De l’invention de l’électricité à la 2° révolution industrielle

1. De l’invention de l’électricité à la 2° révolution industrielle • Propriétés inexplicables de l’ambre et de la pierre d’aimant • « Feux de saint-elme » des marins • … boussole des chinois • Le premier à expérimenter rigoureusement magnétisme et électricité est le médecin personnel de Elisabeth 1, William Gilbert • Premières expérimentations des propriétés électrostatiques des corps : • Un intérêt attiré par les interrogations que suscite l’astronomie renaissante (héliocentrisme – Copernic 1530) => de quelle nature est cette force attractive, mystérieuse et invisible faisant que la Terre tourne autour du Soleil ? …et qui fait que la Lune ne tombe pas? • La découverte de force de gravitation universelle réinsère les phénomènes électriques dans les flux d’idées scientifique ; c’est la raison pour laquelle von Guericke construit la sphère, première génératrice électrostatique (1663)

2. Un orage violent sur Venise: jusqu'au milieu du XVIIIe, la foudre a été assimiléé à une manifestation de la colère des dieux (cf. les trois fils de Gaia : Brontès (le tonnerre), Stéropès (la foudre) et Argès (l'éclair))

3. Bizarreries et croyances • Feu de saint elme : les marins ont utilisé le nom d’un évèque • martyre ; il résulte de l’effet de couronne, qui se produit lorsque le champ • électrique à proximité d'un conducteur est assez fort pour provoquer une décharge dans l'air • et ainsi stimuler les molécules qui émettent alors une lumière caractéristique. • Farfadet : c’est le nom donné au feu de Saint-Elme lorsqu’il apparaît au-dessus d’un cumulonimbus. • (divinité farceuse, mobile… On dit • également qu'il lui arrive de • réparer des outils, des chaussures, • des choses cassées)

4. « Prenez une sphère de verre, ou comme on l'appelle, une fiole, de la grosseur d'une tête d'enfant. Placez-y du soufre concassé en morceaux dans un mortier et approchez du feu, de manière à faire fondre le soufre. Le tout étant refroidi, cassez le globe de verre pour en retirer la sphère de soufre, que vous conserverez dans un lieu sec : il faut ensuite percer ce globe de manière à faire traverser son axe d'une ligne de fer. Le globe sera alors préparé. » Experimenta nova Magdeburgica (bourgmestre de Magdeburg)

5. « Le baiser électrique » • De la spectacularisation à la science institutionnelle : • Les hémisphères de Magdeburg (1657) • Les expériences de l’abbé Nollet qui contribuèrent beaucoup à démocratiser la science au XVII°S. Notamment la « bouteille de Leyde » (1742) • "NOLLET, Abbé;" "L'art des expériences, ou avis aux amateurs de la Physique, Sur le Choix, la Construction et l'usage des Instruments; Sur la préparation et l'emploi des drogues." Amsterdam Changuion 1770 • Une vision « magique » : • Stocker des charges électriques en quantité suffisante dans un dispositif transportable afin d’en faire usage pour des applications médicales ou des expérimentations électriques

6. La bouteille de Leyde • En 1746, Van Musschenbroek cherchait à électriser l'eau contenue dans un vase par l'intermédiaire d'une tige métallique plongeant dans l'eau de la bouteille et reliée à la machine électrique de Otto Von GERICKE (1602-1686). Il subit une commotion au moment de la décrocher. L'abbé Nollet, en France, fit passer une décharge électrique ans 300 soldats de la garde royale en présence de Louis XV. • Les découvertes scientifiques étaient à l’époque faites par de bons artisans ayant de bons instruments Muschenbroek était fils de fabricants d’instruments scientifiques (pompes à air, microscopes et télescopes)

8. La mathématisation des connaissances empiriques • Les français du Fay et Charles de Coulomb • Une étape importante de l’algébrisation : l’apparition de Franklin qui importe un raisonnement algébrique venu de la théorie de la comptabilité (le principe de conservation des charges électriques) • 1752 : théorie des pointes et invention du paratonnerre, victoire contre l’occultisme La réception de l’invention était liée à une critique progressive de la Providence : remémoration d’Epicure (« si Dieu lance la foudre, d’où vient qu’elle tombe sur ses propres temples? »)

9. Durant un orage à Philadelphie, le physicien Benjamin Franklin lance un cerf-volant avec une pointe métallique et capte l'électricité atmosphérique.

