Commit 804370c8 authored by Claude Meny's avatar Claude Meny

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Pipeline #16971 canceled with stage
......@@ -89,13 +89,14 @@ de courant possède les deux éléments de symétrie suivants :
----------------------
#### LES COURANTS S'ENROULENT AUTOUR DE L'AXE DE RÉVOLUTION <br><br> exemple : un solénoïde conducteur infini.
#### LES COURANTS SONT DIRIGÉS SELON L'AXE DE RÉVOLUTION <br><br> exemple : un fil conducteur rectiligne infini.
----------------------
---------------------
#### Quel système de coordonnées spatiales choisir ?
* Le système de coordonnées *le mieux adapté* est le système de **coordonnées cylindriques $`(O,\rho,\varphi,z)`$**,
* Le système de coordonnées *le mieux adapté* est le système de **coordonnées cylindriques
$`(O,\rho,\varphi,z)`$**,
avec **$`Oz =\;`$ axe de révolution**, et où :
* $`O`$ est le point de l'espace pris comme origine des coordonnées.
* $`(\rho,\varphi,z)`$ sont les coordonnées cylindriques.
......@@ -103,59 +104,44 @@ de courant possède les deux éléments de symétrie suivants :
et de repère orthonormé associé le *repère cylindrique $`\mathbf{(O, \overrightarrow{e_{\rho}}, \overrightarrow{e_{\varphi}}, \overrightarrow{e_z})}`$*.
#### Comment modéliser un solénoïde ?
* **$`\mathbf{a}\;:`$** Cette distribution de courants s'approche de celle réalisée dans un *solénoïde de rayon R et de longueur L*
parcouru par un *courant constant I*,
lorsque le fil du solénoïde à un diamètre D suffisamment faible *(D<<R)* et que
le solénoïde est suffisamment long *(L>>R)*.
<br>
_C'est le cas pour l'essentiel des bobines_
_destinée à réaliser un champ magnétique en leur centre. Hors un "Effet de bord" lorsque_
_l'on s'approche des extrémités de la bobine, le champ magnétique_
_calculé avec le théorème d'Ampère représente avec une très bonne précision celui présent à l'intérieur de la bobine._
![](magnetostatics_bobine_modelisations_1_L1200.gif)
Le théorème d'Ampère nécessitant ici de considérer une distribution de courants présentant une **symétrie de révolution**
et une **symétrie de translation** respectivement *autour et selon l'axe $`Oz`$*, cela implique de modéliser la bobine par, soit :
* **$`\mathbf{b}\;:`$** des *spires jointives* perpendiculaires à l'axe $`Oz`$, de sections nulles et parcourues par un même
courant constant $`I`$.
* **$`\mathbf{c}\;:`$** un champ de *vecteur densité volumique de courant $`\overrightarrow{j}^{3D}`$* qui s'enroule autour de l'axe $
_Dans le cas d'une bobine, il peut y avoir plusieurs couches de spires donnant une certaine épaisseur._
* **$`\mathbf{d}\;:`$** un champ de *vecteur densité surfacique de courant $`\overrightarrow{j}^{2D}`$* qui s'enroule autour de l'axe $`Oz`$.
#### Comment caractériser cette distribution de courant ?
* Dans le cas où la *section droite* du fil conducteur placé sur l'axe $`Oz`$ est *négligée*, le **sens du courant**
est simplement *indiqué par une flèche*.
_(en magnétostatique, le courant est constant, donc son sens ne varie pas au cours du temps)._
* Dans le cas où la *section droite* du fil conducteur constituant le solénoïde est *négligée*, le **courant** est simplement décrit
par l'intensité *$`I`$* qui parcourt le solénoïde. Le **sens du courant** dans le solénoïde est *précisé par une flèche*.
_(en magnétostatique, le courant est constant, donc son sens ne varie pas au cours du temps)._
<!---- attention, ce qui est ici caché est faux--- refaire? avec sens choisi sur contour d'Ampère?---
L'**intensité $`I`$** du courant sera notée *en notation algébrique*, c'est à dire que :
* **$`I>0`$** si le courant parcourt le fil *vers les z croissants*.
