Electromagnétisme :
Généralités
Hans Christian Ørsted (1777 - 1851) constate, en avril 1820, qu’un fil transportant du courant électrique est capable de faire bouger l’aiguille aimantée d’une boussole. Il y a donc interaction entre les forces électriques d’une part et les forces magnétiques d’autre part.
Orsted ne suggère aucune explication satisfaisante du phénomène, ni n’essaie de représenter le phénomène dans un cadre mathématique. Il publie cependant le 21 juillet 1820 ses résultats expérimentaux dans un article de 4 pages en latin. Ses écrits furent traduits et diffusés dans l’ensemble des communautés scientifiques européennes.
Jean-Baptiste Biot (1774 - 1862) et Félix Savart (1791-1841) poursuivent les études d’Oersted et élaborent en 1820 une loi mathématique liant le champ magnétique et le courant électrique.
André Marie Ampère (1775 - 1836), fut un brillant autodidacte il construisit ses appareil de mesure : ampèremètres, voltmètres, galvanomètre., Il invente le solénoïde , bobine cylindrique constituée d’une ou plusieurs couches de fils conducteurs enroulés et traversés par un courant
Son collaborateur François Arago (1786 - 1853) confirme qu’on peut aimanter une tige de fer ou d’acier si on la place au centre d’un solénoïde dans lequel passe un courant électrique
En 1832, il fit modifier une machine électrique à induction construite par Hippolyte Pixii. Cette machine fournissait du courant alternatif, mais Ampère y ajoute une bascule pour inverser périodiquement le courant et produire du courant continu nécessaire à ses expériences autrement que par les piles Volta
Lois de l’électromagnétisme
William Sturgeon ( 1783 - 1850) était un scientifique et inventeur anglais. Il a inventé le premier électroaimant ainsi que le premier moteur électrique utilisable en pratique.
André Marie Ampère observe l’expérience de Hans Christian Ørsted et la machine électrique à induction modèle Hippolyte Pixiis (1808 - 1835) et constate que dans les deux cas il s’agit d’électricité et de magnétisme il en déduit que ces deux phénoménes doivent interagir l’un sur l’autre selon des lois bien définies :1- Il découvre que la direction dans laquelle se déplace l’aiguille d’une boussole dépend de la direction du courant électrique qui circule à proximité et en déduit la règle du « bonhomme d’Ampère » : le bonhomme est couché sur le conducteur ; le courant, qui va par convention du plus vers le moins, le parcourt des pieds vers la tte ; il a les yeux dirigés vers l’aiguille aimantée. Le pôle nord de cette aiguille se déplace alors vers sa gauche.2- On lui doit une autre règle : si l’on écarte les trois premiers doigts de la main droite de sorte que le majeur indique la direction du champ magnétique et le pouce celle du mouvement, le courant circule alors dans la direction indiquée par l’index.
La loi d’Ampère la plus connue est celle de l’électrodynamique. Elle décrit les forces que deux conducteurs parallèles parcourus par des courants électriques exercent l’un sur l’autre. Si la direction du courant est la mme dans les deux conducteurs, ceux-ci s’attirent ; si le courant se déplace dans des directions opposées, les conducteurs se repoussent. Il décrit également la relation qui existe entre la force du courant et celle du champ magnétique correspondant.
Ces travaux fondent l’électrodynamique et influencent considérablement la physique théorique du XIXe siècle.
Ampère interprète le phénomène du magnétisme par la théorie du courant moléculaire, selon laquelle d’innombrables particules minuscules, (chargées électriquement), seraient en mouvement dans le conducteur.
Il conçoit les propriétés de l’aimant comme pouvant tre expliquées par des courants ayant leur siège dans la matière. Il prévoit ainsi les orbites électroniques de l’atome.
Il invente le galvanomètre, le premier télégraphe électrique et, avec Arago, l’électroaimant.
Grâce à Ampère se firent connaître les termes
Théorème d'Ampère
Un courant électrique (I) induit
un champ magnétique (B)
François Arago (1786 - 1853) à partir de 1820 s’intéresse aux phénomènes électromagnétiques et découvre la magnétisation passagère du fer doux placé au milieu d’un solénoïde traversé par un courant électrique.
Antoine César Becquerel (1788 - 1878) se préoccupe, en 1829, de cette question de polarisation Il invente la pile à deux liquides séparés : Becquerel eut l’idée d’enfermer la plaque de ZINC baignant dans l’eau acidulée à l’intérieur d’un petit sac de baudruche, c’est-à-dire d’une pellicule très fine fabriquée avec le gros intestin du bœuf, dont on faisait aussi des ballons. Le tout est plongé dans un vase rectangulaire en cuivre rempli d’une solution saturée de sulfate de cuivre.
La baudruche empche le mélange défavorable des deux liquides, mais ne gène pas les phénomènes électriques. Cet instrument est reconnu comme la première pile à courant constant.
