Le phénomène de l’électricité est connu depuis longtemps par l’homme. Il suffit de penser aux éclairs dans le ciel, à l’électricité statique de la laine ou encore aux anguilles électriques. C’est vers 600 avant Jésus-Christ que débutent les premières observations sur l’électricité avec le philosophe et scientifique grec Thalès de Milet. Il remarque qu’un morceau d’ambre jaune frotté avec de la fourrure attirait des plumes, de la paille et d’autres petits objets. L’ambre jaune est une substance sécrétée par les résineux et son usage servait à l’époque de Milet pour la fabrication de bijoux.

Qui dit électricité dit aussi magnétisme.  Il y a près de 2 000 ans dans la région de Magnésie en Turquie on découvre un minerai, la magnétite, qui est un  aimant naturel. C’est en l’honneur de cette région que l’on désigna le phénomène d’attirance des ces pierres par le nom de magnétisme. Les  Chinois vont utiliser les propriétés de la magnétite pour fabriquer la boussole qui fait son apparition vers l’an mille.
Le phénomène de l’électricité est connu depuis longtemps par l’homme. Il suffit de penser aux éclairs dans le ciel, à l’électricité statique de la laine ou encore aux anguilles électriques. C’est vers 600 avant Jésus-Christ que débutent les premières observations sur l’électricité avec le philosophe et scientifique grec Thalès de Milet. Il remarque qu’un morceau d’ambre jaune frotté avec de la fourrure attirait des plumes, de la paille et d’autres petits objets. L’ambre jaune est une substance sécrétée par les résineux et son usage servait à l’époque de Milet pour la fabrication de bijoux.

Qui dit électricité dit aussi magnétisme.  Il y a près de 2 000 ans dans la région de Magnésie en Turquie on découvre un minerai, la magnétite, qui est un  aimant naturel. C’est en l’honneur de cette région que l’on désigna le phénomène d’attirance des ces pierres par le nom de magnétisme. Les  Chinois vont utiliser les propriétés de la magnétite pour fabriquer la boussole qui fait son apparition vers l’an mille.

© 2010, Cité de l'Énergie. Tous droits réservés.

Il faut attendre environ 2 000 ans avant que d’autres savants manifestent de l’intérêt pour l’étude de l’électricité. En 1600, William Gilbert, médecin de la reine Elizabeth 1re de l’Angleterre rédige un traité intitulé L’aimant. Dans son ouvrage, il compare la Terre à un gigantesque aimant. Il établit une distinction entre l’attraction magnétique et électrique. Il démontre qu’un aimant attire naturellement le fer tandis que l’ambre doit être frotté afin d’attirer des corps légers. Gilbert est le premier à utiliser le mot électricité qui provient du nom grec de l’ambre : elektron.

Les travaux de Gilbert relancent les recherches sur l’électricité. En 1660, Otto Von Guericke né en Allemagne met au point une machine qui peut produire de l’électricité statistique. Sa machine était en fait une boule de soufre percée par une tige de fer afin de la faire tourner. Le frottement de la boule par un chiffon ou par la main produisait de l’électricité. En 1706, Francis Hawksbee y apporta des améliorations en utilisant un globe de verre.
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Il faut attendre environ 2 000 ans avant que d’autres savants manifestent de l’intérêt pour l’étude de l’électricité. En 1600, William Gilbert, médecin de la reine Elizabeth 1re de l’Angleterre rédige un traité intitulé L’aimant. Dans son ouvrage, il compare la Terre à un gigantesque aimant. Il établit une distinction entre l’attraction magnétique et électrique. Il démontre qu’un aimant attire naturellement le fer tandis que l’ambre doit être frotté afin d’attirer des corps légers. Gilbert est le premier à utiliser le mot électricité qui provient du nom grec de l’ambre : elektron.

