Magnétostatique : Td electromagnetisme
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année du Cycle Préparatoire intégréÉ le ct ro ma gn ét is me 2e CP inté gré . AU-2020-2021
ENSA-Safi; Université Cadi Ayyad Prof.: Bendaoud Saâ d1 Él ec tr om ag né ti sm eP ro f. :B en da ou dS AA D
Session d’ AutomneA nn ée un iv er si ta ir e2 02 0- 20 21 PrPréé sentationsentationIntitul é
du Module : Ph ys iq ue 4: Él ec tr om ag né ti sm e
& Op ti qu ep hy si qu eEl é
ment de module concerné :El ment de module concern: Él ec tr om ag né ti sm e
Mode d’ enseignement : en pré sentiel.
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nternetnternetucam.ac .ma/bendaoud-saad/ Le si te co nt ie nt le pl an de co ur s, de sL es it ec on ti en tl ep la nd ec ou rs ,d es fi ch ie rs fi ch ie rs pd fp df et de sv id et de sv id ééo s, de se xe rc ic es et os ,d es ex er ci ce se tf ic hi er sf ic hi er sp df pd fe td es vi de td es vi déé os ,d es ex er ci ce se to s, de se xe rc ic es et de se xa me ns av ec so lu ti on ,e tc .d es ex am en sa ve cs ol ut io n, et c. Vidé o n° 00Dur é
e 00:07:28 IntroductionVid é
o n° 01Dur é
e 01:43:24 Chapitre 1 (1è re partie)Vid é
o n° 02Dur é
e 01:43:21 Chapitre 1 (2e partie)Vid é
o n° 3Dur é
e 01:05:02 Chapitre 2 (1è re partie)Vid é
o n° 4Dur é
e 02:21:13 Chapitre 2 (2e partie)Vid é
o n° 6Dur é
e 01:57:09 Chapitre 4 ...Etc. ENSA-Safi; Université Cadi Ayyad Prof.: Bendaoud Saâ d3 Él ec tr om ag né ti sm e2 e
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Place du cours dans le programmePlace du cours dans le programmeL ’É le ct ro ma gn ét is me est un cours pilier des Sciences et de gé nie. Ses objectifs sont :• Introduire les lois fondamentales de l'é lectromagné tisme.• Donner àl' é
tudiant(e) les savoirs et les •
Donner àl' é
tudiant(e) les savoirs et les savoirs-faires né cessaires àd é
velopper chez-
lui, le sens de l'autonomie, l’ indé pendance et la polyvalence pour entreprendre d'autres disciplines (optique ondulatoire, é
lectronique, informatique, té lé communication, sciences des maté riaux, hyperfré quences, etc.) et pour ê
tre prê t à
faire Recherche & Dé veloppement.
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Contenu du coursContenu du cours
• Rappels de l’électrostatique et de la magnétostatique du vide.• Polarisation de la matière : moment dipolaire magnétique, mécanismes de polarisation, polarisation électrique volumique, densités de charges de polarisation, formes intégrale et locale du théorème de Gauss dans un diélectrique, champ et induction électriques dans le cas des milieux linéaires, homogènes et ENSA-Safi; Université Cadi Ayyad Prof.: Bendaoud Saâ d5 Él ec tr om ag né ti sm e2 e
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électriques dans le cas des milieux linéaires, homogènes et isotropes (LHI), Susceptibilité électrique et Permittivité diélectrique relative. Ferroélectricité, Piézoélectricité, Cycle d’hystérésis, Conditions aux limites. • Phénomènes d’aimantation, moment angulaire et moment magnétique, aimantation volumique, courants d’aimantation ampériens, formes intégrale et locale du théorème d’Ampère dans un milieu magnétique, champ et induction magnétiques cas des milieux LHI, Susceptibilité et perméabilité magnétiques. Conditions aux limites, le paramagnétisme, le diamagnétisme et le ferromagnétisme.• Phé nomè ne dé pendant du temps : Ré gimes Quasi-
Stationnaires ; Phé nomè nes d’ induction, inductance mutuelle et auto-induction, coefficients de couplage, é
nergie magné tique.• Ré gimes variables : é
quation de conservation de la charge é
lectrique, courant de dé placement.
