fsk cours et exercices d’Electromagnétisme smp s3

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fsk Cours et exercices d’Electromagnétisme
cours + 29 exercices (non corrigés) d’Electromagnétisme

cours
Université Ibn Tofail
Faculté des Sciences Kénitra
Année universitaire 2014-2015
Licence de Physique SMP S3
Cours d’Electromagnétisme
M. HABIBI


sommaire

I-cours

Chapitre 1
Champ magnétique dans le vide

1. champ magnétique permanent.
1.1- Introduction:
a- Aimants :
b- Champ magnétique d’un aimant:
c- Champ magnétique des courants:
1.2- Champ d’induction magnétique créé par un courant électrique
1.2.1 Introduction
1.2.2 Loi de Biot et Savart
a) Courant filiforme
b) Courant surfacique
c) Courant volumique
1.3- Propriétés de symétrie du champ magnétique :
1.3.1 Invariance
1.3.2- Plan de symétrie p de la distribution
1.3.3- Plan d’antisymétrie p* de la distribution
1.4- Lignes de champ – spectre (topographie) magnétique.
1.5- Théorème d’Ampère
1.5.1- Circulation du vecteur induction
Théorème d’Ampère :
1.5.2 Généralisation du théorème d’Ampère
1.6 Equation de Maxwell-Ampère
1.6.1 Théorème de Stokes
1.6.2 Equation de Maxwell-Ampère
1.7 Potentiel vecteur de l’induction magnétostatique
1.7.1 Flux du champ magnétique
Flux du champ magnétique sortant d’une surface fermée :
1.7.2 Potentiel vecteur
a) définition
b) Potentiel vecteur associé à un courant filiforme I
c) Potentiel vecteur associé à un courant surfacique
d) Potentiel vecteur associé à un courant volumique
2. Action d’une induction magnétique sur un courant.
2.1 Expériences diverses:
2.2 Loi élémentaire de Laplace.
2.3 Action d’une induction magnétique sur une particule électrisée en mouvement.
2.4 Travail des forces électromagnétiques, lors du déplacement d’un circuit.
Théorème de Maxwell.
1.8 Dipôle magnétique
1.8.1- Moment dipolaire magnétique
a) Vecteur surface associé à un contour
b) Moment dipolaire magnétique d’une boucle filiforme
1.8.2- Etude d’un dipôle magnétique


Chapitre 2
Etude des régimes quasi-stationnaires - Phénomènes d’induction électromagnétique

1. Régime quasi-stationnaire
1.1. Introduction
1.2. Force électromotrice d’induction
1.2.1 Champ électromoteur
1.2.2 Circuit en mouvement dans un champ magnétique constant (uniforme ou non)
1.3. Induction électromagnétique
1.3.1. Loi de Faraday
1.3.2. Sens du courant induit : Loi de Lenz
1.4. Phénomènes d’induction dans un circuit fixe placé dans un champ B
1.4.1. Expression du champ électromoteur ( Em
1.4.2 Extension de la notion de champ électrique
1.4.3 Relation de Maxwell-Faraday
1.5. Coefficients d’induction
1.5.1. Coefficients d’induction mutuelle de deux circuits
1.5.2. Coefficient d’auto-induction :
1.5.3. Matrice induction mutuelle
1.6. Energie électromagnétique
1.6.1. Définition
1.6.2. Energie électromagnétique dans un circuit unique
1.6.2. Cas de deux circuits filiformes (C1) et (C2)
1.7. Densité volumique d’énergie électromagnétique
1.7.1. Energie électromagnétique
1.7.2. Localisation de l’énergie électromagnétique : densité d’énergie
électromagnétique
1.7.3. Energie électromagnétique dans le cas des circuits non filiformes


Chapitre 3 : Courant alternatif sinusoïdal

1. Le courant alternatif.
1.1 Définition.
1.2. Le courant sinusoïdal.
1.3 Production des courants sinusoïdaux.
2. Rappels sur les nombres complexes et sur la méthode de Fresnel
2.1 Nombres complexes
2.2 Méthode de Fresnel
3. Circuits électriques en régimes quasi-stationnaires: cas des circuits sinusoïdaux
3.1 Impédance de circuits simples
a- Circuit ne comprenant qu’une résistance
b- Circuit comprenant qu’une inductance pure
c- Circuit ne comprenant qu’une capacité
4. Circuit RLC en série dans un régime sinusoïdal permanent
4.1 Méthode algébrique ou trigonométrique
4.2 Méthode de Fresnel
4.3 Méthode des complexes
4.4 Etude de la résonance du circuit RLC
4.5 Puissance instantanée, Puissance moyenne
5.5 Puissance active, Puissance réactive
5. Le transformateur


Chapitre 4 : Equations de Maxwell

1. Equations de Maxwell dans le vide
1.1 Equations de Maxwell en régime statique (champs stationnaires)
1.2 Equations de Maxwell en régime variable (champs quasi-stationnaires)
2. Régimes Variables (rapidement)
2.1 Passage en régime variable
2.1.1 Difficultés d’ordre mathématique
2.1.2 Difficultés d’ordre physique
2.1.3 Que se passe-t-il réellement entre les armatures du condensateur ?
2.1.4 L’équation de Maxwell - Ampère, 1876
2.1.5 Résumé des Equations de Maxwell
2.1.6 Justification des Equations de Maxwell
2.2 Les potentiels


Chapitre 5: Propagation des ondes
1. Equation de propagation du champ
1.1 Cas général
1.2 Cas ou le milieu est considéré comme un diélectrique parfait
2. Les potentiels : Conditions de Lorentz
2.1 Cas général d’un milieu quelconque
2.2 Résolution du problème de la propagation des ondes électromagnétiques


II-exercices

Travaux dirigés d’électromagnétisme
Rappels d’électrostatique et d’électrocinétique
Champ et potentiel créés à grande distance par un dipôle électrique
Loi de Biot et Savart
Propriétés de symétrie – Théorème d’Ampère
Potentiel vecteur
Forces électromagnétiques - Phénomènes d’induction électromagnétique
Courant induit dans une bobine tournante.
Courant induit dans un circuit carré.
Effet Hall
self-induction L d’une bobine.
self-induction L d’une bobine torique.
Self d’auto-induction


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Bibliographie
[1] Livre « ELECTROSTATIQUE, COURANTS CONTINUS, MAGNETISME »
P. FLEURY et J. P. MATHIEU, Editions Eyrolles, 1967
[2] Cours et exercices corrigés « ELECTROMAGNETISME », classes préparatoires
scientifiques, 2ème année MP – MP* - PT – PT*, Paul ROUX
Editions Ellipses1998
[3] Cours « ELECTRICITE 1 », Faculté des Sciences Kénitra, 1989
M. HABIBI
[4] Cours d’ELECTROMAGNETISME, deuxième partie : « MAGNETOSTATIQUE,
MAGNETODYNAMIQUE & INDUCTION », Année 2011/2012
Hervé CERCELLIER / Arnaud RALKO, DLST - U. J. Fourier
[5] Cours d’ELECTROMAGNETISME, Année universitaire 2012-2013
Chargé du Cours : M. Gagou YAOVI, Université de Picardie Jules Verne, Amiens, France
[6] Notes de cours d’ELECTROMAGNETISME, classes préparatoires de mathématiques et
physique.
[7] Cours Chapitre VI : « LES COURANTS ALTERNATIFS »
L. AÏT GOUGAM, M. BENDAOUD, N. DOULACHE, F. MEKIDECHE
 
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