Après Becquerel, beaucoup d’autres inventeurs vont créer des piles toujours plus puissantes, plus constantes et moins encombrantes. Passons en revue les principales :
John Frédéric Daniel (1790-1845) remplace, en 1836, la baudruche par un vase en terre de pipe poreuse
... parce qu’elle n’a été cuite qu’en partie.
La pile de Daniel qui est très proche de celle de Becquerel eut un grand succès. Elle fut longtemps utilisée par ceux qui recherchaient un courant stable.
William Robert Grove (1811-1896), avocat anglais qui occupait ses loisirs à des recherches sur l’électricité, dans la pile de Daniel : remplace en 1838, la lame de cuivre par du platine plongé dans l’acide azotique.
Georg Simon Ohm (1789-1854), physicien allemand, établit, 1827, la relation mathématique entre le courant, la tension électrique et la résistance (loi d’Ohm : le courant est proportionnel à la tension et inversement proportionnel à la résistance). Cette relation est l’un des rapports les plus fondamentaux de la notion moderne de l’électricité.
La résistance électrique est une caractéristique des substances et elle est due à la facilité ou à la difficulté avec laquelle un courant peut traverser une substance particulière. (On précise pour chaque substance une résistivité spécifique qui est l’inverse de sa conductivité spécifique.) L’unité de mesure de la résistance électrique est l’ohm (?). Les substances isolantes telles que le plastique, le verre et le caoutchouc présentent une très haute résistance au courant, à moins qu’elles ne soient mouillée d’o les nombreuses mesures de sécurité concernant l’électricité et l’eau (par exemple, la résistance d’une main sèche est 100 fois, environ, celle d’une main trempée dans l’eau).
Michael Faraday (1791 – 1867) débute sa carrière en étudiant le phénomène d'électrolyse. Il détermine rapidement la première loi de l'électrolyse en remarquant que la quantité de matière qui apparaît à une électrode est proportionnelle à l'intensité du courant qui traverse. Les travaux de Faraday sur l'électrolyse ne seront réellement exploités qu'après sa mort.
Vers les années 1820, Faraday se concentre sur l'étude du magnétisme. Il est en outre, le premier à montrer une corrélation entre les phénomènes électriques et les phénomènes magnétiques, entraînant ainsi la naissance d'une discipline nouvelle : l'électromagnétisme.
Tout commence par l'étude de l'expérience célèbre menée par le physicien danois Christian Oersted. Un courant électrique qui traverse un fil longiligne fait dévier l'aiguille d'une boussole placée perpendiculairement au fil. Faraday montre que la circulation d'un courant provoque un effet magnétique. Il invente dans la foulée le moteur électrique.
Il lui faudra peu de temps pour se rendre compte que l'inverse est valable aussi : un effet magnétique produit un courant électrique.
Faraday, en 1931, met au point un dispositif mettant en évidence le phénomène d'induction : le déplacement d'un conducteur traversé par un courant provoque l'apparition d'un courant dans un autre conducteur placé à proximité
Il comprend pourquoi l'électromagnétisme a été ignoré par les plus grands savants qui exerçaient dans le domaine de l'électricité.
Ce n'est pas la circulation continue d'un courant dans le premier circuit qui peut faire apparaître un courant dans le deuxième, mais une variation de l'intensité de ce courant.
Le phénomène d'induction est enfin compris et exploité et la notion de flux qui sera développée plus tard est enfin mise en évidence. Moteur électrique, dynamo et alternateurs, transformateurs... autant d'inventions encore utilisées aujourd'hui et qu'on doit à Michaël Faraday.
En 1833, Faraday introduit les termes d'anode, de cathode, d'anion, de cation et d'ion.
En 1838 utilisant une pile Volta, fit passer du courant au travers un tube de verre contenant un peu d'air et perçu un arc lumineux entre l'anode (électrode négative) et la cathode (électrode positive). Il venait de découvrir les rayons cathodiques
Et c'est en 1840 que Faraday fait ses dernières découvertes majeures en montrant le lien entre la lumière et le magnétisme. Il sera le premier à montrer que la lumière polarisée (dont les vibrations sont toutes dirigées vers la même direction) ne change pas de polarisation en traversant le verre. Par contre, la présence d'un aimant à proximité du verre provoque un changement de direction des vibrations. C'est le phénomène de diamagnétisme. Ainsi, d'autres substances que le fer ou l'acier ont des propriétés magnétiques.
Dispositif utilisé par Faraday pour mettre en évidence le phénomène d'induction : le déplacement d'un conducteur traversé par un courant provoque l'apparition d'un courant dans un autre conducteur placé à proximité
En 1841, Faraday est atteint d'une grave maladie qui va progressivement détériorer ses capacités intellectuelles et sa mémoire. Il décède le 25 août 1867.
James Joule (1818-1889) étudie, 1841, le dégagement de chaleur produit par le passage d’un courant électrique, et il réussit à établir une équivalence mathématique entre le travail mécanique, l’énergie électrique et l’énergie thermique. De fait, l’unité de mesure pour la quantité d’énergie est le joule (J). Plus tard, on mesurera aussi l’énergie lumineuse en joules.
