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...@@ -266,13 +266,19 @@ Cela se traduit en *écriture mathématique* par l'**expression intégrale**: ...@@ -266,13 +266,19 @@ Cela se traduit en *écriture mathématique* par l'**expression intégrale**:
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Pour toute surface fermée $`S`$ délimitant un volume macroscopique $`\Ltau`$, Pour toute surface fermée $`S`$ délimitant un volume macroscopique $`\Ltau`$,
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**$`\oiint_{S\leftrightarrow\Ltau}\overrightarrow{j}\cdot\overrightarrow{dS}+\iiint_{\Ltau}\dfrac{\partial\dens}{\partial t}\cdot d\tau=0`$** **$`\mathbf{\oiint_{S\leftrightarrow\Ltau}\overrightarrow{j}\cdot\overrightarrow{dS}+\iiint_{\Ltau}\dfrac{\partial\dens}{\partial t}\cdot d\tau=0}`$**
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qui s"énonce :
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*Le flux du vecteur densité de courant volumique à travers une surface fermée, est égal à la dérivée temporelle de la charge totale contenue à l'intérieur de cette surface fermée.*
* Aucune limite de taille, supérieure ou inférieure, ne limitant ce raisonnement, il *s'applique aussi * Cette égalité étant vérifiée quelque-soit le volume d'intégration, c'est que
à une surface de taille mésoscopique ou microscopique*. Ainsi la loi de conservation l'égalité porte sur les intégrandes eux-mêmes.
a aussi une **expression locale**, valide en tout point de l'espace, qui s'écrit : $`\Longrightarrow`$ la loi de conservation a aussi une **expression locale**, valide en tout point de l'espace, qui s'écrit :
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**$`div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens}{\partial t}=0`$** **$`\mathbf{div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens}{\partial t}=0}`$**
##### Etude des équation de Maxwell ##### Etude des équation de Maxwell
...@@ -285,13 +291,13 @@ a aussi une **expression locale**, valide en tout point de l'espace, qui s'écri ...@@ -285,13 +291,13 @@ a aussi une **expression locale**, valide en tout point de l'espace, qui s'écri
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et appliquons là au champ d'induction magnétique $`\overrightarrow{B}`$ : et appliquons là au champ d'induction magnétique $`\overrightarrow{B}`$ :
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**$`div\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{B}\big)=0`$**. **$`\mathbf{div\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{B}\big)=0}`$**.
* La *loi de Maxwell-Ampère* * La *loi de Maxwell-Ampère*
*$`\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{B}=\mu_0\,\overrightarrow{j} + \mu_0\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}`$* *$`\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{B}=\mu_0\,\overrightarrow{j} + \mu_0\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}`$*
permet d'écrire : permet d'écrire :
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**$`div\Big(\mu_0\,\overrightarrow{j} + \mu_0\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\Big)=0`$** **$`\mathbf{div\Big(\mu_0\,\overrightarrow{j} + \mu_0\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\Big)=0}`$**
* En divisant les termes de droite et de gauche par $`\mu_0`$, l'équation se simplifie : * En divisant les termes de droite et de gauche par $`\mu_0`$, l'équation se simplifie :
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...@@ -322,19 +328,21 @@ l'ordre de dérivation par une variable spatiale et une variable temporelle n'im ...@@ -322,19 +328,21 @@ l'ordre de dérivation par une variable spatiale et une variable temporelle n'im
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*$`\dfrac{\partial}{\partial t}\left(\dfrac{\partial}{\partial x}\right) =\dfrac{\partial}{\partial x}\left(\dfrac{\partial}{\partial t}\right)`$* *$`\dfrac{\partial}{\partial t}\left(\dfrac{\partial}{\partial x}\right) =\dfrac{\partial}{\partial x}\left(\dfrac{\partial}{\partial t}\right)`$*
* L'opérateur divergence n'est constitué que de dérivées partielles de variables d'espace. * 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. * $`\dfrac{\partial}{\partial t}`$ 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 : &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;*$`\Longrightarrow\quad div\left(\dfrac{\partial}{\partial t}\right)= \dfrac{\partial}{\partial t}\left(div\right)`$*.
