Charles-Augustin de Coulomb

Portrait de Charles-Augustin de Coulomb.

Charles-Augustin de Coulomb (14 juin 1736 – 23 août 1806), ingénieur et physicien français, a découvert la relation entre la force qui existe entre deux corps chargés électriquement et la distance qui les sépare, connue sous le nom de Loi de Coulomb. Il a également étudié les forces de frottement et a utilisé une technique mathématique avancée appelée calcul variationnel pour analyser les forces sur les matériaux utilisés dans la construction.

Balance de torsion de Coulomb.

Biographie

Coulomb est né à Angoulême, en France. Il était le fils d’Henry Coulomb et de Catherine Bajet, dont les familles étaient toutes deux situées dans les couches supérieures de la société française.

Jeunesse

Alors qu’il est encore tout jeune, la famille de Coulomb s’installe à Paris, où il reçoit des cours d’arts et de sciences au Collège Mazarin. Coulomb et son père s’installent à Montpellier après que son père a subi un revers financier. Pendant ce temps, Coulomb a soumis certains de ses premiers travaux à la Société des sciences de cette ville. De retour à Paris pour y suivre des cours, il réussit les examens nécessaires à son entrée à l’École du Génie de la ville de Mézières en 1760.

Carrière professionnelle et recherches précoces

Après avoir obtenu son diplôme en 1761, il prend le poste de lieutenant dans l’armée française en tant qu’ingénieur militaire. Son premier grand projet fut de renforcer les fortifications de l’île de la Martinique dans les Antilles françaises. Sa santé a subi des revers pendant les trois années qu’il a passées à cette tâche qui l’affecteront pour le reste de sa vie.

Dans un article de 1773, Coulomb a appliqué ses compétences mathématiques à un certain nombre de problèmes de construction en utilisant le calcul variationnel. Certaines des techniques sur lesquelles il a écrit, y compris une théorie de la mécanique des sols en coin coulissant, sont toujours utilisées aujourd’hui. Cinq ans plus tard, il a soumis un article à l’Académie des Sciences, rapportant des recherches qu’il avait effectuées sur le compas magnétique à l’aide d’une balance de torsion, un dispositif qui utilise la force générée par la torsion d’un fil mince pour mesurer d’autres forces. Pour ce travail, il a partagé le Grand Prix de l’Académie des Sciences en 1777.

Loi carrée inverse pour les corps chargés électriquement

En 1779, Coulomb commence les travaux de construction d’un fort à Rochefort. Mais il a également trouvé le temps d’expérimenter la mécanique, écrivant “The Theory of Simple Machines”, pour lequel il a reçu le Grand Prix. Il se tourna ensuite vers des recherches sur l’électricité et le magnétisme, soumettant en moyenne un article par an pendant sept ans à partir de 1785. C’est pendant ce temps qu’il a montré, en utilisant son équilibre de torsion précédemment perfectionné, que la force électrique entre les corps chargés varie inversement comme le carré de la distance entre eux, et est proportionnelle à la charge de chacun, étant une force d’attraction pour des charges opposées, et une force repoussante pour des charges de même nature. Il a également démontré que les non-conducteurs laissent passer l’électricité dans une certaine mesure.

Du début des années 1780 à la première décennie des années 1800, Coulomb a continué à s’impliquer dans la vie publique comme le permettaient les turbulences politiques de l’époque. Il rend compte des travaux de canal et de port en Bretagne en 1784, est chargé des fontaines du Roi la même année. Il a également joué un rôle dans l’approvisionnement en eau de Paris. En pleine Révolution française, il se retire du Corps du Génie et poursuit ses recherches dans une maison de Blois. En 1790, son premier fils naît de Louise Françoise LeProust Desormeaux, qu’il épousera en 1802 après la naissance du deuxième fils du couple. De cette époque jusqu’en 1806, il joua un rôle déterminant, en tant qu’inspecteur général de l’instruction publique, dans la création de lycées dans tout le pays. Coulomb, en mauvaise santé dans ses dernières années, mourut en 1806.

Réalisations scientifiques

Coulomb se distingue dans l’histoire de la mécanique et de l’électricité et du magnétisme. In 1779, he published an important investigation of the laws of friction (Théorie des machines simples, en ayant égard au frottement de leurs parties et à la roideur des cordages), which was followed 20 years later by a memoir on viscosity.

In 1784, his Recherches théoriques et expérimentales sur la force de torsion et sur l’élasticité des fils de metal (Histoire de l’Académie Royale des Sciences, 229-269, 1784) appeared. This memoir contained a description of different forms of his torsion balance. Il a utilisé cet instrument avec beaucoup de succès pour l’étude expérimentale de la répartition de la charge sur les surfaces et des lois de la force électrique et magnétique.

