COURS DE PHYSIQUE ELECTRICITE II DEVORE / ANNEQUIN TABLE DES MATIERES LECTROMAGNETISME. CIRCUITS ELECTRIQUES ET AIMANTS DANS LE VIDE CHAPITRE I Les vecteurs fondamentaux de l'électromagnétisme 1-1. Les deux corps d'épreuve : magnétomètre et boucle de courant 7 1-2. Axe magnétique d'un magnétomètre et d'une boucle de courant 8 1-3. Champ magnétique. Ligne de champ. Exploration du champ 10 1-4. Induction magnétique. Vecteur induction magnétique 11 1-5. Vecteur moment magnétique d'un magnétomètre ou d'une boucle de courant 12 1-6. Formule fondamentale. Equivalence boucle de courant et magnétomètre 13 1-7. Induction magnétique produite par un ampérien. Le champ magnétique est en i/r 3 15 1-8. Vecteurs polaires et vecteurs axiaux. Axialité des vecteurs 17 1-9 Actions entre courants. Plan d'étude 21 CHAPITRE II Postulat fondamental. La formule d'ampère 2-1. La formule d'ampère 23 2-2. Remarques sur la formule d'ampère 24 2-3. Dichotomie de la formule d'ampère 25 2-4. Champ magnétique d'un courant rectiligne indéfini 26 2-5. Actions entre deux courants rectilignes indéfinis parallèles 28 2-6. Définition légale de l'ampère. Unités S.I. d'induction magnétique 29 2-7. Le système d'unités S.I. (rationalisé) 30 CHAPITRE III Formule de Biot et Savart. Détermination du vecteur induction 3-1. Loi de Biot et Savart. Conditions d'application 32 3-2. Définition provisoire de l'unité S.I. d'induction magnétique le tesla (T) 34 Exercices 34 3-3. Champ magnétique d'une bobine circulaire plate 35 Exercices 38 3-4. Champ magnétique d'un solénoïde 43
3-4. Champ magnétique d'un solénoïde 43 Exercices 47 CHAPITRE IV Potentiel-vecteur du vecteur induction Conservation du flux d'induction. 4-1. Rotationnel et potentiel-vecteur 51 4-2. Rappel de la condition de conservation du flux d'induction 52 4-3. Le vecteur induction dérive d'un potentiel-vecteur 53 4-4. Unité S.I. de flux d'induction : le weber (Wb) 54 4-5 Conservation du flux d'induction magnétique. Relation de milieu 55 CHAPITRE V. - Circulation du vecteur induction. Théorème d'ampère 5-1. Lemme préliminaire. Gradient d'angle solide 57 5-2. Circulation élémentaire du vecteur induction magnétique 60 5-3. Le théorème d'ampère pour des courants linéaires dans le vide 61 5-4 Conséquences et application du théorème d'ampère 64 CHAPITRE VI. - Potentiel scalaire du vecteur induction 6-1. Potentiel d'induction magnétique dans un domaine vide qui n'est sillonné par aucun courant 67 6-2. Potentiel discontinu et potentiel multiforme 68 6-3. Potentiel d'induction magnétique et configuration du champ magnétique 70 6-4. Généralisation de la notion de potentiel d'induction magnétique. Les difficultés 70 6-5. Application du potentiel au calcul de l'induction. Les méthodes de calcul de B 72 6-6. Champ magnétique d'un ampérien 73 CHAPITRE VII Loi de Laplace. Forces appliquées à un circuit dans un champ magnétique 7-1. Loi de Laplace 75 7-2. Remarques sur la loi de Laplace 76 7-3. Etude expérimentale 77 7-4. La balance électromagnétique de Cotton 78 7-5. Circuit dans une induction uniforme. Couples magnétiques 79 Exercice 84 7-6. Solénoïde dans une induction uniforme 86 Exercices 87 CHAPITRE VIII Travail des forces électromagnétiques. Loi de Maxwell. Inductance propre d'un circuit. 