Antoine Philibert Masson (1806 - 1858), construit en 1842 avec Louis Bréguet (1804 - 1883).une bobine qui porte son nom. Il s’agissait d’un noyau de fer sur lequel était bobiné un circuit primaire court en gros fil de cuivre et par-dessus un circuit secondaire d’un grand nombre de spires en fil de cuivre fin.
La bobine inductrice est alimentée par une pile et constitue avec celle-ci le circuit inducteur que nous appellerons encore circuit primaire .Le courant dans la bobine inductrice (courant primaire) est établi, puis interrompu, périodiquement à l’aide d’un rhéotome
. Il en résulte, dans la bobine induite, une tension capable de produire des étincelles.
Dynamo électrique :
Peter Barlow (1776-1862), construit, en 1822, un premier appareil (moteur) qui mit en évidence le mouvement de rotation d’un mobil par le courant d’une pile Volta. Cette machine est constituée d’une roue dentée en cuivre disposée de telle sorte que sa partie périphérique basse passe entre les pôles d’un aimant en (U) placé à plat sur le support, alors que l’extrémités d’une des dents trempe légèrement dans une cuvette contenant du mercure.
Une pile Volta branchée d’une part à la borne (a) reliée à la cuve de mercure et d’autre part à la borne (b) en contacte avec l’axe central de la roue crée un courant qui passe par le rayon qui relie l’axe de la roue au mercure. La force électromagnétique qui s’exerce sur la partie du disque parcourue par le courant se trouve dans le plan mme du disque, sur un rayon perpendiculaire à la ligne magnétique de l’aimant et perpendiculaire au rayon du disque parcouru par le courant : cette force entraîne le disque vers la droite ou vers la gauche selon le sens du courant, elle le fait tourner, La dent qui trempait dans le mercure en sort alors que la suivante y rentre, un autre rayon du disque succède aussitôt au précédent et le mouvement de rotation devient continu.
Comme Faraday ou Ampère, Barlow lors de ses expériences n'avait pour objectif que d'illustrer les propriétés de la force électromagnétique et non de proposer un prototype de moteur électrique.
Hippolyte Pixii (1808 - 1835) est un fabriquant d’instruments de Paris. André-Marie Ampère lui fait construire en 1832, une dynamo capable de transformer une énergie mécanique (manivelle) en électricité Cette machine comprend un aimant permanent solidaire d’un axe animé par une manivelle en dessous d’un électro aimant fixe.
Cette dynamo fournissant du courant alternatif, Pixii l’équipe d’un collecteur pour obtenir du courant continu.
Guillaume Clark réalisa cette machine composée d’un aimant en fer à cheval (B) fixé sur une planche placée perpendiculairement par rapport à sa base. En dessous deux bobines (H) sont montées sur un axe mis en mouvement par une manivelle de façon que les dites bobines passent alternativement devant chaque pôle de l’aimant. Ces bobines constituées d’un fil conducteur enroulé autour d’un noyau en fer doux, à chaque passage devant un pôle de l’aimant est le siége d’un courant électrique alternativement de sens contraire.
Thjoma Davenport (1802-1851) créa, en 1834, le premier moteur électrique utilisable industriellement, breveté la même année. Celui-ci ne connut pas de développement car le prix des batteries, pour l’alimenter, à l’époque, était trop élevé.
1849- La Compagnie L'ALLIANCE fondée par Floris Nollet (français, petit-neveu du célèbre abbé Nollet) pour exploiter une machine dérivée de la machine de Clarke, comprenant jusqu'à 40 aimants en fer à cheval disposés autour d'un rotor équipé de nombreuses bobines. Entraînées par des machines à vapeur, les machines de l'Alliance vont fonctionner pendant plusieurs dizaines d'années, en particulier pour alimenter des lampes à arc électrique car le courant alternatif use identiquement les deux charbons (éclairage des phares maritimes, des ateliers, des théâtres, des rues...)
Antonio Pacinotti, physicien italien (1841-1912), construit, dès 1859, un prototype de machine à courant continu à induit en anneau et collecteur radial, connu sous le nom d’anneau de Pacinotti.
En 1865, il publie, dans le numéro 19 de la revue Nuovo Cimento, une communication sur cet anneau tournant dans un champ magnétique qui préfigure l’induit des machines électriques et dont il envisage l’utilisation aussi bien en génératrice qu’en moteur.
Zénobe Théophile Gramme (1826 - 1901) s’installe à Paris en 1856 en qualité d’ébéniste modeleur à la société l’Alliance spécialisée dans la construction d’appareils électriques. Il a l’occasion d’y voir l’une des premières machines magnéto électrique dite de Clark mais inventée, en 1833, par l’américain Jaxton.
