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Randonnée contrefort en électromagnétisme
Schéma conceptuel de l'électromagnétisme
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Un ensemble D de particules chargées en mouvement appelé distribution $
(\rho, \overrightarrow{j})$ de charges et de courants observé dans un référentiel donné, créé dans ce référentiel un champ électromagnétique $(\overrightarrow{E},\overrightarrow{B})$. -
Le lien entre les charges mobiles et le champ électromagnétique est précisé par les quatre équations de Maxwell. Quantifié par le concept de photon, il transporte et échange énergie et quantité de mouvement.
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Ce champ électromagnétique se propage dans l'espace vide à la vitesse de la lumière $
c$ à la valeur exacte $299\,792\,458\;m\,s^{-1}$. Cette vitesse $c$ de propagation, indépendammente du référentiel d'observation, est une constante fondamentale de la nature. -
Toute particule de charge $
q$ de D et de vitesse $\overrightarrow{v}$ positionnée en $\overrightarrow{r}$ à l'instant $t$ ressent les valeurs particulières $\overrightarrow{E}(\overrightarrow{r},t),\overrightarrow{B}(\overrightarrow{r},t)$ du champ électromagnétique et subit la force de Lorentz $\overrightarrow{F}_{Lor} = q \; (\overrightarrow{E}+\overrightarrow{v}\land\overrightarrow{B})$. -
Les lois de la mécanique, avec notamment $
\overrightarrow{F}=\dfrac{\overrightarrow{dp}}{dt}$ avec $\overrightarrow{p}=m\;\overrightarrow{v}$ (les grandeurs étant prises dans la cadre classique de Newton ou celui de la relativité restreinte d'Einstein) appliqués à toute charge, permettent de déterminer l'évolution dans le temps de la distribution de charges et de courants $(\rho, \overrightarrow{j})$, qui permet en retour de calculer l'évolution dans le temps du champ électromagnétique $(\overrightarrow{E},\overrightarrow{B})$.