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f6dfdcf4
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f6dfdcf4
authored
Aug 22, 2022
by
Claude Meny
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...ism-in-vacuum/10.maxwell-equations/10.main/textbook.fr.md
+30
-30
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12.temporary_ins/90.electromagnetism-in-vacuum/10.maxwell-equations/10.main/textbook.fr.md
View file @
f6dfdcf4
...
...
@@ -575,9 +575,9 @@ par le paramètre appelé charge électrique de la particule.
La force qui décrit l'action d'un champ électromagnétique $`
\b
ig(
\o
verrightarrow{E}
\,
,
\o
verrightarrow{B}
\b
ig)
`$
sur une particule de charge $`
q
`$ est la force de Lorentz d'expression
$`
\o
verrightarrow{F}_{
\,
Lorentz}=q
\B
ig(
\o
verrightarrow{E}+
\o
verrightarrow{
v
}
\l
and
\o
verrightarrow{B}
\B
ig)
`$
$`
\o
verrightarrow{F}_{
\,
Lorentz}=q
\B
ig(
\o
verrightarrow{E}+
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
\l
and
\o
verrightarrow{B}
\B
ig)
`$
où $`
\o
verrightarrow{
v
}
`$ est le vecteur vitesse de la particule dans le référentiel d'inertie de l'observation.
où $`
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
`$ est le vecteur vitesse de la particule dans le référentiel d'inertie de l'observation.
!!!!! référentiel d'inertie = référentiel galiléen
...
...
@@ -589,19 +589,19 @@ $`d\mathcal{W}_{\,Lorentz}=\overrightarrow{F}_{Lorentz}\cdot\overrightarrow{dl}`
soit
$`
\b
egin{align}
d
\m
athcal{W}_{
\,
Lorentz}&=q
\B
ig(
\o
verrightarrow{E}+
\o
verrightarrow{
v
}
\l
and
\o
verrightarrow{B}
\B
ig)
\c
dot
\o
verrightarrow{dl}
\\
d
\m
athcal{W}_{
\,
Lorentz}&=q
\B
ig(
\o
verrightarrow{E}+
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
\l
and
\o
verrightarrow{B}
\B
ig)
\c
dot
\o
verrightarrow{dl}
\\
&
\\
&= q
\B
ig(
\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)+ q
\B
ig(
\o
verrightarrow{
v
}
\l
and
\o
verrightarrow{B}
\c
dot
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)
\\
&= q
\B
ig(
\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)+ q
\B
ig(
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
\l
and
\o
verrightarrow{B}
\c
dot
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)
\\
&
\\
&= q
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{dl} + q
\B
ig(
\o
verrightarrow{
v
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)
\\
&= q
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{dl} + q
\B
ig(
\o
verrightarrow{
\s
peed
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)
\\
\e
nd{align}
`$
où $`
\B
ig(
\o
verrightarrow{
v
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)
`$ est le produit mixte de la séquence des trois vecteurs.
où $`
\B
ig(
\o
verrightarrow{
\s
peed
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)
`$ est le produit mixte de la séquence des trois vecteurs.
Comme les vecteurs $`
\o
verrightarrow{
v}
`$ et $`
\o
verrightarrow{dl}=
\o
verrightarrow{v
}
\,
dt
`$ du produit mixte sont colinéaires, celui-ci
Comme les vecteurs $`
\o
verrightarrow{
\s
peed}
`$ et $`
\o
verrightarrow{dl}=
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
\,
dt
`$ du produit mixte sont colinéaires, celui-ci
est donc nul,
$`
\B
ig(
\o
verrightarrow{
v
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)=0
`$,
$`
\B
ig(
\o
verrightarrow{
\s
peed
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)=0
`$,
!!!!
!!!! <details markdown=1>
...
...
@@ -614,19 +614,19 @@ $`\Big(\overrightarrow{v},\overrightarrow{B},\overrightarrow{dl}\Big)=0`$,
!!!! C'est donc un nombre réel, dont la valeur absolue s'identifie au volume du parallélépipéde
!!!! créé les trois vecteurs $`
\v
ec{a}
\,
,
\v
ec{b}
\,
,
\v
ec{c}
`$.
!!!!
