Activité documentaire — L'histoire des circuits électriques

En 1827, le physicien allemand Georg Simon Ohm, alors simple professeur de lycée, publie un ouvrage dans lequel il établit, à partir de nombreuses expériences sur des fils métalliques, une relation simple entre la tension appliquée aux bornes d'un conducteur et l'intensité du courant qui le traverse. Cette relation deviendra plus tard la loi d'Ohm.

Pourtant, à l'époque, ses travaux sont accueillis très froidement par la communauté scientifique allemande. Un critique va jusqu'à qualifier son livre de « tissu de fantaisies grossières ». Ohm, découragé, perd même son poste d'enseignant pendant plusieurs années. Ce n'est que progressivement, grâce à la reconnaissance de scientifiques d'autres pays (notamment britanniques), que l'importance de sa découverte est admise.

Il faudra attendre 1881, soit près de 30 ans après la mort d'Ohm, pour qu'un congrès international de physiciens décide de donner son nom à l'unité de résistance électrique : l'ohm, de symbole Ω. Aujourd'hui, la loi d'Ohm est l'une des relations les plus utilisées de toute l'électricité, enseignée dans le monde entier.

Dans les années 1960-1970, les guirlandes lumineuses de Noël étaient fabriquées avec toutes leurs ampoules branchées en série : le courant devait traverser une ampoule, puis la suivante, puis la suivante, pour former une seule boucle. Le problème ? Si une seule ampoule grillait, elle interrompait le passage du courant en cet endroit précis — et comme dans un circuit en série l'intensité est la même en tout point, plus aucune ampoule de la guirlande ne s'allumait.

Les installations électriques de nos maisons fonctionnent au contraire selon un principe de dérivation (ou circuit en parallèle) : chaque pièce, chaque prise, chaque appareil est branché sur une dérivation indépendante. Ainsi, si l'ampoule du salon grille, la télévision de la chambre continue de fonctionner normalement : chaque branche du circuit reçoit sa propre part du courant, indépendamment des autres.

Les guirlandes modernes utilisent aujourd'hui elles aussi des montages en dérivation (ou des systèmes électroniques qui contournent l'ampoule défaillante), justement pour éviter ce défaut bien connu des circuits en série.

Le courant électrique qui alimente nos maisons peut être dangereux : une intensité relativement faible, si elle traverse le corps humain, peut provoquer des brûlures internes ou des troubles graves, voire être mortelle. C'est pourquoi toute installation électrique domestique comporte plusieurs dispositifs de protection, regroupés dans le tableau électrique.

Le disjoncteur général coupe automatiquement l'alimentation de toute la maison si l'intensité du courant devient trop importante (par exemple lors d'un court-circuit), ce qui évite un incendie dû à un échauffement excessif des fils. Le disjoncteur différentiel surveille en permanence si une partie du courant s'échappe du circuit normal — par exemple à travers le corps d'une personne qui touche un appareil défectueux — et coupe le courant en quelques millisecondes si c'est le cas, ce qui peut sauver une vie. Enfin, chaque circuit (prises, éclairage, plaques de cuisson…) est protégé par un fusible ou un disjoncteur divisionnaire, dimensionné pour l'intensité maximale que les fils de ce circuit peuvent supporter sans surchauffer.

Ces dispositifs exploitent, à l'échelle domestique, les mêmes grandeurs électriques étudiées en classe : ils mesurent en permanence l'intensité du courant pour détecter un danger et agir automatiquement, bien plus vite qu'une réaction humaine.