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Pipeline #16521 canceled with stage
...@@ -49,18 +49,18 @@ Soit une *distribution de charges maintenues immobiles* dans l'espace décrite p ...@@ -49,18 +49,18 @@ Soit une *distribution de charges maintenues immobiles* dans l'espace décrite p
Le **Théorème de Gauss intégral** démontre que le flux $`\Phi_E`$ du vecteur champ électrique à travers toute *surface fermée $`S`$* de l'espace est égal à la *charge totale $`Q_{int}`$ contenue à l'intérieur de $`S`$* divisée par la constante diélectrique $`\epsilon_0`$.<br> Le **Théorème de Gauss intégral** démontre que le flux $`\Phi_E`$ du vecteur champ électrique à travers toute *surface fermée $`S`$* de l'espace est égal à la *charge totale $`Q_{int}`$ contenue à l'intérieur de $`S`$* divisée par la constante diélectrique $`\epsilon_0`$.<br>
<br>**$`\large\mathbf{\Phi_E=\Loiint_S \overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}=\dfrac{Q_{int}}{\epsilon_0}}`$** <br>**$`\large\mathbf{\Phi_E=\Loiint_S \overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}=\dfrac{Q_{int}}{\epsilon_0}}`$**
**Le théorème de Gauss intégral s'applique** quelque soit le niveau de modélisation et d'approximation des distributions de charge : **Le théorème de Gauss intégral s'applique** quelque soit le niveau de modélisation et d'approximation des distributions de charges :
* avec une *densité volumique de charge $`\dens^{3D}`$*. * avec une *densité volumique de charges $`\dens^{3D}`$*.
mais aussi mais aussi
* avec une *densité surfacique de charge $`\dens^{2D}`$*, lorsque les charges sont réparties en surface sur une profondeur que la modélisation 2D néglige. * avec une *densité surfacique de charges $`\dens^{2D}`$*, lorsque les charges sont réparties en surface sur une profondeur que la modélisation 2D néglige.
* avec une *densité linéïque de charge $`\dens^{1D}`$*, lorsque les charges sont réparties sur une ligne dont la modélisation 1D néglige la section droite. * avec une *densité linéïque de charges $`\dens^{1D}`$*, lorsque les charges sont réparties sur une ligne dont la modélisation 1D néglige la section droite.
!!! *Terminologie* : une section droite est une section perpendiculaire à la direction longitudinale. !!! *Terminologie* : une section droite est une section perpendiculaire à la direction longitudinale.
C'est d'ailleurs ce théorème de Gauss intégral qui **démontre les discontinuités du champ électrostatique** *à la traversée d'une surface chargée* à cette étape contrefort, et que seront démontrés les discontinuités des champs $`\overrightarrow{E}`$ et $`\overrightarrow{D}`$ à l'étape suivante de montagne, en électromagnétisme dans le vide et dans la matière. C'est d'ailleurs ce théorème de Gauss intégral qui **démontre les discontinuités du champ électrostatique** *à la traversée d'une surface chargée* à cette étape contrefort, et que seront démontrées les discontinuités des champs $`\overrightarrow{E}`$ et $`\overrightarrow{D}`$ à l'étape suivante de montagne, en électromagnétisme dans le vide et dans la matière.
Ces **résultats concernant la discontinuité** du champ électrostatique à la traversée d'une surface chargée sont *nécessaires si le théorème de Gauss local est utilisé* pour calculer le champ $`\overrightarrow{E}`$ en tout point de l'espace *avec modélisation 2D* de la distribution de charge. Ces **résultats concernant la discontinuité** du champ électrostatique à la traversée d'une surface chargée sont *nécessaires si le théorème de Gauss local est utilisé* pour calculer le champ $`\overrightarrow{E}`$ en tout point de l'espace *avec modélisation 2D* de la distribution de charges.
!! *Pour aller plus loin* : !! *Pour aller plus loin* :
!! *Théorème de Gauss intégral et réflexion/transmission des ondes électromagnétiques*. !! *Théorème de Gauss intégral et réflexion/transmission des ondes électromagnétiques*.
...@@ -69,7 +69,7 @@ Ces **résultats concernant la discontinuité** du champ électrostatique à la ...@@ -69,7 +69,7 @@ Ces **résultats concernant la discontinuité** du champ électrostatique à la
!! !!
!! *Les relations de Fresnel précisent les propriétés des ondes réflechies et transmises* (amplitude, déphasage, polarisation, direction) . Elles permettent de retrouver en les relations Snell-Descartes $`(n_1\,\sin\, i_1=n_2\,\sin\, i_2)`$ et de la réflexion $`(i_1 = i_2)`$ de l'optique géométrique, tout en révélant toute une réalité hors d'atteinte de l'optique géométrique (polarisation des ondes, part de l'énergie réflechie et part de l'énergie transmise, ...). !! *Les relations de Fresnel précisent les propriétés des ondes réflechies et transmises* (amplitude, déphasage, polarisation, direction) . Elles permettent de retrouver en les relations Snell-Descartes $`(n_1\,\sin\, i_1=n_2\,\sin\, i_2)`$ et de la réflexion $`(i_1 = i_2)`$ de l'optique géométrique, tout en révélant toute une réalité hors d'atteinte de l'optique géométrique (polarisation des ondes, part de l'énergie réflechie et part de l'énergie transmise, ...).
!! !!
