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308e7e3a
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308e7e3a
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Sep 29, 2022
by
Claude Meny
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...-vacuum/10.maxwell-equations/20.overview/cheatsheet.fr.md
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308e7e3a
...
...
@@ -246,22 +246,50 @@ que **variables, $`\overrightarrow{E}`$ et $`\overrightarrow{B}`$ ne peuvent exi
*
Le terme
*$`\dfrac{\partial\overrightarrow{B}}{\partial t}\ne 0`$ implique $`\overrightarrow{E}\ne \overrightarrow{0}`$*
*
Le terme
*$`\dfrac{\partial\overrightarrow{E}}{\partial t}\ne 0`$ implique $`\overrightarrow{B}\ne \overrightarrow{0}`$*
#### Que disent les équations de Maxwell sur la conservation de la charge ?
##### Loi de conservation de la charge électrique
*
Dans la matière, les
**charges électriques**
sont portées par les
*électrons*
et
les
*protons*
des noyaux atomiques.
*En physique classique*
, ces particules existent,
et elles
**ne peuvent ni surgir du vide, ni disparaître**
.
*
Ainsi le
**principe de conservation de la charge**
électrique peut se résumer en une phrase :
<br>
*
Dans tout volume de l'espace et pendant une durée donnée, la charge électrique qui entre dans ce volume moins la charge électrique
qui en sort est égale à la variation de la charge dans le volume.
*
<br>
Cela se traduit en
*écriture mathématique*
par l'
**expression intégrale**
:
<br>
Pour toute surface fermée $
`S`
$ délimitant un volume macroscopique $
`\Ltau`
$,
<br>
**$`\oiint_{S\leftrightarrow\Ltau}\overrightarrow{j}\cdot\overrightarrow{dS}+\iiint_{\Ltau}\dfrac{\partial\dens}{\partial t}\cdot d\tau=0`$**
*
Aucune limite de taille, supérieure ou inférieure, ne limitant ce raisonnement, il
*
s'applique aussi
à une surface de taille mésoscopique ou microscopique
*
. Ainsi la loi de conservation
a aussi une
**expression locale**
, valide en tout point de l'espace, qui s'écrit :
<br>
**$`div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens}{\partial t}=0`$**
##### Etude des équation de Maxwell
*
**Partons de**
la combinaison d'opérateurs remarquable, valable pour tout champ vectoriel $
`\overrightarrow{U}`
$,
qui s'énonce
*La divergence du rotationnel d'un champ vectoriel est toujours nulle*
,
et d'expression mathématique :
*La divergence du rotationnel d'un champ vectoriel est toujours nulle*
:
<br>
$
`\forall \overrightarrow{X}\big(\overrightarrow{r},t\big)\;,`
$
*$`\quad
div\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{X}\big)=0
`$*
.
$
`\forall \overrightarrow{X}\big(\overrightarrow{r},t\big)\;,`
$
*$`\quad
\mathbf{div\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{X}\big)=0}
`$*
.
<br>
et appliquons là au champ d'induction magnétique $
`\overrightarrow{B}`
$ :
<br>
**$`div\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{B}\big)=0`$**
.
*
La
*loi de Maxwell-Ampère*
permet d'écrire :
*
La
*loi de Maxwell-Ampère*
*$`\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{B}=\mu_0\,\overrightarrow{j} + \mu_0\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}`$*
permet d'écrire :
<br>
**$`div\Big(\mu_0\,\overrightarrow{j} + \mu_0\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\Big)=0`$**
...
...
@@ -269,8 +297,8 @@ que **variables, $`\overrightarrow{E}`$ et $`\overrightarrow{B}`$ ne peuvent exi
<br>
$
`div\Big(\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\Big)=0`
$
*
L'
**équation contient déjà $`\overrightarrow{j}`$**
, je cherche à
*faire apparaître la loi de Maxwell-Gauss*
pour
**faire apparaître $`\dens`$**
:
*
L'
équation contient déjà $
`\overrightarrow{j}`
$, je cherche à faire apparaître $
`\dens`
$.
Pour cela, je cherche à faire apparaître $
`div\,\overrightarrow{j}`
$ pour ensuite utiliser la loi de maxwell-Gauss.
<br>
$
`div\,\overrightarrow{j} + div\Big(\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\Big)=0`
$
...
...
@@ -292,21 +320,21 @@ Je reconnais là la loi de conservation de la charge.
*
Dans le cadre de la
*physique classique, espace et temps sont indépendants*
,
l'ordre de dérivation par une variable spatiale et une variable temporelle n'importe pas :
<br>
$
`\dfrac{\partial}{\partial t}\left(\dfrac{\partial}{\partial x}\right) =\dfrac{\partial}{\partial x}\left(\dfrac{\partial}{\partial t}\right) `
$
*$`\dfrac{\partial}{\partial t}\left(\dfrac{\partial}{\partial x}\right) =\dfrac{\partial}{\partial x}\left(\dfrac{\partial}{\partial t}\right)`$*
*
L'opérateur divergence n'est constitué que de dérivées partielles de variables d'espace.
*
$
`\dfrac{\partial}{\partial t}`
$ est une dérivée partielle de la variable temps.
*
$
`\Longrightarrow\quad div\left(\dfrac{\partial}{\partial t}\right)= \dfrac{\partial}{\partial t}
\left(div\right)`
$
*
.
*
$
`\dfrac{\partial}{\partial t}`
$ est une dérivée partielle de la variable temps.
*$`\Longrightarrow\quad div\left(\dfrac{\partial}{\partial t}\right)= \dfrac{\partial}{\partial t}\left(div\right)`$*
.
Nous obtenons :
<br>
$
`div\,\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial}{\partial t}
\left(div\,\overrightarrow{E}\right)=0`
$
**$`div\,\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial}{\partial t}\left(div\,\overrightarrow{E}\right)=0`$**
*
En utilisant la
*loi de Maxwell-Gauss $`div\,\overrightarrow{E}=\dfrac{\dens^{3D}}{\epsilon_0}`$*
nous obtenons l'
**équation de conservation locale de la charge**
électrique en régime variable (donc toujours vérifiée) :
<br>
**$`div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens^{3D}}{\partial t}=0`$**
*
En utilisant la
*loi de Maxwell-Gauss $`div\,\overrightarrow{E}=\dfrac{\dens}}{\epsilon_0}`$*
<br>
nous obtenons l'
**équation de conservation locale de la charge**
électrique en régime variable (donc toujours vérifiée) :
<br>
**$`div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens}{\partial t}=0`$**
!
*Les équations de Maxwell contiennent et impliquent la conservation de la charge électrique.*
...
...
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