@. Ampère et l'histoire de l'électricité 

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Parcours historique > L'électricité au XVIIIe siècle

Que dit l'article ELECTRICITE de l'Encyclopédie ?

Par Christine Blondel et Bertrand Wolff

"ELECTRICITE : ce mot signifie en général, les effets d'une matière très fluide & très subtile [...] que l'on a reconnue capable de s'unir à presque tous les corps [...] ; qui paraît se mouvoir avec une très grande vitesse [...] et qui produit par ses mouvements des phénomènes très singuliers, dont on va essayer dans cet article de donner une histoire". [Voir le texte intégral de l'article ELECTRICITE de l'Encyclopédie .]

Au XVIIIe siècle, histoire signifie également étude. Ainsi dans ce très long article de Louis-Guillaume Le Monnier [Biographie], publié en 1755, ne figure aucun nom de savant, aucune date. C'est une minutieuse récapitulation des connaissances expérimentales de l'époque, essentiellement sur les phénomènes d'attraction et de répulsion. Les phénomènes lumineux seront traités dans l’article Feu électrique. Quant à la bouteille de Leyde, à peine évoquée, ce sera pour l'article Coup foudroyant.

Le Monnier ne parlera pas non plus des diverses interprétations théoriques : "Les sentiments des Physiciens sont partagés sur la cause de l'électricité" et sur l'explication des effets électriques. "Voyez Feu électrique, où nous rapporterons leurs opinions". Il s'agit en fait de l'article Feu électrique, Fluide électrique ou Matière électrique où sont renvoyées les différentes thèses en présence, en particulier celles de Franklin et de Nollet, ainsi que les questions ouvertes.

"Tous [les Physiciens] cependant conviennent de l'existence d'une matière électrique plus ou moins ramassée autour des corps électrisés". Mais ajoute-t-il, "Comme on ne connaît point encore l'essence de la matière électrique, il est impossible de la définir autrement que par ses principales propriétés."

Le Monnier veut donc se limiter à la description des phénomènes ainsi que "des lois que la nature a paru suivre" dans ces phénomènes.

"Tous les corps de la nature peuvent devenir électriques"

"Tous les corps de la nature peuvent devenir électriques, pourvu qu'ils soient auparavant parfaitement séchés et frottés", à l'exception de certains corps comme les métaux et les liquides. Devenir électrique, signifie acquérir la propriété "d'attirer et de repousser les corps légers".

Les corps peuvent donc être partagés en deux classes. Les corps électriques - le verre, les résines, la laine, les cheveux, etc. - s'électrisent par le frottement et ceci d'autant mieux qu'ils sont bien secs. Les non-électriques - les métaux, les liquides, les êtres vivants "à l'exception de leurs poils", le papier, etc. - peuvent cependant être rendus électriques par le contact ou simplement par l'approche d'un électrique préalablement frotté. En outre ces non-électriques perdent la vertu électrique aussi facilement qu'ils la reçoivent, sauf s'ils sont suspendus ou supportés par des corps électriques.

Les électriques sont donc ce qu'on appelle aujourd'hui des isolants, les non-électriques étant des conducteurs. Mais, souligne Le Monnier, on passe continûment des corps les plus électriques, comme le verre, aux moins électriques comme les métaux.

"Il n'y en a pas dont les Physiciens se soient plus servis que du verre"

"On ignore quel est le plus électrique de tous les corps [...] mais il n'y en a pas dont les Physiciens se soient plus servis que du verre [...] ; & de toutes les matières qu'on peut employer pour le frotter, il n'y en a pas qui réussisse mieux que la main sèche, ou garnie d'un morceau de papier pour en absorber l'humidité." Un simple tube de verre ainsi frotté "attire les corps légers à deux ou trois pieds". Verre, pierres précieuses, cristal de roche "deviennent plus fortement électriques que les corps résineux".

Trois pieds correspondent à peu près à un mètre ! Les résultats obtenus au XVIIIe siècle, avec de simples tubes de verre frottés, sont donc étonnants, si on les compare avec ce qu'on obtient aujourd'hui en frottant consciencieusement un tube de verre. Par ailleurs ce sont aujourd'hui les "résineux" – les matières plastiques – qui s'électrisent le mieux... [Voir la page Les verres anciens s’électrisaient-ils mieux que les verres d’aujourd’hui ?]


