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Pipeline #16522 canceled with stage
...@@ -63,7 +63,7 @@ soient *liées par la règle de la main droite* d'orientation de l'espace. ...@@ -63,7 +63,7 @@ soient *liées par la règle de la main droite* d'orientation de l'espace.
mais aussi mais aussi
* avec un *vecteur densité surfacique de courants $`\overrightarrow{j}^{2D}`$*, lorsque les courants sont confinés en surface sur une profondeur que la modélisation 2D néglige. * avec un *vecteur densité surfacique de courants $`\overrightarrow{j}^{2D}`$*, lorsque les courants sont confinés en surface sur une profondeur que la modélisation 2D néglige.
* avec un vecteur densité linéïque de courants $`\dens^{1D}`$, lorsque les courants sont confinés dans un circuit dont la modélisation 1D néglige la section droite. * avec un vecteur densité linéïque de courants $`\dens^{1D}`$, lorsque les courants sont confinés dans un circuit dont la modélisation 1D néglige la section droite.
Dans ce cas, ce *courant* linéïque est représenté par un simple nombre réel *$`\overline{I}`$* de signe positif si il traverse la surface $`S`$ dans son sens d'orientation Dans ce cas, ce *courant* linéïque est représenté par un *simple nombre réel $`\overline{I}`$* de signe positif si il traverse la surface $`S`$ dans son sens d'orientation
positif, et de signe négatif dans le cas contraire. positif, et de signe négatif dans le cas contraire.
!!! *Terminologie* : une section droite est une section perpendiculaire à la direction longitudinale. !!! *Terminologie* : une section droite est une section perpendiculaire à la direction longitudinale.
...@@ -95,28 +95,31 @@ que si chacun de ses termes est facile à calculer. ...@@ -95,28 +95,31 @@ que si chacun de ses termes est facile à calculer.
C'est l'**expression du champ magnétique** déduite de l'étude des symétries et invariances qui *permet de déterminer le contour d'Ampère* adapté. C'est l'**expression du champ magnétique** déduite de l'étude des symétries et invariances qui *permet de déterminer le contour d'Ampère* adapté.
@@@@@@@@@@la suite est encore à modifier@@@@@@@@@@@@
Supposons que *dans un repère de l'espace Supposons que *dans un repère de l'espace
$`(O, \overrightarrow{e_{\alpha}},\overrightarrow{e_{\beta}},\overrightarrow{e_{\gamma}})`$*, les symétries et invariances nous indiquent que le champ électrique est de la forme **$`\mathbf{\overrightarrow{E}=E_{\beta}\,(\beta)\,\overrightarrow{e_{\beta}}}`$**. $`(O, \overrightarrow{e_{\alpha}},\overrightarrow{e_{\beta}},\overrightarrow{e_{\gamma}})`$*,
les symétries et invariances nous indiquent que le champ magnétique est de la forme
**$`\mathbf{\overrightarrow{B}=B_{\beta}\,(\alpha\,\overrightarrow{e_{\beta}}}`$**.
Le calcul du flux de $`\overrightarrow{E}`$ à travers la surface fermée de Gauss $`\mathcal{S}_fi`$ nécessite de calculer en chacun de ses éléments de surface $`dS`$ constitutifs le produits scalaire $`\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}`$. Le calcul de la circulation de $`\overrightarrow{B}`$ le long du contour d'Ampère orienté $`\mathcal{\Gamma}_A`$
nécessite de calculer en chacun de ses éléments de longueur $`dl`$ constitutifs le
produit scalaire $`\overrightarrow{B}\cdot\overrightarrow{dl}`$.
Une **surface de Gauss adapté** sera donc une surface de Gauss dont *les éléments vectoriels de surface $`\overrightarrow{dS}`$ vérifient* : Un **contour d'Ampère adapté** sera donc un contour d'Ampère dont *les éléments vectoriels de longueur $`\overrightarrow{dl}`$ vérifient* :
* *$`\mathbf{\overrightarrow{dS}\parallel\overrightarrow{E}}`$*, car alors le produit scalaire se résumera au simple produit des composantes selon $`\beta`$ de chacun de ces vecteurs exprimés avec le même vecteur de base. * *$`\mathbf{\overrightarrow{dl}\parallel\overrightarrow{B}}`$*, car alors le produit
Si $`\overrightarrow{E}=E_{\beta}(\beta)\;\overrightarrow{e_{\beta}}`$ renoté $`\overrightarrow{E}=E\;\overrightarrow{e_{\beta}}`$ et si $`\overrightarrow{dS}=dS\;\overrightarrow{e_{\beta}}`$, alors : scalaire se résumera au simple produit des composantes selon $`\beta`$ de chacun de ces vecteurs.