Equations de Maxwell, solutions gé né rales des é
quations de Contenu du Contenu du cours (suite)cours (suite)
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CP inté gré . AU-2020-2021• Equations de Maxwell, solutions gé né rales des é
quations de Maxwell, potentiels retardé s.• Propagation des ondes é
lectromagné tiques : Equations de propagation, solutions gé né rale de l’é quation d’ onde : onde plane, OPPM, onde sphé rique. Spectre é
lectromagné tique. É
nergie é
lectromagné tique, vecteur de Poynting, Impé dance é
lectromagné tique. Polarisation des ondes é
lectromagné tiques.• Lois de la ré flexion et de la ré fraction des ondes é
lectromagné tiques.• Ré flexion et transmission des ondes é
lectromagné tiques –
Expressions gé né rales des coefficients de ré flexion et de transmission en intensité . Coefficient de ré flexion et de transmission de Fresnel des ondes é
lectromagné tiques Contenu du Contenu du cours (fin)cours (fin)
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rn incidences normale et oblique dans le cas d’ une interface entre deux dié lectriques.• Propagation d’ une onde é
lectromagné tique dans un milieu conducteur ré el, Cas d'une paroi d’ un trè s bon conducteur : effet de peau, pertes, blindage. •R é
flexion mé tallique en incidence normale.• Danger des ondes é
lectromagné tiques - Normes de sé curité laser.
Objectifs du cours Objectifs du cours (en paquets)(en paquets)1) Ê
tre capable de maitriser les lois de l’é lectrostatique et de la magné tostatique du vide et de distinguer entre le potentiel scalaire et le potentiel vecteur.potentiel vecteur.2) Ê
tre capable d’ expliquer les phé nomè nes de l’ induction é
lectromagné tique, d’é tablir la loi d’ induction de Faraday et la relation de Maxwell-Faraday et la loi de Lenz et les mettre en pratique dans des exemples d’ applications.
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)3) Ê
tre capable de dé finir le couplage magné tique entre circuits é
lectriques d
û àl ’
induction et dé terminer leurs inductances propres et mutuelles et les inductances propres et mutuelles et les utiliser pour le calcul de l’é nergie magné tique.4) Ê
tre capable d’é tablir l’é quation de la conservation de la charge -é quation de continuité - et d’ expliquer le courant de dé placement.
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)5) Ê
tre capable d'é tablir les é
quations de Maxwell dans le ré gime permanent, le ré gime quasi-permanent et le ré gime variable et de les ré soudre dans le cas gé né ral. Ê
tre capable d’ introduire la notion du potentiel retardé .6) Ê
tre capable d’é tablir les é
quations de propagation du champ et du potentiel à
partir des é
quations de Maxwell et trouver leurs solutions.
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)7) Ê
tre capable d’ expliquer le concept de l’ onde é
lectromagné tique plane dans le vide et d’é tablir ses proprié té s.8) Ê
tre capable d’é tablir l’é quation 8)Ê tre capable d’é tablir l’é quation d’ onde de l’ onde é
lectromagné tique sphé rique et de trouver sa solution. Ê
tre capable de mé moriser les diffé rentes ré gions spectrales du spectre é
lectromagné tique et d’ en citer quelques applications.
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)
9) Ê
tre capable de dé finir le vecteur de Poynting, de calculer l’é nergie associé e à
une onde é
lectromagné tique plane ou sphé rique omnidirectionnelle, et de dé finir l’ impé dance d’ onde.10) Ê
tre capable de dé finir les diffé rents é
tats de polarisation des ondes é
lectromagné tiques et d’ utiliser un analyseur et un polariseur.