Machine électrique de l'abbé Nollet
[J.-A. NOLLET, Essai sur l'électricité des corps, Paris, 1750].

"Pour éviter la fatigue du frottement & aussi pour rendre les phénomènes électriques plus forts [...], on a substitué au tube un globe de verre creux [...qu'on peut] faire tourner rapidement sur son axe [...et] frotter avec un coussinet".

Le Monnier décrit divers types de machines électriques, à globe ou à cylindre de verre tournant.

"Communiquer de l'électricité" à des non-électriques comme les métaux ou les êtres humains

"Les courants de la matière électrique passent avec une très grande facilité dans les corps non-électriques",

c'est-à-dire dans les conducteurs. Le mot courant évoque ici seulement un mouvement et ne doit pas être lu dans l'acception circulatoire qui en sera donnée par Ampère.

Plusieurs expériences, portant sur la communication de l'électricité d'un tube de verre frotté à des corps métalliques, sont minutieusement décrites. Elles permettent de conclure que si un conducteur relie le corps électrisé à la terre, la "vertu du corps électrique frotté" s’éteindra "presque en un instant". Il faut insister sur l'importance du globe terrestre dans les expériences d'électricité au XVIIIe siècle. Si l'on tente d'électriser au moyen du tube de verre un corps métallique relié au sol par un non-électrique (c'est-à-dire un conducteur), corps humain en particulier, les émanations électriques disparaissent dans le sol. Si le corps métallique ne touche aucun autre non-électrique, alors "non seulement ce métal ne diminuera pas la vertu du tube [...], mais il deviendra lui-même électrique." L'électricité ne peut se communiquer aux corps non-électriques que s'ils sont posés sur des supports "naturellement électriques". Et dans ce cas, métaux ou personnes posés sur ces supports peuvent attirer à leur tour à "trois à quatre pieds, et même davantage si le temps est favorable" !

A la différence des non-électriques, les électriques ne peuvent pas être électrisés par simple contact.

"Traduire" des passages du texte original, en utilisant les notions et le vocabulaire modernes, peut donner lieu à des exercices pédagogiques [ Exercice de traduction]. Pour la suite nous utilisons les termes modernes d'isolants et de conducteurs.

La vertu électrique acquise est d'autant plus forte que l'on augmente la surface – et non la masse – des corps conducteurs reliés au globe de verre : longs tuyaux ou chaînes métalliques, longues chaînes humaines sur supports isolants ! Sont ensuite décrites quelques expériences en vogue au milieu du XVIIIe siècle : étincelles lumineuses marquant le départ et l'entrée de la "matière électrique" jaillissant entre deux personnes, accompagnées de sensations douloureuses et d'une odeur de "phosphore d'urine". Cette odeur de l'électricité, une vague odeur d'ail, ressemblait à celle du phosphore, extrait de l'urine au XVIIe siècle. En fait c'était l'odeur de l'ozone qui se produit dans l'air sous l'action des décharges électriques.

Une "vitesse presque infinie"


LE MONNIER, Recherches sur la communication de l'électricité, 1746.

L'expérience la plus longuement détaillée par Le Monnier est celle qu'il a réalisée lui-même en 1746 avec un fil de fer de 2000 toises, soit près de 4 km, et qui l'a conduit à la conclusion d'une propagation de l'électricité à "une vitesse prodigieuse", "presqu'infinie". Une machine électrique, à globe de verre tournant, communique l'électricité à l'une des extrémités du fil de 2000 toises. Une boule métallique suspendue à l'autre extrémité du fil attire alors des feuilles d'or à la distance de 5 à 6 pouces, soit près de 15 cm.

"On a disposé le même fil de fer sur des cordons de soie bien secs, de manière qu'après avoir parcouru mille toises en ligne droite, il fit un double coude & revint parallèlement jusqu'auprès du globe, en laissant 9 à 10 pieds d'intervalle entre ses deux branches : [...] Tout étant ainsi préparé, on a frotté le globe [puis établi le contact avec] une des extrémités du fil de fer [...] ; on a observé que dans le même instant, la balle suspendue à son autre extrémité attirait les feuilles d'or."

Le Monnier en conclut "que cette matière [électrique] se répand avec une vitesse prodigieuse, puisqu'elle parcourt un espace de 2000 toises dans un instant indéfinissable."

