Titre: Électromagnétisme en régime statique
Auteurs: Jimmy ROUSSEL
Ecole/Université: FEMTO Physique
Résumé: L ‘électromagnétisme consiste en l ‘étude des phénomènes qui font intervenir des charges en mouvement (courants électriques, antenne radio, conductimètre, courants de Foucault,…). On se restreint, pour l ‘instant, aux phénomènes indépendants du temps ce qui permet de séparer l ‘étude des effets magnétiques et électriques. Ce cours aborde l ‘électrostatique, c ‘est-à-dire l ‘étude du champ électrique produit par des charges immobiles.
Quelques faits expérimentaux : Il y a plus de 2600 ans, les savants grecs avaient déjà constaté que l ‘ambre jaune (une résine naturelle) frottée énergiquement avec une fourrure avait la faculté d ‘attirer les corps légers tels que les cheveux ou fetus de paille. C ‘est d ‘ailleurs le mot grec ÷⁄AŸ・flo‹ (électron), signifiant ambre, qui est à l ‘origine du terme « électricité » 1. Cette électrisation par frottement, dite triboélectricité, s ‘observe facilement dans la vie quotidienne. Parfois une forte électrisation peut même produire des étincelles comme lorsqu ‘on enlève un pull de laine rapidement (à condition d ‘être dans une pièce sombre pour percevoir ces étincelles). L ‘éclair, lors d ‘un orage, est un phénomène d ‘électricité statique impressionnant qui fut longtemps craint par les hommes. Il fallut attendre B. Franklin en 1752 pour identifier la nature électrique du phénomène et pour maîtriser les dégâts du tonnerre par l ‘invention du paratonnerre.
Les deux formes de l ‘électricité : C ‘est Charles du Fay qui observa les deux formes d ‘électricité. On peut mettre en évidence ces deux formes par les expériences suivantes.
Expérience 1 Un pendule électrostatique est constitué d ‘une bille de polystyrène recouverte d ‘une feuille d ‘aluminium suspendue à une potence par un fil. Lorsqu’on approche une baguette électrisée du pendule, la bille est attirée par la baguette. Après contact avec la baguette, elle est repoussée.
Extrait du sommaire:
I ÉLECTROMAGNÉTISME EN RÉGIME STATIQUE 5
1 INTERACTION ÉLECTROSTATIQUE 6
1.1 Loi de Coulomb 7
1.2 Le champ électrique 10
2 POTENTIEL ET ÉNERGIE ÉLECTRIQUES 17
2.1 Potentiel électrostatique 18
2.2 L ‘énergie électrostatique 22
3 LE DIPÔLE ÉLECTRIQUE 24
3.1 L ‘approximation dipolaire 25
3.2 Interactions dipolaires 30
4 CONDUCTEURS ÉLECTRIQUES 34
4.1 Conduction électrique 35
4.2 Conducteurs en équilibre électrostatique 39
4.3 Notion de capacité 43
5 INTERACTIONS MAGNÉTIQUES 47
5.1 Les aimants 48
5.2 Force de Lorentz 49
5.3 Interaction magnétique avec les courants électriques 53
6 CHAMP B CRÉÉ PAR DES COURANTS ÉLECTRIQUES 60
6.1 Le courant électrique, une source de champ magnétique 61
6.2 Champ créé par un dipôle magnétique 67
II ÉLECTROCINÉTIQUE 71
7 ÉTUDE DES RÉSEAUX ÉLECTRIQUES 72
7.1 Lois de l ‘électrocinétique 73
7.2 Phénomènes résistifs 76
7.3 Modélisation linéaire d ‘un dipôle actif 79
7.4 Phénomènes capacitifs 84
7.5 Phénomène d ‘auto-induction 87
8 RÉGIME SINUSOÏDAL FORCÉ 92
8.1 Signaux périodiques 93
8.2 Notion d ‘impédance et d ‘admittance 97
8.3 Puissance en régime sinusoïdal forcé. 100
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