Gramme Observe : cette machine magnétoélectrique Clark, constate ses défauts et en déduit les amélioration pour en faire un générateur d’électricité.
Vers les années 1865, Gramme entre chez Ruhmkorff, le célèbre constructeur d’instruments scientifiques électromagnétiques : galvanomètres, électroaimants et la fameuse bobine d’induction qu’il avait présenté à l’exposition de 1855.
Gramme dépose un brevet sur l’usure des électrodes en charbon des lampes à arc, mais il ne cesse de penser au générateur qu’il envisage de construire. En 1867, il prend un brevet pour divers dispositifs destinés à perfectionner les machines magnéto électriques.
En cette année 1866, Werner von Siemens, travaille sur le moyen de transformer l’énergie mécanique en électricité et en 1867 remplace l'aimant permanent du rotor de la machine de Pixii par un électro-aimant alimenté par le courant produit par la machine elle-même (auto-excitation). La même année, il fait une communication devant l’académie de Berlin pour y décrire sa conception d’une dynamo électrique à auto-excitation. C’est aussi, à cette époque qu’il avance l’idée de la réversibilité de la dynamo et du moteur électrique.
En 1868, Gramme, de son côté, construit la première dynamo à courant continu, capable d’tre alimentée par un moteur à gaz puis en 1870 il dépose le brevet de la machine magnéto électrique produisant des courants continus, dont le premier client est la société Christofle qui l’utilise à la place des piles Volta pour la galvanoplastie. La machine gramme permet de déposer 600 gr d’argent en une heure sur des couverts en cuivre.
Alors qu’une pile se décharge inexorablement la machine de Gramme fournit de l’électricité qui se renouvelle. Elle est le premier à tre doté d’un induit bobiné en forme d’anneau. Gramme reprendra le mme principe pour développer ses différentes machines industrielles.
Le 17 juillet 1871 gramme présente sa machine à l’Académie des Sciences. Il dépose un brevet et recherche un commanditaire. Il fait fabriquer sa machine par les ateliers Breguet qui en plus de l’horlogerie fabriquent depuis 1842 des bobines de Masson dont s’inspira Ruhmkorff et des aimants Jamin en fer à cheval d’une force incomparablement plus grande que ceux obtenus jusque-là.
A la fin de 1871, Gramme prend accord avec le comte d’Ivernois, administrateur des Docks de Saint-Ouen, pour créer la Société des Machines magnétoélectriques Gramme, et Ivernois et y fait entrer Hippolyte Fontaine en qualité d’administrateur, poste qu’il occupera jusqu’en 1900.
Fontaine se révéla plus d’un administrateur en découvrant que la machine gramme est réversible De générateur de courant elle peut aussi produire de l’énergie si on la branche sur une source électrique la dynamo devient une machine à multiples usages industriels.
1873 : l’expérience décisive :
En 1873, à l’exposition de Vienne (Autriche), les circonstances amènent Hippolyte Fontaine à réaliser en public la première application industrielle de la transmission électrique des forces.
Hippolyte Fontaine est doublement présent en Autriche, à la fois au titre de la Société Gramme dont il est l’administrateur et qui expose ses machines génératrices de courant, alimentée par un machine à gaz et comme inventeur de petits moteurs domestiques.
La Société présente deux machines Gramme, une dynamo génératrice pour galvanoplastie, actionnée par un moteur à gaz, et une autre réceptrice alimentée par une batterie de piles destinée à mettre en mouvement une pompe centrifuge faisant fonctionner une cascade. Ce dernier dispositif a pour but de montrer la réversibilité de la dynamo, que Fontaine vient de mettre en évidence. L’empereur d’Autriche avait annoncé sa visite mais la batterie de piles est malheureusement en panne. Fontaine ne disposant que de la dynamo génératrice pour alimenter la seconde dynamo moteur, mais dont la tension de service est bien inférieure à la tension de la première, a l’idée de provoquer une chute de tension en intercalant entre les deux un câble de cuivre d’une longueur suffisante, soit deux kilomètres, jusqu’à ce que la pompe tourne à sa vitesse normale : il vient de montrer qu’il est possible de transporter l’énergie alors que production et utilisation d’électricité étaient confinées jusqu’alors dans les mmes lieux.
En 1879, une centrale hydraulique est construite à Saint Moritz
En 1881 la machine Gramme fit sensation à l’exposition de la lumière à Paris
Les expositions internationales constituent ces grands rendez-vous du 19ème siècle entre les états du monde "développé". Chacun y expose sa puissance technique et économique dans une rivalité qui s’affirme vouloir n’être que "pacifique".
L’électricité y prend naturellement toute sa place. C’est le cas à Londres en 1862, à Paris en 1867 et 1878, à Vienne en 1875 et à Philadelphie en 1876. Mais l’exposition de 1881, à Paris, est une innovation. C’est la première fois qu’une exposition internationale est entièrement consacrée à l’électricité et à ses applications. Cette rencontre prendra une importance particulière avec l’organisation, pendant l’exposition, du premier congrès international des électriciens.
