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La théorie de Maxwell est le
système d'équations de Maxwell Hertz Les équations de Maxwell mettent un terme
aux questions que l'on se posait sur la nature du magnétisme de la
matière: les seules sources d'induction magnétique sont des
courants électriques. Maurice-Édouard
Berthon Son œuvre fut la plus profonde et la plus
fertile que la physique ait connue depuis l'époque de Newton. Einstein |
Voir Pensées & humour
Une idée du fonctionnement du champ magnétique
Influence du champ magnétique sur une
particule en mouvement. Illustre le principe de fonctionnement des accélérateurs de particules |
Illustration d'après:
Higgs, le boson manquant – Sean Carroll – page 80
ÉQUATIONS de MAXWELL ou de Maxwell-Heaviside Quatre
lois qui résument toutes les lois de l'électricité et du
magnétisme. Avec quelques additions elles s'appliquent aussi à
l'électronique. Elles ont servi de point de départ à Einstein pour établir sa
théorie de la relativité. |
Maxwell (1831-1879)
James Clerk Maxwell (1831-1879) physicien écossais
d'Édimbourg. Fondateur de la théorie de
l'électromagnétisme. Avec sa théorie, il unifie
les lois de l'électricité et du magnétisme. Il publie une théorie
électromagnétique de la lumière. Il est à l'origine de
l'analyse vectorielle en sciences physiques. C'est bien Maxwell qui
découvre les fameuses équations. Après un long travail
de synthèse, il arrive à formuler sa théorie en huit
équations. Oliver Heaviside
(1850-1925) réussira à les condenser en quatre seulement. À la base de son travail,
l'équation d'Ampère
(1775-1836) (un champ électrique génère un champ
magnétique) et l'équation de Faraday
(1791-1867) (le déplacement d'un aimant génère un champ
électrique). |
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Équations de Maxwell
= Équations du champ
électromagnétique. Faraday introduit le concept
de lignes de force. Maxwell poursuit la notion
de champ.
André –Marie Ampère (1775-1836) remarque qu'un courant électrique qui circule dans
un fil dévie l'aiguille d'une boussole située à
proximité: un champ magnétique a donc été
créé.
De même, Michael
Faraday (1791-1867) découvre qu’un courant
électrique circule dans un fil métallique refermé en
boucle quand un aimant est approché ou éloigné de cette
boucle. La variation du champ magnétique créé par
l'aimant a induit un champ électrique responsable du courant circulant
dans la boucle. Voir Électricité
et moteurs - Junior
Faraday avait donc
découvert le phénomène d'induction:
la variation d'un champ magnétique provoque l'apparition d'un champ
électrique. Maxwell montre que,
symétriquement, la variation d'un champ électrique crée un
champ magnétique.
Il formule les
célèbres équations aux dérivées partielles
qui portent son nom, condensant toutes les lois connues de
l'électromagnétisme (Treatise on Electricity and Magnetism
– 1873). Il faut dire qu'alors il y avait vingt équations pour
vingt inconnues. Elles seront simplifiées par Heaviside et Gibbs. Oliver Heavyside (1850-1925), physicien britannique a qui
on doit la forme actuelle des équations aussi appelée
équations de Maxwell-Heavyside. Il a développé le calcul
opérationnel, méthode de résolution des équations
différentielles. Willard Gibbs (1839-1903), physicien et chimiste
américain. Fondateur avec Heaviside de l'analyse vectorielle. Il
crée la mécanique statique expliquant les lois de la
thermodynamique en se basant sur la statistique des propriétés
des particules élémentaires
Il montre que les champs
électriques et magnétiques peuvent être
simultanément soumis à des mouvements ondulatoires, ayant une
vitesse de propagation définie, la vitesse
de la lumière.
En 1865, Maxwell
suggère que les ondes lumineuses
sont de nature électromagnétique. Les ondes
électromagnétiques dont il avait prévu l'existence ne
seront mises en évidence, par Heinrich Hertz, qu'en 1887. Les rayons gamma, les
ondes radio, les micro-ondes, la lumière visible, les ultraviolets,
les infrarouges, … sont des ondes électromagnétiques de
fréquences différentes! >>> |
Voir Contemporains
Propagation
des champs électrique (E) et électromagnétique (B)
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1. Équation de Maxwell-Gauss: le flux de champ électrique
à travers une surface fermée est relié à la
charge électrique contenue à l'intérieur de la surface. Le flux du champ électrique traversant une surface close est
égal, à un facteur dimensionnel près, à la charge
totale enfermée dans cette surface. 2. Équation de conservation du flux: le flux du champ
magnétique à travers n'importe quelle surface fermé est
nul:
Un aimant a toujours deux pôles;
Le monopôle n'existe pas; À partir d'un aimant, les lignes du champ ne divergent pas. 3. Équation de Maxwell-Faraday: relation entre la circulation du
champ électrique sur un contour fermé et variation temporelle
du flux du champ magnétique à travers une surface qui s'appuie sur
ce contour. C'est le phénomène d'induction: une variation du champ
magnétique produit un champ électrique dans une boucle
conductrice. 4. Équation de Maxwell-Ampère: relation entre la
circulation du champ magnétique sur un contour fermé et le flux
de courant à travers une surface s'appuyant sur ce contour. Cette équation associe la création d'un champ
magnétique à toute variation d'un champ électrique ou
à la présence d'un courant électrique
Paramètres E: champ électrique B: champ magnétique : distribution volumique des charges j: distribution volumique de courants |
Autre formulation équivalente |
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L'anguille connait les équations de
Maxwell
Le cerveau de
l'anguille est capable de mesurer la distance des obstacles, il peut
anticiper la vitesse de propagation d'une onde
électromagnétique et optimiser la fluidité et la
sécurité de ses déplacements. Il est capable "d'inverser
spontanément les équations de Maxwell". un effet du fonctionnement du cerveau qui
procède par recherche d'invariants
mathématiques. |
Source:
Les secrets de votre cerveau – Stéphane Marchand – Fayard
– 2017
Suite |
Découverte
junior de l'électricité (fichier .ppt) |
Voir |
Puissance
et énergie électriques
Sciences – Index |
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