Histoire de la conductibilité électrique

Au début du XVIII^ème siècle, le physicien anglais Stephen Gray (1666 à 1736) s'intéressa à la conductibilité électrique. Tout d'abord il esseya d'électriser directement les métaux n'étant pas isolé de la terre, mais en vain. Il se souvint ensuite, de l'expérience de Hauksbée (1670 à 1713) qui consiste à communiquer à différents corps neutres, dans l'obscurité, la lueur d'un tube en verre électrisé. Il pensa que le tube en verre électrisé peut aussi bien communiquer l'éffluve électrique (dans le temps les scientifiques croyaient que les charges électriques étaient un fluide) à des corps neutres. Il pris donc un tube en verre (très répandu à cette époque car ce genre de matériel n'était pas cher et ne demandait pas une machine électrostatique lourde pour l'électriser) de 1 m de long et 3 cm de diamètre, fermé à ses bouts par deux bouchons de liège. Les bouchons de liège sont destinés à protéger le tube de la poussière quand il n'est pas utilisé. Mais, Stephen a eu l'idée de les utiliser dans son expérience. Il le frotta de manière ordinaire et l'approcha de corps légers. Il remarqua que les corps légers sont aussi attirés par le verre que par les boutons de liège. Il conclut que le verre a communiqué sa vertue électrique au bouchon de liège. Il planta ensuite dans l'un des bouchons une tige de sapin sur laquelle il fixa une boule d'ivoire et répéta la même expérience que précédement. Il remarqua que le tube, le bouchon, la tige de sapin et la boule d'ivoire attirent tous les plumes mais avec une différence : la boule d'ivoire présente une plus forte attraction des plumes. Il refit la même expérience avec des tiges de 20 et 60 cm, et trouva le même effet.

Voulant utiliser du métal dans son expérience, il inserra la première extrémité d'une tige de fer dans le bouchon de liège, et attacha la boule d'ivoire à l'autre extrémité. Il frotta le tube de verre et vit la vertue électrique se transmettre à la boule d'ivoire. A 90 cm, le fil de fer est devenu gênant à cause de sa vibration lors de l'électrisation du tube de verre. Stephen suspendit alors à l'aide d'une ficelle la boule d'ivoire. le résultat est toujours le même : la boule attire les plumes avec la même force. Il remplaça par la suite la boule d'ivoire par tout genre de matériaux (métaux, végétaux, liège, craie…) qu'il trouva à sa portée. Le résultat est inchangé : la vertue électrique se transmet toujours quelque soit la nature du matériau. Quelques jours plus tard, voulant connaître la portée de la charge électrique il arriva à communiquer la vertue électrique à la boule à travers des cannes et des fils de 7m, 10m, et 16 m suspendu depuis son balcon.

Maintenant qu'il atteint le plus haut point de sa maison il proposa de tirer les fils horizontalement. Il attacha la première extrémité du fil au tube en verre. Il tira ce fil horizontalement, et l'enroula sur un clou enfoncé dans un mur, avant de l'attacher à la boule d'ivoire. Le frottement du tube, n'entraîna aucune attraction au niveau de la boule d'ivoire. Stephen conclu que l'électricité s'échappe dans le pillier au niveau du clou et n'arrive pas à la boule.

fig 1 : Stephen GRAY et Jean DESAGULIERS conduisent l'électricité à de longues distances à travers un fil.

Après avoir communiqué ces résultats à Wheler, ce dernier lui proposa de suspendre la corde à un fil de soie. Ravi par cette proposition, car la petitesse du fil de soie laisserait échapper moins d'électricité, le 2 juillet 1729, les deux scientifiques fixèrent par son extrémité une corde, de 24 m (80 pieds) de longueur, à un tube en verre. Ils la laissèrent s'appuyer sur un cordon en soie, et attachère une boule d'ivoire à son autre extrémité. Après frottement du tube, les feuillets de cuivre placés en dessous de la boule étaient attirées par cette dernière fig 2.

fig 2 : électrisation de la boule d'ivoire attachée à un fil qui repose sur un fil de soie

Le lendemain, comme ils voulaient allonger encore la corde, le cordon de soie cassa, ils le remplacèrent par un fil de métal. Mais ils n'obtinrent plus aucun phénomène d'attraction. Il conclurent que la soie a la propriété de ne pas livrer passage à la vertue électrique contrairement au métal.

Ces travaux ont ainsi permis de distinguer deux types de corps : les conducteurs et les non conducteurs (ou isolant) ainsi dénominés une dizaine d'années plus tard. A titre d'exemple les métaux usuels, l'eau de pluie, le coton sont des conducteurs et la soie, la laine, et la résine sont des isolants.

Ref : Phil. Trans. R. Soc. XXXVII, (1731-1732) page 18.