Vue d'ensemble de l'Exposition Internationale d'Electricité.1881.
750 000 personnes visiteront l’exposition entre le 11 août et le 20 novembre. Dès l’entrée dans le Palais des Champs-Élysées le spectacle est grandiose. Au milieu du rez-de-chaussée, un phare électrique, modèle de ceux qui doivent être installés sur les côtes, éclaire la salle de ses feux tournants de différentes couleurs. Ce phare symbolise à lui seul deux des grandes affaires de cette exposition : l’éclairage et l’utilisation des génératrices électriques de forte puissance.
Au Congrès de Paris en 1881, et malgré l’absence de définitions précises, l’ampère, le volt et l’ohm furent recommandés comme unités pratiques.
Tesla Nicolas (1856-1943), est ingénieur diplômé de l’Ecole Polytechnique de Graz en Autriche. En 1883, il travaille pour la société Edison de Paris où il achève de mettre au point le premier moteur à induction utilisant le courant alternatif.
Grâce à ses travaux, le courant alternatif va gagner la bataille du transport à distance. tesla préconise d’abord l’utilisation des courants polyphasés (1882) et réussit à créer un champ magnétique tournant qui permet d’entraîner en rotation une armature mobile tornante. On a donné son nom à l’unité d’induction magnétique.
Marcel Deprez,(1843 - 1918,) en 1882, est chargé par Gramme d’établit une ligne transportant de l'électricité en courant continu sur une distance de 57 kilomètres entre Miesbach et Munich, il mène également d'autres expérimentations dans les environs de Grenoble et de Paris, mettant en œuvre de petits réseaux électriques.
Marcel Deprez après trois ans d'études et un an de travaux de juillet 1888 à avril 1889, vient de terminer les installations des usines de la Cascade des Jarrauds et de Bourganeuf, qui furent les premières en France où on transporta l'électricité sur une telle distance. L'installation comprenait une turbine hydraulique de 130 CV avec une génératrice de 100 CV. Le câble électrique qui reliait les deux sites avait un diamètre de 5 mm. Pour couronner cette prouesse technique, le premier téléphone de la région reliait les installations de la Cascade et de Bourganeuf; alors que l'utilisation commerciale du téléphone datait en France uniquement de 1879. L'éclairage de Bourganeuf comportait alors 106 lampes : éclairage des rues, église, mairie, cafés...Ainsi en 1889, Bourganeuf fut la première Ville en France à utiliser une électricité produite à une distance relativement importante
Les générateurs électriques du palais de l'industrie à l'exposition de 1881
750 000 personnes visiteront l'exposition entre le 11 août et le 20 novembre. Dès l'entrée dans le Palais des Champs-Élysées le spectacle est grandiose. Au milieu du rez−de−chaussée, un phare électrique, modèle de ceux qui doivent être installés sur les côtes, éclaire la salle de ses feux tournants de différentes couleurs. Ce phare symbolise à lui seul deux des grandes affaires de cette exposition : l'éclairage et l'utilisation des génératrices électriques de forte puissance.
Sebastian Ziani de Ferranti (1864-1930), dès l’âge de 13 ans concevoit l’éclairage du studio de photographie de son père à. A 18 ans, en 1882, il invente l'alternateur dont le principe est utilisé dans les alternateurs industriels actuels : un stator bobiné à l'intérieur duquel tourne un rotor à électro-aimant à courant continu. la même année il fait breveter son invention. En 1885, le jeune Ziani de Ferranti crée une société pour exploiter son invention, il doit y intégrer William Thomson (le futur lord Kelvin) qui a breveté antérieurement une génératrice de courant alternatif comprenant certaines idées mises en œuvre dans l'alternateur. C’est dans ce rôle que sa participation fut primordiale dans la conception et la construction de la première centrale électrique au monde à courant alternatif haute tension à Deptford, un quartier de Londres. Lors de son inauguration, la centrale généra du courant à 10 000 V et fournit de l’électricité à la majeure partie du Grand Londres.
François Borel,ingénieur, conçoit, en 1887, le premier compteur à induction à courant triphasé.
Michail Ossipowitsch Doliwo-Doborwolski, électricien russe, invente, en 1889, le premier moteur asynchrone à courant triphasé à cage d'écureuil (construit industriellement à partir de 1891). En fait le moteur asynchrone était "dans l'air". Qui fut réellement son inventeur ? Tesla, Ferraris ou Doliwo-Doborwolski ?
1889, première ligne de transport en courant alternatif aux USA : Oregon city - Portland, 21 km, sous 4 kV.
1891 Suisse : première installation de transmission de courant triphasé (15 kV, 40 Hz) entre une centrale hydraulique située à Lauffen sur le Neckar et Francfort sur une distance de 175 km (pertes de transport de 25 %). Première ligne de transport triphasé en Allemagne : 12 kV, 179 km.
