L'ampère
L'ampère : Une mesure du courant électrique au cœur de l'électricité
L'ampère (A), unité de base du Système international d'unités (SI) pour le courant électrique, représente bien plus qu'une simple mesure de la quantité d'électricité qui circule dans un fil. Son histoire, riche et complexe, est intimement liée aux développements scientifiques et technologiques, illustrant la quête incessante de l'humanité pour une mesure du courant électrique universelle et précise.
Définition actuelle : Une référence basée sur la charge élémentaire
Depuis 2019, l'ampère est défini en prenant la valeur numérique fixée de la charge élémentaire (e), égale à 1,602176634.10-19 C, lorsqu'elle est exprimée en coulomb (C), unité égale à A.s, la seconde étant définie en fonction de la fréquence de transition hyperfine du césium 133 (ΔνCs) (26e CGPM (2018), Résolution 1). Cette définition, basée sur une constante fondamentale de la nature, offre une précision et une reproductibilité inégalées.
Conséquence de la définition*
Cette définition implique la relation exacte e = 1,602176634.10-19 C. En inversant cette relation, l'ampère peut être exprimé en fonction des constantes fondamentales e et ΔνCs.
Interprétation de la définition
Un ampère correspond au courant électrique qui transporte 1/1,602176634.10-19 charges élémentaires par seconde. En d'autres termes, c'est l'intensité d'un courant constant qui, maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur infinie, de section circulaire négligeable et placés à une distance d'un mètre l'un de l'autre dans le vide, produirait entre ces conducteurs une force linéaire attractive égale à 2.10-7 newtons par mètre de longueur (9e CGPM (1948), Résolution 7, CR 70).
Des origines à la définition de 2019 : Un voyage à travers les mesures du courant
Avant cette définition moderne, l'ampère a connu une longue et fascinante histoire, jalonnée de tentatives pour établir une mesure du courant électrique universelle et cohérente.
- 18ème siècle : Les premières définitions basées sur les effets magnétiques : Les premières définitions de l'ampère étaient basées sur les effets magnétiques du courant électrique. En 1785, le physicien français Charles-Augustin de Coulomb a défini l'unité de charge électrique (la coulomb) en se basant sur la force d'attraction ou de répulsion entre deux charges. Plus tard, en 1820, le physicien allemand André-Marie Ampère a défini l'ampère comme le courant électrique qui produit un champ magnétique spécifique à une distance donnée.
- 20ème siècle : Vers une définition plus fondamentale : Au 20ème siècle, la physique a connu des progrès considérables, permettant de mieux comprendre la nature de l'électricité et du magnétisme. En 1948, la Conférence générale des poids et mesures (CGPM) a adopté une définition de l'ampère basée sur les propriétés des conducteurs supraconducteurs. Cette définition, bien que plus précise que les précédentes, était limitée aux matériaux supraconducteurs.
- 21ème siècle : La charge élémentaire comme référence ultime : En 2019, la CGPM a adopté la définition actuelle de l'ampère, basée sur la valeur numérique fixée de la charge élémentaire. Cette définition, ancrée dans une constante fondamentale de la nature, offre une précision et une universalité inégalées.
Conclusion : L'ampère, un symbole de l'évolution de la mesure du courant
L'ampère, à travers son histoire riche et complexe, illustre l'évolution constante des mesures scientifiques. Sa définition actuelle, basée sur la charge élémentaire, représente un symbole de l'ingéniosité et de la persévérance des scientifiques qui ont contribué à son développement. Cette définition ouvre la voie à des avancées majeures dans divers domaines, tels que l'électronique, l'électrotechnique et la métrologie.