!!!! Dans le cas étudié, deux vecteurs au moins du produit mixte $`
\B
ig(
\o
verrightarrow{
v
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)
`$
!!!! sont colinéaires car $`
\o
verrightarrow{dl}=
\o
verrightarrow{
v
}
\,
dt
`$.
!!!! Dans le cas étudié, deux vecteurs au moins du produit mixte $`
\B
ig(
\o
verrightarrow{
\s
peed
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)
`$
!!!! sont colinéaires car $`
\o
verrightarrow{dl}=
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
\,
dt
`$.
!!!! Je peux dès lors m'assurer que ce produit mixte est nulle,
!!!! * soit en remarquant que trois vecteurs dont deux sont colinéaires s'inscrivent dans un même plan (2D)
!!!! et donc le volume (3D) construit par ces trois vecteurs est nul :
!!!! $`
\B
ig(
\o
verrightarrow{
v
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)=0
`$
!!!! $`
\B
ig(
\o
verrightarrow{
\s
peed
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)=0
`$
!!!! * soit en utilisant l'invariance du produit mixte par permutation circulaire,
!!!! $`
\B
ig(
\o
verrightarrow{
v},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)=
\B
ig(
\o
verrightarrow{dl},
\o
verrightarrow{v
},
\o
verrightarrow{B}
\B
ig)
`$
!!!! $`
=dt
\t
imes
\B
ig(
\o
verrightarrow{
v},
\o
verrightarrow{v
},
\o
verrightarrow{B}
\B
ig)
`$
!!!! $`
\B
ig(
\o
verrightarrow{
\s
peed},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)=
\B
ig(
\o
verrightarrow{dl},
\o
verrightarrow{
\s
peed
},
\o
verrightarrow{B}
\B
ig)
`$
!!!! $`
=dt
\t
imes
\B
ig(
\o
verrightarrow{
\s
peed},
\o
verrightarrow{
\s
peed
},
\o
verrightarrow{B}
\B
ig)
`$
!!!! et en remarquant que le produit vecoriel de deux vecteurs colinéaires est nul :
!!!! $`
\b
ig
\V
ert
\o
verrightarrow{
v}
\l
and
\o
verrightarrow{v}
\b
ig
\V
ert=
\b
ig
\V
ert
\o
verrightarrow{v}
\b
ig
\V
ert
\c
dot
\b
ig
\V
ert
\o
verrightarrow{v
}
\b
ig
\V
ert
\c
dot
\s
in 0=0
`$
!!!! $`
\L
ongrightarrow
\o
verrightarrow{
v}
\l
and
\o
verrightarrow{v
}=
\o
verrightarrow{0}
`$
!!!! $`
\L
ongrightarrow
\B
ig(
\o
verrightarrow{
v
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)=0
`$
!!!! $`
\b
ig
\V
ert
\o
verrightarrow{
\s
peed}
\l
and
\o
verrightarrow{
\s
peed}
\b
ig
\V
ert=
\b
ig
\V
ert
\o
verrightarrow{
\s
peed}
\b
ig
\V
ert
\c
dot
\b
ig
\V
ert
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
\b
ig
\V
ert
\c
dot
\s
in 0=0
`$
!!!! $`
\L
ongrightarrow
\o
verrightarrow{
\s
peed}
\l
and
\o
verrightarrow{
\s
peed
}=
\o
verrightarrow{0}
`$
!!!! $`
\L
ongrightarrow
\B
ig(
\o
verrightarrow{
\s
peed
},
\o
verrightarrow{B},
\o
verrightarrow{dl}
\B
ig)=0
`$
!!!! </details>
!!!!
...
...
@@ -636,9 +636,9 @@ $`\mathcal{W}_{\,Lorentz} = q\,\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dl}`$
! *Remarque :*
!
