Electromagnétisme PHY2016L

Cette UE a pour but d'introduire les bases de l'électromagnétisme, du calculs de champs statiques à la propagation des ondes électromagnétiques. Elle doit permettre aux étudiants de se familiariser avec la notion de champs (et leurs outils mathématiques) et aussi avec les notions touchant la propagation des ondes.

 Cet enseignement repart des concepts basiques portant sur l'électrostatique et la magnétostatique, afin que les étudiants connaissent les propriétés de bases de ces champs et soient capables, dans le cas d'une géométrie simple, de déterminer ces champ et/ou leurs potentiels associés. En particulier, nous insistons sur les invariances et symétries. Les énergies associées aux champs électrique et magnétique sont aussi discutées

Puis nous poursuivons avec les phénomènes d'induction (loi de Faraday - Loi de Lenz) et leurs conséquences (phénomènes de courant de Foucault, phénomène d'auto et de mutuelle induction avec leur applications).  Le chapitre suivant permet d'introduire le courant de déplacement et conduit aux quatre équations fondamentales de l'électromagnétisme : les équations de Maxwell. Nous abordons alors rapidement le lien entre les potentiels scalaire et vecteur et introduisons la notion de jauge.

Dans la seconde partie du cours, nous commençons par introduire les bases des ondes (définitions, propriétés) en nous basant sur le cas simple à une dimension (cf. corde vibrante).  Ceci permet d'introduire l'équation de propagation d'une onde ainsi que les solutions associées (progressives ou stationnaires). Ce principe est généralisé à la propagation en trois dimensions pour une fonction scalaires ou vectorielles. Les notions de vecteur d'onde, front d'onde, vitesse de propagation sont alors introduites. On se limite au cas de la propagation des ondes planes (le cas des ondes sphériques est rapidement abordé).

A la suite de ce chapitre, nous montrons comment les équations de Maxwell conduisent à une équation de propagation. Nous ne considérons que le cas des ondes planes se propageant dans le vide. La structure de l'onde électromagnétique (onde transverse, relation entre le champ électrique et magnétique, notions de polarisation et de flux d'énergie) sont présentées.