ÉLECTROMAGNÉTISME. Chapitre EM... Charges, courants et interaction électromagnétique

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1 Chapitre EM... ÉLECTROMAGNÉTISME I Charges, courants et interaction électromagnétique Q.I.1 : Exprimer la densité volumique de courant en fonction de la vitesse des porteurs de charges en précisant ce qu'est la grandeur introduite. Q.I.2 : Dénir (avec des mots) l'intensité du courant traversant une surface et la relier à la densité volumique de courant (sans démonstration). Q.I.3 : Donner l'équation de conservation de la charge (à 3D, à 1D). Q.I.4 : En donner les conséquences en régime stationnaire, notamment en électrocinétique. Q.I.5 : Expression de la force de Lorentz s'exerçant sur une particule chargée puis sur les charges contenues dans un volume dτ pour une distribution volumique. Q.I.6 : Expression de la densité volumique de puissance reçue par les charges mobiles de la part du champ électromagnétique. PC - Lycée François 1er - Le Havre 1/

2 Q.I.7 : Expression de la loi d'ohm locale et nom de la grandeur introduite. Q.I.8 : A quelle condition sur le champ E cette loi est-elle valable? Q.I.9 : Que vaut la résistance d'un cylindre métallique de longueur L et de section S? Q.I.10 : ou de l'intensité. Expressions de la puissance dissipée dans une résistance, en fonction de la tension Q.I.11 : Décrire en quelques mots l'eet Hall. Q.I.12 : (rappel) : Expression de la force de Laplace sur un tronçon de l conducteur. II Électrostatique Q.II.1 : Loi de Coulomb pour le champ électrostatique créé par une charge ponctuelle. Q.II.2 : Ordre de grandeur du champ exercé par un noyau sur un électron. Q.II.3 : Principe de superposition. PC - Lycée François 1er - Le Havre 2/

3 Q.II.4 : Champ électrostatique créé par une distribution discrète, par une distribution volumique. Q.II.5 : Principe de Curie. Q.II.6 : Compléter les phrases : 1. Un plan de symétrie Π des sources est un plan pour E. 2. Conséquence : le champ électrostatique en M Π est Un plan d'antisymétrie Π des sources est un plan pour E. 4. Conséquence : le champ électrostatique en M Π est Q.II.7 : Qu'est-ce qu'une ligne de champ (électrique)? Comment (d'où vers où) les lignes de champ sont-elles orientées? Q.II.8 : Équation de Maxwell-Gauss. Q.II.9 : Énoncé (avec des mots!) et expression du théorème de Gauss. Q.II.10 : En déduire une conséquence sur l'allure de lignes de champ. Q.II.11 : Analogie avec le champ gravitationnel : compléter le tableau du cours et en déduire PC - Lycée François 1er - Le Havre 3/

4 le théorème de Gauss pour la gravitation (énoncé et expression). Électrostatique Gravitation Force exercée F P M = F P M = par P sur M attractive ou répulsive Source de champ charge q 0 masse m 0 Particule sensible charge q masse m Constante Champ créé par P Champ électrostatique : Champ gravitationnel : au point M E (M) = G (M) = Q.II.12 : Donner deux relations (équivalentes) entre le champ électrique E et le potentiel électrostatique V (M) (relations qui dénissent le potentiel). Q.II.13 : Le fait que E puisse s'écrire en fonction d'un potentiel est équivalent à deux propriétés (mathématiques) de la circulation de E sur un contour (ces relations sont équivalentes entre elles et constituent une loi de l'électrocinétique bien connue). Donner ces deux propriétés de la circulation de E : 1. sur un contour fermé : sur un contour quelconque : Q.II.14 : Comment sont les lignes de champ (électrique) par rapport aux équipotentielles? Le démontrer. PC - Lycée François 1er - Le Havre 4/

