Faraday : une nouvelle vision du champ magnétique

Un courant est stationnaire si son intensité ne varie pas avec le temps. Si le courant qui génère un champ magnétique est stationnaire, alors le champ magnétique qu’il génère est statique (ses lignes de force ne bougent pas).

Un champ magnétique statique ne génère pas de courant : un aimant posé à côté d'une bobine ne fait pas passer de courant dans la bobine. Mais qu’est-ce qui se passe dans le cas d’un champ magnétique qui varie avec le temps, par exemple dans le cas d'un aimant qui bouge ?

Pour répondre à cette question, Michael Faraday fit, en 1831, l’expérience suivante. Il pris deux bobines, marquées 1 et 2 dans la figure en bas. La bobine 2 était reliée à une batterie électrique (3) par deux fils, connectés aux pôles positif et négatif de la pile. La bobine 1 était connectée à un galvanomètre (4), un instrument qui mesure l'intensité du courant qui passe dans le circuit.

Quand un des deux fils qui reliaient la bobine 2 à la pile était deconnecté, aucun courant ne se passait, ni dans la bobine 1, ni dans la bobine 2. Mais, une fois que ce fil était reconnecté pour faire passer un courant dans la bobime 2, une « onde d’électricité » se produisait dans le circuit du galvanomètre (c'est-à-dire dans la bobine 1), avant que le courant dans le circuit de la batterie (c'est-à-dire dans la bobine 2) ne devenait stationnaire. A ce point-là, le courant dans la bobine 1 s'arrêtait.

Faraday refusait la notion d’une action à distance d’un circuit sur l'autre. Son explication était que l’interaction se passait à travers la médiation du champ magnétique. Le courant qui s’instaure dans la bobine connectée à la batterie génère un champ magnétique, qui monte en intensité et se propage dans l'espace jusqu'à l’intérieur de l’autre bobine, avec l’effet d’y induire un courant (voici pourquoi on appelle ce phénomène induction électromagnétique). Quand le champ magnétique généré par le courant dans la bobine 2 atteint sa valeur finale, il devient statique. A ce point-là, l'« onde d’électricité » disparaît comme une vague de tsunami après son passage dévastateur et le courant dans le circuit de la batterie cesse d'avoir aucun effet sur le circuit du galvanomètre.

L’explication proposée par Faraday fut reçue avec scepticisme par ses contemporains. Non seulement la notion de lignes de force y était introduite pour la première fois et sans formalisation mathématique rigoureuse, mais aussi Faraday était le premier voir le champ magnétique non pas comme une abstraction mathématique, mais comme une entité physique qui remplissait l’espace, se propageait dans l’espace et transportait une force.