8-1. Travail élémentaire de la force électromagnétique appliquée à un élément de circuit 93 8-2. Etude d'un cas particulier 95 8-3. Premier énoncé de la loi de Maxwell 96 8-4. Deuxième énoncé de la loi de Maxwell 97 8-5. Expression analytique de la loi de Maxwell. Calcul des forces et des couples électromagnétiques 98 8-6. Cas particulier important: l'induction est uniforme 99 8-7. Règle du flux maximal 101 8-8. Circuit linéaire déformable. Inductance propre d'un circuit 103 Exercice 104 CHAPITRE IX Les aimants permanents dans le vide. Mesures magnétiques. Les actions exercées et subies par les aimants permanents 106 9-1. Aimantation temporaire et aimantation permanente 106 9-2. Aimants et courants. Conception ampérienne des aimants 107 9-3. Caractères du champ magnétique d'un aimant dans le vide 109 9-4. Champ magnétique des aimants. Action d'un champ magnétique uniforme sur un aimant droit 110 9-5. Actions entre aimants, entre aimants et courants 113 Champ magnétique terrestre. Mesures magnétiques 113 9-6. Généralités 113 9-7. Champ magnétique terrestre 114 9-8. Magnétomètre. Mesures relatives d'inductions 116 9-9. Méthode statique. Mesure de M / B 117 9-10. Applications de la méthode statique 118 9-11. Méthode dynamique ou méthode des oscillations. Mesure de M B 119 9-12. Mesures magnétiques absolues 122 Exercices 122
LES MILIEUX AIMANTES CHAPITRE X Les vecteurs aimantations et excitation magnétique. Relation fondamentale des milieux magnétiques. 10-1 Vecteur aimantation en un point d'un milieu aimanté 131 10-2. Conception ampérienne d'un milieu aimanté 132 10-3. Induction magnétique à l'intérieur d'un milieu aimanté. Conservation du flux d'induction magnétique 133 10-4. Excitation magnétique. Relation fondamentale du magnétisme 134 10-5. Conservation de la circulation du vecteur excitation magnétique 135 10-6. Le théorème d'ampère en général. Equation de Maxwell-Ampère 136 10-7. Non-conservation du flux d'excitation magnétique 137 10-8. Aimantation uniforme. Aimant solénoïdal 138 10-9. Aimant torique sans et avec entrefer 140 CHAPITRE XI Aimantation induite. 11-1. Classification des substances au point de vue magnétique. Définitions 143 11-2. Remarques au sujet de la rationalisation 144 Diamagnétisme et paramagnétisme 146 11-3. Corps diamagnétiques 146 11-4. Corps paramagnétiques 147 11-5. Théorie sommaire du diamagnétisme et du paramagnétisme 147 Ferromagnétisme 149 11-6. Généralités 149 11-7. Aimantation d'un barreau cylindrique. Excitation démagnétisante 149 11-8. Principe d'une étude expérimentale du ferromagnétisme 151 11-9. Caractéristiques de première aimantation 152 11-10. Hystérésis. Cycle d'hystérésis. Énergie d'aimantation 154 11-11. Matériaux ferromagnétiques. Alliages magnétiques 156 11-12. Circuits magnétiques 160 PHENOMENES D'INDUCTION ELECTROMAGNETIQUE ET D'AUTO-INDUCTION CHAPITRE XII Phénomènes d'induction électromagnétique. 12-1. Expériences. Lois qualitatives 165 12-2. Force électromotrice d'induction. Formule fondamentale 168 12-3. Restrictions dans l'application de la formule fondamentale 170 12-4. Induction dans un circuit se déplaçant dans une induction magnétique invariable 171 12-5. Force électromotrice d'induction élémentaire dans un élément conducteur mobile placé dans une induction magnétique invariable 174 12-6. Force électromotrice élémentaire et force électromotrice totale 176 12-7. Courants de Foucault 177 12-8. Quantité d'électricité induite dans un circuit 179 Exercices 180 CHAPITRE XIII Auto -induction. Inductance mutuelle. Régimes variables. 13-1 Le phénomène d'auto-induction. Expérience 186 13-2. Formule fondamentale. Nouvelles définitions d'unités S.I 187 13-3. Calcul et mesure d'une inductance. Inductance d'une portion de circuit 189 13-4. Inductance mutuelle de deux circuits linéaires rigides 191 13-5. Etablissement d'un régime permanent dans un circuit 195 13-6. Rupture du courant dans un circuit inductif 196 13-7. Energie électromagnétique 198 13-8. Localisation de l'énergie électromagnétique. Relation de Maxwell 199 13 9. Décharge d'un condensateur dans un circuit inductif 201 Exercices 205 UNITES ET MESURES ELECTRIQUES CHAPITRE XIV Les systèmes d'unités électriques.- 14-1 Généralités sur les systèmes d'unités 213
