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Histoire de l'électricité

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L'histoire de l'électricité commence avec William Gilbert (1544-1603), médecin et spécialiste des sciences naturelles qui a servi la reine Elizabeth, la première d'Angleterre. Avant Gilbert, tout ce que l’on savait sur l’électricité et le magnétisme était qu’un lodestone (magnétite) possédait des propriétés magnétiques et qu’un frottement d’ambre et de jet attirerait des fragments de divers matériaux à coller.

En 1600, Gilbert publie son traité "De magnete, Magneticisique Corporibus" (On the Magnet). Imprimé en latin savant, le livre expliquait des années de recherches et d'expériences de Gilbert sur l'électricité et le magnétisme. Gilbert a beaucoup attiré l'attention sur la nouvelle science. C'est Gilbert qui a inventé l'expression "electrica" ​​dans son célèbre livre.

Les premiers inventeurs

Inspirés et éduqués par Gilbert, plusieurs inventeurs européens, dont Otto von Guericke (1602-1686) allemand, Charles François Du Fay (1698-1739) français et Stephen Gray (1666-1736) anglais, élargirent les connaissances.

Otto von Guericke a été le premier à prouver que le vide pouvait exister. Créer un vide était essentiel pour toutes sortes de recherches ultérieures en électronique. En 1660, von Guericke a inventé la machine à produire de l'électricité statique; Ce fut le premier générateur électrique.

En 1729, Stephen Gray découvrit le principe de la conduction de l'électricité et, en 1733, Charles François du Fay découvrit que l'électricité se présentait sous deux formes qu'il appelait résineuses (-) et vitreuses (+), désormais qualifiées de négatives et positives.

Le pot de Leyde

Le pot de Leyde était le condensateur original, un appareil qui stocke et libère une charge électrique. (À cette époque, l'électricité était considérée comme le fluide ou la force mystérieuse.) L'universitaire Pieter van Musschenbroek a inventé la jarre de Leyde en 1745 presque simultanément en Hollande (1692-1761). En 1745 et en Allemagne, le prêtre et scientifique allemand Ewald Christian Von Kleist (1715-1759). Lorsque Von Kleist a touché pour la première fois sa jarre Leyden, il a reçu un choc puissant qui l'a jeté au sol.

La jarre Leyden a été nommée en l'honneur de la ville natale et de l'université Leyden de Musschenbroek, par le scientifique et religieux français Jean-Antoine Nollet (1700-1770). Le pot s'appelait également le pot kleistien d'après Von Kleist, mais ce nom ne collait pas.

Ben Franklin, Henry Cavendish et Luigi Galvani

La découverte importante du père fondateur américain Ben Franklin (1705-1790) est que l'électricité et la foudre sont une seule et même chose. Le paratonnerre de Franklin était la première application pratique de l'électricité. Le philosophe atural Henry Cavendish d’Angleterre, Coulomb de France et Luigi Galvani d’Italie ont apporté une contribution scientifique à la recherche d’utilisations pratiques de l’électricité.

En 1747, le philosophe britannique Henry Cavendish (1731-1810) a commencé à mesurer la conductivité (la capacité de supporter un courant électrique) de différents matériaux et a publié ses résultats. L'ingénieur militaire français Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) découvrit en 1779 ce qu'on appellerait plus tard "la loi de Coulomb", qui décrivait la force électrostatique d'attraction et de répulsion. Et en 1786, le médecin italien Luigi Galvani (1737-1798) démontra ce que nous comprenons maintenant comme la base électrique de l'influx nerveux. Galvani a rendu célèbre les muscles de la grenouille en les secouant avec une étincelle d'une machine électrostatique.

Après les travaux de Cavendish et de Galvani, un groupe de scientifiques et d'inventeurs importants, dont Alessandro Volta (1745-1827), un physicien danois, Hans Christian Ørsted (1777-1851), un physicien français, Andre-Marie Ampere (1775-1836), Georg Ohm (1789-1854) de l'Allemagne, Michael Faraday (1791-1867) de l'Angleterre et Joseph Henry (1797-1878) des États-Unis.

Travailler avec des aimants

Joseph Henry était un chercheur dans le domaine de l'électricité dont les travaux ont inspiré de nombreux inventeurs. La première découverte d'Henry fut que la puissance d'un aimant pouvait être considérablement renforcée en l'enroulant avec un fil isolé. Il a été le premier à fabriquer un aimant capable de soulever 3 500 livres de poids. Henry a montré la différence entre des aimants "quantitatifs" composés de fils de faible longueur connectés en parallèle et excités par quelques grosses cellules et des aimants "d'intensité" bobinés avec un seul long fil et excités par une batterie composée d'alvéoles en série. C’était une découverte originale, augmentant considérablement l’utilité immédiate de l’aimant et ses possibilités d’expériences futures.

L'imposteur oriental suspendu

Michael Faraday, William Sturgeon (1783-1850) et d’autres inventeurs n’ont pas tardé à reconnaître la valeur des découvertes de Henry. Sturgeon a déclaré magnanime: "Le professeur Joseph Henry a été autorisé à produire une force magnétique qui éclipse totalement toutes les annales du magnétisme, et aucun parallèle n'a été trouvé depuis la suspension miraculeuse du célèbre imposteur oriental dans son cercueil de fer".

