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Electromagnétisme

Un parcours spécialement dédié à ceux qui souhaitent maîtriser les fondamentaux de l’électromagnétisme de niveau « cycles préparatoires ». Les champs électrique et magnétique y sont détaillés, ainsi que les potentiels qui y sont associés.

L'équipe pédagogique

Vincent Froger

Vincent Froger

Professeur de sciences physiques, ESME Sudria Lille

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ESME

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Electromagnétisme

15
Modules
I

Électromagnétisme

Module 11h

La charge électrique

Dans ce module, nous définirons et caractériserons l’électricité via la notion de charge électrique. Nous aborderons la façon dont celle-ci a été mise en évidence, et nous étudierons sa quantification. Enfin, nous nous intéresserons à la notion de force électrique et nous établirons la loi fondamentale qui permet de décrire cette force, appelée couramment la force de Coulomb.

Module 21h

Le champ électrique

Dans ce module, nous nous focaliserons sur la notion de champ électrique dans l’espace. Nous verrons comment formuler et représenter cette grandeur physique, et comment déterminer son expression dans le cas des objets continus chargés. Ce module sera par ailleurs renforcé par un exercice corrigé, commenté à titre d’exemple.

Module 31h

Le théorème de Gauss

Dans ce module, nous aborderons une méthode simplifiée pour la détermination de l’expression d’un champ électrique. Nous verrons que celle-ci est étroitement liée à l’étude des propriétés de symétrie et l’évaluation d’une grandeur électrostatique particulière : le flux électrique. Ce module sera par ailleurs renforcé par deux exercices corrigés, commentés à titre d’exemple.

Module 41h

Le potentiel électrique

Dans ce module, nous introduirons une nouvelle grandeur fondamentale pour l’électronique : le potentiel électrique. Nous nous attacherons à définir cette grandeur particulière et à relier celle-ci à la notion d’énergie potentielle électrique. Nous verrons également la relation qui existe entre le champ électrique et ce potentiel via un opérateur mathématique : le gradient.

Module 51h

Charge par influence et condensateur

Dans ce module, nous verrons un phénomène particulier pour charger électriquement les corps : l’induction électrique. Nous caractériserons ce phénomène via une étude expérimentale, et nous l’appliquerons à un dispositif électronique très employé de nos jours : le condensateur. Nous expliquerons les racines historiques et le rôle de ce dispositif, et nous définirons sa grandeur caractéristique : la capacité.

Module 61h

Les conducteurs

Dans ce module, nous étudierons les principales propriétés d’une certaine classe de matériaux et de milieux : les conducteurs. Nous mettrons en évidence expérimentalement le comportement du champ électrique vis-à-vis de ces matériaux, et nous démontrerons le théorème de Coulomb.

Module 71h

Les dipôles électrostatiques

Dans ce module, nous nous intéresserons à une catégorie particulière de répartition de charges électriques : les dipôles. Nous verrons l’influence de cette configuration à l’échelle moléculaire et nous étudierons les principales propriétés physiques qui en découlent. Nous mettrons aussi en évidence de nouvelles grandeurs physiques telles que le moment dipolaire et le moment de force électrique.

Module 81h

Charges en mouvement

Dans ce module, nous allons décrire et poser les définitions relatives à l’interaction magnétique. Nous verrons comment définir le champ magnétique dans l’espace, et quelle est l’expression de la force magnétique qui en découle.

Module 91h

Aimantation

Dans ce module, nous allons définir la notion d’aimantation. Nous passerons en revue les différents types de matériaux et comportements magnétiques existants, en expliquant leur origine microscopique via les moments dipolaires magnétiques. Nous définirons aussi les coefficients caractéristiques propres aux différents milieux, et nous aborderons un comportement spécifique : le cycle d’hystérésis.

Module 101h

Grandeurs électrocinétiques

Dans ce module, nous allons étudier les causes et les effets du courant électrique. Nous aborderons sa définition mathématique, et nous mettrons en relief d’autres grandeurs physiques utiles à la description du comportement des charges électriques, telle que la vitesse de dérive des particules. Nous verrons également les origines de la loi d’Ohm et la définition de la résistance électrique telle qu’on peut la voir en électronique.

Module 111h

Détermination d'un champ magnétique

Dans ce module, nous allons formuler l’expression de la force magnétique dans le cas où le mouvement des charges est assuré par un courant électrique. Nous verrons également une première loi générale pour établir l’expression du champ magnétique émis par une source. Enfin, nous illustrerons ces deux notions via des exercices d’applications concrets.

Module 121h

Théorème d'Ampère

Dans ce module, nous aborderons l’un des grands théorèmes de résolution pour les problèmes de magnétostatique : le théorème d’Ampère. Nous illustrerons ce dernier par deux exercices d’application.

Module 131h

Induction électromagnétique

Dans ce module, nous allons étudier le phénomène de l’induction électromagnétique. Nous définirons les différentes grandeurs magnétiques et électriques qui interviennent dans les différentes lois comportementales, puis nous nous focaliserons sur l’application de ce phénomène à la conception des générateurs et des moteurs.

Module 141h

Action des champs électriques et magnétiques sur les particules chargées

Dans ce module, nous allons nous intéresser aux différents mouvements qu’une charge électrique ponctuelle peut subir dès lors qu’elle est exposée à un champ électrique ou magnétique. Nous aborderons également plusieurs applications liées à l’exploitation de ces mouvements, tels que les accélérateurs de particules, le spectromètre de masse, ou encore l’effet Hall.

Module 151h

Inductance

Dans ce module, nous allons nous intéresser à une grandeur magnétique liée au phénomène d’induction électromagnétique : l’inductance. Nous verrons que celle-ci permet de caractériser des composants électriques, telles que les bobines. Nous aborderons également le phénomène de l’induction mutuelle entre deux bobines et nous étudierons les principales propriétés du système qui en découle : le transformateur.

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