1893, première ligne de transport triphasé aux USA en Californie, 12 km, sous 2,3 kV.
1896 Les entreprises électriques installent les premiers compteurs à tarif unique chez leurs clients.
1899 Premier chemin de fer d'Europe entièrement électrifié des Chemins de fer Berthoud-Thoune (40 km; 750 V; 40 Hz)
Michail Ossipowitsch Doliwo-Dobrowolshi, en 1889, invente le premier moteur asynchrone à courant triphasé à cage d’écureuil qui sera construit industriellement à partir de 1891. La même année, voit la mise en service, aux Etats-Unis de la ligne de transport en courant alternatif de 4 kV, longue de 21 km.
Werdermann remplace les éléments de charbons en contact continu par un seul brin positionné dans un tube réglé au moyen de poulies à contrepoids pour faire buter l’extrémité du charbon contre un disque de cuivre. C’est à ce point précis que se produit le jaillissement de l’arc électrique annonçant le début de l’incandescence. On pourra ainsi diminuer l’intensité de la lumière des dispositifs jusqu’alors réservés à de grands volumes et envisager un éclairage plus diffus et maîtrisé, sur un plus faible espace.
Voitures électriques
Herman von Jacobi présente, en 1839, un bateau électrique
l'Ecossais Robert Davidson, en 1839, réalise un chariot à moteurs électriques, composé d'un châssis sur quatre roues d'un mètre de diamètre montées sur galets de roulement. L'ensemble pesait 6 tonnes avec les piles et pouvait tirer une charge équivalente à la vitesse de 6,5 km/h soit une puissance inférieure à 1 CV. Cet engin primitif est quand même le grand ancêtre de tous les véhicules électriques routiers et ferroviaires à alimentation autonome.
l'Ecossais Robert Davidson, en 1842, fit circuler dans les rues d'Edimbourg. Le premier véhicule électrique recensé dans l'histoire. C'était un chariot mu par 8 électro-aimants alimentés par des piles électriques dérivées de la pile de Volta (inventée en 1800).
Le 20 avril 1881, le « Journal officiel » annonçait que l'ingénieur G. Trouvé (un nom qui ne s'invente pas !) – qui avait déjà inventé le moteur hors-bord électrique pour canots – avait adapté l'un de ses petits moteurs électriques à un tricycle Coventry Rotary.
Avec ses accumulateurs, il pesait 160 kg et il avait parcouru la rue de Valois (à Paris) à plusieurs reprises à la vitesse de 10 à 12 km/h.
Hilmann, le (25.04.1881), crée un tricycle motorisé par l'ingénieur Raffard avec 12 accus Faure,
En 1881, Raffard avait motorisé un omnibus qui allait être à l'origine de la première expérience de transport en commun routier doté d'une motorisation électrique
tricycle électrique Ayrton (18.11.1882)
tricycle biplace Magnus Volk (1882),
tricycle Cripper (1891),
tricycle Garrard (1892),
bicyclette Pingault (1894),
tandem Gladiator (1896
Le 22 mai 1897, un tandem électrique Clerc et Pingault couvrait le kilomètre en 57 secondes 4/5.
Charles Jeantaud construisit une voiture expérimentale électrique en 1881 mais la production sérieuse ne commença pas avant 1893. Une grande voiture avec des ressorts transversaux doubles à l'avant, 2 vitesses et une transmission par chaîne courut dans la course Paris-Bordeaux de l895. Les modèles de production avaient une conduite par volant, des moteurs montés sous le siège du conducteur, une transmission par chaîne latérale et des roues sur pneumatiques, il y avait même une version fiacre avec un capot frontal.
M. Jeantaud fut l'instigateur des essais de fiacre à moteur qui eurent lieu à Paris en juin 1898 et qui furent gagnés par ses créations. De sa détermination de promouvoir la vente de ses fiacres naquit ce qui est devenu depuis le record mondial de vitesse terrestre. Une Jeantaud conduite par de Chasseloup-Laubat atteignit plus de 60 km/h (39,24 mph) à Achères en décembre 1898,
le fabricant rival de fiacre électrique Camille Jenatzy riposta avec 65 km/h (41 mph),
un mois plus tard de Chasseloup-Laubat réalisa 68 km/h. L'adoption d'une carrosserie grossière au nez en V aérodynamique lui permit de pousser jusqu'à 92 km/h, mais il ne put contrer les 100 km/h de Jenatzy sur la "Jamais contente", après cela les Jeantaud ne prirent plus part aux compétitions.
Aux environs de 1897 un tramway à accumulateurs faisait le service « Madeleine-Courbevoie »
Relevons encore que le concours des « voitures de place » de 1898 (organisé par l'Automobile club de France du 1 au 12 juin) avait amené les concurrents à couvrir, à travers Paris, neuf itinéraires de 60 km chacun en terminant, le dernier jour, par un trajet Paris-Versailles-Paris.