En 1785, Coulomb présente ses trois rapports sur l’Électricité et le Magnétisme :

– Premier Mémoire sur l’Électricité et le Magnétisme, Histoire de l’Académie Royale des Sciences, 569-577, 1785. Dans cette publication, Coulomb décrit “Comment construire et utiliser un équilibre électrique (équilibre de torsion) basé sur la propriété des fils métalliques d’avoir une force de torsion de réaction proportionnelle à l’angle de torsion.” Coulomb also determined experimentally the law of the forces that “two bodies electrified of the same kind of electricity exert on each other.”

– Sécond Mémoire sur l’Electricité et le Magnétisme, Histoire de l’Académie Royale des Sciences, 578-611, 1785. In this publication Coulomb carries out the “determination according to which laws both the Magnetic and the Electric fluids act, either by repulsion or by attraction.”

– Troisième Mémoire sur l’Electricité et le Magnétisme, Histoire de l’Académie Royale des Sciences, 612-638, 1785. ” Sur la quantité d’électricité qu’un corps isolé perd dans un certain laps de temps, soit par contact avec de l’air moins humide, soit dans les supports plus ou moins idio-électriques.”

Coulomb a expliqué les lois d’attraction et de répulsion entre les charges électriques et les pôles magnétiques, bien qu’il n’ait trouvé aucune relation entre les deux phénomènes. Il pensait que l’attraction et la répulsion étaient dues à différents types de fluides.

L’unité de charge SI, le coulomb et la loi de Coulomb portent son nom.

Loi de Coulomb

À l’aide d’un balancier de torsion, Coulomb a pu mesurer la force électrostatique entre deux objets électriquement chargés de petites dimensions. Ses observations l’ont amené à découvrir une relation mathématique qui s’est appelée loi de Coulomb. Cette loi peut s’énoncer comme suit : l’amplitude de la force électrostatique entre deux charges ponctuelles est directement proportionnelle aux grandeurs de chaque charge et inversement proportionnelle au carré de la distance entre les charges. La formule de la Loi de Coulomb est de la même forme que la Loi Gravitationnelle de Newton : La force électrique d’un corps exercée sur le second corps est égale à la force exercée par le second corps sur le premier. Pour calculer l’amplitude de la force, il peut être plus facile de considérer la version scalaire simplifiée de la loi:

F = k C/q 1// q 2/r 2 {\displaystyle F = k_{C}{\frac{/q_{1}|/q_{2}/}{r^{2}}}}

où:

F {\displaystyle F\}est l’amplitude de la force exercée, q 1 {\displaystyle q_{1}\ }est la charge sur un corps, q 2 {\displaystyle q_{2}\ }est la charge sur l’autre corps, r {\displaystyle r\}est la distance entre eux, k C = 1 4 π ≈ 0 ≈ {\displaystyle k_{C} = {\frac{1}{4\pi\epsilon_{0}}} \approx}8.988×109 N m2 C-2 (également m F-1) est la constante électrostatique ou constante de la force de Coulomb, et ≈ 0 ≈ {\displaystyle\epsilon_{0}\approx}8,854×10-12 C2 N-1 m-2 (également F m-1) est la permittivité de l’espace libre, également appelée constante électrique, une constante physique importante.

En unités cgs, la charge unitaire, esu de charge ou statcoulomb, est définie de telle sorte que cette constante de force de Coulomb soit 1.

La force F {\displaystyle F} agit sur la ligne reliant les deux objets chargés. Des objets chargés de même polarité se repoussent les uns les autres le long de cette ligne et des objets chargés de polarité opposée s’attirent les uns les autres le long de cette ligne.

Voir aussi

• Électricité
• Gravité

• Abbott, David, (éd.). 1984. Le Dictionnaire biographique des scientifiques. New York : Peter Bedrick. Numéro ISBN 0195210832.
• Asimov, Isaac. 1982. Encyclopédie biographique de la Science et de la technologie d’Asimov. 2e éd. New York : Doubleday. Numéro ISBN 0385177712.
• Ferguson, Pamela. 2002. Encyclopédie biographique des scientifiques du Livre Mondial. 8e éd. Chicago: Livre du Monde. Numéro ISBN 0716676001.
• Gillispie, Charles Coulston. 1975. Dictionnaire de Biographie scientifique. Il s’agit d’un scribner. Numéro ISBN 0684101211.

Cet article reprend le texte de la Onzième édition de l’Encyclopædia Britannica, une publication maintenant dans le domaine public.

Tous les liens récupérés le 1er février 2017.

• John J. O’Connor et Edmund F. Robertson. Charles-Augustin de Coulomb aux archives MacTutor