Cours électricité

Apprendre l'électricité

 

 

Électromagnétisme

L'électromagnétisme est la branche de la physique qui étudie le champ électromagnétique et son interaction avec les particules dotées d'une charge électrique.

Relation entre magnétisme et courant électrique

Le concept de champ électromagnétique a été forgé au XIXe siècle pour décrire de manière unifiée les phénomènes électriques et magnétiques. Des phénomènes tels que l'induction montrent en effet que les champs électrique et magnétique sont liés:

  • un champ magnétique variable engendre un champ électrique,
  • un champ électrique variable est source d'un champ magnétique.

ÉlectromagnétismeCet effet de couplage entre les deux champs n'existe pas en électrostatique et en magnétostatique. Lorsque les distributions de charge et de courant sont statiques, les champs électriques et magnétiques leur sont en effet directement reliés, de sorte que les champs ne sont pas des variables dynamiques indépendantes.

En revanche, le couplage entre les deux champs est la source d'une dynamique complexe (retard, propagation, ...), qui élève le concept de champ électromagnétique au rang de véritable système physique doté d'une énergie et d'une impulsion ainsi que d'une dynamique propre.

L'électromagnétisme se base sur une théorie de l'électrodynamique pour décrire le couplage entre le champ électromagnétique et le système mécanique que sont les charges électriques. L'électrodynamique classique utilise par exemple un faible nombre d'équations fondamentales :

  • Les équations de Maxwell déterminent le champ électromagnétique à partir des sources que sont les charges et les courants.
  • Le champ exerce quant à lui sur la matière une action mécanique, la force de Lorentz, qui est la description classique de l'interaction électromagnétique.

Explication du magnétisme en vidéo

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Champ d'application de l'électromagnétisme

L’électromagnétisme englobe l'électricité, regroupant les phénomènes électriques et magnétiques suivants :

  • l’électrostatique : les systèmes de charges électriques à l’équilibre ;
  • la magnétostatique : les phénomènes créés par un courant électrique stationnaire ;
  • l'induction magnétique : les phénomènes magnétiques créés par un courant électrique variable ;
  • l'électrodynamique : les interactions dynamiques entre courants électriques :
    • l’électronique : l'utilisation de tension, de courants généralement faibles et de phénomènes quantiques. L’électronique sert essentiellement pour le transfert, le contrôle et le traitement de l’information ;
    • l’électrocinétique ou l'électrotechnique : l’utilisation de tensions, de courants moyens à élevés pour des applications domestiques et industrielles (chauffage, transformateurs, moteurs électriques, électrolyse, électroménager, distribution, automatisation…) ;
  • la radioélectricité : les transmissions par ondes électromagnétiques.

Phénomènes fondamentaux en électromagnétisme

Aimants naturels

Ce sont des oxydes de fer qui ont la propriété naturelle d'attirer le fer et d'autres substances,

Aimants artificiels

En frottant un barreau d'acier avec un aimant naturel, on obtient un aimant artificiel,

Propriétés magnétiques des substances

  • Substances paramagnétiques : faiblement attirées par un aimant (oxygène, air, ....),
  • Substances diamagnétiques : faiblement repassés (tout les gazes, le plomb, le zinc, l'or, ...),
  • Substances ferromagnétiques : fortement attirés (fer, acier, fonte, ...),

Actions naturelles des pôles

  • Les pôles de mêmes noms se repoussent,
  • Les pôles de noms contraires s'attirent,
  • Les actions magnétiques décroissent très vite lorsque la distance croît,

Champ de forces magnétiques

  • Dans l'espace qui environne un aimant, tous les corps sont soumis à des forces, on dit que cet espace est le siège d'un champ de forces magnétiques,
  • Lorsque l'action directive subie par un aimant est identique en tous les points d'un lieu, on dit que le champ est uniforme,

Spectre magnétique d'un aimant

Les lignes d'induction sont dirigées :

  • A l'extérieur : du pôle Nord au pôle Sud,
  • A l'intérieur : du pôle Sud au pôle Nord,

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