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#### Pourquoi parlons-nous de champ électromagnétique ? #### ¿Por qué hablamos de campo electromagnético?
* Les 2 équations de couplage de $`\overrightarrow{E}`$ et $`\overrightarrow{B}`$ impliquent * Las 2 ecuaciones de acoplamiento de $`\overrightarrow{E}`$ y $`\overrightarrow{B}`$ implican
que **variables, $`\overrightarrow{E}`$ et $`\overrightarrow{B}`$ ne peuvent exister l'un sans l'autre**. que **variables, $`\overrightarrow{E}`$ y $`\overrightarrow{B}`$ no pueden existir el uno sin el otro**.
* Le terme *$`\dfrac{\partial\overrightarrow{B}}{\partial t}\ne 0`$ implique $`\overrightarrow{E}\ne \overrightarrow{0}`$* * El término *$`\dfrac{\partial\overrightarrow{B}}{\partial t}\ne 0`$ implica $`\overrightarrow{E}\ne \overrightarrow{0}`$*
* Le terme *$`\dfrac{\partial\overrightarrow{E}}{\partial t}\ne 0`$ implique $`\overrightarrow{B}\ne \overrightarrow{0}`$* * El término *$`\dfrac{\partial\overrightarrow{E}}{\partial t}\ne 0`$ implica $`\overrightarrow{B}\ne \overrightarrow{0}`$*
<br> ---
-------------
<br>
#### Que disent les équations de Maxwell sur la conservation de la charge ? #### ¿Qué dicen las ecuaciones de Maxwell sobre la conservación de la carga?
##### Loi de conservation de la charge électrique ##### Ley de conservación de la carga eléctrica
* Dans la matière, les **charges électriques** sont portées par les *électrons* et * En la materia, las **cargas eléctricas** son transportadas por los *electrones* y
les *protons* des noyaux atomiques. *En physique classique*, ces particules existent, los *protones* de los núcleos atómicos. *En física clásica*, estas partículas existen,
et elles **ne peuvent ni surgir du vide, ni disparaître**. y **no pueden ni surgir de la nada, ni desaparecer**.
* Ainsi le **principe de conservation de la charge** électrique peut se résumer en une phrase : * Así, el **principio de conservación de la carga** eléctrica puede resumirse en una frase:
<br> <br>
! *Dans tout volume de l'espace et pendant une durée donnée, la charge électrique* ! *En todo volumen del espacio y durante un intervalo de tiempo dado, la carga eléctrica*
! *qui entre dans ce volume moins la charge électrique* ! *que entra en este volumen menos la carga eléctrica*
! *qui en sort est égale à la variation de la charge dans le volume.* ! *que sale del mismo es igual a la variación de la carga dentro del volumen.*
<br> <br>
Cela se traduit en *écriture mathématique* par l'**expression intégrale**: Esto se traduce en *escritura matemática* por la **expresión integral**:
<br> <br>
Pour toute surface fermée $`S`$ délimitant un volume macroscopique $`\Ltau`$, Para toda superficie cerrada $`S`$ que delimita un volumen macroscópico $`\tau`$,
<br> <br>
**$`\mathbf{\oiint_{S\leftrightarrow\Ltau}\overrightarrow{j}\cdot\overrightarrow{dS}+\iiint_{\Ltau}\dfrac{\partial\dens}{\partial t}\cdot d\tau=0}`$** **$`\mathbf{\oiint_{S\leftrightarrow\tau}\overrightarrow{j}\cdot\overrightarrow{dS}+\iiint_{\tau}\dfrac{\partial\rho}{\partial t}\cdot d\tau=0}`$**
<br> <br>
qui s"énonce : que se enuncia:
<br> <br>
! *Le flux du vecteur densité de courant volumique à travers une surface fermée,* ! *El flujo del vector densidad de corriente volumétrica a través de una superficie cerrada,*
! *est égal à la dérivée temporelle de la charge totale contenue à l'intérieur de cette surface fermée.* ! *es igual a la derivada temporal de la carga total contenida en el interior de esta superficie cerrada.*
![](charge-conservation-law-L1200.jpg)
* Cette égalité étant vérifiée quelque-soit le volume d'intégration, c'est que
l'égalité porte sur les intégrandes eux-mêmes.
$`\Longrightarrow`$ la loi de conservation a aussi une **expression locale**, valide en tout point de l'espace, qui s'écrit :
<br>
**$`\mathbf{div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens}{\partial t}=0}`$**
<br><br>
![](charge-conservation-1-L1200.jpg) ![Ley de conservación de la carga](charge-conservation-law-L1200.jpg)
* Esta igualdad, al ser válida para cualquier volumen de integración, implica que
la igualdad se aplica a los integrandos mismos.
$`\Longrightarrow`$ La ley de conservación también tiene una **expresión local**, válida en todo punto del espacio, que se escribe:
<br> <br>
**$`\mathbf{div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \rho}{\partial t}=0}`$**
##### 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. "* :
<br>
$`\forall \overrightarrow{X}\big(\overrightarrow{r},t\big)\;,`$*$`\quad \mathbf{div\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{X}\big)=0}`$*.