Cette phrase couramment utilisée est une référence à une histoire obscure racontée par ces scientifiques européens au sujet de Muhammad (571-632), fondateur de l'Islam. En fait, cette histoire ne concernait pas du tout Mahomet, mais plutôt une histoire racontée par Pline l'Ancien (23-70 de notre ère) à propos d'un cercueil à Alexandrie, en Égypte. Selon Pline, le temple de Sérapis à Alexandrie aurait été construit avec des pierres de taille puissantes, si puissantes que le cercueil de fer de la jeune soeur de Cléopâtre, Arsinoë IV (68-41 AEC), aurait été suspendu dans les airs.

Joseph Henry a également découvert les phénomènes d'auto-induction et d'induction mutuelle. Dans son expérience, un courant envoyé à travers un fil dans le deuxième étage du bâtiment induisait des courants à travers un fil similaire dans la cave deux étages plus bas.

Télégraphe

Le télégraphe était une invention ancienne qui communiquait des messages à distance sur un fil en utilisant de l’électricité, qui a ensuite été remplacée par le téléphone. Le mot télégraphie vient des mots grecs tele qui signifie loin et grapho qui signifie écrire.

Les premières tentatives d'envoi de signaux par voie électrique (télégraphe) avaient été faites à plusieurs reprises avant qu'Henry ne s'intéresse au problème. L'invention de l'électroaimant par William Sturgeon a encouragé les chercheurs anglais à expérimenter l'électroaimant. Les expériences échouèrent et ne produisirent qu'un courant qui s'affaiblit après quelques centaines de pieds.

La base du télégraphe électrique

Cependant, Henry a attaché un fil de fer fin, a placé une pile «d’intensité» à une extrémité et a fait sonner l’induit de l’autre. Dans cette expérience, Joseph Henry découvrit les mécanismes essentiels du télégraphe électrique.

Cette découverte a été faite en 1831, une année complète avant que Samuel Morse (1791-1872) ait inventé le télégraphe. Il n’ya pas de controverse sur l’inventeur du premier appareil télégraphique. C’est un exploit de Morse, mais la découverte qui a motivé et permis à Morse d’inventer le télégraphe est l’atout de Joseph Henry.

Dans les propres mots de Henry: "Ce fut la première découverte du fait qu’un courant galvanique pouvait être transmis à une grande distance avec une diminution de force si faible qu’elle produirait des effets mécaniques, ainsi que des moyens permettant de réaliser la transmission. J'ai vu que le télégraphe électrique était désormais praticable, je ne pensais à aucune forme de télégraphe, mais je me suis référé au fait qu'il était désormais démontré qu'un courant galvanique pouvait être transmis sur de grandes distances, avec une puissance suffisante pour produire des effets mécaniques. effets adéquats à l’objet désiré. "

Moteur magnétique

Henry se tourna ensuite vers la conception d’un moteur magnétique et réussit à fabriquer un moteur à barres alternatif sur lequel il installa le premier changeur de pôles automatique, ou commutateur, jamais utilisé avec une batterie électrique. Il n'a pas réussi à produire un mouvement rotatif direct. Son bar oscillait comme le rayon de marche d'un bateau à vapeur.

Voiture électrique

Thomas Davenport (1802-1851), forgeron de Brandon, dans le Vermont, construisit une voiture électrique à la route en 1835. Douze ans plus tard, l'ingénieur électricien américain Moses Farmer (1820-1893) exposait une locomotive à propulsion électrique. En 1851, l'inventeur du Massachusetts, Charles Grafton Page (1712-1868) conduisit une voiture électrique sur les voies du Baltimore et de l'Ohio Railroad, de Washington à Bladensburg, à un rythme de 19 milles à l'heure.

Cependant, le coût des batteries était trop élevé à l'époque et l'utilisation du moteur électrique dans les transports n'était pas encore pratique.

Générateurs électriques

Michael Faraday et Joseph Henry ont découvert le principe de la dynamo ou du générateur électrique, mais sa transformation en un générateur d’énergie pratique a duré de nombreuses années. Sans dynamo pour la production d'énergie, le développement du moteur électrique était à l'arrêt et l'électricité ne pourrait pas être largement utilisée pour le transport, la fabrication ou l'éclairage comme c'est le cas aujourd'hui.

Lampadaires

La lampe à arc en tant que dispositif d'éclairage pratique a été inventée en 1878 par l'ingénieur de l'Ohio, Charles Brush (1849-1929). D'autres avaient attaqué le problème de l'éclairage électrique, mais un manque de carbones convenables faisait obstacle à leur succès. Brush a allumé plusieurs lampes en série à partir d’une dynamo. Les premières lampes Brush ont été utilisées pour éclairer la rue à Cleveland, dans l’Ohio.