**$`\mathbf{\overrightarrow{dS}\parallel \overrightarrow{E} \Longrightarrow\overrightarrow{dS}\cdot \overrightarrow{E}} `$** Si $`\overrightarrow{B}=B_{\beta}(\alpha)\;\overrightarrow{e_{\beta}}`$ et si $`\overrightarrow{dl}=dl\;\overrightarrow{e_{\beta}}`$, alors :
$`= \left(dS\;\overrightarrow{e_{\beta}}\right)\cdot \left( E\;\overrightarrow{e_{\beta}}\right)`$ **$`\mathbf{\overrightarrow{dl}\parallel \overrightarrow{B} \Longrightarrow\overrightarrow{dl}\cdot \overrightarrow{B}}`$**
$`\hspace{4.5cm}= E\;dS \times ( \underbrace{\overrightarrow{e_{\beta}}\cdot \overrightarrow{e_{\beta}}}_{=\;1})`$ $`= \left(dl\;\overrightarrow{e_{\beta}}\right)\cdot \left( B\;\overrightarrow{e_{\beta}}\right)`$
**$`\hspace{4.5cm}\mathbf{= E\; dS}`$** $`\hspace{4.5cm}= B\;dl \times ( \underbrace{\overrightarrow{e_{\beta}}\cdot \overrightarrow{e_{\beta}}}_{=\;1})`$
**$`\hspace{4.5cm}\mathbf{= B\; dl}`$**
* *$`\mathbf{\overrightarrow{dS}\perp\overrightarrow{E}}`$*, car alors le produit scalaire est nul : * *$`\mathbf{\overrightarrow{dl}\perp\overrightarrow{B}}`$*, car alors le produit scalaire est nul :
**$`\mathbf{\overrightarrow{dS}\perp\overrightarrow{E}\Longrightarrow\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}=0}`$**. **$`\mathbf{\overrightarrow{dl}\perp\overrightarrow{B}\Longrightarrow\overrightarrow{B}\cdot\overrightarrow{dl}=0}`$**.
!!!! *Attention* : !!!! *Attention* :
!!!! *Ne pas confondre composante et amplitude* de $`\overrightarrow{E}`$. !!!! *Ne pas confondre composante et amplitude* de $`\overrightarrow{B}`$.
!!!! *Faire attention aux signes*. !!!! *Faire attention aux signes*.
!!!! !!!!
!!!! Lorsque nous écrivons d'un vecteur $`\overrightarrow{U}=U\;\overrightarrow{e_U}`$ , avec $`\overrightarrow{e_U}=\dfrac{\overrightarrow{U}}{\lVert \overrightarrow{U} \rVert}`$, !!!! Lorsque nous écrivons d'un vecteur $`\overrightarrow{U}=U\;\overrightarrow{e_U}`$ , avec $`\overrightarrow{e_U}=\dfrac{\overrightarrow{U}}{\lVert \overrightarrow{U} \rVert}`$,
...@@ -124,25 +127,34 @@ $`\hspace{4.5cm}= E\;dS \times ( \underbrace{\overrightarrow{e_{\beta}}\cdot \o ...@@ -124,25 +127,34 @@ $`\hspace{4.5cm}= E\;dS \times ( \underbrace{\overrightarrow{e_{\beta}}\cdot \o
!!!! * la *composante $`U`$* peut être *positive ou négative*. !!!! * la *composante $`U`$* peut être *positive ou négative*.
!!!! * l'*amplitude ou norme $`\lVert \overrightarrow{U} \rVert`$* est *toujours positive*. !!!! * l'*amplitude ou norme $`\lVert \overrightarrow{U} \rVert`$* est *toujours positive*.
!!!! !!!!
!!!! L'étude des *symétries et invariances* d'une distribution de charge ne donne que la direction, mais elle *n'indique pas le sens* de $`\overrightarrow{E}`$,. !!!! L'étude des *symétries et invariances* d'une distribution de courants ne donne que la direction, mais elle *n'indique pas le sens* de $`\overrightarrow{B}`$,.
!!!! !!!!
!!!! En physique : *1 direction = 2 sens possibles* !!!! En physique : *1 direction = 2 sens possibles*
!!!! !!!!
!!!! Le* sens de $`\overrightarrow{E}`$* peut être *déduit intuitivement* de l'observation de la distribution de charge. En tout point de l'espace :
!!!! * $`\overrightarrow{E}`$ pointe en direction opposé à la direction d'une charge positive.
!!!! * $`\overrightarrow{E}`$ pointe dans la direction d'une charge négative.
