Electrocinétique. Cours, applications, exercices corrigés

Résumé : L'ouvrage développe les principaux concepts de l'électrostatique du vide. L'accent y est mis particulièrement sur les fondements de l'électrostatique qui reposent sur la loi de Coulomb et sur les notions de champ électrique (lié à la force) et de différence de potentiel (liée au travail). L'ouvrage aborde l'étude du dipôle électrostatique très utile en chimie physique ou en biologie. Un chapitre entier est consacré à l'énergie électrostatique. On y trouve également exposées les notions d'influence électrostatique et de conducteurs en équilibre électrostatique. Chacun des huit chapitres du livre est construit sur le même modèle en trois parties. Elles développent successivement, d'abord l'essentiel du cours, puis des applications variées et enfin un large choix d'exercices et problèmes corrigés. Ce sont 64 exercices et problèmes de difficultés différentes qui sont corrigés en détail et qui constituent un échantillonnage suffisamment large, en mesure de donner une approche la plus fine possible de ceux qui sont posés dans les sujets d'examens.

L'ouvrage (niveau B – Licence, classes préparatoires) Conçu pour le premier cycle universitaire (L1, L2, L3) et les classes préparatoires aux grandes écoles, l'ouvrage, développe avec méthodologie les fondements de l'électromagnétisme en mettant l'accent sur les expériences et l'explication des phénomènes électromagnétiques . Le livre comprend deux parties : la magnétostatique dans le vide et l'induction électromagnétique. Ainsi il propose d'abord un exposé systématique et détaillé consacré aux champs magnétiques statiques dans le vide (loi de Biot et Savart, théorème d'Ampère). Puis il développe les phénomènes d'induction électrodynamique (loi de Faraday, loi de Lenz) et leurs applications. Dans un souci d'ouverture culturelle, sont également exposés de nombreuses applications technologiques modernes (Maglev, RMN, RPE, Railgun, tore de Rogowski) et un phénomène biologique (magnétoréception) étroitement liés aux principaux concepts abordés. Chaque chapitre comprend un cours synthétique complet , des applications concrètes et variées et de nombreux exercices et problèmes corrigés en détails . Très structuré et résolument pédagogique, l'ouvrage, ne nécessite que des connaissances de base en physique et en analyse vectorielle. Pour en faciliter éventuellement la lecture, des éléments d'analyse vectorielle sont rappelés en annexes. Dans la même collection un second ouvrage d'électromagnétisme du même auteur est consacré à la magnétostatique dans les milieux matériels.

L'ouvrage s'inscrit dans la trilogie que l'auteur consacre aux aspects fondamentaux de l'électromagnétisme et à ses applications. Après la magnétostatique dans le vide et l'induction, la magnétostatique des milieux matériels est ici développée méthodiquement. L'auteur présente d'abord les notions essentielles utilisées, de potentiels magnétiques (vectoriel et scalaire) pour résoudre les équations et de dipôle magnétique pour l'étude des milieux aimantés. Puis, en mettant avant tout l'accent sur la physique fondamentale et en insistant sur la signification des phénomènes étudiés, il traite de l'aimantation de la matière sous ses deux aspects : - l'aspect macroscopique où le milieu est considéré comme un continuum dont la réponse à un champ magnétique est décrite à la fois par le champ magnétique macroscopique total et par le vecteur aimantation qui traduit les propriétés magnétiques de la matière, - l'aspect microscopique fondé sur la structure de l'atome pour expliquer (surtout grâce à la physique quantique) les trois types de magnétisme : diamagnétisme, paramagnétisme et ferromagnétisme. Le phénomène de supraconductivité est également brièvement présenté De nombreuses applications instructives illustrent l'exposé. Enfin de multiples exercices avec leurs solutions détaillées facilitent et stimulent l'assimilation du cours.

Pour constituer une présentation précise et complète de l'électromagnétisme, la présente étude des ondes électromagnétiques complète les ouvrages du même auteur sur l'induction et la magnétostatique dans le vide et en milieux matériels. L'ouvrage reprend d'abord succinctement les postulats de base de l'électromagnétisme et il les formalise méthodiquement dans un chapitre préliminaire. Puis il développe une étude systématique et détaillée des équations de Maxwell et de leurs solutions dans un espace libre illimité, connaissances fondamentales nécessaires pour un traitement en profondeur de la propagation libre des ondes électromagnétiques. Les concepts fondamentaux des ondes planes, des phaseurs, de la polarisation, de l'énergie, de la puissance et de la force sont présentés dans le chapitre consacré aux ondes électromagnétiques planes dans le vide. Ils sont appliqués tout au long du livre à des problèmes aux conditions aux limites de plus en plus complexes. Les chapitres suivants visent à faire comprendre la génération, la propagation, la réflexion, la réfraction ainsi que l'origine des ondes électromagnétiques. Enfin les derniers chapitres se concentrent sur la propagation des ondes électromagnétiques dans la matière (principalement diélectriques, conducteurs, plasmas), et leurs réflexion et transmission sous incidences normale et oblique aux interfaces planes. Des explications complètes, des applications instructives et des exercices avec solutions détaillées, en nombre suffisant, sont fournis pour permettre aux lecteurs de disposer d'un outil de référence et d'auto-apprentissage utile.