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)
11) Polarisation de la matiè re.Ê tre capable de dé crire le dipô le é
lectrique et le moment dipolaire, d’ expliquer le mé canisme de polarisation d
expliquer le mé canisme de polarisation dié lectrique, de dé terminer la polarisation de la matiè re, d’é tablir la polarisation en fonction de la densité de charges de polarisation d’ un milieu dié lectrique. Savoir distinguer entre champ et induction é
lectriques. ENSA-Safi; Université Cadi Ayyad Prof.: Bendaoud Saâ d13 Él ec tr om ag né ti sm e2 e
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)
Savoir é
tablir les formes inté grale et locale du thé orè me de Gauss dans un dié lectrique. Savoir dé terminer la susceptibilité é
lectrique et la permittivité relative dié lectrique des milieux maté riels liné aires, homogè nes et isotropes (lhi). Savoir expliquer qu’ est-ce que c’ est qu’ une substance ferromagné tique et ê
tre capable d’ expliquer un cycle d’ hysté ré sis é
lectrique d’ une substance ferromagné tique.
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)
12) Phé nomè nes de magné tisation. Ê
tre capable d’ introduire le dipô le magné tique et de dé terminer le moment dipolaire magné tique.Ê tre capable de distinguer entre momentsÊ tre capable de distinguer entre momentsmagn é
tiques permanents et induits. Savoir calculer l’ aimantation volumique en
fonction des courants d’ aimantation.
Savoir distinguer entre champ et induction magné tiques dans des milieux liné aires, homogè nes et isotropes.
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)Ê tre capable de dé terminer le potentiel vecteur et champ d’ induction créé s par un milieu magné tisé . Ê
tre capable d’é crire la forme inté grale et la forme locale du thé orè me d’ Ampè re dans un milieu magné tique aimanté . Ê
tre capable de distinguer entre champs d’ induction et d’ excitation magné tiques. Savoir dé terminer la susceptibilité et la permé abilité relative. Ê
tre capable de dé crire les caracté ristiques des milieux paramagné tiques, ENSA-Safi; Université Cadi Ayyad Prof.: Bendaoud Saâ d16 Él ec tr om ag né ti sm e2 e
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)diamagn é
tiques, ferromagné tiques (ferrimagné tiques et antiferromagné tiques) et savoir les classifier. Ê
tre capable d’ expliquer un cycle d’ hysté ré sis magné tique.Ê tre capable de faire l’é tude microscopique d’ un milieu magné tique : Thé orie classique de Langevin sur le diamagné tisme et sur le paramagné tisme.
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)
13) Ê
tre capable d’é tablir les conditions aux limites
et les relations de passage àl ’
interface entre deux milieux liné aires homogè nes et isotropes diffé rents à
partir des é
quations de Maxwell.
14) Ê
tre capable de savoir utiliser les conditions aux limites aux diffé rentes interfaces dié lectriques ou mé talliques.
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)
15) Dispersion. Absorption. Ê
tre capable de dé crire le modè le de Drude-Lorentz, d’é crire l’é quation du mouvement, d’é tablir les expressions de mouvement, d’é tablir les expressions de la susceptibilité et la permittivité complexes, de tracer l’ allures des courbes εr ′( ω
) et εr ′′( ω) , d’é tablir l’ expression de la conductivité complexe, d’ expliquer la polarisation des milieux en ré gime variable, ENSA-Safi; Université Cadi Ayyad Prof.: Bendaoud Saâ d19 Él ec tr om ag né ti sm e2 e
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)Ê tre capable de distinguer entre polarisation é
lectronique, polarisation ionique et polarisation d’ orientation, Ê
tre capable d’é tablir la polarisation totale d’ un isolant et la polarisation totale d’ un conducteur.
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Objectifs du cours Objectifs du cours (suite)
16) Ê
tre capable de calculer l’ impé dance é
lectromagné tique.Ê tre capable de faire l’é tude de la propagation d’ une onde é
lectromagné tique propagation d
une onde é
lectromagné tique dans un milieu conducteur (un mé tal) ou un guide d’ onde dié lectrique - fibre optique -. Savoir é
tablir les lois de la ré flexion et de la ré fraction en é
lectromagné tisme.