!!!! !!!!
!!!! Le *théorème de Gauss* permet de calculer $`\overrightarrow{E}`$, et par conséquent *détermine aussi le sens* de $`\overrightarrow{E}`$. Pour cela il faut précisément *respecter les signes* : !!!! Le *théorème d'Ampère* permet de calculer $`\overrightarrow{B}`$, et par conséquent *détermine aussi le sens* de $`\overrightarrow{B}`$.
!!!! Pour cela il faut précisément *respecter les signes* :
!!!! * signe $`+`$ ou $`-`$ devant une composante (dont la valeur, déterminée par la suite, pourra elle-même être positive ou négative). !!!! * signe $`+`$ ou $`-`$ devant une composante (dont la valeur, déterminée par la suite, pourra elle-même être positive ou négative).
!!!! * signes $`+`$ ou $`-`$ des charges dans la distribution. !!!! * signes $`+`$ ou $`-`$ des charges dans la distribution.
!!!! !!!!
!!!! *Les erreurs de signe*, par omission ou par négligence, *sont des erreurs fréquentes*. !!!! *Les erreurs de signe*, par omission ou par négligence, *sont des erreurs fréquentes*.
Par ailleurs le **théorème de Gauss** est une **équation unique** qui, une fois le produit scalaire $`\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}`$ réalisé sur chaque $`dS`$, relie la composante $`E=E_{\beta}(\beta)`$ à une charge. Il *ne doit donc y avoir qu'une seule inconnue*, $`E=E_{\beta}(\beta)`$ dans l'exemple considéré. Par ailleurs le **théorème d'Ampère'** est une **équation unique** qui, une fois
le produit scalaire $`\overrightarrow{B}\cdot\overrightarrow{dl}`$ réalisé sur
chaque $`dl`$, relie la composante $`B=B_{\beta}(\beta)`$ à un courant. Il *ne doit donc y avoir qu'une seule inconnue*,
$`B=B_{\beta}(\alpha)`$ dans l'exemple considéré.
Reprenons l'exemple considéré où le champ magnétique s'écrit $`\overrightarrow{B}=B_{\beta}\,(\alpha)\,\overrightarrow{e_{\beta}}`$.
Utilisons le théorème d'Ampère pour déterminer le champ en un point $`M`$ quelconque de coordonnées $`(\alpha_M, \beta_M, \gamma_M)`$
avec l'indice $`_M`$ ici précisé pour la démonstration. Le contour d'Ampère doit nécessairement contenir le point $`M`$,
donc l'un de ses éléments de longueur doit avoir pour coordonnées $`dl=dl(\alpha_M, \beta_M, \gamma_M)`$.
@@@@@@@@@@la suite est encore à modifier@@@@@@@@@@@@
Reprenons l'exemple considéré où le champ électrique s'écrit $`\overrightarrow{E}=E_{\beta}\,(\beta)\,\overrightarrow{e_{\beta}}`$. Utilisons le théorème de Gauss pour déterminer le champ en un point $`M`$ quelconque de coordonnées $`(\alpha_M, \beta_M, \gamma_M)`$ avec l'indice $`_M`$ ici précisé pour la démonstration. La surface de Gauss doit nécessairement contenir le point $`M`$, donc l'un de ses éléments de surface doit avoir pour coordonnées $`dS=dS(\alpha_M, \beta_M, \gamma_M)`$.
Choisissons une surface fermée de Gauss dont en chacun de ses points de coordonnées $`(\alpha, \beta, \gamma)`$ les éléments de surface $`dS=dS(\alpha, \beta, \gamma)`$ qui vérifient $`\overrightarrow{dS}\parallel\overrightarrow{E}`$ se classent en deux catégories : Choisissons un contour fermé d'Ampère' dont en chacun de ses points de coordonnées $`(\alpha, \beta, \gamma)`$
les éléments de longueur $`dl=dl(\alpha, \beta, \gamma)`$ qui vérifient $`\overrightarrow{dl}\parallel\overrightarrow{B}`$
se classent en deux catégories :
* $`dS=dS(\alpha, \beta_M, \gamma)`$ avec $`\beta_M`$ coordonnée $`\beta`$ du point $`M`$. * $`dS=dS(\alpha, \beta_M, \gamma)`$ avec $`\beta_M`$ coordonnée $`\beta`$ du point $`M`$.
* $`dS=dS(\alpha, \beta_0, \gamma)`$ avec $`\beta_0\ne\beta_M`$. * $`dS=dS(\alpha, \beta_0, \gamma)`$ avec $`\beta_0\ne\beta_M`$.
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