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...@@ -116,15 +116,15 @@ Dans ces équations, ...@@ -116,15 +116,15 @@ Dans ces équations,
##### Les équations intégrales ##### Les équations intégrales
<!--
#### Ecuaciones de Maxwell en forma integral / Equations de Maxwell intégrales / ... #### Ecuaciones de Maxwell en forma integral / Equations de Maxwell intégrales / ...
<!--
$`\displaystyle\oiint_S\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}=\dfrac{Q_{int}}{\epsilon_0}`$ $`\displaystyle\oiint_S\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dS}=\dfrac{Q_{int}}{\epsilon_0}`$
$`=\dfrac{1}{\epsilon_0} \cdot \displaystyle\iiint_{\tau\leftrightarrow S} \rho \cdot d\tau`$ $`=\dfrac{1}{\epsilon_0} \cdot \displaystyle\iiint_{\tau\leftrightarrow S} \rho \cdot d\tau`$
$`\displaystyle\oiint_S\overrightarrow{B}\cdot\overrightarrow{dS}=0`$ $`\displaystyle\oiint_S\overrightarrow{B}\cdot\overrightarrow{dS}=0`$
-->
------------------------ ---------------------->
*[ELECMAG4-20]* *[ELECMAG4-20]*
...@@ -132,6 +132,8 @@ $`\displaystyle\oiint_S\overrightarrow{B}\cdot\overrightarrow{dS}=0`$ ...@@ -132,6 +132,8 @@ $`\displaystyle\oiint_S\overrightarrow{B}\cdot\overrightarrow{dS}=0`$
[FR] (CME) *Théorème de Gauss* <br> [FR] (CME) *Théorème de Gauss* <br>
[EN] (auto-trad) *Gauss' theorem* <br> [EN] (auto-trad) *Gauss' theorem* <br>
$`\displaystyle\iiint_{\tau} div\overrightarrow{E} \cdot d\tau= \displaystyle\iiint_{\tau} $`\displaystyle\iiint_{\tau} div\overrightarrow{E} \cdot d\tau= \displaystyle\iiint_{\tau}
\dfrac{\rho}{\epsilon_0} \cdot d\tau = \dfrac{1}{\epsilon_0} \cdot \iiint_{\tau} \rho \dfrac{\rho}{\epsilon_0} \cdot d\tau = \dfrac{1}{\epsilon_0} \cdot \iiint_{\tau} \rho
\cdot d\tau = \dfrac{Q_{int}}{\epsilon_0} `$ \cdot d\tau = \dfrac{Q_{int}}{\epsilon_0} `$
...@@ -226,6 +228,96 @@ $`\displaystyle\left. \dfrac{dQ}{dt}\right|_S =\oint_S \vec{j} \cdot \vec{dS}` ...@@ -226,6 +228,96 @@ $`\displaystyle\left. \dfrac{dQ}{dt}\right|_S =\oint_S \vec{j} \cdot \vec{dS}`
#### Équations de Maxwell et propagation du champ électromagnétique #### Équations de Maxwell et propagation du champ électromagnétique
##### Rappel sur le phénomène de propagation dans l'espace et le temps
Soit une grandeur physique (scalaire ou vectorielle) représentée par un fonction continue de l'espace et du temps (donc un champ scalaire ou un champ vectoriel dépendant du temps).
Un grandeur physique se propage librement dans l'espace et le temps si aucun phénomène physique localisé dans l'espace et le temps ne vient atténuer ou amplifier, dévier ou disperser sa propagation.
Le phénomène de propagation d'une grandeur physique qui se déplace librement à travers l'espace et le temps, est décrit mathématiquement par l'équation d'onde simple.
L'équation d'onde simple permet de calculer la valeur de la grandeur physique en tout point M de l'espace et à tout instant t.
##### équation d'onde simple
Pour un champ scalaire $`f(\overrightarrow{r},t)`$, l'équation d'onde simple est :
$`\Delta f(\overrightarrow{r},t) - \dfrac{1}{v^2} \; \dfrac{\partial^2 \;f(\overrightarrow{r},t)}{\partial\; t^2}=0`$
<!--$`\Delta \overrightarrow{X} - \dfrac{1}{v_{\phi}^2} \; \dfrac{\partial^2 \;\overrightarrow{X}}{\partial\; t^2}=0`$-->
La solution générale s'écrit :
$`f(\overrightarrow{r},t)=\sum_i f_i(\overrightarrow{u_i}.\overrightarrow{r}-v.t)`$
Elle décrit une superposition d'ondes $`f_i`$ qui se déplacent dans les directions en sens représentées par
les vecteurs unitaires $`\overrightarrow{u_i}`$ à la même vitesse $`v`$ (l'espace vide étant homogène et isotrope).
