Cours et Exercices d’électromagnétisme SMP-C S3 FSK

Cours et Exercices d’électromagnétisme SMP S3 FSK

Cours + 29 exercices (non corrigés) d’Electromagnétisme

Université Ibn Tofail

Faculté des Sciences Kénitra

Année universitaire 2014-2015

Licence de Physique SMP S3

Cours d’Electromagnétisme

M. HABIBI

sommaire

I-cours

Chapitre 1

Champ magnétique dans le vide

champ magnétique permanent

1.1- Introduction:

a- Aimants :

b- Champ magnétique d’un aimant:

c- Champ magnétique des courants:

1.2- Champ d’induction magnétique créé par un courant électrique

1.2.1 Introduction

1.2.2 Loi de Biot et Savart

a) Courant filiforme

b) Courant surfacique

c) Courant volumique

1.3- Propriétés de symétrie du champ magnétique :

1.3.1 Invariance

1.3.2- Plan de symétrie p de la distribution

1.3.3- Plan d’antisymétrie p* de la distribution

1.4- Lignes de champ – spectre (topographie) magnétique.

1.5- Théorème d’Ampère

1.5.1- Circulation du vecteur induction

Théorème d’Ampère :

1.5.2 Généralisation du théorème d’Ampère

1.6 Equation de Maxwell-Ampère

1.6.1 Théorème de Stokes

1.6.2 Equation de Maxwell-Ampère

1.7 Potentiel vecteur de l’induction magnétostatique

1.7.1 Flux du champ magnétique

Flux du champ magnétique sortant d’une surface fermée :

1.7.2 Potentiel vecteur

a) définition

b) Potentiel vecteur associé à un courant filiforme I

c) Potentiel vecteur associé à un courant surfacique

d) Potentiel vecteur associé à un courant volumique

2. Action d’une induction magnétique sur un courant.

2.1 Expériences diverses:

2.2 Loi élémentaire de Laplace.

2.3 Action d’une induction magnétique sur une particule électrisée en mouvement.

2.4 Travail des forces électromagnétiques, lors du déplacement d’un circuit.

Théorème de Maxwell.

1.8 Dipôle magnétique

1.8.1- Moment dipolaire magnétique

a) Vecteur surface associé à un contour

b) Moment dipolaire magnétique d’une boucle filiforme

1.8.2- Etude d’un dipôle magnétique

Chapitre 2

Etude des régimes quasi-stationnaires - Phénomènes d’induction électromagnétique

1. Régime quasi-stationnaire

1.1. Introduction

1.2. Force électromotrice d’induction

1.2.1 Champ électromoteur

1.2.2 Circuit en mouvement dans un champ magnétique constant (uniforme ou non)

1.3. Induction électromagnétique

1.3.1. Loi de Faraday

1.3.2. Sens du courant induit : Loi de Lenz

1.4. Phénomènes d’induction dans un circuit fixe placé dans un champ B

1.4.1. Expression du champ électromoteur ( Em

1.4.2 Extension de la notion de champ électrique

1.4.3 Relation de Maxwell-Faraday

1.5. Coefficients d’induction

1.5.1. Coefficients d’induction mutuelle de deux circuits

1.5.2. Coefficient d’auto-induction :

1.5.3. Matrice induction mutuelle

1.6. Energie électromagnétique

1.6.1. Définition

1.6.2. Energie électromagnétique dans un circuit unique

1.6.2. Cas de deux circuits filiformes (C1) et (C2)

1.7. Densité volumique d’énergie électromagnétique

1.7.1. Energie électromagnétique

1.7.2. Localisation de l’énergie électromagnétique : densité d’énergie

électromagnétique

1.7.3. Energie électromagnétique dans le cas des circuits non filiformes

Chapitre 3 : Courant alternatif sinusoïdal

1. Le courant alternatif.

1.1 Définition.

1.2. Le courant sinusoïdal.

1.3 Production des courants sinusoïdaux.

2. Rappels sur les nombres complexes et sur la méthode de Fresnel

2.1 Nombres complexes

2.2 Méthode de Fresnel

3. Circuits électriques en régimes quasi-stationnaires: cas des circuits sinusoïdaux

3.1 Impédance de circuits simples

a- Circuit ne comprenant qu’une résistance

b- Circuit comprenant qu’une inductance pure

c- Circuit ne comprenant qu’une capacité

4. Circuit RLC en série dans un régime sinusoïdal permanent

4.1 Méthode algébrique ou trigonométrique

4.2 Méthode de Fresnel

4.3 Méthode des complexes

4.4 Etude de la résonance du circuit RLC

4.5 Puissance instantanée, Puissance moyenne

5.5 Puissance active, Puissance réactive

5. Le transformateur

Chapitre 4 : Equations de Maxwell

1. Equations de Maxwell dans le vide

1.1 Equations de Maxwell en régime statique (champs stationnaires)

1.2 Equations de Maxwell en régime variable (champs quasi-stationnaires)

2. Régimes Variables (rapidement)

2.1 Passage en régime variable

2.1.1 Difficultés d’ordre mathématique

2.1.2 Difficultés d’ordre physique

2.1.3 Que se passe-t-il réellement entre les armatures du condensateur ?

2.1.4 L’équation de Maxwell - Ampère, 1876

2.1.5 Résumé des Equations de Maxwell

2.1.6 Justification des Equations de Maxwell

2.2 Les potentiels

Chapitre 5: Propagation des ondes

1. Equation de propagation du champ

1.1 Cas général

1.2 Cas ou le milieu est considéré comme un diélectrique parfait

2. Les potentiels : Conditions de Lorentz

2.1 Cas général d’un milieu quelconque

2.2 Résolution du problème de la propagation des ondes électromagnétiques

II-exercices

Travaux dirigés d’électromagnétisme

Rappels d’électrostatique et d’électrocinétique

Champ et potentiel créés à grande distance par un dipôle électrique

Loi de Biot et Savart

Propriétés de symétrie – Théorème d’Ampère

Potentiel vecteur

Forces électromagnétiques - Phénomènes d’induction électromagnétique

Courant induit dans une bobine tournante.

Courant induit dans un circuit carré.

Effet Hall

self-induction L d’une bobine.

self-induction L d’une bobine torique.

Self d’auto-induction

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