10. La galvanoplastie et l’électrodynamique : de la découverte fortuite de la pile…

11. La pile de Volta (1800) • Naissance d’une controverse entre Galvani et Volta : théorie animale contre théorie physique (e’ la diversita’ de metalli che fa) • La pile : le premier moteur électrique "permanent", c’est-à-dire appareil capable de fournir un courant continu une fois inclus dans un circuit fermé. Volta : "elle se compose d'une série de morceaux cuivre ou mieux, de disques argentés, plaçés l'un sur l'autre et en alternance avec des disques d'acier, ou mieux, de disques de zinc, entre chaque paire de disques en métal il y a un disque de carton (ou d'autre chose) imbibé de sel ou d'eau acidulée." Volta présentant sa pile à Bonaparte (1801)

12. .. à son exploitation industrielle • Quelqu'un demande : "A quoi peuvent servir les ballons ? - A quoi peut servir l'enfant qui vient de naître ?..." riposte le savant. (anecdote du voyage de Franklin en France en 1783) • Volta savant universitaire ne participe pas aux applications industrielles. Mais un corps de chimistes spécialisés se développe : • Développement de la pile sèche (Leclanché) • Développement de la pile impolarisable

13. Dans la pile Volta, entre les plaques de Zinc et celles de Cuivre, se trouvent des disques mouillés par un électrolyte acide. Un électrolyte est un corps contenant des ions et qui se déplace pour conduire le courant.L’électrolyte acide contient des ions hydrogène H+. Lors du passage d’électrons dans cet électrolyte, il se forme du dihydrogène.2 H+ + 2 e-à H2.Le dihydrogène est un isolant et va, ici, être polarisant car il va se déposer sur l’électrode + en cuivre et formera un écran qui empêchera ou plutôt qui ralentira le passage des électrons.

14. La 2° Révolution Industrielle et l’électrodynamique • Oersted (1820) rétablit une légitimité scientifique au lien naïf électricité/magnétisme • Faraday (1831) dégagea le concept de force électromotrice et établit les lois du phénomène d'induction électromagnétique ouvrant ainsi la voie aux applications techniques de l'électricité (générateurs, dynamos, transformateurs, etc.) dont l'étude constitue l'électrotechnique. Moteurs électriques. • Ampère (le Newton de l’électricité) et bien sûr Maxwell. • Gramme (1871) : applications dans l’orfèvrerie. Effets d’entraînement. Emergence d’un « système technique ».

15. La controverse féroce courant alternatif/courant continu • Lutte titanesque entre les deux systèmes: • Tesla vante une possibilité de réduire la dissipation énergétique • Edison accuse le c.alt. d’induire un champ électromagnétique • Tesla avertit en retour contre les risques d’inflammation de la ligne électrique continue, et contre le coût de la parade. • L’Exposition Universelle de Chicago se solde par un triomphe de Westinghouse/Tesla : soumissionnement de plusieurs contrats avec les pouvoirs publics, notamment pour la centrale de Niagara Falls)

16. Télégraphe et innovation distribuée • Une demande qui croît au début du 19° Siècle • Le développement des chemins de fer crée des besoins de signalisation • En 1815, le télégraphe optique de Londres recevait un message débutant comme suit : " " Wellington defeated " (Wellington défait), le brouillard interrompit la suite de la transmission. On crut à la défaite de Wellington, d'ou la chute brutale du cours des fonds publics. En réalité, le message aurait dû être : " Wellington defeat the French at Waterloo. " Seuls, les frères Rothschild reçurent à temps le bon message par la poste, confiée aux pigeons voyageurs, et profitèrent de cette baisse pour faire fortune. • L’émergence du standard de Samuel Morse (« le fil qui chante ») • Bataille entre les standards jusqu’en 1840 environ : il y avait plusieurs dizaines de systèmes (différences dans les récepteurs, manipulateurs, nombres de fils, codes) • Samuel Morse gagne la bataille de standardisation en réussissant à convaincre les pouvoirs publics (le Congrès américain). • Le souci de Morse est d’améliorer la standardisation : • Standardisation internationale en 1851 pour éviter que chaque pays adopte son propre alphabet. La gestion de l’alphabet unifié donna naissance à l’UIT en 1965. • L’innovation technique est assurée par le personnel du télégraphe, notamment par des jeunes célibataires itinérants : • Edison a commencé à 17 ans comme télégraphiste itinérant • Baudot surnuméraire de l’AFT mit au point le multiplexage • Heaviside idem calcule l’affaiblissement du signal avec la portée en utilisant des transformées de Laplace. • Hughes met en place un traducteur automatique.

