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L’électrotechnique se rapporte « aux applications pratiques de l'électricité, à la science étudiant ces applications[1] ». Elle concerne par exemple la production, le transport, la distribution, le traitement, la transformation, la gestion et l’utilisation de l’énergie électrique. Parfois appelée « génie électrique », elle remonte à l'invention, en 1600, par William Gilbert, d'un électromètre permettant de déterminer la présence des charges électriques, et à l'invention, en 1672, par Otto von Guericke, d'un générateurélectrostatique permettant de séparer des charges électriques à l'aide d'une machine.
Principaux domaines et métiers
L'une des propriétés de l'électricité est son utilité pour la transmission non seulement de l'énergie mais aussi des données. Ce sont également les premiers domaines dans lesquels l'électrotechnique s'est développée remarquablement. Aujourd'hui, en électrotechnique, les étudiants et les professionnels peuvent se spécialiser et devenir experts dans les grands domaines classiques que sont la technologie de l'énergie électrique, les télécommunications, l'électronique et la technologie d'automatisation. Bien que certains professionnels en électrotechnique se concentrent exclusivement sur un de ces domaines principaux, beaucoup s'occupent d'une combinaison de ceux-ci.
Technologie de l’énergie électrique
Ligne électrique d'énergie près d'une voie ferrée en Pologne.
Les panneaux photovoltaïques constituent un cas particulier vis-à-vis des énergies ci-dessus étant donné qu'ils transforment l'énergie solaire en énergie électrique directement par effet photoélectrique, et ce, sans passer par une énergie mécanique. Néanmoins, l'énergie produite par les panneaux solaires nécessite un traitement grâce à de l'électronique de puissance pour être utilisée dans le réseau de distribution électrique.
Sur des longues distances, pour le transport de l'énergie électrique, il faut prendre en considération l'effet d'onde, la résistance et la réactance des câbles électriques qui entraîne des pertes suivant la fréquence, la tension ou l’intensité du courant. Les pertes dues à la résistance de la ligne sont appelées « pertes par effet Joule ». Elles dépendent de la section du fil ou du câble, ainsi que de l'intensité du courant transporté. Il faut alors trouver la forme optimale du signal pour transporter l’électricité. On choisit généralement un courant alternatif à très haute tension en triphasé. Le choix d'une tension élevée permet d'abaisser l'intensité du courant et donc de réduire les pertes par effet Joule générées dans le câble durant le transport et ne servant qu'à échauffer l’atmosphère. Il faut aussi prendre en compte la proximité entre conducteurs ou avec la terre, qui génère des capacités parasites générant des pertes par interférences.
1820 : expérience de Christian Ørsted (déviation d'une aiguille aimantée placée à proximité d'un fil parcouru par un courant) ; André-Marie Ampère montre notamment que deux fils rectilignes parcourus par un courant s'attirent ou se repoussent ;
1822 : solénoïde (André-Marie Ampère) ; électroaimant (François Arago) ; première construction d'un moteurà courant continu qui tourne de façon continue si on connecte une batterie, un moteur homopolaire, la "Barlow's wheel" (Peter Barlow). Les premiers appareils, expériences et descriptions d'une telle machine avec "Description of an Electro-magnetic Apparatus for the Exhibition of Rotatory Motion" sont cependant attribués en 1821 à Michael Farraday ;
1878 : Gramme construit les premières machines à courant alternatif (alternateurs monophasés) ; amélioration significative de l’ampoule électrique (lampe avec un fil de carbone) qui apporte la lumière électrique au peuple (Thomas A. Edison) ;
1879 : Werner von Siemens construit le premier train à traction électrique ;
1882 : Lucien Gaulard invente le transformateur ; la société d'Edison met en service la première usine électrique du monde dans le quartier de Wall Street à New York. Elle produit du courant continu avec des dynamos entraînées par des machines à vapeur ;
1925 : David Prince décrit pour la première fois le fonctionnement d'un onduleur[4]
1926 : premier téléviseur électrique (électromécanique) (John Logie Baird) ; premier service téléphonique sans fils en première classe dans un train en Allemagne entre Hambourg et Berlin ;
2004 : les largeurs de structure de 100 nanomètres pour les circuits intégrés en fabrication commerciale ont été sous-exploitées. L'industrie des semi-conducteurs en dessous de cette limite est très souvent associé au nouveau domaine la nanoélectronique.
Enseignement et études
Formations
Il existe plusieurs métiers de formation en électrotechnique, comme celui d'électricien.
La formation pour devenir technicien en électrotechnique peut être suivie dans un lycée. Un BTS Brevet de technicien supérieur peut être obtenu en deux ans supplémentaires à temps plein en école ou en apprentissage[5].
Études supérieures
Le programme de diplôme universitaire en électrotechnique est créé en à la Technische Hochschule de Darmstadt par Erasmus Kittler[6],[7] Le programme d'études prévoyait un cours de quatre ans avec un examen final (conduisant au diplôme d'ingénieur en électrotechnique). L'électrotechnique est désormais proposée dans le monde entier en tant que programme diplômant dans de nombreuses universités et haute écoles.
Titres universitaires en France et international
Le Bachelor (Bachelor of Engineering ou Bachelor of Science), connu en France sous le nom de licence, est un premier diplôme universitaire. L’appellation d’ingénieur désigne à la fois une fonction et un titre. En France ainsi qu'aux États-Unis, ni le titre, ni la fonction d’ingénieur ne sont protégés par la loi[8],[9] En Allemagne, le premier diplôme universitaire (Bachelor), trois ans à temps plein, avec des cours en technologie ou en sciences naturelles permet à son titulaire de porter le titre d'ingénieur (dans ce cas ingénieur en électrotechnique), un titre protégé par la loi[10],[11],[12]. Après une période d'études supplémentaire le master (Master of Engineering ou Master of Science) peut être obtenu en tant que deuxième diplôme universitaire. Le doctorat en ingénierie en électrotechnique est le plus haut niveau universitaire qui peut être atteint.
Autres titres universitaires reconnus à l'étranger
Les États-Unis, le Canada, l'Australie, Hong Kong et les Pays-Bas reconnaissent également les Associate Degrees avec une durée à temps plein de deux ans, par exemple, dans le domaine de l'électrotechnique, l'AET ou le titre ingénieur-technicien en électrotechnique. L'Associate degree ou diplôme d'ingénieur-technicien est considéré comme diplôme universitaire dans les pays énumérés, mais n'est généralement pas reconnu comme diplôme universitaire ou niveau académique dans d'autres pays, notamment en Europe.
La IEEE Medal of Honor est, depuis 1917, la plus haute récompense de l'IEEE décernée chaque année dans le domaine de l'information et de l'ingénierie en électrotechnique pour des travaux et des carrières exceptionnels.
Le prix de Kyoto est un prix annuel qui récompense des réalisations exceptionnelles dans le domaine des sciences et des arts. Avec le prix Nobel, il s'agit de l'une des plus hautes distinctions dans le domaine de la science et de la culture. L'une des disciplines de la catégorie des hautes technologies est l'ingénierie électrique et l'électronique.
Bibliographie
Électrotechnique de Théodore Wildi et Gilbert Sibille, 4e édition, éd. Deboeck, 2005.