Électromagnétisme - Définition et Explications

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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 déterminent le champ électromagnétique (Un champ électromagnétique est la représentation dans l'espace de la force...) 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...) une action mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...), 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...) 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...) et des molécules).

Historique

L'électromagnétisme (L'électromagnétisme est une branche de la physique qui fournit un cadre très général d'étude...) est né de l'unification (Le concept d'unification est une notion centrale de la logique des prédicats ainsi que...) par James Maxwell de théories antérieures comme l'électrostatique (L'électrostatique traite des charges électriques immobiles et des forces qu'elles exercent entre...), l'électrocinétique (L'Électrocinétique, est l'étude de circuits électriques et, est surtout celle du déplacement...) ou la magnétostatique (La magnétostatique est l’étude du magnétisme dans les situations où le...). Cette théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) 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...) ou les ondes radio.

Le concept fondamental inclus dans le mot est la notion de champ électromagnétique, entité qui englobe le champ électrique (En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules...) et le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...), 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...) 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...).
  • 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...) 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...) ou encore physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement 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...) 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...) 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...), 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...), donne la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un...) de présence de l'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge...) et la solution de l'équation (En mathématiques, une équation est une égalité qui lie différentes quantités, généralement...) de Maxwell longtemps interprétée comme une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) est à la base une équation de probabilité pour une "particule" dénommée photon (En physique des particules, le photon (souvent symbolisé par la lettre γ — gamma)...), qui n'a ni charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) ni masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) et qui ne se déplace qu'à la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour...) 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 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...) 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...);;
  • 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...) 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,...) électriques, électrolyse (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de...), électroménager (Le terme électroménager caractérise tous les appareils et outils utilisant l'électricité et,...), 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...)
  • Magnétostatique : Force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) de Lorentz
  • Formules complètes : Équations de Maxwell (Les équations de Maxwell, aussi appelées équations de Maxwell-Lorentz, sont des lois...)
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