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Objectifs du cours Objectifs du cours (fin)Ê tre capable d’é tablir les expressions gé né rales des coefficients de Fresnel dans le cas d’ une interface dié lectrique ou mé tallique. Ê
tre capable de tracer les courbes des expressions gé né rales des coefficients de ré flexion et de transmission d'une onde é
lectromagné tique entre deux milieux dié lectriques et de les interpré ter. Ê
tre capable de calculer la ré flexion mé tallique en incidence normale.
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CP inté gré . AU-2020-2021PrPr éé
alables absolusalables absolus Cr. Mé canique. Cr. É
lectrostatique et Magné tostatique du vide.
Cr. lectrocintique.
Cr. É
lectrociné tique. Cr. Analyse I & II (analyse vectorielle, les inté grales, les é
quations diffé rentielles, les fonctions trigonomé triques, nombres complexes, etc.) .
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Volume horaire du moduleVolume horaire du module24 ENSA-Safi; Université Cadi Ayyad Prof.: Bendaoud Saâ dÉ le ct ro ma gn ét is me 2e CP inté gré . AU-2020-2021
Travaux PratiquesTravaux Pratiques
TP 1TP 1 : Dispersion d
: Dispersion d’’ indiceindice
TP 2TP 2 : Cycle d
: Cycle d’’ hysthystéé rréé sis magnsis magnéé tiquetique
TP 3TP 3 : Susceptibilit
: Susceptibilitéé didiéé lectriquelectrique
TP 4TP 4
: R: Réé flexion dflexion d’’ une onde une onde TP 4TP 4
: R: Réé flexion dflexion d’’ une onde une onde éé
lectromagnlectromagnéé tique polaristique polariséé e sur un e sur un didiéé lectriquelectrique
TP 5TP 5 : Interf
: Interféé rencesrences
TP 6TP 6 : Diffraction
: Diffraction
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CP inté gré . AU-2020-2021MM éé
thodologiethodologieC ou rs ma gi st ra ux Co ur sm ag is tr au x
-- Une sUne séé ance de cours de 2 heures par semaine. ance de cours de 2 heures par semaine. -- Des diapositifs Microsoft PowerPoint et des vidDes diapositifs Microsoft PowerPoint et des vidéé os seront les os seront les outils poutils péé dagogiques utilisdagogiques utiliséé s pour les cours. Concernant des s pour les cours. Concernant des ddéé monstrations nmonstrations néé cessitant une construction en temps rcessitant une construction en temps réé el, le el, le tableau reste de loin ltableau reste de loin l’’ outil poutil péé dagogique le plus appropridagogique le plus appropriéé ..
tableau reste de loin ltableau reste de loin l
outil poutil p
dagogique le plus appropridagogique le plus appropri.. Tr av au xd ir ig Tr av au xd ir ig ééss -- Une sUne séé ance de TD de deux heures par semaine.ance de TD de deux heures par semaine.
-- Le contenu des TD peut Le contenu des TD peut êê
tre une application directe de la tre une application directe de la ththéé orie vue dans le cours comme il peut orie vue dans le cours comme il peut êê
tre ltre l’’ objet de objet de compcompéé tence ou dtence ou d’’ ouverture sur les applications potentielles de ouverture sur les applications potentielles de ll’’ Él ec tr om ag né ti sm e.. -- Les sLes séé ries de TD sont distriburies de TD sont distribuéé es es ààll ’’
avance aux avance aux éé
tudiants.tudiants.
-- Faire participer activement les Faire participer activement les éé
tudiants aux travaux dirigtudiants aux travaux dirigéé s.s.
-- Proposer des devoirs libres et des sujets connexes de Proposer des devoirs libres et des sujets connexes de synthsynthèè se.se.
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Comment apprComment appréé hender son cours hender son cours dd’’ÉÉ lectromagnlectromagnéé tismetisme?? Le travail, la pré sence, la ponctualité , la rigueur, l’ assiduité et la persé vé rance sont des pré requis absolus.
Donc, travaillez ré guliè rement pour ré ussir (!)