Les travaux de Gilbert relancent les recherches sur l’électricité. En 1660, Otto Von Guericke né en Allemagne met au point une machine qui peut produire de l’électricité statistique. Sa machine était en fait une boule de soufre percée par une tige de fer afin de la faire tourner. Le frottement de la boule par un chiffon ou par la main produisait de l’électricité. En 1706, Francis Hawksbee y apporta des améliorations en utilisant un globe de verre.

Ce type de machine électrostatique connaît une certaine popularité car elle est utilisée soit pour faire des expériences ou des démonstrations en public. Lors d’une expérience à l’aide d’un tube de verre, Stephen Gary démontre en 1729 l’existence de conducteurs et d’isolants. Près de 25 ans plus tard, soit en 1752, à Philadelphie, Benjamin Franklin prouve à l’aide d’un cerf-volant la charge électrique de la foudre. Il est le premier à identifier les charges positives et négatives.

Au cours du XVIIIe siècle, l’étude sur l’électricité est surtout l’oeuvre de quelques chercheurs isolés. Les recherches suscitent beaucoup de curiosité auprès du public. Les progrès sont lents mais néanmoins on a identifié la force d’attraction et de répulsion puis la charge positive et négative. On connaît l’existence de matériaux conducteurs d’électricité et de corps isolants.

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À partir du XIXe siècle les scientifiques sont de plus en plus nombreux à s’intéresser à l’électricité. La publication des résultats de leurs recherches et la réalisation d’expériences permettent d’élaborer des théories et de pousser plus loin les limites des connaissances. Chaque chercheur apporte sa contribution et l’ensemble de leurs travaux vont permettre en l’espace de moins de cent ans de produire et de distribuer de l’énergie électrique.

L’invention de la pile en 1800 par Alessandro Volta marque le début d’une série de découvertes importantes sur l’électricité. Volta s’est inspiré des travaux de Galvani sur les liens entre l’électricité et le système nerveux pour mettre au point la première pile à produire du courant continu. Son invention sort en quelque sorte l’étude de l’électricité des cabinets de curiosité pour la faire entrer dans les laboratoires de savants.

Volta a empilé une rondelle d’argent sur une rondelle de zinc à plusieurs reprises puis, entre chaque empilement d’argent et de zinc, il a introduit des draps imbibés d’eau salée Pour en lire plus
À partir du XIXe siècle les scientifiques sont de plus en plus nombreux à s’intéresser à l’électricité. La publication des résultats de leurs recherches et la réalisation d’expériences permettent d’élaborer des théories et de pousser plus loin les limites des connaissances. Chaque chercheur apporte sa contribution et l’ensemble de leurs travaux vont permettre en l’espace de moins de cent ans de produire et de distribuer de l’énergie électrique.

L’invention de la pile en 1800 par Alessandro Volta marque le début d’une série de découvertes importantes sur l’électricité. Volta s’est inspiré des travaux de Galvani sur les liens entre l’électricité et le système nerveux pour mettre au point la première pile à produire du courant continu. Son invention sort en quelque sorte l’étude de l’électricité des cabinets de curiosité pour la faire entrer dans les laboratoires de savants.

Volta a empilé une rondelle d’argent sur une rondelle de zinc à plusieurs reprises puis, entre chaque empilement d’argent et de zinc, il a introduit des draps imbibés d’eau salée. Volta a cru que l’électricité est produite par le contact des deux métaux alors que dans les faits c’est plutôt en raison d’une réaction chimique.

Tout comme Volta, André-Marie Ampère tire aussi profit des travaux d’un autre chercheur, soit Christian Oersted. Ce dernier fait la découverte en 1820 qu’un courant électrique produit un champ magnétique. Quelques semaines après l’annonce des résultats d’Oersted, Ampère réussit à fabriquer une bobine (solénoïde) pouvant créer un champ magnétique. Ampère publie des travaux qui établissent un lien entre l’électricité et le magnétisme.

Les travaux d’Oersted et ceux d’Ampère stimulent les recherches du Britannique Michael Farady. En 1831, il démontre qu’un aimant en mouvement devant un fil crée un courant électrique. En parallèle de Faraday, Joseph Henry conçoit en 1828 un électroaimant. Ces deux physiciens font la preuve qu’on peut produire de l’électricité par l’induction et non seulement par des machines électrostatiques ou par des piles.