17. Codes spéciaux:

18. Histoire du téléphone • 1876 : Graham Bell (professeur d’élocution pour malentendants), exploitation internationale. • Primo-usages inattendus : le théâtrophone de Clement Ader (1878-1889) • 1889 : commutateur automatique Strowger, le « girl-less telephone » • Pendant longtemps, freiné par les problèmes de portée (triode 1906, premier câble transatlantique 1956) • Développement autour d’un monopole aux USA, contrairement au télégraphe. • Theodore Vail (1907-1924) « one system, one policy, universal service », effort sur la RD (Bell Labs) • En France, apparition du monopole en 1889, mais le réseau est très lent à se diffuser, faute de soutien public. Le retard français est très marqué aussi pour le télégraphe électrique (création de l’ENST en 1878).

19. La radio ou la valorisation par le contenu • 1890 Edouard Branly • radioconduction, cohéreur • 1895 : Gugliemo Marconi, amateur • Assemble cohéreur/éclateur/antenne • Invente le spectre et l’idée de « stations » émettrices, (transmission d’événements sportifs, fonde la Marconi Wireless Signal Company) • 1901 : Gustave Ferrié • détecteur électrolytique • 1907 : Lee de Forest • lampe triode (ampli). Dès 1915 en F, suite aux efforts du colonel Ferrié, fabrication industrielle à grande échelle de « boîtes A » (postes à galène) associées à « 3ter » (ampli), premiers équipements en réception • 1915 : essor de la radiotéléphonie militaire. • 1920 : engouement amateur (fabrication à partir de kits par amateurs). Les équipementiers les payent pour qu’ils fournissent du contenu. lampe Grammont usine lyonnaise 1915 tungstène/molybdène/nickel broche laiton/support porcelaine

20. La mobilisation des amateurs • 1921 : essor en France de la radio-émission publique • Le 26 novembre 1921 a lieu peut-on dire la première émission de RADIOPHONIE française. Dans les locaux de la très récente et puissante station de "SAINTE-ASSISE", près de Melun, une chanteuse de 1'opéra Comique, mademoiselle Yvonne Brothier, debout au milieu de tout l'appareillage d'émission, devant un microphone en forme de cône, interprète "la Marseillaise", la "Valse de Mireille" et un air du "Barbier de Séville". A quarante kilomètres de là, une assemblée réunie en banquet à l'Hôtel Lutétia à Paris par la Société Amicale des Ingénieurs Electriciens en l'honneur d'Ampère entend la voix de la chanteuse, "avec une grande intensité et une netteté parfaite". C'est l'enthousiasme ! Le concert est également capté par de nombreuses stations françaises et étrangères dans un rayon de 1.600 kilomètres. • 1922 : les premières stations émettrices • La première station émettrice est le poste de la Tour Eiffel (février 1922). Il émet sur une "longueur d'onde" de 2.650 mètres. La puissance de I Kilowatt est portée à 6 Kilowatt en 1923. A 16 h 30, les premiers temps, installé dans les locaux souterrains du Champ de Mars, un sapeur du Génie, en uniforme, annonce : " Allo ! Allo ! Ici poste militaire de la Tour Eiffel... " puis il donne lecture d’un bulletin de la Météorologie Nationale destiné principalement aux Agriculteurs. Suivent les Cours de la Bourse et des matières agricoles. Des artistes bénévoles, musiciens ou comédiens organisent des émissions dites "Radio-Concerts". Les plus célèbres sont Sacha Guitry et Yvonne Printemps. A partir de 1924, Maurice Privat, le premier au monde, diffuse le "Journal parlé" et des chroniques. [BBC 1922, Radio Moscou 1923, radio PTT en France 1923, la radio de l’Ecole Supérieure des Postes et Télégraphes ] • La première radio privée est RADIOLA, créée par la "Société Française Radio-électrique" (S.F.R.). SFR diffuse des émissions pour amorcer la vente de ses équipements (émission et réception). Les dirigeants de cette entreprise pressentent tout l'avenir de l'industrie radio-électrique dans la clientèle "grand public" pour autant que des programmes intéressants soient mis à sa disposition. Le poste de Levallois commence à émettre le 6 Novembre 1922, sur 1.780 mètres avec une puissance de 2 Kilowatts. Il diffuse depuis l'auditorium installé dans le sous-sol du 79, boulevard Haussmann, des concerts, des lectures de poèmes, des bulletins d'information. Le "speaker", Marcel Laporte, surnommé "RADIOLO" devient rapidement célèbre. La puissance est portée à 15 kilowatts en 1924 et la station prend le nom de "RADIO-PARIS". • 1923 : développement des stations de radio • Décret du 24 novembre 1923 réglementant le droit (et la puissance) de la radio-émission privée. • La plupart des auditeurs sont des amateurs qui bricolent leur station de réception (rebus de l’armée) • Des courageux s’établissent radio-électriciens en louant les stations d’émission à des sociétés commerciales (Radio Lyon, créée en 1925, loue à SFR). Ils bricolent des programmes musicaux. C’est l’époque des « applause cards ». Ils sollicitent l’interaction avec le public par des moyens autres que les ondes. • 1925 : autorisation (Painlevé) du financement publicitaire. Auparavant : financement par une redevance versée par le syndicat des constructeurs de lampes et récepteurs et par la vente des programmes (journal)

