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DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES LES PLUS IMPORTANTES
Électrodynamique. Histoire et essence de la découverte scientifique
Annuaire / Les découvertes scientifiques les plus importantes Juste après Les découvertes d'Oersted il semblait tout naturel aux physiciens de l'expliquer par le fait que lorsqu'un courant électrique traverse un conducteur, celui-ci devient un aimant. Cette explication a été acceptée par Arago, elle a été également acceptée par Biot. Ce dernier en 1820 fit l'hypothèse suivante. Lorsqu'un courant rectiligne agit sur une molécule magnétique, la nature de cette action est la même que pour une aiguille aimantée placée à la périphérie d'un conducteur dans une certaine direction, constante par rapport à la direction du courant voltaïque. Biot et d'autres physiciens partageant son avis expliquent l'action électrodynamique par l'interaction d'aimants élémentaires qui naissent sous l'action du courant dans chaque conducteur : chaque conducteur parcouru par le courant se transforme en tube magnétique. Il a proposé une explication complètement différente. Amp... Mais d'abord, quelques mots sur sa biographie. André-Marie Ampère (1775-1836) est né sur le petit domaine de Polemier, acheté par son père dans les environs de Lyon. Les capacités exceptionnelles d'André se sont manifestées dès son plus jeune âge. Il n'est jamais allé à l'école, mais il a appris très vite la lecture et le calcul. Le garçon a lu tout ce qu'il a trouvé dans la bibliothèque de son père. Dès l'âge de 14 ans, il lit les vingt-huit volumes de l'Encyclopédie française. André a montré un intérêt particulier pour les sciences physiques et mathématiques. Mais juste dans ce domaine, la bibliothèque de son père ne suffisait manifestement pas, et André commença à fréquenter la bibliothèque du Collège de Lyon pour lire les travaux de grands mathématiciens. A 13 ans, Ampère présente ses premiers travaux de mathématiques à l'Académie de Lyon. En 1789, la Grande Révolution bourgeoise française a commencé. Le père d'Ampère a été exécuté et il s'est retrouvé sans argent. André a dû penser à son gagne-pain et il a décidé de déménager à Lyon, de donner des cours particuliers de mathématiques jusqu'à ce qu'il puisse trouver un professeur à temps plein dans n'importe quel établissement d'enseignement. Le coût de la vie n'a cessé d'augmenter. Malgré tous les efforts et les économies, les fonds gagnés par les cours particuliers n'étaient pas suffisants. Enfin, en 1802, Ampère est invité à enseigner la physique et la chimie à l'Ecole centrale de l'ancienne ville provinciale de Burkan Bres, à 60 kilomètres de Lyon. A partir de ce moment a commencé son activité régulière d'enseignement, qui s'est poursuivie tout au long de sa vie. Le 4 avril 1803, Ampère est nommé professeur de mathématiques au lycée de Lyon. Fin 1804, Ampère quitte Lyon et s'installe à Paris, où il reçoit un poste d'enseignant à la célèbre École polytechnique. En 1807, Ampère est nommé professeur à l'École polytechnique. En 1808, le scientifique a reçu le poste d'inspecteur en chef des universités. Entre 1809 et 1814, Ampère a publié plusieurs articles précieux sur la théorie des séries. L'apogée de l'activité scientifique d'Ampère tombe sur les années 1814-1824 et est associée principalement à l'Académie des sciences, à laquelle il est élu membre le 28 novembre 1814 pour ses mérites dans le domaine des mathématiques. Presque jusqu'en 1820, les principaux intérêts du scientifique se sont concentrés sur les problèmes de mathématiques, de mécanique et de chimie. Ses réalisations dans le domaine de la chimie devraient inclure la découverte, indépendamment de Avogadro, la loi d'égalité des volumes molaires de différents gaz. Il faudrait à juste titre l’appeler la loi Avogadro-Ampère. Le scientifique a également fait la première tentative de classification des éléments chimiques sur la base d'une comparaison de leurs propriétés. Quant aux mathématiques, c'est dans ce domaine qu'il a obtenu des résultats, ce qui a motivé sa nomination comme candidat à l'Académie dans le département de mathématiques. Ampère a toujours considéré les mathématiques comme un outil puissant pour résoudre divers problèmes appliqués de physique et de technologie. A cette époque, il est très peu impliqué dans les questions de physique : on ne connaît que deux ouvrages de cette période, consacrés à l'optique et à la théorie moléculaire-cinétique des gaz. En 1820, le physicien danois G.-H. Oersted a découvert qu'à proximité d'un conducteur transportant du courant, une aiguille magnétique dévie. C'est ainsi qu'a été découverte la propriété remarquable du courant électrique : créer un champ magnétique. Ampère a étudié ce phénomène en détail. Une nouvelle vision de la nature des phénomènes magnétiques est née en lui à la suite de toute une série d'expériences. Déjà à la fin de la première semaine de travail acharné, il a fait une découverte non moins importante qu'Oersted : il a découvert l'interaction des courants. Le 18 septembre 1820, il rapporte à l'Académie des sciences de Paris sa découverte des interactions pondéromotrices des courants, qu'il appelle électrodynamiques. Plus précisément, dans ce premier rapport, Ampère appelait ces actions « attractions et répulsions voltaïques », mais commença ensuite à les appeler « attractions et répulsions de courants électriques ». En 1822, il introduit le terme « électrodynamique ». Puis il fit la démonstration de ses premières expériences et les conclut par les mots suivants : « A cet égard, j'ai réduit tous les phénomènes magnétiques à des effets purement électriques. Lors d'une réunion le 25 septembre, il a développé ces idées plus avant, démontrant des expériences dans lesquelles des