14-1 Généralités sur les systèmes d'unités 213 14-2 Le problème des unités en électricité 215 14-3 Rationalisation d'un système d'unités 218 14-4 Le système international (S.L) 220 14-5 Les systèmes C.G.S. électrostatique et électromagnétique 221 14-6. Exercice 225 CHAPITRE XV. - Electrodynamomètres. - 15-1 Principe d'un électrodynamomètre. Mesures absolues d'intensité 226 15-2. Electrodynamomètre -balance 226 15-3. Balances électrodynamiques. Etalons d'intensité 228 15-4 Wattmètres électrodynamiques 229 Exercice 230 CHAPITRE XVI. - Galvanomètre à cadre mobile. 16-1. Généralités 234 16-2. Description et principe du galvanomètre à cadre mobile 234 16-3. Sensibilité du galvanomètre 237 16-4 Mouvement de l'équipage mobile du galvanomètre. Amortissement 240 16-5. Ampèremètres et voltmètres à cadre mobile 245 16-6. Classe d'un appareil de mesure 248 16-7. Galvanomètre balistique 249 16-8 Fluxmètre 253 Exercice 256 COURANTS ALTERNATIFS CHAPITRE XVII. - Définitions et généralités sur les courants alternatifs. 17-1. Définitions 259 17-2. Théorème de Fourier 261 17-3. Principe de la production d'un courant sinusoïdal. Conditions d'application des lois générales 262 17-4. Effet thermique. Intensité efficace 263 17-5. Effet électrolytique 267 17-6. Phénomènes électromagnétiques en courant alternatif 269 Exercices 274 CHAPITRE XVIII. - Loi d'ohm en courant alternatif. Position du problème. Méthodes de calcul 279 18-1. Application de la loi d'ohm. Le régime sinusoïdal 279 18-2. Méthode trigonométrique. Impédance Z 282 18-3. Méthode de la représentation vectorielle de Fresnel 283 18-4. Méthode de la représentation complexe. Impédance complexe 287 Exercice 209 18-5 Etude des cas particuliers importants 293 Exercice 295 18-6. Circuit R, L, C en série. Résonance. Etude expérimentale 299 Exercice 303 18-7. Appareils en dérivation 306 Exercice 309 Exercices 313 CHAPITRE XIX. - Puissance en courant alternatif. 19-1. Puissance instantanée et puissance moyenne 318 19-2. Etude de différents cas 319 19-3. Puissances active et réactive. Courants watté et déwatté 321 19-4. Puissance complexe. Théorème de Boucherot 322 19-5. Facteur de puissance 324 Exercices 326 ELECTRICITE CORPUSCULAIRE Généralités 335 CHAPITRE XX Equivalence d'une charge en mouvement et d'un élément de courant. La charge élémentaire. Expérience de Millikan.
. Expérience de Millikan. 20-1. Courant de convection électronique dans un conducteur métallique. Equivalence = 337 20-2. Expérience de Rowland 339 20-3. La charge élémentaire. Expérience de Millikan 342 CHAPITRE XXI Electrolyse. Conduction ionique. 21-1. Electrolytes. Théorie ionique 347 21-2. Mécanisme de la conduction ionique 348 21-3. Décharge d'un ion complexe 350 21-4. Lois de l'électrolyse. Le faraday et la charge élémentaire 351 21-5. Actions secondaires. Applications de l'électrolyse 353 21-6. Conductivité des solutions d'électrolytes 357 CHAPITRE XXII. Action d'un champ électrique et d'un champ magnétique sur des particules électrisées. 22-1. Les particules électrisées 365 22-2. Energie cinétique d'une particule électrisée soumise à une différence de potentiel accélérateur. Variation relativiste de la masse 366 22-3. Action d'un champ électrique sur une particule électrisée 371 22-4. Action d'une induction magnétique sur une particule électrisée en mouvement 375 22-5. Mesures des grandeurs caractéristiques de corpuscules électrisés 380 22-6. Oscilloscope électronique. Récepteur de télévision 384 22-7. Accélérateurs de particules électrisées 386 Exercices 387 CHAPITRE XXIII Moment magnétique d'un atome. Spin. Expérience de Stern et Gerlach. 23-1. Etat quantique d'un électron d'un atome 402 23.2 Moments cinétique et magnétique orbitaux. Les nombres quantiques l et m 402 23-3. Moments cinétique et magnétique de spin 404 23-4. Moment magnétique d'un atome dans l'état fondamental 405 23-5. Expérience de Stern et Gerlach 406 TOP