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Électromagnétisme

L'électromagnétisme est une branche de la physique qui fournit un cadre très général d'étude des phénomènes électriques et magnétiques dans leur synthèse du champ électromagnétique : le champ électromagnétique est produit par les sources du champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) que sont les charges et leurs mouvements. Ce champ produit agit à son tour sur les charges.

  • Les équations de Maxwell (Les équations de Maxwell, aussi appelées équations de Maxwell-Lorentz, sont des lois fondamentales de la physique. Elles constituent les postulats de base de l'électromagnétisme, avec l'expression de...) déterminent le champ électromagnétique (Le champ électromagnétique est le concept central de l'électromagnétisme. On le conçoit souvent comme composition des deux champs vectoriels que l'on peut mesurer...) à partir de ses sources, les charges et les courants. Le champ exerce quant à lui sur la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) une action mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission,...), la force de Lorentz (En physique, la force de Lorentz désigne :). C'est l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose...) électromagnétique.
  • L'interaction électromagnétique est une des quatre interactions fondamentales. Elle explique le comportement des objets de l'échelle atomique (comportement des électrons, 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 généralement...) et des molécules).

Historique

L'électromagnétisme (L'électromagnétisme est une branche de la physique qui fournit un cadre très général d'étude des phénomènes électriques et magnétiques dans...) est né de l'unification (Le concept d'unification est une notion centrale de la logique des prédicats ainsi que d'autres systèmes de logique et est sans doute ce qui distingue le plus Prolog des autres...) par James Maxwell de théories antérieures comme l'électrostatique (L'électrostatique traite des charges électriques immobiles et des forces qu'elles exercent entre elles, c’est-à-dire de leurs interactions.), l'électrocinétique (L'Électrocinétique, est l'étude de circuits électriques et, est surtout celle du déplacement de l'électricité dans les milieux matériels, par...) ou la magnétostatique (La magnétostatique est l'étude des phénomènes où le champ magnétique est statique, c’est-à-dire ne dépend pas du temps.). Cette théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent...) unifiée explique entre autres le comportement des charges et courants électriques, des aimants, ou des ondes électromagnétiques telle la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) ou les ondes radio.

Le concept fondamental inclus dans le mot est la notion de champ électromagnétique, entité qui englobe le champ électrique (Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de définir et éventuellement de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à distance par des particules chargées électriquement.) et le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction, définie...), auxquels il se réduit dans certains cas particuliers :

  • soit les charges sont immobiles : on est alors en électrostatique avec des champs électriques statiques.
  • soit la densité de charge (La densité de charge électrique correspond au rapport de la charge sur le volume. Elle peut être exprimée en coulomb par mètre cube (C/m3).) est nulle et les courants sont constants dans le temps : on est en magnétostatique avec un champ magnétique statique (Le mot statique peut désigner ou qualifier ce qui est relatif à l'absence de mouvement. Il peut être employé comme :).
  • soit on est dans des conditions où les courants sont relativement faibles et variables et se déplacent dans des conducteurs isolés dits fils électriques ; les champs magnétiques produits sont très localisés dans des éléments dits bobines d'auto inductance (L'inductance d’un circuit électrique est un coefficient qui traduit le fait qu’un courant le traversant crée un champ magnétique à travers la section entourée par ce circuit. Il en résulte un flux du...) ou self ou transformateurs ou générateurs et les densités de charges non nulles dans des condensateurs ou batteries génératrices de courants : on est alors en électrocinétique ; on y distingue les courants faibles (électronique) et les courants forts (électrotechnique) et il n'y a pas de champ à l'extérieur du circuit. On étudie des circuits électriques et l'on y distingue les basses fréquences et les hautes fréquences. L'électronique a fait des progrès énormes à partir du développement des semi-conducteurs qui sont maintenant utilisés pour faire des circuits intégrés de plus en plus miniaturisés et comportant des puces électroniques ou microprocesseurs.
  • Les hautes fréquences atteintes par les circuits résonnants électriques ont permis à l'aide d'antennes de créer des ondes électromagnétiques éliminant ainsi les fils de connexions. L'émission, la propagation et la réception de ces ondes qui sont régies par les équations de Maxwell constituent l'électromagnétisme.

Bien sûr si on explore ce que l'on appelle l'interaction électromagnétique en termes fondamentaux de la physique théorique (La physique théorique est la branche de la physique qui étudie l’aspect théorique des lois physiques et en développe le formalisme mathématique.) ou encore physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la...) fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.), on parle alors d'électrodynamique ; si on tient compte de l'aspect quantique, cela porte le nom d'électrodynamique quantique (L'électrodynamique quantique relativiste est une théorie physique ayant pour but de concilier l'électromagnétisme avec la mécanique quantique en utilisant un formalisme Lagrangien relativiste.) relativiste.

L'on a alors la surprise d'apprendre que tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) ce beau formalisme est parallèle à celui de la mécanique quantique : la résolution de l'équation de Schrödinger (L'équation de Schrödinger, conçue par le physicien autrichien Erwin Schrödinger en 1925, est une équation fondamentale en physique quantique...), ou de sa version relativiste l'équation de Dirac (L'équation de Dirac est une équation formulée par Paul Dirac en 1928 dans le cadre de sa mécanique quantique relativiste de l'électron.), donne la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des probabilités est un sujet de grande importance donnant lieu à de...) de présence de l'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.) et la solution de l'équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement pour poser le problème de leur identité. Résoudre l'équation consiste à...) de Maxwell longtemps interprétée comme 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.) est à la base une équation de probabilité pour une "particule" dénommée photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se...), qui n'a ni 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 paiement ou un bénéfice...) ni masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse...) et qui ne se déplace qu'à la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour « célérité », la lumière se manifestant macroscopiquement comme un phénomène ondulatoire), est une constante physique, et donc un...) dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.).

Les différents domaines de l?électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne...)

L?électricité fait partie d?une discipline plus vaste, l?électromagnétisme, qui regroupe les phénomènes électriques et magnétiques suivants :

  • L?électrostatique : Les systèmes de charges électriques à l?équilibre ;
  • La magnétostatique : Les phénomènes créés par un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur. Ces déplacements sont...) stationnaire;;
  • La magnétodynamique : Les phénomènes magnétiques créés par un courant électrique variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle est utilisée pour marquer un rôle dans une...);;
  • L'électrodynamique : Les interactions dynamiques entre courants électriques ;
    • L?électronique : L'utilisation de tension (La tension est une force d'extension.), de courants généralement faibles et de phénomènes quantiques. L?électronique sert essentiellement pour le transfert, le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) et le traitement de l?information ;
    • L?électrocinétique, ou électrotechnique : L?utilisation de tensions, de courants moyens à forts pour des applications domestiques et industrielles (chauffage, transformateurs, moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique ou travail.[réf. nécessaire]) électriques, électrolyse (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de composés chimiques liés utilisant l'électricité.), électroménager (Le terme électroménager caractérise tous les appareils et outils utilisant l'électricité et, destinés à assurer des besoins domestiques, par opposition aux outils et machines industriels. Ces appareils peuvent être répartis en deux...), distribution, automatisation, ...) ;
  • La radioélectricité : Les transmissions par ondes électromagnétiques.

Formulaire

  • Électrostatique : Loi de Coulomb (En physique, il existe deux lois de Coulomb, nommées en l'honneur du physicien français Charles de Coulomb :)
  • Magnétostatique : Force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles « force...) de Lorentz
  • Formules complètes : Équations de Maxwell
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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