde et d’un aimant. Un circuit électrique
est composé par la bobine et le
galvanomètre.
SACHANT QU’UN COURANT
ÉLECTRIQUE CRÉE DU
MAGNÉTISME, MICHAEL FARADAY
SE DEMANDA SI LE CONTRAIRE
ÉTAIT POSSIBLE. SI OUI, EH BIEN
FARADAY SERAIT CAPABLE DE
PRODUIRE DE L’ÉLECTRICITÉ À
VOLONTÉ.
INFORMATIONS ET DÉFINITIONS
IMPORTANTES
Plusieurs grands noms de la science ont
tenté avant lui de faire de l’électricité à
partir d’un mouvement. Tous ont
abandonné, dont André-Marie Ampère.
Sept ans de travail ont étés nécessaires
avant que Michael arrive à ses fins.
GALVANOMÈTRE : Appareil mesurant l'intensité
des courants électriques faibles, dont l'aiguille dévie
soit vers la droite, soit vers la gauche selon le sens
du courant.
INTENSITÉ D'UN COURA NT ÉLECTRIQUE :
C’est la quantité de charges électriques, les
électrons, qui traversent un point d'un circuit par
unité de temps.
EXPLICATION DU PHÉNO MÈNE
D’INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE
SOLÉNOÏDE : Est constitué d'un fil conducteur
enroulé en plusieurs boucles et parcouru par un
courant électrique.
L’INSTALLATION QUI A PERMIS AU
CÉLÈBRE SCIENTIFIQUE DE FAIRE LE TOUT
PREMIER GÉNÉRATEUR EST SIMILAIRE À
CELLE-CI.
LE TRAJET DU COURANT DANS LE
CIRCUIT
Solénoïde
Le courant traverse le fil enroulé pour ensuite
parvenir dans le galvanomètre qui mesura son
intensité. Il continue son chemin en retournant
dans le fil, et ainsi de suite. Sans modifier le
circuit, le courant peut se faire dans les deux
sens puisque ce n’est pas une batterie qui
l’alimente, mais un aimant. Nous verrons plus
loin pourquoi.
Aimant
SAVAIS-TU?
Galvanomètre
Michael Faraday a inventé le ballon d’anniversaire tel
que nous le connaissons aujourd’hui. Avant, les premiers
ballons étaient fabriqués avec une partie de l'intestin
du bœuf ou du mouton.
4
Par Raphaël Duval
électrons (force électrique) par l’action
de son champ magnétique.
LA RELATION ENTRE LE MAGNÉTISME ET
L’ÉLECTRICITÉ
Lorsqu’un solénoïde est alimenté par une
batterie, un courant électrique le
traverse. Ce mouvement d’électrons crée
un champ magnétique à l’intérieur du
solénoïde, comme démontré ci-dessous.
EXPÉRIENCE SIMPLE À FAIRE
Prenez un aimant, et mettez-le près
de votre télévision allumée. Vous
verrez que les couleurs de l’image
Faraday s’est dit, que si un courant
électrique traversant un solénoïde
produisait un champ magnétique, il serait
donc possible de produire un courant
électrique en créant un champ
magnétique. Pour y arriver, il prit un
aimant. Comme vu précédemment, ce
dernier possède un champ magnétique.
changent. L’image de la télévision est
créée par des électrons qui heurtent
l’écran par derrière. En approchant
l’aimant, les électrons sont déviés de
leur trajectoire par le champ
magnétique et frappent l’écran aux
En introduisant un aimant à l’intérieur
d’un solénoïde branché à un
galvanomètre (voir l’installation de la
page 4), le champ magnétique de
l’aimant a un effet sur les électrons libres
dans le circuit. Ceux-ci portent une
charge négative, donc lorsque l’aimant
est en mouvement, ils sont soit repoussés
ou attirés par l’aimant créant ainsi un
courant électrique. Cependant, il faut
que l’aimant soit en mouvement pour qu’il
y ait de l’électricité. Sans mouvement, les
électrons dans le fil enroulé ne bougent
pas non plus et aucun courant électrique
n’est produit. C’est le simple principe
qu’une force engendre une autre force.
Le mouvement de l’aimant (force
dynamique) entraine un mouvement des
mauvais endroits. C’est pourquoi
l’image est altérée. Cette expérience
démontre qu’une force magnétique
peut agir sur les électrons. Faites
attention de ne pas approcher
l’aimant trop près de votre téléviseur,
car ce dernier pourrait être
endommagé.
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Par Raphaël Duval
Observons les différentes situations de
l’exprérience de Faraday :
On constate qu’il n’y a pas de courant
quand l’aimant de bouge pas. De plus,
on remarque que lorsque l’aimant se
dirige vers la gauche au travers du
solénoïde, un courant est produit et
l’aiguille dévie vers la droite. En allant
vers la droite, il y a aussi du courant,
mais l’aiguille va dans l’autre sens. Cela
s’explique par le fait que le courant
change de sens. Ce type de courant
s’appelle le courant alternatif. Étant le
principe des alternateurs, qui sont
présents partout dans notre vie comme
dans les autos et dans les centrales
électriques, la découverte de ce courant
a ouvert la voie à l’une des grandes
révolutions industrielles, l’industrie
électrique.
Aimant sans mouvement
Aimant avec un mouvement vers la gauche
Aimant avec un mouvement vers la droite
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Par Raphaël Duval
MÉDIAGRAPHIE
 « Cosmos : Une odyssée à travers l'univers » épisode 10, diffusé en 2014 par
« National Geographic Channel » et produit par Seth MacFarlane et Ann
Druyan
 https://fr.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday#Jeunes_ann.C3.A9es
 http://agora.qc.ca/dossiers/Michael_Faraday
 http://www.ampere.cnrs.fr/parcourspedagogique/zoom/faraday/biofarada
y/
 http://www.inmesol.fr/blog/michael-faraday-le-pere-du-premier-moteurelectrique-1791-1867
 https://fr.wikipedia.org/wiki/Royal_Institution
 http://www.grosvenorprints.com/stock_detail.php?ref=11796
 http://www.ampere.cnrs.fr/parcourspedagogique/zoom/courant/rotation/
 http://www.engineering-timelines.com/how/electricity/rotations.asp
 http://www.famousscientists.org/michael-faraday/
 http://www.alloprof.qc.ca/BV/Pages/s1176.aspx
 http://www.alloprof.qc.ca/bv/pages/s1177.aspx
 « L’Énergie et la Matière » publié en 1996 par les éditions « LarousseBordas » et réalisé par Claude Naudin et Nathalie Bailleux, p.28-29
 « Le Monde de la Science » publié en 2004 par les éditions « InTexte » et
traduit par Marie-Line Hillairet, Nicolas Blot et Thomas Guidicelli, p.90 à 98
 http://www.editionspetiteelisabeth.fr/decouvrir_et_comprendre_les_phenomenes_electriques_25.
php
 http://www.larousse.fr/encyclopedie/animations/Induction_%C3%A9lectroma
gn%C3%A9tique/1100197
 http://www.lnw.lu/Departements/Physique/personnel/reiyv/documents/2bc/
cours_D03.pdf
 http://www.hugolescargot.com/article-le-ballon-de-baudruche-une-inventiongonflee.htm
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