21. « … A l'extérieur apparaissent, voltmètres, ampèremètres et quelques manettes de réglage. A travers les grilles, il est possible de distinguer: bobines de selfs, rhéostats et lampes amplificatrices de puissance. Ce matériel provenait disait-on de l'émetteur RADIOLA de Clichy remplacé par une installation plus puissante. Les fils d'antenne sont tendus au dessus des toits. Le studio se trouve dans une modeste pièce d'habitation proche de l'installation technique. Le meuble principal est un microphone à grenaille de charbon type Radiola. Dans la partie supérieure d'une curieuse construction en bois à quatre pieds écartés, d'une hauteur de un mètre quarante, il repose comme dans un hamac sur une bande caoutchouté pour éviter les vibrations parasites. Se trouvent là également un piano, un violoncelle, des porte-partitions, une table, des chaises, un portemanteau... au mur en grandes lettres le mot : SILENCE. …. »

22. L’ère du poste à galène (1915-1926) • Les premiers récepteurs sont composés uniquement de la galène, de son chercheur, de quelques bornes et des écouteurs. Par la suite, on y ajoute un ou plusieurs circuits d'accord pour augmenter sensibilité et sélectivité. Un circuit d'accord ou circuit oscillant est composé d'une "bobine de self inductance" mise en parallèle avec un "condensateur". En faisant varier le nombre de spires de la bobine, quelques dizaines ou centaines, et la capacité du condensateur, on obtient l'accord sur une fréquence déterminée... calculable. • L'imagination des constructeurs et des bricoleurs donne naissance à quantités d'appareils aux caractéristiques et aux formes les plus diverses. On parle de montages "Oudin" ou "Tesla" (noms des inventeurs), de selfs à spires jointives, en nid d'abeilles, en fond de panier, en latis, en gabion, de condensateurs fixes, de condensateurs variables à lames mobiles....

23. Naissance de l’appareil de salon (1926-1939) • Superhétérodyne ou Radiomulateur : l'aspect des récepteurs de TSF se modifie. Il ne s'agit plus d'appareils de laboratoire. On commence à parler de réception par "changement de fréquence". On commence à parler de réception par "changement de fréquence". Les lampes et les bobines disparaissent à l'intérieur d'une ébénisterie en acajou ou en marqueterie. Les amateurs les plus soucieux d'être agréables à leurs épouses achètent de beaux meubles pouvant loger également piles ou batteries, chargeur, haut-parleur.... Le nombre de boutons fixés sur la plaque avant en ébonite ou en aluminium, diminue. • On commence à voir des appareils branchés sur secteur (et non plus sur « accus »). • 1931 : Révolution commerciale. Apparition des postes américains dits « Midgets » à la Foire de Paris (coffret ébénisterie, 3 boutons, rendu bien meilleur des basses grâce à leurs condensateurs électrodynamiques, alimentation sur secteur). Commercialisation des appareils Philips/Radiola en Europe dans les années 1930.