Leurs travaux sont repris par d’autres chercheurs et les découvertes se font à un rythme rapide. Le nombre et la valeur des percées scientifiques réalisées permettent à Nikola Telsa de mettre en fonction un alternateur triphasé de courant alternatif en 1882. Au cours de cette même année Lucien Gaulard dépose un brevet pour la mise au point d’un transformateur. Ces deux inventions permettent d’assurer le succès de la production et du transport de l’énergie électrique à grande échelle.

Au début des années 1880 Thomas Edison et Georges Westinghouse se livrent une lutte sans merci au sujet de la production et du transport de l’électricité. Edison prône l’usage du courant continu contrairement à Westinghouse qui vante les mérites du courant alternatif. Le choix de l’usage du courant alternatif pour l’exposition universelle de Chicago en 1893 et pour la mise en fonction de la centrale de Niagara Falls en 1895 confirme les avantages techniques de ce type de courant dans la production et le transport de l’énergie électrique.

Il faut quand même souligner la contribution de Thomas Edison qui invente en 1879 une ampoule à incandescence. Trois ans plus tard, il met en service la première centrale électrique en Amérique. Elle est équipée de six générateurs d’une puissance de 1 200 lampes. La centrale alimente en courant continu 85 bâtiments d’un quartier de Wall Street de New York.

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Éclairage

L’invention de la pile par Volta permettra d’utiliser l’électricité à divers usages dont entre autres l’éclairage. C’est en 1813 que le chimiste Humphry Davy réussit à produire un arc électrique qui dégage une source de lumière. Son invention ne permet pas son utilisation à grande échelle. Les deux conducteurs en charbon en forme de crayon qui produisent l’arc électrique se consument trop rapidement et nécessitent un remplacement fréquent. Il faut attendre près de 70 ans avant que l’électricité soit utilisée comme source d’éclairage accessible au grand public. En effet, en 1878 un ingénieur russe, Pavel Jablochkoff, fait la démonstration dans les rues de Paris de sa lampe à arc électrique qui marque le début de l’éclairage urbain. Puis, un an plus tard, un autre inventeur du nom de Thomas Edison met au point la lampe à incandescence. L’usage de cette lampe à filament se répand rapidement dans les logements et dans les commerces.

Moteur

Le premier moteur électrique est conçu en 1834 par Moritz Jacobi. Pour en lire plus
Éclairage

L’invention de la pile par Volta permettra d’utiliser l’électricité à divers usages dont entre autres l’éclairage. C’est en 1813 que le chimiste Humphry Davy réussit à produire un arc électrique qui dégage une source de lumière. Son invention ne permet pas son utilisation à grande échelle. Les deux conducteurs en charbon en forme de crayon qui produisent l’arc électrique se consument trop rapidement et nécessitent un remplacement fréquent. Il faut attendre près de 70 ans avant que l’électricité soit utilisée comme source d’éclairage accessible au grand public. En effet, en 1878 un ingénieur russe, Pavel Jablochkoff, fait la démonstration dans les rues de Paris de sa lampe à arc électrique qui marque le début de l’éclairage urbain. Puis, un an plus tard, un autre inventeur du nom de Thomas Edison met au point la lampe à incandescence. L’usage de cette lampe à filament se répand rapidement dans les logements et dans les commerces.

Moteur

Le premier moteur électrique est conçu en 1834 par Moritz Jacobi. Quatre ans plus tard, il en fait l’essai sur un bateau. Le moteur de l’embarcation est alimenté par une batterie. Jacobi réussit  à naviguer sur une distance de 7 kilomètres sur le fleuve Neva. Un autre inventeur, Robert Davidson, met à profit son moteur électrique dans le domaine des transports. En 1837, il met en marche une locomotive et conçoit des moteurs pour actionner des tours et des presses. Cette même année, aux États-Unis, Thomas Davenport réussit à mettre en marche une presse d’imprimerie à l’aide d’un moteur électrique. À la même époque en France Paul Froment fabrique des moteurs électriques pour actionner des courroies de transmission. Tous ces moteurs alimentés par des piles ne sont guère efficaces. Il faudra attendre l’invention de la dynamo par Zénobe Gramme en 1869 pour augmenter leur efficacité.

