I/ Histoire du magnétisme et de l’électromagnétisme
Du magnétisme
L’observation du magnétisme remonterait à environ 3000 ans et repose sur la découverte de pierres qui pouvaient attirer le fer. Ces pierres ont été découvertes dans la région de Magnésie en Asie mineure. C’est le nom de cette région qui est resté pour qualifier le phénomène de « magnétisme » minéral.
Dans la civilisation grecque, des échanges de points de vue entre Aristote et Thalès de Milet, portèrent sur la nature profonde du magnétisme et son interprétation ( env. -600 av. J-C)
Le philosophe grec Platon (-427 av. J.-C.-347 av. J.-C.) est le premier à disserter sur les propriétés de la pierre d’aimant et à les rapprocher de l’inspiration poétique. ( Ion)
La civilisation chinoise livre vers -220 av. J-C, un des plus vieux écrits parlant de la pierre d’aimant dans Le Guanzi 管子, (une encyclopédie composée de textes remontant à l’époque des Royaumes combattants)
Pour les européens, l'invention de la boussole est située à la fin du XIIe siècle. Alexander Neckam (1157-1217) a écrit « De naturis rerum » dans lequel il mentionne la « boussole qui indique le nord et guide les marins.
Pour les chinois, cette découverte remonte à une époque plus ancienne. L’ouvrage « Mengxi bitan » écrit en 1088 par le médecin Shen Gua (1031-1095) décrivait déjà une aiguille indiquant le sud lorsqu’elle était frottée par la pierre d’aimant.
C'est surtout Paracelse (1493-1541) qui cite l'utilisation de l'aimant réduit en poudre et mélangé à d'autres substances dans les emplâtres : pour guérir les plaies et pour retirer les balles du corps, les pièces de fer, les dars ou flèches. Il se sert aussi de l'aimant pour la contention des hernies (en faisant ingérer des broyats d'aimant) et d'une façon générale pour attirer hors du corps de nombreuses maladies. Tout cela ne serait en somme guère nouveau. Mais Paracelse établit une relation entre l'aimant terrestre et le magnétisme cosmique.
PARACELSE. - Opera omnia, vol. I : de peste, de hydropisi ; vol II : liber theophrasti, philosophiae sagacis, libri meteorum, de magnete, de viribus magnetis, de transmut. rerum. Genève, 1658.
En 1600, William Gilbert découvre le géomagnétisme avec l’aiguille d’une boussole et d’un modèle réduit de la Terre taillé dans de la pierre d’aimant. En observant le même comportement de l’aiguille à la surface de la terre et dans sa reproduction magnétique, il en déduit que la planète est un gigantesque aimant.
Au XVIIe siècle, le physicien René Descartes (1596-1650) marque une évolution dans l'histoire du magnétisme. Il fut le premier à établir une théorie physique sur le magnétisme dans son ouvrage « Les principes de la philosophie » (1644).
Mesmer 1734-1815
Le médecin allemand Franz-Anton Mesmer, qui publie en 1766 à Vienne De l'influence des planètes sur le corps humain, fut fortement influencé par les théories sur le magnétisme de ses prédécesseurs du XVIIe siècle. Dans son livre, Mesmer s'inspire également des écrits du médecin anglais Richard Mead. Ce n'est qu'à partir de 1773, à la suite d'une polémique avec le père jésuite Maximilian Hell à propos de l'utilisation thérapeutique de plaques aimantées inventées par ce dernier, que Mesmer commence à utiliser le terme de « magnétisme animal » qu'il distingue du fluide magnétique minéral.
De l’électricité :
Le terme « électricité » a pour racine le mot grec « êlektron » (ήλεκτρον) qui désigne l'ambre jaune, une résine fossile possédant des propriétés électrostatiques.
Ces deux racines indiquent que les effets de l'électricité et du magnétisme ont été découverts tôt dans l'histoire de l'humanité. L'aimantation naturelle, l'électricité de la laine, sont autant de phénomènes que les Hommes apprirent à connaître et à utiliser.
Chez les Hellènes, on attribue à Thalès de Milet la paternité de la réflexion sur l'électricité
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Phénomènes observés mais sans explication
Arrivée de la méthode expérimentale fin renaissance
Unification de l’électricité et du magnétisme
Dans une expérience devenue historique, le Danois Hans Christian Œrsted (1777-1851) démontre en 1820 les rapports entre l'électricité et le magnétisme. Il « tend une portion rectiligne d'un fil parcouru par un courant au-dessus d'une aiguille aimantée » et observe que l'aiguille « quitte sa position ». Après avoir assisté à une répétition de cette expérience, le physicien français André-Marie Ampère (1775-1836) édifie en quelques jours une théorie des champs magnétiques engendrés par les courants continus en émettant l'hypothèse que les propriétés des aimants sont dues à la circulation de courants moléculaires à l'intérieur de la matière. Publié en 1827, son traité Sur la théorie mathématique des phénomènes électrodynamiques uniquement déduite de l'expérience constitue le fondement de l'électromagnétisme moderne.
https://www.universalis.fr/encyclopedie/unification-de-l-electricite-et-du-magnetisme/
En 1865, James Clerk Maxwell publie son traité d'électricité et de magnétisme, véritable fondement de l'électromagnétisme moderne. Les fameuses « équations de Maxwell » sont établies dans le domaine de la « philosophie naturelle » , le domaine qui deviendra la « science » au tournant du siècle.
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L'électromagnétisme, aussi appelé interaction électromagnétique, est la branche de la physique qui étudie les interactions entre particules chargées électriquement, qu'elles soient au repos ou en mouvement, et plus généralement les effets de l'électricité, en utilisant la notion de champ électromagnétique. Il est d'ailleurs possible de définir l'électromagnétisme comme l'étude du champ électromagnétique et de son interaction avec les particules chargées. Le terme d'électromagnétisme fait référence au fait que les phénomènes électriques et magnétiques ont été vus comme indépendants jusqu'en 1860, quand Maxwell a montré qu'ils n'étaient que deux aspects d'un même ensemble de phénomènes.
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Le rayonnement électromagnétique a d’abord été lié à l’électromagnétisme en 1845, lorsque Michael Faraday a remarqué que la polarisation de la lumière traversant un matériau transparent répondait à un champ magnétique (voir effet Faraday). Pendant les années 1860, James Maxwell a développé quatre équations aux dérivées partielles pour le champ électromagnétique. Deux de ces équations ont prédit la possibilité et le comportement des ondes dans le champ. Analysant la vitesse de ces ondes théoriques, Maxwell s’est rendu compte qu’elles doivent se déplacer à une vitesse proche de la vitesse de la lumière connue. Cette coïncidence surprenante dans la valeur a conduit Maxwell à faire l’inférence que la lumière elle-même est un type d’onde électromagnétique.
Les équations de Maxwell prédisaient un nombre infini de fréquences d’ondes électromagnétiques, voyageant toutes à la vitesse de la lumière. C’était la première indication de l’existence de tout le spectre électromagnétique
Tentant de prouver les équations de Maxwell et de détecter un tel rayonnement électromagnétique à basse fréquence, le physicien Heinrich Hertz construisit en 1886 un appareil pour générer et détecter ce qu’on appelle maintenant les ondes radio. Ces nouveaux types de vagues ont ouvert la voie à des inventions telles que le télégraphe sans fil et la radio
Notion de champ, notion d’onde et propagation
Faraday ; Ampère, Volta, Maxwell, Tesla ou le 1er EHS…