Préparation au certificat d'opérateur du service amateur/Théorie de l'électromagnétisme

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Savoirs fondamentaux du chapitre (Arrêté du 21 septembre 2000)

  • Champ électrique :
Intensité du champ électrique
L'unité
Blindage contre les champs électriques.
  • Champ magnétique :
Champ magnétique entourant un conducteur
Blindage contre les champs magnétiques.
  • Champ électromagnétique :
Ondes radioélectriques comme ondes électromagnétiques
Vitesse de propagation et relation avec la fréquence et la longueur d'onde
Polarisation.

La théorie de l'électromagnétisme a été introduite par le physicien écossais James Clerk Maxwell, qui unifiait ainsi de nombreuses théories développées avant lui par d'autres physicien afin d'expliquer l'origine des courants électriques et du magnétisme. Le talent de Maxwell fut de regrouper[1] les phénomènes observés (l'aimantation, la foudre, les ondes radio, la lumière).

Concrètement, qu'est-ce qu'un champ ?[modifier | modifier le wikicode]

Le champ désigne une « machine mathématique » qui, à tout point de l'espace, associe une certaine valeur. Considérons par exemple un feu de cheminée ; on s'intéresse à la température dans la pièce. À proximité des flammes, la température est élevée ; à l'autre bout de la pièce, elle est faible. On peut, avec un thermomètre, mesurer à chaque endroit la température y régnant : en consignant dans un tableau les valeurs mesurées, on définit un champ de température.

Champ électrique[modifier | modifier le wikicode]

Le champ électrique (souvent noté ) est créé par la présence de charges électriques statiques. Son intensité se mesure en volts par mètre (V/m).

Champ magnétique[modifier | modifier le wikicode]

Représentation du champ magnétique entourant un conducteur.

Le champ magnétique est créé par le déplacement de charges électriques (c'est-à-dire par des courants électriques) mais également par les milieux naturellement magnétiques comme les aimants. Son intensité se mesure en tesla (T).

Dans un fil électrique où règne un courant, il y a un déplacement de charges : on déduit qu'il y a formation, autour du conducteur, d'un champ magnétique. Ce champ magnétique s'enroule autour du câble ; il peut causer des perturbations aux équipements électroniques situés autour. Pour limiter ce phénomène, on peut blinder (à l'aide de feuilles ou de tresses métalliques) les câbles ou les composants sensibles.

Champ électromagnétique[modifier | modifier le wikicode]

Représentation des champs électrique et magnétique dans le cas d'une onde radioélectrique.

Le champ électromagnétique est formé de la superposition d'un champ électrique et d'un champ magnétique ; la lumière est un type particulier d'onde électromagnétique. Les ondes utilisées pour les communications sans fil sont également électromagnétiques ; on les qualifie de radioélectriques.

La différence entre les ondes lumineuses et les ondes radioélectriques ne réside pas dans leur structure (qui est identique), mais dans leur longueur d'onde. Nous avons déjà explicité ce point dans le chapitre « Qu'est-ce qu'une onde ? ». Pour les ondes radioélectriques, on a toujours la relation maintenant classique : .

Polarisation d'une onde électromagnétique[modifier | modifier le wikicode]

Comme on le voit sur la représentation graphique d'une onde électromagnétique, le champ magnétique semble toujours se trouver dans un plan horizontal et le champ électrique dans un plan vertical[2]. Donner la polarisation d'une onde, c'est donner la façon dont se déplacent ces champs. Ici, on a une polarisation rectiligne. Il existe d'autres types de polarisations, comme la polarisation circulaire.

Notes[modifier | modifier le wikicode]

  1. Dans 4 équations qui portent son nom.
  2. On aurait très bien pu placer dans un plan vertical et dans un plan horizontal.