spirales circulant autour du courant (solénoïdes) interagissaient les unes avec les autres comme des aimants. L'explication d'Ampère est sa contribution exceptionnelle à la science : ce n'est pas un conducteur parcouru par un courant qui devient un aimant, mais au contraire un aimant est un ensemble de courants. En effet, dit Ampère, si l'on suppose qu'il existe un ensemble de courants circulaires dans l'aimant, circulant dans des plans exactement perpendiculaires à son axe, dans le même sens, alors le courant parallèle à l'axe de l'aimant se révélera être dirigés obliquement par rapport à ces courants circulaires, ce qui provoquera une interaction électrodynamique tendant à rendre tous les courants parallèles et dirigés dans le même sens. Si le conducteur droit est fixe et que l'aimant est mobile, alors l'aimant est dévié ; si l'aimant est fixe et que le conducteur est mobile, alors le conducteur se déplace. Comme l'écrit Mario Gliozzi dans son livre : « Il (Amp. - Env. Aut.) pensait que si un aimant est compris comme un système de courants parallèles circulaires dirigés dans une direction, alors une spirale de fil métallique à travers laquelle le courant passe doit se comporter comme un aimant, c'est-à-dire qu'il doit prendre une certaine position sous l'influence du champ magnétique terrestre et avoir deux pôles.L'expérience a confirmé les hypothèses concernant le comportement d'une telle spirale sous l'action d'un aimant, mais les résultats de la l'expérience relative au comportement de la spirale sous l'influence du champ magnétique terrestre n'étaient pas tout à fait claires. Puis Ampère décida de prendre une seule spire d'un conducteur porteur de courant pour clarifier cette question ; il s'avéra que la spire se comportait exactement comme une feuille magnétique. Ainsi fut découvert un phénomène incompréhensible : une seule spire se comporte comme une plaque magnétique, et la spirale, qu'Ampère considérait comme exactement équivalente à un système de plaques magnétiques, ne se comportait pas exactement comme un aimant. En essayant de comprendre ce qui se passait ici, Ampère fut surpris de découvrir que dans les phénomènes électrodynamiques, un conducteur en spirale se comporte exactement comme un conducteur droit ayant les mêmes extrémités. De là, Ampère a conclu qu'en relation avec les actions électrodynamiques et électromagnétiques, les éléments du courant peuvent être ajoutés et décomposés selon la règle du parallélogramme. Par conséquent, l'élément actuel peut être décomposé en deux composantes, dont l'une est dirigée parallèlement à l'axe et l'autre perpendiculaire. Si l'on résume les résultats de l'action des différents éléments de la spirale, le résultat résultant sera équivalent à un courant rectiligne circulant le long de l'axe et à un système de courants circulaires situés perpendiculairement à l'axe et dirigés dans une direction. Par conséquent, pour que la spirale parcourue par le courant se comporte exactement comme un aimant, il est nécessaire de compenser l’action du courant rectiligne. Ampère, comme vous le savez, y est parvenu très simplement en pliant les extrémités du conducteur le long de l'axe. Mais il y avait encore une différence entre la spirale parcourue par le courant et l'aimant : les pôles de la spirale n'étaient qu'aux extrémités, tandis que les pôles de l'aimant étaient aux points internes. Pour éliminer cette dernière différence, Ampère abandonna son hypothèse originale de courants directement perpendiculaires à l'axe de l'aimant, et accepta qu'ils soient situés dans des plans situés à des angles différents par rapport à l'axe. Les nouvelles idées d'Ampère n'étaient pas comprises par tous les scientifiques. Certains de ses éminents collègues n'étaient pas d'accord avec eux non plus. Les contemporains ont dit qu'après le premier rapport d'Ampère sur l'interaction des conducteurs avec le courant, le curieux épisode suivant s'est produit. "Qu'y a-t-il de nouveau en effet dans ce que vous nous avez dit ? demande à Ampère un de ses adversaires. Il va de soi que si deux courants ont un effet sur une aiguille aimantée, alors ils ont aussi un effet l'un sur l'autre." Ampère ne trouva pas immédiatement de réponse à cette objection. Mais alors Arago est venu à son aide. Il sortit deux clés de sa poche et dit : " Chacune d'entre elles a également un effet sur la flèche, cependant, elles n'agissent en rien l'une sur l'autre, et donc votre conclusion est erronée. Ampère a découvert, en substance, un phénomène nouveau, d'une bien plus grande importance que la découverte du professeur Oersted, que je respecte." Malgré les attaques de ses adversaires scientifiques, Ampère poursuit ses expériences. Il décide de retrouver la loi d'interaction des courants sous la forme d'une formule mathématique stricte et fonde cette loi, qui porte désormais son nom. Ainsi, étape par étape dans le travail d’Ampère, une nouvelle science est née : l’électrodynamique, basée sur l’expérimentation et la théorie mathématique. Toutes les idées fondamentales de cette science, telles qu'exprimées Maxwell, en fait, "est sorti de la tête de ce Newton d'électricité" en deux semaines. De 1820 à 1826, Ampère publie un certain nombre d'ouvrages théoriques et expérimentaux sur l'électrodynamique et, à presque toutes les réunions du département de physique de l'Académie, il fait un rapport sur ce sujet. En 1826, son dernier ouvrage classique, The Theory of Electrodynamic Phenomena Derived Exclusively from Experience, est publié. L'effet de l'interaction des fils avec le courant et les champs magnétiques est maintenant utilisé dans les moteurs électriques, dans les relais électriques et dans de nombreux instruments de mesure électriques. Auteur : Samin D.K.
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