diff --git a/01.curriculum/01.physics-chemistry-biology/04.Niv4/04.electromagnetism/01.maxwell-equations/01.maxwell-equations-main/textbook.fr.md b/01.curriculum/01.physics-chemistry-biology/04.Niv4/04.electromagnetism/01.maxwell-equations/01.maxwell-equations-main/textbook.fr.md new file mode 100644 index 000000000..cb7e8e704 --- /dev/null +++ b/01.curriculum/01.physics-chemistry-biology/04.Niv4/04.electromagnetism/01.maxwell-equations/01.maxwell-equations-main/textbook.fr.md @@ -0,0 +1,102 @@ +title: 'The 4 Maxwell's equations' +published: false +visible: true +--- + +### Les équations de Maxwell + +Les équations de Maxwell locales précises les propriétés du champ électromagnétique +en tout point de l'espace. + + +$`div \overrightarrow{E} = \dfrac{\rho}{\epsilon_0}`$ + +$`\overrightarrow{rot} \;\overrightarrow{E} = -\dfrac{\partial \overrightarrow{B}}{\partial t}`$ + +$`div \overrightarrow{B} = 0`$ + +$`\overrightarrow{rot} \;\overrightarrow{B} = \mu_0\;\overrightarrow{j} + +\mu_0 \epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{j}}{\partial t}`$ + +$`\rho`$ est la densité volumique de charge totale. +$`\overrightarrow{j}`$ est la densité volumique de courant totale. + +### Équations de Maxwell et conservation de la charge + + +### Équations de Maxwell et propagation du champ électromagnétique + + +### Équations de Maxwell et énergie électromagnétique + + +### Complément à l'électromagnétisme de Maxwell + + +### Le spectre électromagnétique + + +### Rappel de l'équation d'onde d'un champ vectoriel + +#### équation d'onde simple + +$`\Delta \overrightarrow{X} - \dfrac{1}{v_{\phi}} \; \dfrac{\partial^2 \;\overrightarrow{X}}{\partial\; t^2}=0`$ + +de solution + +#### équation d'onde amortie + +$`\Delta \overrightarrow{X} - \dfrac{1}{v_{\phi}} \; \dfrac{\partial^2 \;\overrightarrow{X}}{\partial\; t^2}= +\beta \; \dfrac{\partial \overrightarrow{X}}{\partial t}`$ + +où $`\beta`$ est le terme d'amortissement + +de solution + +L'expression de l'opérateur Laplacien vectoriel $`\Delta`$ en fonction des opérateurs $`grad`$, $`div`$ et $`rot`$ est : + +$`\Delta =\overrightarrow{grad} \left(div\right) - \overrightarrow{rot}\, \left(\overrightarrow{rot}\right)`$ + + +### Equation d'onde pour le champ électromagnétique +(Ou "Etude du Laplacien du champ électromagnétique") + +Pour établir l'expression $`\;\;\Delta \overrightarrow{E}\;\;`$, je calcule +$`\;\;\overrightarrow{rot}\left(\overrightarrow{rot}\;\overrightarrow{E}\right)\;\;`$ puis +$`\;\;\overrightarrow{grad} \left(div \overrightarrow{E}\right)\;\;`$ à partir des équations +de Maxwell : + + +* $`\overrightarrow{rot} \, \left( \overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{E} \right)= +\overrightarrow{rot} \,\left( -\dfrac{\partial \overrightarrow{B}}{\partial t}\right)`$ +

+En physique classique non relativiste, espace et temps sont découplés. Les coordonnées spatiales +et la coordonnée temporelle sont indépendantes. L'ordre de dérivation ou intégration entre +des coordonnées spatiales et la coordonnés temporelle ne change pas le résultat, donc +je peux écrire : +

+$`\overrightarrow{rot} \, \left( \overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{E} \right)= +-\dfrac{\partial}{\partial t} \,\left(\overrightarrow{rot}\overrightarrow{B}\right)`$ +

+$`\overrightarrow{rot} \, \left( \overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{E} \right)= +-\dfrac{\partial}{\partial t} \,\left(\mu_0\;\overrightarrow{j} + +\mu_0 \epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\right)`$ +

+$`\overrightarrow{rot} \, \left( \overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{E} \right) +=-\mu_0\;\dfrac{\partial \overrightarrow{j}}{\partial t} + +\mu_0 \epsilon_0 \;\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{E}}{\partial t^2}`$ +

+ +* $`\overrightarrow{grad} \left( div \; \overrightarrow{E} \right) = \overrightarrow{grad}\left( \dfrac{\rho}{\epsilon_O} \right)`$ + +La reconstruction de +$`\Delta \;\overrightarrow{E} =\overrightarrow{grad} \left(div\;\overrightarrow{E}\right) - \overrightarrow{rot}\, \left(\overrightarrow{rot}\;\overrightarrow{E}\right)`$ +donne : + +$`\Delta \;\overrightarrow{E} = \overrightarrow{grad}\left( \dfrac{\rho}{\epsilon_O} \right) + \mu_0\;\dfrac{\partial \overrightarrow{j}}{\partial t} + +\mu_0 \epsilon_0 \;\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{E}}{\partial t^2}`$ + +ce qui donne par identification au premier terme de l'équation d'onde : + +$`\Delta \;\overrightarrow{E}-\mu_0 \epsilon_0 \;\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{E}}{\partial t^2} = \dfrac{1}{\epsilon_O} \; +\overrightarrow{grad}\left(\rho \right)+ \mu_0\;\dfrac{\partial \overrightarrow{j}}{\partial t} `$