"... l'électricité se manifeste aux yeux par des jets de lumière, par de bruyantes étincelles ; le magnétisme agit paisiblement et en silence"'' (1821).1Il faut aussi souligner qu'au XVIIe siècle l'animal n'est vu que comme une machine dont la théorie ne fait appel qu'à la mécanique (c'est la théorie de l'homme machine).
``Le XVIIIe siècle [...] connaissait déjà les courants électriques et certains de leurs effets : brèves décharges fondant des fils de métal, étincelles illuminant l'air, amorçant des combustions et reproduisant en petit les effets de la foudre, effets continus d'une machine statique. C'est ce qu'on appelait le conflit des deux électricités, ou, plus brièvement, le conflit électrique.''2
``"Ayant disséqué et préparé une grenouille, je la posai sur la table où se trouvait à quelque distance une machine électrique. Il arriva par hasard qu'un de mes assistant toucha de la pointe de son scalpel le nerf cural interne de la grenouille : aussitôt les muscles des membres furent agités de convulsions violentes". Un autre assistant "crut avoir noté qu'au même instant une étincelle avait jailli du conducteur de la machine. J'étais moi-même alors occupé à tout autre chose, mais lorsqu'il eut attiré mon attention sur ce fait, je désirai beaucoup tenter l'expérience moi-même et en découvrir le principe caché"''.3La contraction d'un muscle par décharge électrique dans le nerf correspondant n'avait rien pour étonner Galvani. En effet, les décharges des machines électrostatiques de l'époque provoquaient des contractions musculaires. Ce qui l'étonna c'est, d'une part, la contraction par simple toucher avec le scalpel lors de décharges électriques extérieures (machine électrostatique, foudre) et, d'autre part, en l'absence de conditions extérieures, la présence de décharge par simple formation d'un circuit nerf-muscle-crochet de cuivre-plaque de fer.
``Un jour d'orage il constata que l'électricité atmosphérique pouvait produire les mêmes effets que sa machine. Par temps calme aucun phénomène ne fut observable jusqu'au jour où, ayant fixé dans la moelle épinière d'une grenouille un crochet de cuivre, il referma le circuit en suspendant ce crochet à un grillage en fer [la grenouille le touchant aussi] : les spasmes réapparurent au même instant.
Galvani attribua d'abord ces effets assez bien reproductibles aux variations de l'état électrique de l'atmosphère "car il est aisé, quand on fait des expériences, de se tromper et d'imaginer que l'on voit ce que l'on souhaite voir.
Mais je pris l'animal dans une chambre fermée, le mis sur une plaque de fer ; et, quand je touchai la plaque avec le crochet de cuivre fixé dans la moelle, je vis les mêmes contractions spasmodiques qu'auparavant. J'essayai d'autres métaux avec le même résultat" plus ou moins violent. Avec les non-conducteurs "rien ne se produisit. C'était assez surprenant et me conduisit à soupçonner que l'électricité était inhérente à l'animal lui-même, soupçon qui fut confirmé par l'observation qu'une sorte de circuit nerveux subtil [...] se ferme des nerf aux muscles quand les contractions se produisent"''.4
``L'attouchement de conducteurs différents, surtout métalliques [...], que j'appellerai conducteurs secs, ou de la première classe, avec des conducteurs humides, ou de la seconde classe, éveille le fluide électrique et lui imprime une certaine impulsion ou incitation. Je ne saurai encore rendre compte de la manière dont cela se fait, mais il suffit que cela soit un fait et un fait général''14.Pour Volta en effet, le rôle du conducteur liquide (dont nous avons vu qu'il est à l'origine de la formation et du déplacement des ions et donc de la force déplaçant les électrons) est passif. Il ne fait qu'assurer entre deux métaux un contact intime qui permet le passage de l'électricité.
| U=E-r· I=E-r· |
|
=E· |
|
Ampère, quant à lui, vérifie qu'un fil conducteur très long (une vingtaine de mètres) agit encore en son milieu sur la boussole. ``"Il avoue alors que cette expérience lui a d'abord paru appuyer l'opinion que c'est un véritable transport d'électricité qui a lieu le long du conducteur, et non pas seulement une sorte de polarisation électrique de ses particules". L'absence d'affaiblissement de l'effet magnétique à grande distance suggère en effet un phénomène de conduction''21. Mais il abandonne cette théorie où ce sont les particules même du conducteur qui se déplacent (interprétation suggérée à Ampère par Laplace22) pour élaborer alors une théorie de la propagation du courant électrique voisine de celle d'Oersted. Il "voit" les particules d'un conducteur comme entourées d'un fluide neutre que l'électricité décompose en deux atmosphères opposées. Celles-ci, comme les particules polarisées d'Oersted, s'influencent entre elles, créant le courant électrique. Ampère a une "vision de la structure des métaux qui évoque le nuage électronique [c'est en effet, de nos jours, par le déplacement d'un nuage d'électrons entourant les noyaux atomiques que l'on explique le courant électrique] :
Figure B.1 : Propagation par influence.