5 Q.II.15 : Tracer l'allure des lignes de champ (en les orientant) et les équipotentielles pour des exemples simples (une ou deux charges). Q.II.16 : Équation de Maxwell-Faraday en régime stationnaire. Q.II.17 : Loi de Coulomb pour le potentiel électrostatique créé par une charge ponctuelle. Q.II.18 : Quelle est la force subie par une charge q sous l'eet d'un champ E? Comment s'écrit son énergie potentielle? Q.II.19 : Dénition de la capacité d'un condensateur. Cas du condensateur plan. Q.II.20 : Dénition et ordre de grandeur du champ disruptif. Q.II.21 : Dénition d'un dipôle électrostatique et de son moment dipolaire. Q.II.22 : Qu'est-ce que l'approximation dipolaire? Q.II.23 : Quel est l'eet d'un champ électrique extérieur sur un dipôle électrostatique? PC - Lycée François 1er - Le Havre 5/

6 Q.II.24 : Dénir la polarisabilité d'un atome. En donner une estimation. III Magnétostatique Q.III.1 : Compléter les phrases : 1. Un plan de symétrie Π des sources est un plan pour B. 2. Conséquence : le champ magnétostatique en M Π est Un plan d'antisymétrie Π des sources est un plan pour B. 4. Conséquence : le champ magnétostatique en M Π est Q.III.2 : Qu'est-ce qu'une ligne de champ (magnétique)? Comment les lignes de champ sont-elles orientées? Q.III.3 : Équation de Maxwell-Thomson ou Maxwell-flux. Q.III.4 : Quelle est la propriété du ux de B? Q.III.5 : En déduire une conséquence sur l'allure de lignes de champ. Q.III.6 : (spire, aimant, bobine). Tracer l'allure des lignes de champ (en les orientant) pour des exemples simples PC - Lycée François 1er - Le Havre 6/

7 Q.III.7 : Équation de Maxwell-Ampère en régime stationnaire. Q.III.8 : Énoncé (avec des mots!) et expression du théorème d'ampère. Préciser les conventions d'orientation. Q.III.9 : Expression du champ magnétique créé par un l inni en tout point de l'espace. Q.III.10 : Expression(s) du champ magnétique créé par un solénoïde inni en tout point de l'espace. Q.III.11 : Dénition du ux propre et de l'inductance propre (rappels). Q.III.12 : Dénition d'un dipôle magnétostatique et de son moment dipolaire (rappels). Q.III.13 : magnéton de Bohr. Dénition et ordres de grandeur du rapport gyromagnétique de l'électron et du Q.III.14 : Quel est l'eet d'un champ magnétique extérieur sur un dipôle magnétique? PC - Lycée François 1er - Le Havre 7/

8 IV Équations de Maxwell Q.IV.1 : Équations de Maxwell locales, avec leurs noms. Q.IV.2 : Énoncer (avec des mots) le théorème de Gauss. Q.IV.3 : Donner la propriété essentielle du champ magnétique en termes de ux. Q.IV.4 : Donner l'expression du théorème d'ampère généralisé, en indiquant le nom et l'expression de la grandeur introduite. Q.IV.5 : Énoncer (avec des mots) la loi de Faraday. Q.IV.6 : Donner l'expression de la densité volumique d'énergie électromagnétique en un point où règnent un champ E et un champ un champ B. PC - Lycée François 1er - Le Havre 8/

9 Q.IV.7 : Dénition (formule) du vecteur de Poynting. Lien avec la puissance rayonnée. Q.IV.8 : Équation locale de Poynting et interprétation. Q.IV.9 : Dénir le cadre de l'arqs en termes de propagation. Q.IV.10 : Quelle(s) équation(s) de Maxwell peut-on alors simplier, et comment? Q.IV.11 : Comment s'écrit alors la conservation de la charge, et quelles conséquences sont les conséquences (il y en a 2!) en électrocinétique? PC - Lycée François 1er - Le Havre 9/