!! Les propriétés de conduction de l'électricité, de polarisation et d'aimantation des milieux matériels nécessite l'usage de deux nouveaux champs, champ d'induction électrique $`\overrightarrow{D}`$ et champ d'excitation magnétique $`\overrightarrow{H}`$ en comp^lément des champs $`\overrightarrow{E}`$ et $`\overrightarrow{B}`$. !! Les propriétés de conduction de l'électricité, de polarisation et d'aimantation des milieux matériels nécessite l'usage de deux nouveaux champs, champ d'induction électrique $`\overrightarrow{D}`$ et champ d'excitation magnétique $`\overrightarrow{H}`$ en complément des champs $`\overrightarrow{E}`$ et $`\overrightarrow{B}`$.
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!! Le *théorème de Gauss intégral*, dans sa forme et sa notation présente et appliqué à certains de ces champs, *intervient directement dans l'établissement des relations de Fresnel*. !! Le *théorème de Gauss intégral*, dans sa forme et sa notation présente et appliqué à certains de ces champs, *intervient directement dans l'établissement des relations de Fresnel*.
...@@ -82,26 +82,26 @@ Le théorème de Gauss permet de calculer le champ électrique en un point $`M`$ ...@@ -82,26 +82,26 @@ Le théorème de Gauss permet de calculer le champ électrique en un point $`M`$
*ÉTAPE 2 :* **$`\large\mathbf{\Loiint_{\mathcal{S}_G}\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}}`$** *$`\large = \dfrac{Q_{int}}{\epsilon_0}`$*. *ÉTAPE 2 :* **$`\large\mathbf{\Loiint_{\mathcal{S}_G}\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}}`$** *$`\large = \dfrac{Q_{int}}{\epsilon_0}`$*.
D'une façon générale, la **surface de Gauss** sera : D'une façon générale, la **surface de Gauss** sera :
* un **prisme droit à base quelconque**, contenant le point $`M`$ pour une *distribution de charge * un **prisme droit à base quelconque**, contenant le point $`M`$ pour une *distribution de charges
présentant un plan de symétrie ou d'antisymétrie*. présentant un plan de symétrie ou d'antisymétrie*.
* une **sphère** contenant le point $`M`$ pour une *distribution de charge à symétrie sphérique*. * une **sphère** contenant le point $`M`$ pour une *distribution de charges à symétrie sphérique*.
* un **cylindre** contenant le point $`M`$^pour une *distribution de charge à symétrie cylindrique*. * un **cylindre** contenant le point $`M`$^pour une *distribution de charges à symétrie cylindrique*.
##### Éléments physiques conduisant à ces choix. ##### Éléments physiques conduisant à ces choix.
Si le théorème de Gauss est vraie quelque-soit la surface fermée considérée, aussi complexe soit-elle, il ne peux nous aider à calculer le champ électrique $`\overrightarrow{E}`$ dans tout l'espace que si chacun de ses termes est facile à calculer. Si le théorème de Gauss est vrai quelque-soit la surface fermée considérée, aussi complexe soit-elle, il ne peut nous aider à calculer le champ électrique $`\overrightarrow{E}`$ dans tout l'espace que si chacun de ses termes est facile à calculer.
C'est l'**expression du champ électrique**, réduite par l'étude des symétries et invariances qui *permet de déterminer la surface de Gauss* adaptée. C'est l'**expression du champ électrique** déduite par l'étude des symétries et invariances qui *permet de déterminer la surface de Gauss* adaptée.
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 électrique est de la forme **$`\mathbf{\overrightarrow{E}=E_{\beta}\,(\beta)\,\overrightarrow{e_{\beta}}}`$**.
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 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 produit scalaire $`\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}`$.
Une **surface de Gauss adapté** sera donc une surface de Gauss dont *les éléments vectoriels de surface $`\overrightarrow{dS}`$ vérifient* : Une **surface de Gauss adaptée** sera donc une surface de Gauss dont *les éléments vectoriels de surface $`\overrightarrow{dS}`$ 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. * *$`\mathbf{\overrightarrow{dS}\parallel\overrightarrow{E}}`$*, car alors le produit scalaire se résumera au simple produit des composantes selon $`\beta`$ de chacun de ces vecteurs.
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 : 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 :
**$`\mathbf{\overrightarrow{dS}\parallel \overrightarrow{E} \Longrightarrow\overrightarrow{dS}\cdot \overrightarrow{E}} `$** **$`\mathbf{\overrightarrow{dS}\parallel \overrightarrow{E} \Longrightarrow\overrightarrow{dS}\cdot \overrightarrow{E}} `$**
$`= \left(dS\;\overrightarrow{e_{\beta}}\right)\cdot \left( E\;\overrightarrow{e_{\beta}}\right)`$ $`= \left(dS\;\overrightarrow{e_{\beta}}\right)\cdot \left( E\;\overrightarrow{e_{\beta}}\right)`$
...@@ -125,7 +125,7 @@ $`\hspace{4.5cm}= E\;dS \times ( \underbrace{\overrightarrow{e_{\beta}}\cdot \o ...@@ -125,7 +125,7 @@ $`\hspace{4.5cm}= E\;dS \times ( \underbrace{\overrightarrow{e_{\beta}}\cdot \o
!!!! !!!!
!!!! 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 : !!!! Le* sens de $`\overrightarrow{E}`$* peut être *déduit intuitivement* de l'observation de la distribution de charges. En tout point de l'espace :
!!!! * $`\overrightarrow{E}`$ pointe en direction opposé à la direction d'une charge positive. !!!! * $`\overrightarrow{E}`$ pointe en direction opposé à la direction d'une charge positive.
!!!! * $`\overrightarrow{E}`$ pointe dans la direction d'une charge négative. !!!! * $`\overrightarrow{E}`$ pointe dans la direction d'une charge négative.
!!!! !!!!
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