#5H.     Lignes de champ magnétique -- Histoire

Michael Faraday

Les lignes de champ magnétique furent introduites par Michael Faraday (1791-1867) qui les nomma "lignes de forces". Faraday fut l'un des grands découvreurs de l'électricité et du magnétisme sur les principes desquels générateurs électriques et transformateurs fonctionnent et sur lesquels on a fondé l'électrochimie.

Fils d'un forgeron, Faraday était apprenti relieur et lisait souvent les livres apportés pour être reliés. Par chance pour la science, un de ces volumes fut l'encyclopédie Britannica qui contenait un article sur l'électricité. Son intérêt le conduisit à des lectures plus populaires, écrites par Humphry Davy , un chimiste britannique de premier plan (il vécu dans la haine d'avoir découvert le sodium). Quand Davy eut besoin d'un assistant, Faraday obtint l'emploi grâce aux notes qu'il avait gardé des lectures de Davy. Suivi alors une longue carrière dans la physique et la chimie avec de nombreux aboutissements remarquables.

De nos jours, la plupart des scientifiques voient les lignes de champ comme des abstractions intangibles, utiles seulement pour décrire les lignes de champs. Faraday sentait cependant qu'elles représentaient plus : l'espace contenant les lignes de force magnétique n'est pas vide mais acquiert certaines propriétés physiques. Un jeune collègue de Faraday, James Clerk Maxwell, physicien mathématicien d'une perspicacité très créative, étoffa ces idées en termes mathématiques rigoureux et les "équations de Maxwell" sont maintenant la pierre angulaire de la théorie électromagnétique.

A la suite de Maxwell, on appelle de nos jours "champ magnétique", l'espace modifié par la présence des lignes de champ magnétique : si une barre magnétique est placée dans un champ magnétique, elle subira des forces magnétiques mais le champ existe même lorsque l'aimant est absent. De la même façon, un "champ électrique" est l'espace dans lequel des forces électriques peuvent se faire sentir - par exemple entre deux objets métalliques chargés (+) et (-) par une pile, comme cela est illustré dans le thème de l'électron.

Maxwell montra aussi (c'est peut-être là, son plus grand exploit) qu'une onde électromagnétique était envisageable : une interaction rapide de champ électrique et magnétique se propageant à la vitesse de la lumière. Maxwell devina correctement que la lumière était en fait une telle onde et qu'elle était à la base un phénomène électromagnétique. Ainsi, son équation pavait le chemin d'une meilleure compréhension de l'optique, la science de la lumière.

Un jeune collègue de maxwell, l'allemand Heinrich Hertz, calcula en 1886 que les ondes de ce type serait émises grâce à un courrant changeant de sens très rapidement dans une courte antenne. Il obtint de tels courants à partir d'une étincelle électrique (cette dernière produit de rapides allers et retours de charges électriques (des oscillations électriques) . Il fit expérimentalement la démonstration de ses "ondes Herziennes". Son travail fut poursuivi par des scientifiques à travers le monde entier -- par exemple, aux alentours de 1895, le russe Alexander Stepanovich Popov détecta les ondes radios provenant des éclairs (des étincelle naturelles), et a peu près en même temps, l'italien Gugliemo Marconi développa les premières applications commerciales de la radio.

Les ondes qui portent la radio et la télévision, les micro-ondes, les infra-rouges, la lumière visible, les ultra-violets, les rayons X et les rayons gamma sont toutes des variantes du même processus de base envisagé par Maxwell : elles appartiennent toutes à la même famille des ondes électromagnétiques.

Il peut paraître étrange que l'espace vide puisse être modifié par des influences électriques et magnétiques, comme cela est proposé dans le concept de champ. Néanmoins, il nous permet de comprendre les ondes radios et la lumière et aussi de garder le principe de "conservation de l'énergie". Quand un transmetteur d'un engin spatial émet un signal radio, la majeure partie de ce signal s'étend à travers l'espace et n'atteint jamais la Terre. L'énergie du signal est-elle perdue? Non, elle se trouve maintenant dans le champ électromagnétique associé à l'onde radio et se propage indéfiniment.