24. L’exemple du cinéma • Trois cas d’innovateurs à la fortune diverse… • Emile Reynaud (1877) invente le praxinoscope. Issu d’un milieu d’artisans de précision, il améliore le phénakistiscope de Plateau, peaufine les finitions. Il a l’idée géniale de la projection sur grand écran et invente le théâtre d’optique pour l’Expo Universelle de 1889. Il est embauché au Musée Grévin (Pantomimes Lumineuses). • Thomas Edison invente le kinétiscope (1892), un visionneuse d’images animées destinée aux parcs d’attraction et lieux d’amusement. Il adopte une politique laxiste sur la diffusion des appareils, mais se rémunère sur la vente des bandes (qu’il réserve aux clients enregistrés). En 1906, il le couple à un projecteur : le vitascope Edison. • C’est une petite boîte en bois de pin avec un trou sur la façade supérieure, dont la première exhibition eut lieu dans les laboratoires de West Orange. Elle est à défilement continu et l’entraînement du film est obtenu par frottement, par laminage. • Les frères Louis et Auguste Lumière inventent le cinématographe (1895). Ils sont industriels, usine de plaques photographiques (les premières plaques à émulsion rapide). Ils inventent sur leurs loisirs un appareil de projection à défilement cadencé, la croix de Malte (1894). • Pour tester le prototype, ils filment La sortie d’usine à Montplaisir. Ils embauchent des opérateurs pour une tournée triomphale aux USA (1896).

25. Un financement mixte • Le cinéma a été un peu financé par des dons de mécènes : • Les équipements des savants Marey et Muybridge (fusil chronophotographique) ont été financées par l’argent personnel de magnats de l’industrie classique (ainsi le speculateur foncier Leslie Stanford, qui deviendra Pdt de la Central Pacific et gouverneur de Californie, lance une récompense pour qui prouve que le cheval au galop quitte le sol de ses quatre fers à la fois – 1887). • Les profits de l’entreprise familiale de l’industriel Lumière servent à financer la RD pour le cinématographe • Le financement majoritaire vient des propriétaires de salles (cafés, théâtres, musées) : • 28 décembre 1895 : M. Volponi, propriétaire du Grand Café, bd des Capucines, sous-loue son sous-sol à Louis Lumière (Volponi fait l’erreur de refuser un système de partage de recettes) • 1892-1898 : le musée Grévin salarie Reynaud, en vertu d’un contrat léonin (et c’est l’astreinte qui l’empêche d’améliorer son invention) • Georges Méliès est directeur du Théâtre Robert Houdin • Les financements publics font vivre marginalement certains innovateurs : • Emile Reynaud nommé vacataire à l’Ecole Publique des Arts et Métiers du Puy (démonstration de gestes techniques)

26. Le milieu est très concurrentiel • A l’Exposition Universelle (1889) la démonstration d’Emile Reynaud fait l’objet d’espionnage de tous ses concurrents • Louis Lumière refuse de montrer son appareil à Georges Méliès pourtant ami « C’est un grand secret que cet appareil et je ne veux pas le vendre. Je désire en faire moi-même et exclusivement l’exploitation » (Louis Lumière à Méliès en novembre 1895 à une projection privée devant les professionnels belges de la photographie). • La protection choisie est le secret industriel. (Quelques brevets : cinématographe, kinétiscope, théâtre optique, sont brevetés)

27. Le public passe d’un effet-cantine à un goût sélectif • En 1892, tout émerveille le public, et le cinéma est un métier de forain. • Pathé commence comme vendeur ambulant de phonographes puis de kinétoscopes (il fait la navette avec Londres) • Dès 1900, le public se lasse et on cherche à renouveler les bandes et le contenu. • C’est un souci commun à Méliès, Reynaud, Edison, Lumière. Devant la cherté de la celluloïd, Pathé va même jusqu’à traîter les films usés à base d’enzymes, repolir le support et réemulsionner • Les frères Lumière inventent le reportage d’actualités (le premier qui fera sensation est celui congrès de la Société photographique de France, où l’on voit Janssen et le conseiller général du Rhône). Plus tard, Pathé • En 1905, Pathé se fait spécialiste des scènes grivoises à caractère piquant (en 1905, la préfecture de Paris démantèle un réseau de cinéastes obscènes). Parallèlement, Emile Cohl (pour Gaumont) invente les trucages • En 1899, Pathé crée la Cité du film à Joinville-le-Pont, Gaumont les Buttes Chaumont

28. Le Pathé-Baby (1920s) • 1905 : incendie du Bazar de la Charité • Important goulot d’étranglement à l’extension du cinéma; il faudra attendre le remplacement du nitrate par l’acétate de celluloïd pour que la pellicule soit ininflammable. • 1922 : le cinéma sort des grandes salles avec la commercialisation du Pathé-Baby, pour les amateurs, les écoles, les patronages, et les projections familiales. • Le Pathé-Baby est l’appareil qui forma Charlie Chaplin, Jacques Demy, etc…Le développement des bobines était fait dans les laboratoires Pathé