<br>
et appliquons là au champ d'induction magnétique $`\overrightarrow{B}`$ :
<br>
**$`\mathbf{div\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{B}\big)=0}`$**.
* 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>
**$`\mathbf{div\Big(\mu_0\,\overrightarrow{j} + \mu_0\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\Big)=0}`$**
* En divisant les termes de droite et de gauche par $`\mu_0`$, l'équation se simplifie : ![Conservación de la carga](charge-conservation-1-L1200.jpg)
<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 $`\dens`$. ##### Estudio de las ecuaciones de Maxwell
Pour cela, je cherche à faire apparaître $`div\,\overrightarrow{j}`$ pour ensuite utiliser la loi de maxwell-Gauss.
<br>
$`div\,\overrightarrow{j} + div\Big(\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\Big)=0`$
<!-------------------- * **Partamos** de la combinación de operadores notable, válida para todo campo vectorial $`\overrightarrow{U}`$,
L'espace et le temps étant découplés en physique classique, l'ordre de différentiation que se enuncia:
et intégration n'importe pas si elles s'appliquent l'une à des coordonnées spatiales *"La divergencia del rotacional de un campo vectorial siempre es nula."*
et l'autre au temps. Ainsi : <br>
$`\forall \overrightarrow{X}\big(\overrightarrow{r},t\big)\;,`$*$`\quad \mathbf{div\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{X}\big)=0}`$*.
$`div\,\overrightarrow{j} + <br>
\dfrac{\partial}{\partial t}\Big(\epsilon_0\, div\,\overrightarrow{E}\Big)=0`$ Apliquémosla al campo de inducción magnética $`\overrightarrow{B}`$:
<br>
**$`\mathbf{div\big(\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{B}\big)=0}`$**.
ce qui permet d'écrire, * La *ley de Maxwell-Ampère*
$`\overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{B}=\mu_0\,\overrightarrow{j} + \mu_0\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}`$
permite escribir:
<br>
**$`\mathbf{div\Big(\mu_0\,\overrightarrow{j} + \mu_0\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\Big)=0}`$**
$`div\,\overrightarrow{j} + \dfrac{\partial\dens}{\partial t}=0`$ * Al dividir los términos de la derecha y la izquierda por $`\mu_0`$, la ecuación se simplifica:
<br>
$`div\Big(\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\Big)=0`$
Je reconnais là la loi de conservation de la charge. * La ecuación ya contiene $`\overrightarrow{j}`$, busco hacer aparecer $`\rho`$.
-----------------------> Para ello, busco hacer aparecer $`div\,\overrightarrow{j}`$ para luego utilizar la ley de Maxwell-Gauss.
<br>
$`div\,\overrightarrow{j} + div\Big(\epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\Big)=0`$
* Dans le cadre de la *physique classique, espace et temps sont indépendants*, * En el marco de la *física clásica, espacio y tiempo son independientes*,
l'ordre de dérivation par une variable spatiale et une variable temporelle n'importe pas : el orden de derivación por una variable espacial y una variable temporal no importa:
<br> <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. - El operador divergencia solo está constituido por derivadas parciales de variables espaciales.
* $`\dfrac{\partial}{\partial t}`$ est une dérivée partielle de la variable temps. - $`\dfrac{\partial}{\partial t}`$ es una derivada parcial de la variable tiempo.
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;*$`\Longrightarrow\quad div\left(\dfrac{\partial}{\partial t}\right)= \dfrac{\partial}{\partial t}\left(div\right)`$*. &nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;*$`\Longrightarrow\quad div\left(\dfrac{\partial}{\partial t}\right)= \dfrac{\partial}{\partial t}\left(div\right)`$*.
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Nous obtenons :
&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;**$`\mathbf{div\,\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial}{\partial t}\left(div\,\overrightarrow{E}\right)=0}`$**
* En utilisant la *loi de Maxwell-Gauss $`div\,\overrightarrow{E}=\dfrac{\dens}{\epsilon_0}`$*
<br>
nous obtenons l'**équation de conservation locale de la charge** électrique en régime variable (donc toujours vérifiée) :
<br> <br>
**$`\mathbf{div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens}{\partial t}=0}`$** Obtenemos:
! *Les équations de Maxwell contiennent et impliquent la conservation de la charge électrique.*
<!--Plutôt pour partie principale--------------------
* Il faut faire apparaître les distributions de charge $`\dens^{3D}`$ et de vecteur densité de courant volumique $`\overrightarrow{j}^{3D}`$.
