Formation ECAM Arts & Métiers
Données Générales
Programme Académique Formation ECAM Arts & Métiers :
Type de module Cours
Cours : 27h00
TD : 9h00
TP : 6h00
Projet : 0h00
Stage : 0h00
Travail personnel : 20h00
Durée totale : 42
Statut :
Obligatoire
Période :
SEMESTRE 4
Langue d'enseignement :
Français
Objectifs généraux
Les compétences suivantes sont développées dans ce module :
· maîtriser les concepts de champ scalaire et de champ de vecteurs ;
· manipuler les opérateurs vectoriels relatifs aux champs scalaires et vectoriels ;
· citer quelques ordres de grandeur ;
· conduire des analyses de symétrie et d'invariance et calculer des champs à l'aide de propriétés de flux ou de circulation ;
· énoncer des lois de l'électromagnétisme sous formes locale et intégrale et faire le lien entre les deux formulations ;
· conduire des bilans énergétiques mettant en jeu matière et champ électromagnétique ;
· associer au phénomène de propagation un couplage entre les champs, une équation locale et des solutions dans des cas simples ;
· décrire la propagation d'une onde électromagnétique dans le vide et dans un milieu dispersif.
Contenu
1. Électrostatique.
a) Loi de Coulomb. Champ électrostatique. Champ électrostatique créé par un ensemble de charges ponctuelles. Principe de superposition.
b) Distributions continues de charges : volumique, surfacique, linéique.
c) Symétries et invariances du champ électrostatique.
d) Circulation du champ électrostatique. Notion de potentiel électrostatique. Opérateur gradient.
e) Flux du champ électrostatique. Théorème de Gauss.
f) Cas de la sphère, du cylindre « infini » et du plan « infini ».
g) Étude du condensateur plan comme la superposition de deux distributions surfaciques, de charges opposées.
h) Lignes de champ, tubes de champ, surfaces équipotentielles.
i) Énergie potentielle électrostatique d'une charge placée dans un champ électrostatique extérieur.
j) Analogies avec la gravitation.

2. Magnétostatique
a) Courant électrique. Vecteur densité de courant volumique. Distributions de courant électrique filiformes.
b) Champ magnétostatique. Principe de superposition.
c) Symétries et invariances du champ magnétostatique.
d) Propriétés de flux et de circulation. Théorème d'Ampère.
e) Applications au fil rectiligne « infini » de section non nulle et au solénoïde « infini ».
f) Lignes de champ, tubes de champ.

3. Équations de Maxwell
a) Principe de la conservation de la charge : formulation locale.
b) Équations de Maxwell : formulations locale et intégrale.
c) Équations de propagation des champs dans une région vide de charges et de courants.
d) Approximation des régimes quasistationnaires (ou quasi-permanents) « magnétique ».
e) Cas des champs statiques : équations locales.
f) Équation de Poisson et équation de Laplace de l'électrostatique.

4. Énergie du champ électromagnétique
a) Densité volumique de force électromagnétique. Puissance volumique cédée par le champ électromagnétique aux porteurs de charge.
b) Loi d'Ohm locale ; densité volumique de puissance Joule.
c) Densité volumique d'énergie électromagnétique et vecteur de Poynting : bilan d'énergie.

5. Propagation
a) Onde plane dans l'espace vide de charge et de courant ; onde plane progressive et aspects énergétiques.
b) Onde plane progressive monochromatique.
c) Exemple d'états de polarisation d'une onde plane progressive et monochromatique : polarisation rectiligne. Polariseurs.
d) Propagation d'une onde électromagnétique dans un milieu ohmique en régime lentement variable. Effet de peau.
e) Réflexion sous incidence normale d'une onde plane, progressive et monochromatique polarisée rectilignement sur un plan conducteur parfait. Onde stationnaire.
f) Applications aux cavités à une dimension. Mode d'onde stationnaire.
Prérequis
Cours de Physique-Chimie programme filière S
Module semestre 1 : LIIAem01ESigPhy-Signaux physiques
Module semestre 2 : LIIAem02EIndLapl-Induction et forces de Laplace
Bibliographie
Physique PSI-PSI*-PT-PT* de Vincent Renvoizé
Physique tout-en-un PSI-PSI* de Marie-Noëlle Sanz
Les 1001 Questions en Prépa Physique de Christian Garing
Formulaire Maths Physique Chimie SII PTSI PT de Bertrand Hauchecorne
Évaluation(s)
Nature Coefficient Objectifs
1Devoir écrit2
2Devoir oral19 contrôles oraux (1 contrôle par quinzaine)