Énergie électromagnétique - Définition et Explications

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...) ne se trouve là, l'action n'est que potentielle. Cette énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) potentielle est appelée énergie électromagnétique (Les forces électrostatiques et magnétiques peuvent faire déplacer des objets à distance, il...).

D'après les équations de Maxwell (Les équations de Maxwell, aussi appelées équations de Maxwell-Lorentz, sont des lois...), la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la...) 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 (En électromagnétisme, la permittivité ε d'un matériau est le rapport D/E du...) 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...) champ électrique (En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules...) et \vec{B} est le vecteur champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...).

Dans le cas d'une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) 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...) 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...)

\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...) électromagnétique, on entend les ondes radio, radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la...), micro-ondes, la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...), les rayons X et gamma.

Les travaux de Max Planck (Max Planck (né Max Karl Ernst Ludwig Planck le 23 avril 1858 à Kiel, Allemagne...) sur le corps noir (En physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend...) et de Heinrich Hertz (Le hertz (symbole : Hz) est l’unité dérivée de fréquence du...) sur l'effet photoélectrique (L'effet photoélectrique désigne l'ensemble des phénomènes électriques d'un matériau...) 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...), en 1905, introduisit le concept de photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...), 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...) d'onde, selon la formule de Planck:

E = h

où ν est la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) 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...). Pour toute onde, on peut écrire

λ = c

où λ est la longueur d'onde (en mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du...) m) et c est la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour...).

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...) 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...) et ultraviolet) ou encore par les chauffe-eau solaires (infrarouge). C'est aussi cette énergie qui est récupérée par les plantes pour la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et...), et par la pellicule photographique. Les photons peuvent provoquer des ionisations des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...), les atomes excités cèdent alors leur énergie qui peut être récupérée sous une autre forme (par exemple électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...), photosynthèse), ou bien cela modifie la structure de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) 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...) 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...) micro-onde). Dans le cas des ondes hertziennes (radio, télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de...), téléphones portables), l'énergie électromagnétique provoque la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...) d'un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...) dans l'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de...) 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 ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes...), 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 (On distingue :) de la lumière dans le vide : c = 299 792 458 m.s-1 (valeur exacte)
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