Pour cela nous utilisons la loi de Maxwell-Ampère
* $`\overrightarrow{rot} \;\overrightarrow{B} = \mu_0\;\overrightarrow{j} + \mu_0 \epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}`$
<br> <br>
$`div\big( **$`\mathbf{div\,\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial}{\partial t}\left(div\,\overrightarrow{E}\right)=0}`$**
\mu_0\;\overrightarrow{j} + \mu_0 \epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}
\big)=0`$
* Simplifions en divisant de chaque côté par la constante magnétique $`\mu_0`$ : * Usando la *ley de Maxwell-Gauss $`div\,\overrightarrow{E}=\dfrac{\rho}{\epsilon_0}`$*
obtenemos la **ecuación de conservación local de la carga** eléctrica en régimen variable (por lo tanto siempre verificada):
<br> <br>
$`div\,\big( **$`\mathbf{div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \rho}{\partial t}=0}`$**
\;\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}
\big)=0`$
* 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 :
$`\dfrac{\partial}{\partial t}\left(\dfrac{\partial}{\partial x}\right) =\dfrac{\partial}{\partial x}\left(\dfrac{\partial}{\partial t}\right) `$ ! *Las ecuaciones de Maxwell contienen e implican la conservación de la carga eléctrica.*
* 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.
$`\Longrightarrow\quad div\left(\dfrac{\partial}{\partial t}\right)= \dfrac{\partial}{\partial t}
\left(div\right)`$.
Nous obtenons :
<br>
$`div\,\overrightarrow{j} + \epsilon_0 \;\dfrac{\partial}{\partial t}
\left(div\,\overrightarrow{E}\right)=0`$
* 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>
$`div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens^{3D}}{\partial t}=0`$
--------------------->
* Nous pouvons *intégrer cette égalité locale* sur un volume $`\tau`$ quelconque : * Podemos *integrar esta igualdad local* sobre un volumen $`\tau`$ cualquiera:
<br> <br>
$`\displaystyle\iiint_{\Ltau} \Big(div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \dens}{\partial t}\big)\,d\tau=0`$ $`\displaystyle\iiint_{\tau} \Big(div\,\overrightarrow{j} +\dfrac{\partial \rho}{\partial t}\Big)\,d\tau=0`$
<br> <br>
*$`\displaystyle\iiint_{\Ltau} div\,\overrightarrow{j}\,d\tau+\iiint_{\Ltau}\dfrac{\partial \dens}{\partial t}\,d\tau=0`$* *$`\displaystyle\iiint_{\tau} div\,\overrightarrow{j}\,d\tau+\iiint_{\tau}\dfrac{\partial \rho}{\partial t}\,d\tau=0`$*
* Le *théorème d'Ostrogradski* (= théorème *de la divergence*) précise que pour tout champ * El *teorema de Ostrogradski* (= teorema *de la divergencia*) precisa que para todo campo
$`\overrightarrow{U}`$ vectoriel et pour tout volume $`\tau`$, vectorial $`\overrightarrow{U}`$ y para todo volumen $`\tau`$,
*$`\displaystyle\iiint_{\Ltau} div\,\overrightarrow{U}\,d\Ltau=\oiint_S \overrightarrow{U}\cdot dS`$*, *$`\displaystyle\iiint_{\tau} div\,\overrightarrow{U}\,d\tau=\oiint_S \overrightarrow{U}\cdot dS`$*,
$`S`$ étant la surface fermée que délimite le volume $`\tau`$. $`S`$ siendo la superficie cerrada que delimita el volumen $`\tau`$.
<br> <br>
*Appliqué au premier terme* de l'égalité, nous obtenons : *Aplicado al primer término* de la igualdad, obtenemos:
<br> <br>
**$`\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} + \iiint_{\Ltau}\dfrac{\partial \dens}{\partial t}\,d\tau=0`$**. **$`\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} + \iiint_{\tau}\dfrac{\partial \rho}{\partial t}\,d\tau=0`$**.
* 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 : * Al observar de nuevo que *espacio y tiempo son independientes en física clásica*, el orden de derivación o integración por una variable espacial y una variable temporal no importa:
<br> <br>
**$`\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} +\dfrac{\partial}{\partial t} \left(\iiint_{\Ltau}\dens \,d\tau\right)=0`$**. **$`\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} +\dfrac{\partial}{\partial t} \left(\iiint_{\tau}\rho \,d\tau\right)=0`$**.
* En constatant que *$`\displaystyle\iiint_{\Ltau}\dens^{3D} \,d\tau`$ est la charge totale $`Q_{int}`$* * Al constatar que *$`\displaystyle\iiint_{\tau}\rho \,d\tau`$ es la carga total $`Q_{int}`$*
contenue dans le volume $`\tau`$, nous obtenons l'**expression intégrale de la loi de conservation** de la. charge : contenida en el volumen $`\tau`$, obtenemos la **expresión integral de la ley de conservación** de la carga:
<br> <br>
**$`\mathbf{\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} +\dfrac{dQ_{int}}{dt}=0}`$**. **$`\mathbf{\displaystyle\oiint_S \overrightarrow{j}\cdot \overrightarrow{dS} +\dfrac{dQ_{int}}{dt}=0}`$**.
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