Douze véhicules étaient inscrits mais un seul de ces véhicules était « à pétrole » (un coupé Peugeot) et on ne lui décerna aucune récompense du fait de sa consommation élevée de carburant
Les onze autres voitures étaient des « électromobiles », presque tous de fabrication Jeantaud et Krieger (si l'on excepte un coupé de la Cie générale des transports automobiles). A la suite de ce concours, M. E. Hospitalier écrira (dans « La Nature », 9 juillet 1898) : « Désormais, il est acquis que le fiacre à moteur à essence de pétrole ne saurait constituer un système d'exploitation de voitures publiques dans une grande ville ».
C'était sans compter sur les spéculateurs industriels et financiers !
Il y eut tellement de « fiacres électriques » dans Paris entre 1898 et 1910 que la Compagnie Générale des Voitures y avait créé (à Aubervilliers) une école de conduite pour les taxis mus à l'électricité
Il s'agissait d'un parcours de 700 mètres où les ex-cochers devaient piloter leurs engins en contournant et en évitant toutes sortes d'obstacles : palissades, ornières, pavés, animaux et passants figurés par des silhouettes.
Un excellent dessin représentant cette école de conducteurs fut publié par « L'Illustration » en date du 19 novembre 1898.
Dès 1890, on vit apparaître un grand nombre de véhicules électriques dans tous les pays industrialisés (France, Grande-Bretagne, Allemagne, USA
En France, les constructeurs Jeantaud et Krieger allaient se partager le marché et produire plusieurs milliers de véhicules.
En 1898, le grand-duc Alexis de Russie se montrait dans un landau attelé, non plus à des chevaux mais à un avant-train électrique conçu par le constructeur allemand Heilmann.
Dans l'un de ses numéros, le journal « L'Illustration » écrira : « Il est difficile d'imaginer un véhicule automoteur qui soit plus simple et plus attrayant qu'un véhicule électrique ».
A Paris, le constructeur Krieger fut le premier à implanter des stations de recharge pour ses voitures à accumulateurs et ce, dès 1898.
On pouvait y faire recharger les batteries ou, plus simplement, les échanger contre des batteries chargées, ce qui ne prenait que quelques minutes.
Un an plus tard, la quasi-totalité des taxis parisiens étaient dotés d'électromobiles.
Ci-dessus, une station de recharge et d'échange des batteries d'accumulateurs de la firme Krieger (Paris-1898
Ces stations était essentiellement destinées aux flottes des sociétés de taxis qui exploitaient les électromobiles.
Les chauffeurs regagnaient ces stations dès que l'ampèremètre indiquait la fin de la charge et l'échange des bacs contenant les batteries se faisaient en quelques minutes.
Le tramway électrique
Le tramway électrique connaît trois techniques distinctes : le captage du courant par le biais d’un fil aérien ou par le sol, ou les tramways à accumulateurs.
Le premier tramway électrique est mis au point par Werner von Siemens en Allemagne et Frank J. Sprague, aux états-Unis. Lors de la première exposition internationale d’électricité, en 1881 à Paris, Siemens présente une ligne de tramway qui relie la place de la Concorde au palais de l’Industrie, à l’emplacement de l’actuel Grand Palais. La mme année, un omnibus électrique, captant le courant par le biais d’un fil aérien, est mis en service à Berlin. Franck Sprague, en 1898, met en service, à Richemond (Virginie) un tramway électrique avec prise de courant par perche à roulette sur fil aérien. Il met au point un freinage rhéostatique et un système de commande unique de motrices pour la marche en convoi, système d’unités multiples qui est plus tard employé sur les réseaux de métro
Afin d'améliorer le service, la Compagnie du Tramway de San Sebastian décida d'entreprendre l'électrification de ses lignes en inaugurant en 1897 un nouveau système de traction, avant même Madrid et Barcelone.
Tramway à traction électrique système Thomson Houston, ligne de l’Etoile à la Villette (ligne TD). La traction électrique est assurée par des accumulateurs, installés sous la caisse de la motrice.
Mais les pouvoirs publics sont très réticents face aux fils aériens, considérés comme inesthétiques dans les centres-villes. Le principe de l’alimentation par accumulateurs est donc développé. C’est la Compagnie des tramways de Paris et du Département de la Seine (TPDS) qui ouvre une première ligne à accumulateurs entre Madeleine et Saint-Denis, en avril 1892. Mais les accumulateurs sont lourds, encombrants, et leur charge est particulièrement longue. Dès les premiers signes de faiblesse en ligne, le conducteur dirige sa motrice jusqu’au dépôt, sans arrt intermédiaire pour laisser descendre les voyageurs. Les arrts deviennent alors fixes, afin d’économiser les batteries, et divers systèmes palliatifs sont mis au point, comme la recharge en ligne sur des bornes alimentées par câbles souterrains, ou les accumulateurs à charge rapide, d’environ quinze minutes.
