diff --git a/00.brainstorming-pedagogical-teams/40.collection-existing-pedagogical-content/magnetostatics-in-vacuum/10.ampere-theorem-statement-application/02.overview/ cheatsheet.fr.md b/00.brainstorming-pedagogical-teams/40.collection-existing-pedagogical-content/magnetostatics-in-vacuum/10.ampere-theorem-statement-application/02.overview/ cheatsheet.fr.md new file mode 100644 index 000000000..0d4b9b8a9 --- /dev/null +++ b/00.brainstorming-pedagogical-teams/40.collection-existing-pedagogical-content/magnetostatics-in-vacuum/10.ampere-theorem-statement-application/02.overview/ cheatsheet.fr.md @@ -0,0 +1,82 @@ +--- +title: Ampere's theorem : application +published: false +visible: false +--- + + + +Théorème d'Ampère : application + +### Que dit le théorème d'Ampère ? + + + + ### Quand l'utiliser et quel intérêt ? + + Le théorème d'Ampère permet un **calcul simple de $`\overrightarrow{B}`$** créé dans tout l'espace lorsque la *distribution spatiale de courant* est *hautement symétrique et invariante* : les distributions usuelles sont un courant constant dans : +- un fil infini. +- un solénoïde infini. +- une nappe de courant. +- une bobine toroïdale. + +### Forme intégrale ou forme locale? + +##### Intérêt et difficultés propres de la forme intégrale + +* Calcul du champ magnétique **$`\overrightarrow{B}`$** à partir de la *distribution macroscopique des courants* ( I ou $`\overrightarrow{j}`$) :
+
$`\Longrightarrow`$ **toujours valable** :
+\- *même lors d'une modélisation 2D* des courants (le profil du courant selon une direction spatiale est négligée (souvent une épaisseur).
+\- *même lors d'une modélisation 1D* des courants (le profil du courant selon deux directions spatiales est négligée (souvent une section).
+
$`\Longrightarrow`$ permet d'établir les **relations de continuité de $`\overrightarrow{B}`$** *à la traversée d'une densité surfacique de courant* (2D) :
+\- discontinuité de la composante de $`\overrightarrow{B}`$ tangentielle à la surface.
+\- continuité de la composante de $`\overrightarrow{B}`$ perpendiculaire à la surface. + +* Nécessite de **bien visualiser dans l'espace** la distribution de courant, pour choisir :
+\- le *bon contour* pour le calcul de la *circulation de $`\overrightarrow{B}`$*.
+\- la *bonne surface associée* pour le calcul *flux de $`\overrightarrow{j}`$*. + +##### Intérêt et difficultés propres de la forme locale + +* Reproduit le **profil de $`\overrightarrow{B}`$** dans l'espace par intégration à partir des *variations locale $`\dfrac{\partial B_i}{\partial \alpha_j}`$* en chaque point de l'espace, $`\displaystyle\overrightarrow{B}=\sum_{i=1}^3 B_i\,\overrightarrow{e_{\alpha i}}`$ étant exprimé dans un repère orthonormé $`(\overrightarrow{e_{\alpha1}}, \overrightarrow{e_{\alpha2}},\overrightarrow{e_{\alpha3}})`$
+
$`\Longrightarrow`$ chaque composante $`B_i`$ est **connue à une constante d'intégration près**.
+
$`\Longrightarrow`$ Il faut **lever l'indétermination des constantes** d'intégration par la connaissance de $`\overrightarrow{B}`$ en certains points grâce à des *considérations de symétries* (exemple $`\overrightarrow{B}=0`$) ou de *continuité de $`\overrightarrow{B}`$ dans une modélisation 3D* des courants. + +* $`\Longrightarrow`$ l'utilisation de la **forme locale du théorème d'Ampère** sera *réservée à une modélisation 3D* des courants. + + + +### Quelles sont les différentes étapes ? + +##### Déterminer $`\overrightarrow{B}`$ en connaissant les courants. + +Nous sommes en magnétostatique. Il faudrait préciser :
+Déterminer $`\overrightarrow{B}`$ statique en connaissant les courants constants. + +* **ETAPE 1** : *Décrire mathématiquement la distribution spatiale de courants* à l'origine du champ magnétique $`\overrightarrow{B}`$, avec le vecteur densité volumique de courant $`\overrightarrow{j}`$ (modèle 3D).
+
*Parfois simplifier le modèle représentatif* :
+\- passage *3D vers 2D*, en négligeant de façon justifiée une dimension spatiale, et en utilisant le vecteur densité surfacique de courant $`\overrightarrow{j_S}`$.
+\- passage de *3D vers 1D*, en négligeant de façon justifiée deux dimensions spatiales, et en utilisant les éléments vectoriels de courant $`I\cdot\overrightarrow{dl}`$.
+\- *autre* : ...
+Cette étape, indispensable dans le cadre d'un projet, est souvent déjà réalisée dans les énoncés d'exercices ou de problèmes de magnétostatique. + +* Le théorème d'Ampère remplace un calcul direct qui serait très complexe, mais il exige pour cela d'obtenir des **informations initiales** *sur le champ magnétique* attendu.
+Ces informations **résultent des symétries et invariances** *de la distribution de courant*.
+
$`\Longrightarrow`$ **ETAPE 2** : *Etude des symétries et invariances.*
+
C'est une étape *commune aux formes intégrale et locale* du thèorème d'Ampère. + +* **ETAPE 3** : *choix de la forme* du théorème d'Ampère et *énoncé mathématique*. + +* **ETAPE 4** : + +* **ETAPE 5** : + +##### Déterminer les courants en connaissant $`\overrightarrow{B}`$ + + + + + + + +