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Énergie électromagnétique

Les forces électrostatiques et magnétiques peuvent faire déplacer des objets à distance, il semble donc évident qu'à tout phénomène électromagnétique est associé une énergie potentielle, c'est-à-dire que si une charge se trouve là, la source électromagnétique l'accélère, mais si aucune charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un...) ne se trouve là, l'action n'est que potentielle. Cette énergie potentielle est appelée énergie électromagnétique.

D'après les équations de Maxwell, la densité d'énergie électromagnétique dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) est

w = \frac{1}{2} \varepsilon_{0} E^{2} + \frac{1}{2\mu_{0}} B^{2}

où ε0 est la permittivité électrique du vide (ou « constante d'influence »), μ0 est la perméabilité magnétique du vide, \vec{E} est le vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un scalaire. Un n-uplet...) champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) électrique et \vec{B} est le vecteur champ magnétique.

Dans le cas d'une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) électromagnétique, cette énergie se déplace ; à partir des équations de Maxwell, on déduit que le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données,...) d'énergie est donné par le vecteur de Poynting (Le vecteur de Poynting, noté , , ou encore est un vecteur dont la direction indique, dans un milieu isotrope, la direction de propagation d'une onde...)

\vec{\pi} = \frac{1}{\mu_{0}}\cdot \vec{E} \wedge \vec{B}.

Par onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de...) électromagnétique, on entend les ondes radio, radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un émetteur envoie des ondes...), micro-ondes, la lumière, les rayons X et gamma.

Les travaux de Max Planck sur le corps noir (En physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend que de sa température. En pratique, un tel objet matériel n'existe...) et de Heinrich Hertz (Le hertz (symbole : Hz) est l’unité dérivée de fréquence du système international (SI). Elle est équivalente à une oscillation par seconde (s-1 ou 1⁄s).) sur l'effet photoélectrique ont montré que les échanges d'énergie se faisaient par quantités définies, ou quanta. Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey) est un physicien qui fut successivement allemand, puis apatride (1896), suisse (1901), et enfin...), en 1905, introduisit le concept de photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit,...), quantum d'énergie électromagnétique. Le quantum d'énergie échangée (ou « énergie du photon ») dépend de la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle...) d'onde, selon la formule de Planck:

E = h

où ν est la fréquence de l'onde (exprimée en hertz Hz) et h est la constante de Planck (En physique, la constante de Planck, notée h, est une constante utilisée pour décrire la taille des quanta. Elle joue un rôle central dans la mécanique quantique et a...). Pour toute onde, on peut écrire

λ = c

où λ est la longueur d'onde (en mètre m) et c est la vitesse (On distingue :) de la lumière.

Les longueurs d'onde visibles à l'œil humain sont comprises entre 380 nm et 780 nm (en dessous ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) au-dessus infrarouge).

On peut récupérer cette énergie électromagnétique grâce aux panneaux photovoltaïques (rayonnement violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en...) et ultraviolet) ou encore par les chauffe-eau solaires (infrarouge). C'est aussi cette énergie qui est récupérée par les plantes pour la photosynthèse, et par la pellicule photographique. Les photons peuvent provoquer des ionisations des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est...), les atomes excités cèdent alors leur énergie qui peut être récupérée sous une autre forme (par exemple électricité, photosynthèse), ou bien cela modifie la structure de la matière qui est ainsi « imprimée » (par exemple pellicule photographhique. Les photons peuvent aussi céder leur énergie en provoquant l'agitation (L’agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs pour rendre une ou plusieurs de ces caractéristiques homogènes. Plusieurs types d'opérations...) des atomes de la matière (par exemple chauffe-eau, four (Un four est une enceinte maçonnée ou un appareil, muni d'un système de chauffage puissant, qui transforme, par la chaleur les produits et les objets. En cuisine, il permet de cuire des aliments. Dans un processus de production...) micro-onde). Dans le cas des ondes hertziennes (radio, télévision, téléphones portables), l'énergie électromagnétique provoque la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) d'un courant électrique dans l'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes...) qui est transformée en son ou en image.

Constantes De Kourimate

  • Constante de Planck : h = 6,626 068 76 × 10-34 J.s (valeur expérimentale, précision 5,2.10-41 J.s)
  • Permittivité électrique du vide : ε0 = 8,854 187 817... × 10-12 F.m-1 (valeur exacte)
  • Perméabilité magnétique du vide : μ0 = 4π × 10-7 = 12,566 370 614... × 10-7 N.A-2 (valeur exacte)
  • Vitesse de la lumière dans le vide : c = 299 792 458 m.s-1 (valeur exacte)
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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