! La *force magnétique $`
\o
verrightarrow{F}_{
\,
magn.}=q
\,\o
verrightarrow{
v
}
\l
and
\o
verrightarrow{B}
`$*,
! par nature perpendiculaire au vecteur vitesse $`
\o
verrightarrow{
v
}
`$ et donc au vecteur déplacement
! élémentaire $`
\o
verrightarrow{dl}=
\o
verrightarrow{
v
}
\,
dt
`$ en tout point de la trajectoire de la particule
! La *force magnétique $`
\o
verrightarrow{F}_{
\,
magn.}=q
\,\o
verrightarrow{
\s
peed
}
\l
and
\o
verrightarrow{B}
`$*,
! par nature perpendiculaire au vecteur vitesse $`
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
`$ et donc au vecteur déplacement
! élémentaire $`
\o
verrightarrow{dl}=
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
\,
dt
`$ en tout point de la trajectoire de la particule
! de charge $`
q
`$, *ne travaille pas* :
!
! $`
\m
athbf{d
\m
athcal{W}_{
\,
magn} =
\o
verrightarrow{F}_{magn}
\c
dot
\o
verrightarrow{dl}=0}
`$
...
...
@@ -649,7 +649,7 @@ $`\mathcal{W}_{\,Lorentz} = q\,\overrightarrow{E}\cdot\overrightarrow{dl}`$
La puissance cédée par le champ à cette particule s'écrit :
$`
\m
athbf{
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\d
frac{d
\m
athcal{W}_{
\,
Lorentz}}{dt} = q
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{v
}}
`$
$`
\m
athbf{
\m
athcal{P}_{cédée} =
\d
frac{d
\m
athcal{W}_{
\,
Lorentz}}{dt} = q
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{
\s
peed
}}
`$
<!---QUESTION- que peut se poser l'apprenant--------------
Pourquoi la dérivée par rapport au temps de l'énergie ne s'applique que sur dl et pas sur E?
...
...
@@ -659,31 +659,31 @@ Pourquoi la dérivée par rapport au temps de l'énergie ne s'applique que sur d
##### Puissance cédée dans un matériau
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\m
athcal{n}
\,
q
\,
d
\t
au
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{
v
}
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\m
athcal{n}
\,
q
\,
d
\t
au
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
`$
$`
\d
ens=
\m
athcal{n}
\,
q
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\d
ens
\,
d
\t
au
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{
v
}
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\d
ens
\,
d
\t
au
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
`$
$`
\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{
v}=
\o
verrightarrow{v
}
\c
dot
\o
verrightarrow{E}
`$
$`
\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{
\s
peed}=
\o
verrightarrow{
\s
peed
}
\c
dot
\o
verrightarrow{E}
`$
$`
\o
verrightarrow{j}=
\d
ens
\,\o
verrightarrow{
v
}
`$
$`
\o
verrightarrow{j}=
\d
ens
\,\o
verrightarrow{
\s
peed
}
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\o
verrightarrow{j}
\c
dot
\o
verrightarrow{E}
\,\t
au
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\o
verrightarrow{j}
\c
dot
\o
verrightarrow{E}
\,
d
\t
au
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\s
um_{i=1}^p
\m
athcal{n}_i
\,
q_i
\,
d
\t
au
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{
v
_i}
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\s
um_{i=1}^p
\m
athcal{n}_i
\,
q_i
\,
d
\t
au
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{
\s
peed
_i}
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\s
um_{i=1}^p
\d
ens_i
\,
d
\t
au
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{
v
_i}
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\s
um_{i=1}^p
\d
ens_i
\,
d
\t
au
\,\o
verrightarrow{E}
\c
dot
\o
verrightarrow{
\s
peed
_i}
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\s
um_{i=1}^p
\o
verrightarrow{j_i}
\c
dot
\o
verrightarrow{E}
\,\t
au
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\s
um_{i=1}^p
\o
verrightarrow{j_i}
\c
dot
\o
verrightarrow{E}
\,
d
\t
au
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\o
verrightarrow{j}_{tot}
\c
dot
\o
verrightarrow{E}
\,\t
au
`$
$`
d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\o
verrightarrow{j}_{tot}
\c
dot
\o
verrightarrow{E}
\,
d
\t
au
`$
$`
\o
verrightarrow{j}_{tot}=
\o
verrightarrow{j}
`$
$`
\m
athbf{d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\o
verrightarrow{j}
\c
dot
\o
verrightarrow{E}
\,\t
au}
`$
$`
\m
athbf{d
\m
athcal{P}_{cédée} =
\o
verrightarrow{j}
\c
dot
\o
verrightarrow{E}
\,
d
\t
au}
`$
...
...
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