* **$`I<0`$** si le courant parcourt le fil *vers les z décroissants*.
---------------->
* Dans le cas contraire où la *section droite* est *non négligée*, le courant est décrit par un
**vecteur densité de courant $`\overrightarrow{j}`$**.
<br>
* *Un courant s'enroulant atour de l'axe de révolution* implique **$`\overrightarrow{j}=j(\rho,\varphi,z)\,\overrightarrow{e_{\varphi}}`$**
* Un *courant dirigé selon l'axe de révolution* implique **$`\overrightarrow{j}=j(\rho,\varphi,z)\,\overrightarrow{e_z}`$**
* L'*invariance par rotation* d'angle $`\Delta\varphi`$ quelconque impose **$`\require{\cancel} \overrightarrow{j} = \overrightarrow{j}(\rho,\xcancel{\varphi}, z)`$**.
* L'*invariance par translation* de longueur $`\Delta z`$ quelconque impose **$`\require{cancel}\overrightarrow{j}= \overrightarrow{j}(\rho,\varphi, \xcancel{z})`$**.
<br>
* *Au final*, le vecteur densité volumique de courant **$`\overrightarrow{j}`$** est **dirigé selon $`\overrightarrow{e_{\varphi}}`$**
et **ne dépend que de $`\rho`$** :
* *Au final*, le vecteur densité volumique de courant **$`\overrightarrow{j}`$** est **dirigé selon $`Oz`$** et **ne dépend que de $`\rho`$** :
*$`\mathbf{\left.\begin{array}{l}
\overrightarrow{j}=j\,\overrightarrow{e_{\varphi}} \\
\overrightarrow{j}=j_z\,\overrightarrow{e_z}\\
\overrightarrow{j}=\overrightarrow{j}\,(\rho, z) \\
\overrightarrow{j}=\overrightarrow{j}\,(\rho, \varphi)
\end{array}\quad\right\}
\,\Longrightarrow}`$* **$`\mathbf{\overrightarrow{j}=j_{\varphi}(\rho)\,\overrightarrow{e_{\varphi}}}`$**
\,\Longrightarrow}`$* **$`\mathbf{\overrightarrow{j}=j_z(\rho)\,\overrightarrow{e_z}}`$**
<!---- attention, ce qui est ici caché est faux--- refaire? avec sens choisi sur contour d'Ampère?---
<br>
* Le **signe de $`j_z(\rho)`$** indique le *sens de déplacement* du courant :
* **$`j_z(\rho)>0`$** si le courant parcourt le fil *vers les z croissants*.
* **$`j_z(\rho)<0`$** si le courant parcourt le fil *vers les z décroissants*.
--------------------------------------------------->
Image à faire
_Un cylindre infini est, lorsqu'il est parcourue par un courant réparti uniformément dans son volume, est l'exemple le plus simple de distribution cylindrique de courant._
#### De quelles coordonnées dépend $`\overrightarrow{B}`$ ?
......@@ -170,24 +156,19 @@ $`\Longrightarrow`$**$`\mathbf{\overrightarrow{B}}`$** possède les *invariances
* *Par l'* **étude des symétries** *de la distribution de courant $`\overrightarrow{j}`$*.
<br>
Que la distribution de courant soit modélisée par un courant $``I``$ parcourant le solénoïïde infini :
![](magnetostat-bobine-1-symetries-direction-B_v2_L1200.gif)
<br>
ou soit modélisée par un vecteur densité de courant $`\overrightarrow{j}`$ :
![](magnetostat-bobine-2-symetries-direction-B_L1200.gif)
![](magnetostat-fil-symetries-direction-B_v2_L1200.gif)
_Attention, figure à corriger : dans l'expression_ $`\overrightarrow{j}=j_z(r)\,\overrightarrow{e_z}`$ _, remplacer_ $`r`$ _par_ $`\rho`$.
