Électricité et énergie : au croisement des sciences, de l'industrie et de la société

Dans le domaine des transports, le pétrole est très largement la ressource énergétique la plus utilisée, si bien qu'un futur proche sans carburant semble impossible.
Les biocarburants synthétisés à partir de plantes peuvent toutefois représenter une alternative. En effet, leur bilan carbone est quasi nul : les émissions de \text{CO}_2 lors de leur utilisation sont presque compensées par la quantité prélevée par photosynthèse lors de la pousse des végétaux.
Ce bilan carbone optimiste doit cependant être nuancé : il n'est valable que si l'on ne prend pas en compte le changement d'affectation des sols lors de la création des champs nécessaires à la formation de la biomasse des biocarburants. Lorsque cette formation se fait au détriment de forêts, de prairies ou même d'espaces attribués aux terres agricoles, elle implique une forte émission de GES.

La découverte de la fission nucléaire a entraîné une révolution énergétique : des ressources, dont la densité énergétique est près de 2 000 000 de fois plus importante que le pétrole, deviennent exploitables. C'est la raison pour laquelle les bombes utilisant cette réaction sont aussi destructrices. Mais cette utilisation de l'énergie nucléaire n'est pas sans poser problèmes, à commencer par celui des déchets.
Une piste sur laquelle les chercheurs travaillent aujourd'hui est celle de la fusion nucléaire, phénomène à l'origine de l'énergie libérée par les étoiles. La fusion nucléaire aurait l'avantage d'être plus « propre » et d'utiliser un combustible très abondant dans la nature, au contraire de l'uranium : l'hydrogène. À ce jour, la fusion nucléaire n'est pas encore opérationnelle : en effet, l'énergie libérée par la fusion est inférieure à l'énergie nécessaire pour la mettre en place.

Le phénomène d'électricité statique était déjà observé par les Grecs qui remarquèrent que de l'ambre frotté pouvait attirer de petits objets. En 1600, William Gilbert crée le terme latin electricus à partir du terme grec \eta \lambda \epsilon \chi \tau \rho \omicron \upsilon, « électron », qui désigne l'ambre.
Les premières observations de magnétisme consistent en l'observation de l'attraction de morceaux de fer par certaines pierres. Le mot magnétisme provient d'ailleurs de la région Magnésie, en Asie Mineure, où plusieurs de ces pierres ont été trouvées. Jusqu'au XIX^e siècle, les boussoles ont été l'unique utilisation du magnétisme.

Découvrez comment

se repérer

grâce au champ magnétique en cliquant ici.

Les travaux des physiciens sur l'électromagnétisme ont permis la création de deux générateurs de courant électrique :

• la machine dynamoélectrique ou dynamo qui génère un courant continu ;
• la machine synchrone, utilisée dans les alternateurs, qui génère un courant alternatif.

Ces deux machines ont fait l'objet d'oppositions fortes entre Thomas Edison, partisan de la machine dynamoélectrique, et Nikola Tesla, partisan et créateur de la machine synchrone.

La création de la première pile par Alessandro Volta, puis des suivantes, a permis de nombreuses expériences dont certaines ont donné lieu à l'observation de phénomènes analogues au magnétisme.
En 1820, Hans Christian Œrsted observe le mouvement de l'aiguille d'une boussole à proximité d'un fil parcouru par un courant électrique. À sa suite, Jean-Baptiste Biot et Félix Savart décrivent mathématiquement le champ magnétique créé par un courant électrique. André-Marie Ampère quant à lui observe les propriétés magnétiques de deux fils parallèles parcourus par un courant. L'électricité permet donc de créer du magnétisme.
En parallèle, Michael Faraday met en évidence la création d'un courant électrique par le mouvement d'un aimant à proximité d'un circuit électrique fermé. Le magnétisme permet donc de créer de l'électricité.
En 1864, James Clerk Maxwell unifie les lois énoncées par ses prédécesseurs : le champ électrique et le champ magnétique sont deux facettes du même phénomène.

Apprendre

comment l'électricité a été créée à partir du magnétisme.