Avec une corde de chanvre, à condition qu'elle soit "bien mouillée", l'électricité se communique encore, mais moins bien qu'avec le fil de fer. Cette expérience de la corde de chanvre reprend celle réalisée en 1729 par Stephen Gray sur une plus courte distance.

"La fameuse expérience de Leyde", une énigme ...

"On a trouvé depuis quelques années, d'autres moyens de condenser dans un très petit espace beaucoup de matière électrique : nous examinerons ailleurs ces différents moyens".

Il s'agit ici de la bouteille de Leyde. Cette propriété de condenser l'électricité sur une petite surface entrait en contradiction avec l'affirmation précédente de Le Monnier selon laquelle pour accumuler une "grande quantité de matière électrique", il faut une "grande étendue".

Un autre problème se posait aux savants de l'époque, celui du rôle du verre dans la bouteille. Comment peut-il "bloquer" l'électricité dans la bouteille alors que dans d'autres expériences, comme celle décrite ci-dessous, il se laisse traverser par l'attraction ?

Si l'on coupe le fil de fer "en un ou plusieurs endroits, en sorte que les extrémités coupées fussent arrêtées vis-à-vis l'une de l'autre, à une distance moindre qu'un pied [environ 30 cm], la matière électrique s'élance au travers de toutes ces interruptions."

Et l'effet d'attraction à l'extrémité du fil est le même que si le fil était continu. Une plaque de verre, ou de résine, placée entre deux extrémités du fil interrompu n'empêchent pas l'effet de l'électricité de se transmettre à travers l'isolant.

En revanche une gaze humide empêche la transmission de l'attraction à travers la coupure du fil conducteur.
[Voir la page L'énigme de la bouteille de Leyde et la vidéo La terrible secousse de l'électricité en bouteille ]

Comment se distribue la "matière électrique" sur les corps ?

La matière électrique reste localisée à l'endroit où a eu lieu le frottement pour les isolants, alors qu'elle se répand sur toute la surface des conducteurs, avec une prédilection pour leurs parties saillantes. Cette dernière propriété est un aspect de ce qu'on appellera plus tard "l'effet des pointes" [Voir la vidéo Le pouvoir des pointes ].

"Le mouvement par lequel les corps légers tendent vers les corps électriques est toujours réciproque".

Plusieurs expériences sont décrites pour montrer que l'attraction entre deux corps est dirigée selon la ligne qui joint ces deux corps et que cette attraction satisfait au principe de l'action et de la réaction, la force étant égale sur chacun des corps. Ainsi deux boules suspendues chacune par un fil isolant – formant ce qu'on appellera plus tard deux pendules électrostatiques – "s'avanceront l'une vers l'autre avec une égale vitesse", dit Le Monnier, même si seule l'une d'entre elles est électrisée.

Quels sont les corps légers les plus facilement attirés ?

Tous les corps légers sont attirés par un corps électrisé, les feuilles métalliques mieux que tous les autres (papier, pailles, etc.), et ce d'autant mieux que ces feuilles métalliques sont posées sur des supports conducteurs, par exemple sur une plaque de cuivre placée sur un guéridon de métal ou tenue à la main. [Voir la vidéo Quel support pour les feuilles d'or ? ]

Par ailleurs si l'on place au voisinage des petites feuilles métalliques des plaques métalliques verticales, celles-ci "détournent les émanations" électriques et l'attraction diminue.

Ces phénomènes complexes (phénomène d'influence faisant intervenir la terre pour le rôle conducteur du support, et phénomène de cage de Faraday pour l'effet d'écran des plaques métalliques) ne pouvaient être interprétés par Le Monnier. Cette question peut faire l'objet d'un exercice : "Pourquoi une feuille métallique est-elle plus fortement attirée lorsqu'elle est posée sur un support conducteur....?"

Les phénomènes de répulsion électrique, leur interprétation et l'application à l'électromètre

Une feuille d'or attirée par un tube de verre frotté en est repoussée aussitôt après le contact. La répulsion peut même commencer avant le contact, si l'électricité du tube est "très forte", dit Le Monnier. Il arrive qu'alors la feuille d'or reste en l'air, suspendue au-dessus du tube. Cette expérience avait été décrite par Dufay vingt ans plus tôt. [Voir la vidéo La danse des feuilles d'or ]

C'est que les objets qui ont touché le tube sont "devenus électriques par communication". Ils seront de nouveau attirés s'ils perdent leur électricité ou si, les feuilles restant très électriques, on substituait au tube initial, dit Le Monnier, "un tube très faiblement électrique".

