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Résumé

 

Constitués d’atomes ou de molécules autours desquels gravitent des électrons considérés comme des charges liées, les milieux diélectriques sont des matériaux ne possédant pas de charges libres susceptibles de se déplacer de façon macroscopique, contrairement aux conducteurs capables de transporter un courant électrique.

Sous l'action d'un champ électrique externe, une polarisation locale de la matière peut être produite ou les seuls mouvements possibles dans les diélectriques se traduisent par des déplacements de très faibles amplitudes par rapport aux dimensions atomiques du composé. S'agitant en sens contraires des charges négatives (électrons) et des charges positives (Protons), des dipôles électriques sont induits dans ces substances isolantes. Le diélectrique est dit alors polarisé par le champ.

 L'électrodynamique des milieux continus décrit les phénomènes électromagnétiques macroscopiques se déroulants au sein d'un milieu matériel, décrit comme un milieu continu et ou seront étudiés les champs électriques dans les milieux matériels (charges de polarisation et champ dépolarisant, approximation dipolaire électrique, molécules polaires, polarisabilité, vecteur polarisation, charges de polarisation, vecteur excitation électrique, milieux diélectriques linéaires, approche microscopique des milieux diélectriques, polarisation, courant de polarisation, puissance volumique moyenne dissipée dans un diélectrique isolant, ainsi que dans les milieux magnétiques (modélisation dipolaire, moment magnétique, potentiel vecteur) qui sont les sources microscopiques de l’aimantation : courants ampériens et moment magnétique orbital de l’électron. Nous proposerons également une étude macroscopique et microscopique des milieux magnétiques (courants d’aimantation volumiques et surfaciques, Maxwell, relations constitutives, diamagnétisme, paramagnétisme, ferromagnétisme) en introduisant le formalisme de Maxwell ayant unifié l'électrostatique et la magnétostatique, pour établir un système d'équations ayant permis de prédire l'existence des ondes électromagnétiques et d'expliquer la nature de la lumière, essence du module afin de démontrer que de l'existence du courant de déplacement, même dans le vide, apparaît la possibilité de l'existence d'une onde.

Sur la base des rappels sur l'énergie électrostatique et magnétostatique nous évaluerons le travail d'établissement d'une distribution de charges et de courants statiques pour produire de la puissance du champs électromagnétique (vecteur de Poynting) et calculer l'énergie transportée par une onde plane et sphérique.

Pour cela, quelques notions prérequis de mathématiques sont nécessaires pour travailler avec : des intégrales (linéiques, surfaciques, volumiques), des systèmes de coordonnées (cartésiennes, cylindriques, sphériques…), de l'analyse vectorielle (différentielle, gradient, symbole nabla, divergence, Laplacien…), les formules (Green-Ostrogradski et Stokes), les grandes notions d'électrostatique et de magnétostatiques, ainsi que les théorèmes, équation et Loi les plus importantes (Gauss, Ampère, Poisson, Ohm...). Des conseils méthodologiques apporteront l'éclairage nécessaire à la compréhension des phénomènes abordés.

 

Mots-clés

Électromagnétisme, électrostatique, magnétostatique, électromagnétique, Maxwell, analyse vectorielle et onde électromagnétique.