Pourquoi le concept de champ ?

Nous attirons l’attention de l’élève sur le fait qu’avant les travaux de Faraday réalisés au début des années 1830 le concept de champ n’existait pas. Car c’est effectivement Faraday lui-même qui a introduit cette notion dans le but de pouvoir expliquer ses observations expérimentales. Il peut dès-lors sembler paradoxal de notre part d’avoir introduit la notion de champ bien avant de présenter les travaux de Faraday. Si nous l’avons fait c’est parce que la notion de champ est aujourd’hui tellement commune et naturelle qu’il est difficile de s’en passer pour décrire les phénomènes électriques et magnétiques. Mais en réalité nous ne l’avons utilisé jusqu’à présent que de façon superficielle sans réellement exploiter les idées de Faraday. En effet, jusqu’à présent, le champ était utilisé comme une simple notion théorique obtenue par l’opération mathématique de division de la force électrique (magnétique) par la charge électrique (magnétique) qui subit cette force. Pour Faraday les champs électrique et magnétique sont bien plus que cela. Pour lui, les champs ont une réalité physique qui permet d’expliquer l’origine de l’interaction à distance entre charges électriques ou magnétiques. Avant Faraday c’est la vision de Newton qui était adoptée par les scientifiques. Selon cette vision l’interaction entre charges était due à une « action à distance instantanée ». Pour Faraday, il n’y a pas d’action à distance : si deux charges interagissent c’est parce qu’elles émettent un champ comparable à une substance et cette substance qui est responsable des forces qui s’exerce sur les charges. Dans l’esprit de Faraday le champ représente une réalité physique possédant des propriétés physiques propres. Parmi ces propriétés Faraday propose que le champ magnétique soit capable, dans certaines conditions, de générer du champ électrique. C’est ainsi qu’il explique dès 1830 le phénomène d’induction électromagnétique qu’il a découvert expérimentalement. James Maxwell a montré plus tard grâce à la mise en équation des idées de Faraday que les champs électrique et magnétique possèdent une dynamique propre qui permet d’expliquer que deux charges n’interagissent pas de façon instantanée, contrairement à la vision de Newton de l’action à distance.