"toutes les atmosphères électronégatives (...) réagiront les unes sur les autres, de sorte qu'il y aura une certaine quantité d'électricité négative distribuée d'une manière continue entre les atomes, plus intense seulement près de ces atomes"''23.``L'expérience [du fil conducteur très long] fournit en outre à Ampère une preuve [...] du fait que la tension aux bornes de la pile n'est pour rien dans l'action sur une aiguille située à une si grande distance : l'effet est nécessairement du au courant''24. Il distingue donc nécessairement les deux notions sans pour autant faire le lien entre la tension et le potentiel électrostatique (celle-ci sera faite en 1845 par un physicien nommé Kirchhoff). On trouve un exposé lumineux de cette distinction dans son premier mémoire de 1820 :
``"L'action électromotrice [ce qui fait se mouvoir l'électricité] se manifeste par deux sortes d'effets que je crois devoir distinguer par une définition précise.Le galvanomètre d'Ampère était un simple fil faisant dévier une aiguille aimantée. Remarquez que l'un des premiers galvanomètres véritablement efficaces fut la boussole des tangentes de Pouillet (1834) inventée pour l'étude de la loi d'Ohm.
J'appellerai le premier la tension, le deuxième courant électrique."
La tension se manifeste quand un circuit "où a lieu une action électromotrice" est ouvert. Les phénomènes observables sont alors "les attractions et répulsions connues depuis longtemps".
Il y a courant "lorsque les deux corps entre lesquels l'action électromotrice a lieu sont d'ailleurs [de par ailleurs] en communication par des conducteurs entre lesquels il n'y a pas d'autre action électromotrice égale et opposée à la première ... Les corps légers ne sont plus sensiblement attirés [effet électrostatique]. Cependant l'action électrostatique continue d'agir, car si de l'eau, un acide, un alcali ou une dissolution saline font partie du circuit, les corps sont décomposés ... ; et en outre comme M. Oersted vient de le découvrir, l'aiguille aimantée [la boussole] est détournée de sa direction". On observe de plus "une sorte d'attractions et de répulsions toutes différentes des attractions et répulsions électriques ordinaires, que je crois avoir reconnues le premier et que j'ai nommées attractions et répulsions des courants électriques".
En circuit ouvert, "on ne peut concevoir l'action électromotrice que comme portant constamment l'électricité positive dans l'un des corps et l'électricité négative dans l'autre : dans le premier moment, où rien ne s'oppose à l'effet qu'elle tend à produire, les deux électricités s'accumulent chacune dans la partie du système total vers laquelle elle est portée, mais cet effet s'arrête dès que la différence des tensions électriques donne à leur attraction mutuelle une force suffisante pour faire équilibre à l'action électromotrice."
En circuit fermé, "les tensions disparaissent [six ans plus tard Ohm montrera qu'en fait ne disparaissent pas, qu'elles peuvent même être conséquentes et qu'elles sont reliées au courant par sa fameuse loi. Voir ci-dessus l'explication de la compréhension d'Ampère en terme de résistance interne des piles.], ou, du moins, deviennent très petites ... Comme l'attraction mutuelle des deux électricités ... ne peut plus faire équilibre à l'action électromotrice, il en résulte un double courant, l'un d'électricité positive, l'autre d'électricité négative, partant en sens opposé des points où l'action électromotrice a lieu ... Les courants dont je parle vont s'accélérant jusqu'à ce que l'inertie des fluides électriques et la résistance qu'ils éprouvent par l'imperfection même des meilleurs conducteurs fasse équilibre à la force électromotrice, après quoi, ils continuent indéfiniment avec une vitesse constante, tant que cette force conserve la même intensité. C'est cet état que je nommerai pour abréger courant électrique ... C'est au courant seul qu'est du la décomposition de l'eau et des sels ; ce ne peut être les tensions, mais seulement le courant qui influe sur la direction de l'aiguille aimantée. L'électromètre [électroscope à feuille d'or, par exemple] ordinaire indique quand il y a tension et quelle est cette tension. [Mais] il manquait un instrument qui fit connaître la présence du courant électrique, qui en indiqua l'énergie et la direction ... Cet instrument existe aujourd'hui [c'est Ampère lui-même qui l'a inventé] ... on doit lui donner le nom de galvanomètre"''25.