Livre C : Électromagnétisme.

Livre C

Cette partie reprend le chemin historique qui a théorisé indépendamment les unes des autres les lois de l'électrostatique (chapitres I, II et IV), de la magnétostatique (ch. III et IV), de l'électrocinétique (ch. V et VI) et de l'induction électromagnétique (ch. VII) avec le même terme du voyage : l'unification de ces lois par Maxwell (ch. VIII à X). Nous abordons enfin l'électromagnétisme dans la matière (ch. XI et XII).

En électrostatique, après un chapitre général (ch. I), on s'intéresse au comportement spécifique des conducteurs à l'équilibre électrique (ch. II).

Après l'étude de la magnétostatique (ch. III), on compare dans un chapitre spécifique les propriétés comparées des dipôles électriques et magnétiques (ch. IV).

Après un chapitre sur l'électrocinétique de base (ch. V), on aborde modestement l'électronique (ch. VI) puis les lois de l'induction électromagnétique (ch. VII).

Il est alors grand temps d'aborder les lois unifiées dans leur formulation classique (ch. VIII) avec une annexe sur les mouvements de charges (ch. IX) puis (modestement) dans leur formulation relativiste (ch X). On termine cette partie en détaillant la théorie du rayonnement électromagnétique (ch. XI).

On adapte enfin les équations de Maxwell aux milieux matériels (ch. XII), avec de nombreux développements, puis on déduit le comportement des ondes électromagnétiques dans la matière (ch. XIII).

Voici la liste des chapitres de ce livre :

• C-I : de la loi de Coulomb au théorème de Gauss (28 p./ 0,7 Mo) : loi de Coulomb, champ et potentiel électrique, théorème de Gauss, calcul de champs, aspects énergétiques.
• C-II : conducteurs à l'équilibre électrostatique (50 p./ 1 Mo) : propriétés des conducteurs à l'équilibre et de l'espace interconducteur, résolution d'un problème avec des conducteurs, matrice capacité et énergie électrique, condensateurs et électromètres.
• C-III : magnétostatique (30 p./ 0,9 Mo) : loi de Biot et Savart, théorème d'Ampère, calcul de champs, force de Laplace, travail de cette force, etc.
• C-IV : dipôles électriques et magnétiques (27 p./ 0,5 Mo) : dipôles électriques et magnétiques, actifs et passifs, indications sur les quadripôles électriques, les polarisabilités électrique et magnétique, les forces de Van der Waals.
• C-V : éléments d'électrocinétique (55 p./ 1,0 Mo) : loi d'Ohm locale et intégrale, dipôles non-linéaires, effet Joule, électrochimie et thermo-électricité, réseaux électriques en régimes permanent, sinusoïdal et transitoire.
• C-VI : électronique et rétroaction, approche conceptuelle (34 p./ 0,9 Mo) : opérateurs, rétroaction, oscillateurs, électronique logique.
• C-VII : induction magnétique (42 p./ 0,8 Mo) : loi de Faraday, matrice inductance, énergie magnétique, couplages électro-mécaniques.
• C-VIII : équations de Maxwell (39 p./ 0,5 Mo) : force de Lorentz, les quatre équations de Maxwell, potentiels, équations de Laplace et de Poisson, ondes dans le vide, potentiels retardés, régime quasi-stationnaire, densité volumique et transport d'énergie et de quantité de mouvement.
• C-IX : mouvements de charges dans un champ électromagnétique (29 p./ 0,8 Mo) : mouvements dans un champ stationnaire, uniforme ou non, effets relativistes, écoulement de charges.
• C-X : formulation relativiste des lois de l'électromagnétisme (18 p./ 0,3 Mo) : tout ce qu'on peut dire là-dessus.
• C-XI : rayonnement électromagnétique (45 p./ 0,7 Mo) : potentiels retardés et de Liénard-Wiechert, potentiels à grande distance d'une répartition dipolaire non relativiste, champs dans la zone de rayonnement, conséquences, étude de cas plus complexes.
• C-XII : électromagnétisme des milieux diélectriques et magnétiques (74 p./ 1,4 Mo) : vecteurs polarisation et aimantation, susceptiblités, mécanismes de polarisation électrique et magnétique, aspects énergétiques et thermodynamiques.
• C-XIII : ondes électromagnétiques dans la matière : propagation, réflexion et transmission (53 p./ 0,7 Mo) : propagation dans un métal, un plasma, un diélectrique, relations de passage, réflexion sur un métal, réflexion et transmission entre diélectriques, en annexe guide d'onde et électroaimant.