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**$`div\,\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial}{\partial t}\left(div\,\overrightarrow{E}\right)=0`$** &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Nous obtenons :
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;**$`\mathbf{div\,\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial}{\partial t}\left(div\,\overrightarrow{E}\right)=0}`$**
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* En utilisant la *loi de Maxwell-Gauss $`div\,\overrightarrow{E}=\dfrac{\dens}}{\epsilon_0}`$* * En utilisant la *loi de Maxwell-Gauss $`div\,\overrightarrow{E}=\dfrac{\dens}{\epsilon_0}`$*
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nous obtenons l'**équation de conservation locale de la charge** électrique en régime variable (donc toujours vérifiée) : nous obtenons l'**équation de conservation locale de la charge** électrique en régime variable (donc toujours vérifiée) :
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**$`div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens}{\partial t}=0`$** **$`\mathbf{div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens}{\partial t}=0}`$**
! *Les équations de Maxwell contiennent et impliquent la conservation de la charge électrique.* ! *Les équations de Maxwell contiennent et impliquent la conservation de la charge électrique.*
...@@ -374,31 +382,30 @@ $`div\,\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial}{\partial t} ...@@ -374,31 +382,30 @@ $`div\,\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial}{\partial t}
$`div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens^{3D}}{\partial t}=0`$ $`div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens^{3D}}{\partial t}=0`$
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* Nous pouvons intégrer cette égalité locale sur un volume $`\tau`$ quelconque : * Nous pouvons *intégrer cette égalité locale* sur un volume $`\tau`$ quelconque :
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$`\displaystyle\iiint_{\Ltau} \Big(div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens^{3D}}{\partial t}\Big)\,d\tau=0`$ $`\displaystyle\iiint_{\Ltau} \Big(div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens}{\partial t}\big)\,d\tau=0`$
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$`\displaystyle\iiint_{\Ltau} div\,\overrightarrow{j}\,d\tau+ *$`\displaystyle\iiint_{\Ltau} div\,\overrightarrow{j}\,d\tau+\iiint_{\Ltau}\dfrac{\partial \dens}{\partial t}\,d\tau=0`$*
\iiint_{\Ltau}\dfrac{\partial \dens^{3D}}{\partial t}\Big)\,t\tau=0`$
Le théorème d'Ostrogradski (= théorème de la divergence) précise que pour tout champ * Le *théorème d'Ostrogradski* (= théorème *de la divergence*) précise que pour tout champ
$`\overrightarrow{U}`$ vectoriel et pour tout volume $`\tau`$, $`\overrightarrow{U}`$ vectoriel et pour tout volume $`\tau`$,
$`\displaystyle\iiint_{\Ltau} div\,\overrightarrow{U}\,d\Ltau=\oiint_S \overrightarrow{U}\cdot dS`$, *$`\displaystyle\iiint_{\Ltau} div\,\overrightarrow{U}\,d\Ltau=\oiint_S \overrightarrow{U}\cdot dS`$*,
$`S`$ étant la surface fermée que délimite le volume $`\tau`$. $`S`$ étant la surface fermée que délimite le volume $`\tau`$.
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Appliquons-le au premier terme de notre égalité : *Appliqué au premier terme* de l'égalité, nous obtenons :
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$`\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} + \iiint_{\Ltau}\dfrac{\partial \dens^{3D}}{\partial t}\Big)\,t\tau=0`$.
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En remarquant de nouveau qu'espace et temps sont indépendants en physique classique, l'ordre de dérivation ou intégration par une variable spatiale et une variable temporelle n'importe pas :
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$`\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} +\dfrac{\partial \dens^{3D}}{\partial t} \left(\iiint_{\Ltau}\dens^{3D} \,d\tau\right)=0`$. **$`\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} + \iiint_{\Ltau}\dfrac{\partial \dens}{\partial t}\,d\tau=0`$**.
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et en constatant que $`\displaystyle\iiint_{\Ltau}\dens^{3D} \,d\tau`$ est la charge totale $`Q_{int}`$ contenue dans le volume $`\tau`$, nous obtenons la relation intégrale de la loi de conservation de la. charge : * En remarquant de nouveau qu'*espace et temps sont indépendants en physique classique*, l'ordre de dérivation ou intégration par une variable spatiale et une variable temporelle n'importe pas :
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$`\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} +\dfrac{\partial Q_{int}}{\partial t}=0`$. **$`\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} +\dfrac{\partial}{\partial t} \left(\iiint_{\Ltau}\dens \,d\tau\right)=0`$**.
* En constatant que *$`\displaystyle\iiint_{\Ltau}\dens^{3D} \,d\tau`$ est la charge totale $`Q_{int}`$*
contenue dans le volume $`\tau`$, nous obtenons l'**expression intégrale de la loi de conservation** de la. charge :
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qui s'énonce "Le flux du vecteur densité de courant volumique à travers une surface fermée, et égale à la dérivée temporelle de la charge totale contenue à l'intérieur de cette surface fermée." **$`\mathbf{\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} +\dfrac{dQ_{int}}{dt}=0}`$**.
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