Communications

L’idée de transmettre des messages grâce à l’électricité remonte au milieu du XVIIIe siècle et fut même proposée par Ampère. Les premières expériences d’un télégraphe furent réalisées en 1774 et en 1812. C’est en 1838 que Samuel Morse fait breveter son télégraphe électrique. Cette même année une ligne de télégraphie est mise en place entre Londres et Birmingham. Six ans plus tard, une ligne fut inaugurée aux États-Unis entre Washington et Baltimore.

La transmission de messages codés à l’aide de l’électricité rend possible le projet de transmettre la parole à l’aide du courant électrique. La mise en fonction des premiers télégraphes stimulent l’intérêt des chercheurs pour trouver un moyen de communiquer la voix humaine à distance. Dès 1854 un agent français, Charles Bourseul, publie le résultat de ses recherches dans un article intitulé Transmission électrique de la parole. Le 14 février 1876 Alexander Graham Bell dépose son brevet d’invention du téléphone. Trois autres personnes peuvent aussi être considérées comme l’inventeur du téléphone, soit Antonio Meucci, Elisha Gray et Thomas Edison. Le téléphone est commercialisé l’année suivant le dépôt du brevet par Bell et se répand rapidement dans les maisons.

La détection des ondes électromagnétiques par Heinrich Hertz en 1887 marque le début de plusieurs découvertes scientifiques qui vont permettre la naissance de la radio. Grâce aux travaux de Popov qui met au point une antenne, de Branly qui travaille sur la radioconduction, le physicien italien Marconi réussit à transmettre un message sans fil (T.S.F.) outre-atlantique en 1901 entre Cornouailles en Angleterre et Terre-Neuve. Tout comme pour le téléphone, on reconnaît plus d’un inventeur pour la radio. Pour certains historiens, Nikola Telsa serait à l’origine de l’invention de la radio. La première émission de radio est diffusée en 1920 en Angleterre et deux ans plus tard la station CKAC de Montréal entre en ondes.

Apparition des premiers appareils électroménagers

Les recherches réalisées par James Prescott Joule au cours des années 1840 sur l’étude des liens qui unissent la chaleur et l’énergie sont à l’origine des premiers appareils électroménagers. Joule remarque que le passage d’un courant électrique dans un conducteur dégage beaucoup de chaleur. La maîtrise de ce phénomène a ouvert la voie à de nouvelles applications de l’électricité. À partir de la fin du XIXe siècle de nouveaux appareils électriques font leur apparition : cuisinière, fer à repasser, chauffe-eau et radiateurs.

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Objectifs d'apprentissage

Pour l’ensemble des 6 modules, les objectifs sont reliés aux compétences en sciences et technologies et en histoire pour le premier cycle du primaire.

Les compétences sont :
Chercher des réponses ou des solutions à des problèmes d’ordre scientifique ou technologique;
Mettre à profit ses connaissances scientifiques et technologiques;
Communiquer à l’aide des langages utilisés en sciences et technologies.

Interroger les réalités sociales dans une perspective historique
Interpréter les réalités sociales à l’aide de la méthode historique
Construire sa conscience citoyenne à l’aide de l’histoire

En se familiarisant avec l’univers technologique, l’élève est amené à prendre conscience que la technologie fait partie intégrante du monde qui l’entoure. L’étude des concepts d’ingénierie vise à lui donner des outils lui permettant de concevoir et de fabriquer un prototype d’objet technique. Par l’étude des mécanismes sous l’angle des forces, des mouvements ou des transformations de l’énergie, l’élève peut comprendre le fonctionnement de certains systèmes technologiques.

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