Pose un aimant à côté d'une bobine de fil de cuivre : il ne se passe rien. Agite-le : du courant apparaît ! Sans pile, sans prise, juste un aimant qui gigote. Ce tour de passe-passe, découvert en 1831 par un ancien apprenti relieur, fabrique aujourd'hui presque toute l'électricité produite en France.
L'apprenti relieur qui voulait tout faire à l'envers
Michael Faraday n'a jamais mis les pieds à l'université. À 14 ans, il entre en apprentissage chez un relieur de Londres. Il relie des livres… et surtout, il les lit, en particulier ceux qui parlent d'électricité. Il assiste aux conférences du grand chimiste Humphry Davy, lui envoie ses notes soigneusement reliées (forcément), et finit par devenir son assistant. Un des CV les plus improbables de l'histoire de la physique.
En 1820, le Danois Hans Christian Ørsted a montré qu'un courant électrique fait dévier l'aiguille d'une boussole : l'électricité fabrique du magnétisme. Faraday, lui, se pose la question à l'envers : et si un aimant pouvait fabriquer de l'électricité ? Il cherche, rate, recommence. Le 29 août 1831, enfin, il observe un premier courant « induit ». Quelques semaines plus tard, il réalise l'expérience la plus parlante : il enfonce un aimant dans une bobine reliée à un détecteur de courant… et l'aiguille bouge.
Un aimant qui bouge, sinon rien
Quand l'aimant entre dans la bobine, l'aiguille part d'un côté. Quand il ressort, elle part de l'autre. Et quand il reste immobile, même collé contre la bobine ? Rien. Le néant. Ce qui compte, ce n'est pas l'aimant : c'est le changement. Et si tu bouges la bobine au lieu de l'aimant ? Ça marche aussi : seul compte le mouvement de l'un par rapport à l'autre. Son nom officiel : l'induction électromagnétique.
Pour voir ça bouger : l'animation aimant et bobine.
Le flux, ou la pluie dans ton seau
Les physiciens parlent ici de flux magnétique, noté Φ (« phi »). En simplifiant un peu, c'est la quantité de champ magnétique qui traverse la bobine. Imagine la bobine comme un seau sous la « pluie » du champ magnétique : plus il pleut fort, plus le seau est large, plus il récolte. Et si tu penches le seau, il en attrape moins.
La grande découverte de Faraday tient en une phrase : un courant apparaît chaque fois que le flux change. Peu importe comment : approcher l'aimant (il pleut plus fort), l'éloigner (il pleut moins), faire tourner la bobine (on penche le seau). La tension induite e, en volts, s'écrit :
e = − dΦ/dt
Pas de panique : dΦ/dt, c'est simplement la vitesse à laquelle le flux change. En gros, avec un aimant ordinaire et une bobine de quelques centaines de tours, un geste d'un dixième de seconde donne de l'ordre d'un demi-volt. Le même geste dix fois plus rapide ? Dix fois plus de tension. Et ce petit signe moins devant ? C'est la signature d'un certain Lenz, et il a très mauvais caractère.
Lenz, ou l'esprit de contradiction
En 1834, le physicien Heinrich Lenz énonce la règle : le courant induit s'oppose toujours à ce qui lui a donné naissance. Tu approches le pôle nord de l'aimant ? La bobine devient elle-même un aimant et te présente une face nord, pour repousser l'intrus. Tu éloignes l'aimant ? Elle présente une face sud, pour essayer de le retenir. Comme un ado à qui l'on demande de ranger sa chambre : quoi que tu fasses, ça râle.
Des centrales à ta cuisine
Dans une dynamo de vélo, la roue fait tourner un aimant près d'une bobine, et le phare s'allume. Une centrale électrique, c'est la même idée en format XXL. Une turbine, poussée par de la vapeur, des gaz chauds, l'eau d'un barrage ou le vent, fait tourner un énorme aimant (souvent un électroaimant) au milieu de bobines fixes. Comme le flux change de sens à chaque demi-tour, la tension produite est alternative : c'est un alternateur. Pour fournir les 50 hertz du réseau, un alternateur à deux pôles doit faire 50 tours par seconde, soit 3 000 tours par minute. De quoi donner le tournis.
En France, en 2024, seul le solaire photovoltaïque (moins de 5 % de la production) échappe à ce principe. Tout le reste, soit environ 95 %, sort d'alternateurs. Quand tu allumes la lumière, un aimant tourne très probablement quelque part pour toi. Et un moteur électrique ? En simplifiant, c'est un alternateur qui marche à l'envers : on lui envoie du courant, et la force de Laplace le fait tourner.
Dans ta cuisine, la plaque à induction cache sous sa vitre une bobine parcourue par un courant qui change de sens des dizaines de milliers de fois par seconde. Dans le fond de la casserole, ce flux qui s'affole crée des courants de Foucault qui le chauffent. C'est la casserole elle-même qui devient le radiateur ; la vitre, elle, ne chauffe qu'à son contact.
Si tu ne retiens qu'une chose
Un aimant immobile ne produit rien : c'est le changement qui fabrique le courant. Et ce courant, mauvais joueur, s'oppose toujours à ce qui l'a créé.
Pour aller plus loin
- Wikipédia : la loi de Lenz-Faraday
- Wikipédia : la vie de Michael Faraday
- Cours, fiches et exercices corrigés : physique-chimie de Terminale spécialité pour les bases, puis physique-chimie BAC+1 pour les lois de l'induction. Besoin d'un accompagnement sur mesure ? Découvre les cours particuliers.
Soufiane ISMAILI ALAOUI — ingénieur diplômé de l'INSA Lyon, passé par les classes préparatoires MP, professeur de mathématiques et de physique-chimie. Il donne des cours particuliers à domicile en Île-de-France et en ligne. Découvrir son parcours