**Pour un champ vectoriel** $`\overrightarrow{r}(\overrightarrow{r},t)`$, l'équation d'onde simple est :
$`\Delta \overrightarrow{X} - \dfrac{1}{v^2} \; \dfrac{\partial^2 \;\overrightarrow{X}}{\partial\; t^2}=0`$
L'expression de l'opérateur Laplacien vectoriel $`\Delta`$ en fonction des opérateurs $`grad`$, $`div`$ et $`rot`$ est :
$`\Delta =\overrightarrow{grad} \left(div\right) - \overrightarrow{rot}\, \left(\overrightarrow{rot}\right)`$
##### Equation d'onde pour le champ électromagnétique
L'idée est de calculer pour chacun des champs $`\overrightarrow{E}`$ et $`\overrightarrow{E}`$
l'expression de son Laplacien, pour voir si une identification avec l'équation d'onde est
réalisée.
Pour établir l'expression $`\;\;\Delta \overrightarrow{E}\;\;`$, je calcule
$`\;\;\overrightarrow{rot}\left(\overrightarrow{rot}\;\overrightarrow{E}\right)\;\;`$ puis
$`\;\;\overrightarrow{grad} \left(div \overrightarrow{E}\right)\;\;`$ à partir des équations
de Maxwell :
* $`\overrightarrow{rot} \, \left( \overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{E} \right)=
\overrightarrow{rot} \,\left( -\dfrac{\partial \overrightarrow{B}}{\partial t}\right)`$
<br><br>
En physique classique non relativiste, espace et temps sont découplés. Les coordonnées spatiales
et la coordonnée temporelle sont indépendantes. L'ordre de dérivation ou intégration entre
des coordonnées spatiales et la coordonnés temporelle ne change pas le résultat, donc
je peux écrire :
<br><br>
$`\overrightarrow{rot} \, \left( \overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{E} \right)=
-\dfrac{\partial}{\partial t} \,\left(\overrightarrow{rot}\overrightarrow{B}\right)`$
<br><br>
$`\overrightarrow{rot} \, \left( \overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{E} \right)=
-\dfrac{\partial}{\partial t} \,\left(\mu_0\;\overrightarrow{j} +
\mu_0 \epsilon_0 \;\dfrac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}\right)`$
<br><br>
$`\overrightarrow{rot} \, \left( \overrightarrow{rot}\,\overrightarrow{E} \right)
=-\mu_0\;\dfrac{\partial \overrightarrow{j}}{\partial t} +
\mu_0 \epsilon_0 \;\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{E}}{\partial t^2}`$
<br><br>
* $`\overrightarrow{grad} \left( div \; \overrightarrow{E} \right) = \overrightarrow{grad}\left( \dfrac{\rho}{\epsilon_O} \right)`$
La reconstruction de
$`\Delta \;\overrightarrow{E} =\overrightarrow{grad} \left(div\;\overrightarrow{E}\right) - \overrightarrow{rot}\, \left(\overrightarrow{rot}\;\overrightarrow{E}\right)`$
donne :
$`\Delta \;\overrightarrow{E} = \overrightarrow{grad}\left( \dfrac{\rho}{\epsilon_O} \right) + \mu_0\;\dfrac{\partial \overrightarrow{j}}{\partial t} +
\mu_0 \epsilon_0 \;\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{E}}{\partial t^2}`$
ce qui donne par identification au premier terme de l'équation d'onde :
$`\Delta \;\overrightarrow{E}-\mu_0 \epsilon_0 \;\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{E}}{\partial t^2} = \dfrac{1}{\epsilon_O} \;
\overrightarrow{grad}\left(\rho \right)+ \mu_0\;\dfrac{\partial \overrightarrow{j}}{\partial t} `$
Une étude de forme identique (proposée en autotest dans la partie beyond) me conduirait
pour le champ magnétique $`\overrightarrow{B}`$ à l'équation de propagation :
$`\Delta \overrightarrow{B}-\epsilon_0\mu_0\;\dfrac{\partial^2 \overrightarrow{B}}
{\partial t^2}=-\mu_0\;\overrightarrow{rot}\;\overrightarrow{j}`$
#### Équations de Maxwell et énergie électromagnétique #### Équations de Maxwell et énergie électromagnétique
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