Le système d’alimentation par accumulateurs étant d’une utilisation trop complexe et assez peu fiable, les ingénieurs réalisent un nouveau système de captage en ligne par le biais de plots. En juin 1896, une ligne de tramways à plots est ouverte entre la place de la République et Romainville. Les véhicules sont dotés d’un frotteur, qui capte le courant sur des plots, émergeant légèrement de la chaussée. Ceux-ci sont uniquement mis sous tension au passage de la rame... du moins, en théorie. En pratique, les incidents d’exploitation sont nombreux, soit parce que le captage ne fonctionne plus, soit parce que les plots restent alimentés après le passage du tramway, ce qui provoque des accidents. Cette technique peu fiable connaît pourtant un franc succès : trois millions de personnes sont transportées sur cette ligne en moins de sept mois.
Le captage aérien par fil trolley, bien plus efficace et fiable, provoque un essor du tramway en banlieue, mais ce système d’alimentation demeure interdit dans Paris intra-muros pour des raisons esthétiques. La TPDS demeure la compagnie en pointe pour la mise en place de lignes de tramway électriques à fil aérien. en promettant une pose la plus discrète possible et son interruption sur les places pour ne pas altérer les perspectives.
Le captage du courant s’opère ici grâce à une nouvelle technique, En 1898, elle met au point des véhicules hybrides permettant de circuler sous fil aérien en banlieue et grâce à des accumulateurs dans la capitale. Mais c’est la Compagnie générale parisienne de tramways (CGPT) qui obtient la première l’autorisation d’employer le fil aérien dans Paris, Le développement des tramways électriques se révèle assez lent. Toutefois dès 1898, sur soixante-dix lignes, neuf voient circuler des trams à accumulateurs et deux autres cumulent accumulateurs et captage par fil aérien.
1900 Tramway électrique Rouen Bonsecours
Compagnies de chemin de fer métropolitain
1845, la ville de Paris et les compagnies de chemin de fer envisagent d’établir un réseau de chemin de fer dans Paris. Il s'agit à l'époque de véhiculer des marchandises. En 1871, le sujet est remis à l'ordre du jour. Le projet évoqué concerne la création d'un chemin de fer local qui doit desservir l'ensemble du département de la Seine,] c'est-à-dire un mode de transport intermédiaire entre les omnibus et tramways hippomobiles assurant alors la desserte de Paris et le réseau existant de chemin de fer à vocation nationale et régionale. À l'époque, la voie ferrée dans Paris se limitait aux neuf, gares terminus en cul-de-sac et aux six gares de passage interconnectées par la Petite Ceinture], ligne circulaire ouverte aux voyageurs et comprenant 21 gares.
Entre 1856 et 1890, les villes de Londres et New York, confrontées au même choix, créent un premier réseau consistant à prolonger les lignes de chemin de fer dans la ville. Londres met en service en 1863 une ligne circulaire desservie par des trains à vapeur et assurant l’interconnexion des gares londoniennes. En 1867, New York met à son tour en service un réseau de chemin de fer à vapeur dans la ville perché sur des viaducs métalliques. En 1890, la première ligne de vrai métro londonien - souterrain et électrique est inaugurée. Enfin en 1896, Budapest inaugure une ligne de tramway entièrement souterraine.
La combinaison de plusieurs facteurs finit par débloquer le projet parisien : on peut citer la pression de l'opinion publique mobilisée par les échecs précédents, la croissance démographique parisienne,
L’exemple des capitales étrangères, et l’approche de l’exposition universelle de 1900, décident les autorités de l’Etat à lancer enfin la construction du métro. Après l’adoption le 20 avril 1896 du projet de réseau de Fulgence Bienvenüe (1852-1936) est un ingénieur en chef des Ponts et Chaussées et père du métro de Paris et d'Edmond Huet directeur des travaux de la ville de Paris, le « chemin de fer métropolitain » est déclaré d’utilité publique par une loi du 30 mars 1898: le décret prévoit la construction d’une première tranche de 6 lignes avec une option pour 3 autres lignes. Les travaux sont lancés le 4 octobre 1898 dans le cadre d’une convention passée entre la Ville de Paris et la Compagnie du chemin de fer métropolitain de Paris (CMP), propriété d'un Belge, le baron Édouard Louis Joseph Empain.
Le cahier des charges du métro de Paris précise que celui-ci sera souterrain, à traction électrique et ne drvra pas franchir les portes de Paris
2000 ouvriers travaillent nuit et jour. La première ligne (Porte de Vincennes - Porte Maillot) construite en un temps record est ouverte au public le 19 juillet 1900 afin de desservir les épreuves des jeux Olympiques d’été de 1900 au bois de Vincennes.
Les Parisiens furent tout de suite séduits par ce nouveau moyen de transport qui permettait des gains substantiels de temps dans des conditions de confort meilleures que les moyens de transport disponibles en surface. Il y a deux classes ; le prix de la première est fixé à 25 centimes et celui de la seconde à 15 centimes, quel que soit le parcours
