Electromagnetic induction (electric motor et generator)

Par Lin Yue

Michael Faraday naît en 1791 à Newington, dans le Surrey, fils de forgeron, l'un des dix enfants d'une pauvre famille sandemanienne — et il ne fréquenta jamais l'université, n'apprit jamais les mathématiques avancées et garda toute sa vie l'accent des classes populaires. Apprenti relieur à quatorze ans, il lut les livres qu'il reliait, assista aux conférences publiques de Humphry Davy à la Royal Institution et envoya à Davy un volume relié de ses notes de cours avec une demande d'emploi. Davy l'embaucha comme assistant de laboratoire en 1813. En une décennie, l'assistant avait éclipsé le maître.

En 1821, Faraday fit tourner un fil en continu autour d'un aimant — le premier moteur électrique, le courant converti en mouvement. Puis il poursuivit l'inverse : si le courant fait le mouvement, le mouvement devrait faire le courant. Pendant dix ans il tenta et échoua, jusqu'en août 1831 où il enroula deux bobines autour d'un anneau de fer, établit le courant dans l'une et vit le galvanomètre de l'autre frémir — l'induction électromagnétique, découverte au cours de semaines de travail fiévreux cet automne-là. En octobre, il avait construit la première dynamo : un disque de cuivre tournant entre les pôles d'un aimant, débitant un courant stable — l'ancêtre de chaque générateur de chaque réseau. Il trouva les lois qui gouvernent le tout : les lignes de force, les lois quantitatives de l'électrolyse, la rotation de la lumière polarisée par le magnétisme. Il pensait en images, non en équations — champs, lignes, flux — et Maxwell traduirait plus tard ces images dans les équations qui portent le nom de Maxwell.

Faraday refusa un titre de chevalier, refusa des consultations lucratives et refusa — deux fois — d'aider le gouvernement à fabriquer des gaz toxiques pour la guerre de Crimée, pour des raisons morales. Il donna ses célèbres conférences de Noël pour les enfants, convaincu que la science appartenait à tous. Il mourut en 1867 à Hampton Court, dans des appartements accordés par la reine. Il n'avait ni diplôme ni fortune. Il avait découvert le principe par lequel la quasi-totalité de l'électricité mondiale est encore produite : faire tourner un conducteur dans un champ magnétique. Chaque centrale de la planète est un monument au fils du relieur. Son ignorance des mathématiques devint sa force : là où d'autres écrivaient des équations, Faraday dessinait des lignes de force emplissant l'espace, image du champ que Maxwell — qui le tenait pour le plus grand philosophe expérimental — convertit en théorie électromagnétique. Les conférences du vendredi soir de la Royal Institution firent de lui le conférencier le plus célèbre de Londres ; ses conférences de Noël, commencées en 1827, se tiennent encore aujourd'hui. Il découvrit le benzène, inventa l'ancêtre du bec Bunsen et cartographia le magnétisme de chaque élément qu'il put obtenir. On lui offrit la présidence de la Royal Society, il déclina ; on lui offrit la richesse, il déclina plus vite. L'apprenti relieur qui s'instruisit dans les livres qu'il reliait reste l'exemple le plus pur de ce que l'expérience, seule, peut accomplir.

Impact sur la civilisation

L'induction électromagnétique est le principe de la quasi-totalité de la production électrique. Charbon, gaz, nucléaire, hydraulique, éolien — quoi qu'il fasse tourner la turbine, c'est la découverte de Faraday en 1831 qui convertit le mouvement en courant : chaque réseau de la planète fonctionne dessus, deux siècles plus tard, sans successeur en vue. Le moteur électrique, son invention de 1821, en est l'image miroir — le courant en mouvement — et il entraîne tout, des machines d'usine aux rames de métro jusqu'à la vibration d'un téléphone. Ensemble, la génération et la motorisation firent de l'électricité le vecteur énergétique universel de la civilisation : lumière, chaleur, calcul, communication, transport. La profondeur est totale — l'électricité a recâblé ce qu'est la civilisation, de l'atelier à la salle d'hôpital jusqu'à la ferme de serveurs. Faraday, qui ne savait pas faire de calcul différentiel, donna au monde la physique sur laquelle il tourne ; Maxwell la formalisa, Edison et Tesla l'industrialisèrent, mais la découverte était la sienne.