Dans ces expériences on observe souvent en outre une adhérence des feuilles d'or au tube de verre ou au bâton de résine : Laboratoire Historique Les énigmes de l'adhérence électrostatique

Le Monnier interprète ces expériences, et quelques autres faisant intervenir deux tubes et un corps léger, par la présence d'atmosphères de matière électrique autour des corps électrisés. Lorsque l'atmosphère du corps léger devient aussi dense en matière électrique que celle du tube de verre, le corps léger est repoussé. Dès qu'une des atmosphères devient moins dense que l'autre, "l'attraction recommence jusqu'à ce que l'égale densité soit rétablie, d'où il résulte une nouvelle répulsion." Ici Le Monnier sort de la neutralité affichée en début d'article. Il adopte l'interprétation dominante en France au moment où il écrit, fondée sur la notion d'atmosphères électriques dont la densité plus ou moins grande expliquerait les phénomènes d'attraction et répulsion. Auparavant il a rejeté l'hypothèse de deux espèces d'électricité ("vitreuse" et "résineuse") qui avait été avancée par Dufay : 

"Si on présente à une feuille d'or repoussée [par le tube de verre frotté], un bâton de cire d'Espagne, ou un morceau d'ambre, [...] elle retombera vers ces corps. Cette différence avait fait penser à quelques physiciens que la matière électrique, qui émane des corps résineux, était d'une nature différente de celle qui sort du verre ; mais on pense assez généralement aujourd'hui, que cette différence n'existe pas, & que ces effets auxquels on ne devait guère s'attendre, ne sont dus qu'à l'inégale densité des atmosphères électriques qui émanent du verre & des corps résineux."

Le système d'explication présenté par Le Monnier est, il faut le reconnaître, cohérent et en accord avec les faits relatés si l'on excepte bien sûr la mystérieuse bouteille de Leyde. Mais il faut encore souligner le rôle particulier joué par le verre qui était - et de loin - le corps "le plus électrique", c'est-à-dire celui qui s'électrisait le plus. Sans cette propriété du verre d'être "le plus électrique de tous les corps", comment aurait-on pu opposer à l'interprétation de Dufay celle de la moindre "densité d'atmosphère électrique" des résineux ?

Enfin, l'interprétation des phénomènes d'attraction et répulsion électriques proposée actuellement dans l'enseignement et conforme aux "lois de Dufay" – répulsion entre électricités de même espèce et attraction entre espèces contraires – ne peut être imposée aisément qu'en évitant, au moins dans un premier temps, la question de l'attraction des corps électriquement neutres, qui est pourtant le premier critère expérimental de l'électrisation. Mais ce phénomène ne peut se comprendre sans faire appel à la notion d'électrisation par influence !
Exercice Feuilles métalliques, brins de paille [...],filet d'eau ... pourquoi sont-ils attirés ?
[Voir la vidéo Déviez un filet d'eau à distance ! ]

[Voir dans le Laboratoire historique Un phénomène plus complexe qu'il n'y paraît...]

Le Monnier termine son article par des considérations sur le manque d'instrument de mesure en électricité. Il préconise l'utilisation de la répulsion électrique entre deux corps : "on peut estimer leurs forces électriques réciproques, par les espaces dont ils s'écartent". Et, comme souvent dans l'Encyclopédie, il renvoie à un autre article : "Voyez ELECTROMETRE."

Pour en savoir plus

LE MONNIER, Louis-Guillaume. Article ELECTRICITE de l'Encyclopédie, 1755.
Articles sur l'électricité et le magnétisme dans l'Encyclopédie.
Encyclopédie, ou Dictionnaire Raisonné des Sciences, des Arts et des Métiers ou (moteur de recherche approfondi) Encyclopédie, ou Dictionnaire Raisonné des Sciences, des Arts et des Métiers.



Une bibliographie de "sources secondaires" sur l'histoire de l'électricité


Mise en ligne : Septembre 2006 (dernière révision : mai 2012)

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