1. Soit un **point $`M(\rho_M\,\varphi_M,z_M)`$ quelconque** de l'espace.
2. Le **plan $`P_1`$** qui contient le point $`M`$ et perpendiculaire à l'axe $`Oz`$ est *plan de symétrie* pour la distribution de courant.
2. Le **plan $`P_1`$** qui contient le point $`M`$ et l'axe $`Oz`$ est *plan de symétrie* pour la distribution de courant.
3. Le champ magnétique **$`\overrightarrow{B}`$ étant un vecteur axial**, en tout point d'un plan de symétrie
il est perpendiculaire à ce plan. Le plan de symétrie $`P_1`$ étant déterminé, la
*direction de $`\overrightarrow{B}`$, selon $`\overrightarrow{e_z}`$*, est
*direction de $`\overrightarrow{B}`$, selon $`\overrightarrow{e_{\varphi}}`$*, est
*totalement déterminée*.
4. _Étape non nécessaire :_
_Le plan_ $`P_2`$ _qui contient le point $`M`$ et l'axe $`Oz`$ est_
_plan d'anti-symétrie pour la distribution de courant. En tout point d'un plan_
_Le plan_ $`P_2`$ _qui contient le point $`M`$ et perpendiculaire à l'axe $`Oz`$ est_
_plan de d'anti-symétrie pour la distribution de courant. En tout point d'un plan_
_d'anti-symétrie, $`\overrightarrow{B}`$ vecteur axial est contenu dans ce plan, ce qui est bien vérifié._
......@@ -195,10 +176,10 @@ _d'anti-symétrie, $`\overrightarrow{B}`$ vecteur axial est contenu dans ce plan
<br>
**En tout point $`M`$** l'espace,
*$`\left.\begin{array}{l} \overrightarrow{B}\;\text{vecteur axial} \\
P_1\,(M, \overrightarrow{e_{\rho}}, \overrightarrow{e_{\varphi}})\; \text{plan de symétrie}\end{array}\right\}\,\Longrightarrow`$*
**$`\mathbf{\overrightarrow{B}=B_z\,\overrightarrow{e_z}}`$**
P_1\,(M, \overrightarrow{e_{\rho}}, \overrightarrow{e_z})\; \text{plan de symétrie}\end{array}\right\}\,\Longrightarrow`$*
**$`\mathbf{\overrightarrow{B}=B_{\varphi}\,\overrightarrow{e_{\varphi}}}`$**
![](magnetostat-symetries-solenoide_L1200.jpg)
![](magnetostat-symetries-wire_L1200.jpg)
<br>
#### Comment s'exprime $`\overrightarrow{B}`$ en tout point de l'espace ?
......@@ -208,9 +189,8 @@ P_1\,(M, \overrightarrow{e_{\rho}}, \overrightarrow{e_{\varphi}})\; \text{plan d
**En tout point $`M`$** de l'espace,
*$`\left.\begin{array}{l}
\text{Invariances}\Longrightarrow\overrightarrow{B}=\overrightarrow{B}(\rho) \\
\text{Symétries}\Longrightarrow\overrightarrow{B}=B_z\,\overrightarrow{e_z}
\end{array}\right\}\,\Longrightarrow`$* **$`\mathbf{\overrightarrow{B}=B_z(\rho)\,\overrightarrow{e_z}}`$**
\text{Symétries}\Longrightarrow\overrightarrow{B}=B_{\varphi}\,\overrightarrow{e_{\varphi}}
\end{array}\right\}\,\Longrightarrow`$* **$`\mathbf{\overrightarrow{B}=B_{\varphi}(\rho)\,\overrightarrow{e_{\varphi}}}`$**
#### Y-a-t'il des lieux où $`\overrightarrow{B}`$ est déjà totalement déterminé par les symétries et invariances ?
......@@ -218,6 +198,7 @@ P_1\,(M, \overrightarrow{e_{\rho}}, \overrightarrow{e_{\varphi}})\; \text{plan d
à faire
#### Quelle expression du rotationnel de $`\overrightarrow{B}`$ choisir ?
<!--A ADAPTER AU CHAMP MAGNETIQUE-----------
......
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