D'autres inventeurs ont amélioré la lumière d'arc, mais il y avait des inconvénients. Les éclairages à arc fonctionnaient bien pour l'éclairage extérieur et les grands halls, mais ils ne pouvaient pas être utilisés dans de petites salles. En outre, ils étaient en série, c’est-à-dire que le courant traversait chaque lampe à tour de rôle et qu’un accident provoquait l’échec de la série. L'un des inventeurs les plus célèbres d'Amérique: Thomas Alva Edison (1847-1931) devait résoudre tout le problème de l'éclairage intérieur.

Thomas Edison Stock Ticker

La première des innombrables inventions d'Elison avec l'électricité était un enregistreur de vote automatique, pour lequel il reçut un brevet en 1868, mais ne put susciter aucun intérêt pour l'appareil. Ensuite, il a inventé un ticker boursier et a lancé un service de tickers à Boston avec 30 ou 40 abonnés et opéré depuis une salle via Gold Exchange. Cette machine qu'Edison a tenté de vendre à New York, mais il est rentré à Boston sans y avoir réussi. Il a ensuite inventé un télégraphe en duplex permettant d'envoyer deux messages simultanément, mais lors d'un test, la machine a échoué à cause de la stupidité de l'assistant.

En 1869, Edison était sur place lorsque le télégraphe a échoué chez Gold Indicator Company, une préoccupation qui fournissait le prix de l’or à la Bourse à ses abonnés. Cela a conduit à sa nomination en tant que surintendant, mais quand un changement de propriétaire de la société l'a jeté hors du poste qu'il a formé, avec Franklin L. Pope, le partenariat de Pope, Edison, and Company, la première entreprise d'ingénieurs électriciens les États Unis.

Ticker boursier, lampes et dynamos améliorés

Peu de temps après, Thomas Edison a publié l'invention qui l'avait mis sur la voie du succès. Il s’agissait du cours boursier amélioré et la Gold and Stock Telegraph Company lui a versé 40 000 $. Thomas Edison a immédiatement ouvert un magasin à Newark. Il améliora le système de télégraphie automatique en usage à ce moment-là et l'introduisit en Angleterre. Il a expérimenté des câbles sous-marins et mis au point un système de télégraphie quadruplex selon lequel un fil était utilisé pour effectuer le travail de quatre personnes.

Ces deux inventions ont été achetées par Jay Gould, propriétaire de l'Atlantic and Pacific Telegraph Company. Gould a payé 30 000 $ pour le système quadruplex, mais a refusé de payer pour le télégraphe automatique. Gould avait acheté Western Union, son seul concurrent. "Lorsque Gould a eu la Western Union", a déclaré Edison, "je savais qu'aucun progrès supplémentaire dans la télégraphie n'était possible, et je suis passé à autre chose".

Le parc Menlo

Edison a repris ses travaux pour la Western Union Telegraph Company, où il a inventé un émetteur de carbone et l'a vendu à la Western Union au prix de 100 000 $. Fort de cela, Edison installe des laboratoires et des usines à Menlo Park, dans le New Jersey, en 1876, où il invente le phonographe, breveté en 1878, et entame une série d’expériences produisant sa lampe à incandescence.

Thomas Edison s'est consacré à la production d'une lampe électrique pour une utilisation en intérieur. Ses premières recherches portaient sur un filament durable qui brûlerait dans le vide. Une série d'expériences avec un fil de platine et divers métaux réfractaires ont eu des résultats insatisfaisants, de même que de nombreuses autres substances, y compris les cheveux. Edison a conclu que le carbone était la solution plutôt que l'inventeur anglais du métal, Joseph Swan (1828-1914), était parvenu à la même conclusion en 1850.

En octobre 1879, après quatorze mois de dur labeur et une dépense de 40 000 $, un fil de coton carbonisé scellé dans l'un des globes d'Edison fut testé et dura quarante heures. "Si ça brûle quarante heures maintenant," dit Edison, "je sais que je peux le faire brûler cent." Et il l'a fait. Un meilleur filament était nécessaire. Edison l'a trouvé dans des bandes de bambou carbonisées.

Edison Dynamo

Edison a également développé son propre type de dynamo, le plus grand jamais fabriqué à cette époque. Avec les lampes à incandescence Edison, c’était l’une des merveilles de l’exposition électrique de Paris de 1881.

L'installation en Europe et en Amérique d'installations pour le service électrique a bientôt suivi. La première grande station centrale d'Edison, alimentant trois mille lampes, a été érigée à Holborn Viaduct, à Londres, en 1882 et, en septembre de cette année, la station Pearl Street de New York, la première station centrale d'Amérique, a été mise en service. .

Sources et lectures supplémentaires

  • Beauchamp, Kenneth G. "Histoire de la télégraphie." Stevenage UK: Institut d'ingénierie et de technologie, 2001.
  • Brittain, J.E. "Points tournants de l'histoire de l'électricité américaine." New York: Presse de l'Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens, 1977.
  • Klein, Maury. "Les décideurs: la vapeur, l'électricité et les hommes qui ont inventé l'Amérique moderne." New York: Bloomsbury Press, 2008.
  • Shectman, Jonathan. "Expériences scientifiques révolutionnaires, inventions et découvertes du 18ème siècle." Greenwood Press, 2003.


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