Ne jamais apprendre une formule «
par cœ ur »
et essayer de l’ appliquer àl ’
aveuglette aux problè me rencontré s. D’ abord, il faut comprendre la dé monstration d’ une «D ’
abord, il faut comprendre la dé monstration d’ une «
formule »
ou d’ une «
loi »
, puis savoir la dé montrer... Ainsi, vous l’ aurez comprise, et donc apprise!
Dans la mesure du possible, pré parez les exercices de TD avant de venir les faire en classe.Le cours et les TD ne sont pas suffisant pour compr
endre l’ Electromagné tisme: empruntez des livres de la bibliothè que de votre é
cole et lisez-les.
Entrainez-vous, faites des exercices autres que ceu
x des travaux dirigé s.
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BibliographieBibliographie
Livres disponibles à
la bibliothè que de l’É cole: -J .- P. Pé re z, R. Ca rl es ,R .F le ck in ge r. Él ec tr om ag né ti sm e: Fo nd em en ts et Él ec tr om ag né ti sm e: Fo nd em en ts et ap pl ic at io ns .4 eé di ti on ,E ls ev ie r- Ma ss on .2 00 1
- E. Paluch, A. Ramspacher. É
lectromagné tisme. 1è reé d., Bré al.1998
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Bibliographie (suite)Bibliographie (suite)- N. Hu li n, M. Hu li n, D. Pe rr in .É qu at io ns de Ma xw el lO nd es él ec tr om ag né ti qu es .3 eé d. ,D un od .1 99 8
- J. Mesplè de, J.-L. Queyrel. É
lectromagné tisme. Bré al. 1996É lectromagné tisme. Bré al. 1996- P. Lo rr ai n, D. Co rs on ,F .L or ra in .L es ph én om èn es él ec tr om ag né ti qu es .1 èr eé d. ,D un od .2 00 2. - J.-M. Bré bec, T. Desmarais, A. Favier, M. Mé né trier, B. Noë l, R. Noel, C. Orsini, J.-M. Vanhaecke. É
lectromagné tisme. 1è reé d., Hachette Supé rieur. 2004
ENSA-Safi; Université Cadi Ayyad Prof.: Bendaoud Saâ d29 Él ec tr om ag né ti sm e2 e
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Bibliographie (fin)Bibliographie (fin)- D. Ch ap ot ,S .D es re ux ,L .B on et to ,E .B ru ck er t. Él ec tr om ag né ti sm e, ci rc ui ts .1 èr eé d. ,B ré al .2 00 0. - R. Feynman. Le cours de physique de Feynman -É lectromagné tisme 2. Dunod
, Paris. 2013É lectromagné tisme 2. Dunod
, Paris. 2013- A. Ge or ge s, J. Bo ut ig ny .L ec ha mp ma gn ét iq ue da ns le sm il ie ux ma té ri el s. Vu ib er t, Pa ri s. 19 96 .
- A. Savary. É
lectrociné tique. 2è me é
d., Dunod. 2000
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Note du moduleNote du module Les coefficients de pondé ration attribué s aux diffé rentes é
valuations sommatives: Le module est validé si la moyenne sommative commutative est supé rieure ou é
gale à1 0/ 20 et la no te de ch aq ue él ém en td em od ul en ed oi tp as êt re in fé ri eu re à0 6/ 20 . La cco mp en sa ti on est pe rm is e
entre les deux él é
ments de module. Note é
liminatoire : No te <0 6/ 20 .
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Note dNote d’’ apraprèè s rattrapages rattrapage A la fin de chaque session, des examens de rattrapage sont organisé s àl ’
avantage des é
tudiants ayant obtenus une note moyenne strictement infé rieure à10/20.
La note finale de chaque él é
ment de module
La note finale de chaque él é
ment de module aprè s rattrapage sera le maximum entre la note d’ aprè s le rattrapage et la note d’ avant le rattrapage. La note du module ne dé passera pas 10/20. La cco mp en sa ti on est toujours pe rm is e
entre les deux él é
ments de module.
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Dernier conseil Dernier conseil ......N e
remets pas
(ne pas la is se r
) pourd em ai n
ce que tu peux fairea uj ou rd 'h ui . Bon courage à
vous tous!
Je vous remercie.Et à
la prochaine.
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