Les phénomènes électromagnétiques Cours, exercices et problèmes résolus

Détails du livre

Titre	Les phénomènes électromagnétiques : cours, exercices et problèmes résolus
Auteurs	Paul Lorrain, Dale R. Corson et François Lorrain
Éditeur	Dunod
Année	2002
Édition	Édition française de 2002
Collection	Sciences Sup
Langue	Français
Pages	544 pages pour l’édition imprimée
ISBN	9782100057832
Catégorie principale	Physique
Domaine	Électromagnétisme classique, électrostatique, magnétostatique et ondes électromagnétiques
Public	Étudiants en physique, élèves ingénieurs, enseignants et scientifiques
Taille	4 MB
Extension	PDF

Résumé de Les phénomènes électromagnétiques

Les phénomènes électromagnétiques est un manuel de physique rédigé par Paul Lorrain, Dale R. Corson et François Lorrain pour présenter l’électromagnétisme comme une théorie cohérente, mais également comme un outil permettant d’interpréter des situations réelles. Publié par Dunod dans la collection Sciences Sup, l’ouvrage relie les principes fondamentaux aux méthodes de résolution utilisées dans les études scientifiques supérieures. Les auteurs cherchent à faire comprendre la structure des lois physiques plutôt qu’à demander au lecteur de mémoriser une succession de formules isolées. Les raisonnements mathématiques sont accompagnés d’interprétations physiques qui montrent comment les champs, les potentiels, les charges et les courants interviennent dans les phénomènes observables. Cette approche fait du livre une ressource particulièrement utile pour acquérir une compréhension opérationnelle de l’électromagnétisme classique.

La première partie met en place les outils mathématiques indispensables, notamment les opérateurs vectoriels et la représentation complexe, avant d’aborder les champs électriques. Le lecteur étudie ensuite la loi de Coulomb, le théorème de Gauss, les équations de Poisson et de Laplace, les circuits électriques, la conduction et les développements multipolaires. L’analyse de l’énergie électrostatique, de la capacité, des forces et des matériaux diélectriques permet de comprendre comment les champs interagissent avec la matière. Plusieurs méthodes de résolution sont présentées, parmi lesquelles la méthode des images et l’utilisation des coordonnées cartésiennes ou sphériques. Cette progression prépare le lecteur à traiter des distributions de charges plus complexes et à sélectionner la représentation mathématique adaptée à chaque problème.

L’ouvrage poursuit avec la relativité restreinte et la transformation de Lorentz afin de montrer les relations profondes qui unissent les champs électriques et magnétiques. Les chapitres consacrés au magnétisme étudient la densité de flux magnétique, le potentiel vecteur, la loi d’Ampère, les matériaux magnétiques et les forces exercées sur les charges ou les courants. L’induction de Faraday, l’auto-inductance, l’inductance mutuelle et l’énergie magnétique sont développées avant la présentation synthétique des équations de Maxwell. Les auteurs examinent ensuite la propagation des ondes électromagnétiques dans le vide, les isolants et les conducteurs, ainsi que les phénomènes de réflexion, de réfraction et de guidage. Le traitement se termine par le rayonnement du dipôle électrique et les principes physiques associés aux antennes.

La dimension pédagogique du livre repose sur plus de cent exemples d’application et plusieurs centaines d’exercices ou de problèmes répartis dans les différents chapitres. Ces activités permettent de passer des équations générales à des calculs portant sur les circuits, les matériaux, les ondes, les forces ou les phénomènes de rayonnement. L’ouvrage convient principalement aux étudiants de licence et de master en physique, aux élèves ingénieurs et aux lecteurs possédant déjà de bonnes bases en analyse, en calcul vectoriel et en mécanique classique. Il peut servir aussi bien de support de cours que de manuel d’entraînement ou d’ouvrage de référence pour vérifier une formule et approfondir une méthode. Son intérêt réside dans l’équilibre entre rigueur théorique, intuition physique et diversité des situations étudiées.

Caractéristiques principales

• L’ouvrage construit progressivement la théorie électromagnétique à partir des opérateurs vectoriels et des propriétés fondamentales des champs.
• Il présente la loi de Coulomb et le théorème de Gauss à travers des distributions de charges possédant différentes symétries.
• Il explique l’utilisation des équations de Poisson et de Laplace pour déterminer les potentiels et les champs électriques.
• Il développe les notions d’énergie électrostatique, de capacité électrique et de forces exercées sur les conducteurs.
• Il étudie la polarisation et le comportement des matériaux diélectriques soumis à un champ électrique.
• Il introduit les multipôles électriques et les méthodes permettant d’analyser les champs produits à grande distance.
• Il relie l’électricité et le magnétisme à la relativité restreinte grâce aux transformations de Lorentz.
• Il traite le potentiel vecteur, la loi d’Ampère et les propriétés des matériaux magnétiques.
• Il analyse les forces magnétiques exercées sur les particules chargées, les fils conducteurs et les distributions de courant.
• Il explique l’induction de Faraday, l’auto-inductance et l’inductance mutuelle dans les circuits électriques.
• Il rassemble les lois fondamentales de l’électromagnétisme dans le cadre unifié des équations de Maxwell.
• Il étudie la propagation, la réflexion et la réfraction des ondes dans le vide, les isolants et les conducteurs.
• Il aborde les ondes guidées, le rayonnement du dipôle électrique et les principes de fonctionnement des antennes.
• Il propose plus de cent exemples d’application et plus de trois cent cinquante exercices ou problèmes de difficulté variée.

À propos des auteurs

Paul Lorrain était un physicien canadien né en 1916 et considéré comme l’un des acteurs importants du développement de la physique moderne au Québec. Il a obtenu un baccalauréat, une maîtrise et un doctorat en physique à l’Université McGill, puis a effectué un séjour postdoctoral à l’Université Cornell entre 1947 et 1949. Il a rejoint l’Université de Montréal, où il est devenu professeur titulaire en 1956 avant de diriger le Département de physique pendant une dizaine d’années. Il y a notamment fondé un laboratoire de physique nucléaire, participé à la formation de nombreux scientifiques et contribué au développement des infrastructures de recherche. Professeur émérite, ancien président de l’Association canadienne des physiciens et auteur de plusieurs manuels universitaires, il est particulièrement connu pour ses ouvrages consacrés aux champs électromagnétiques.

Dale Raymond Corson était un physicien, ingénieur et administrateur universitaire américain. Après un diplôme du College of Emporia, une maîtrise de l’Université du Kansas et un doctorat en physique obtenu à l’Université de Californie à Berkeley en 1938, il a participé aux recherches ayant conduit à la découverte de l’astate, élément chimique de numéro atomique 85. Il a rejoint l’Université Cornell en 1946, où il a contribué à la conception du synchrotron, enseigné la physique et dirigé le département avant de devenir doyen, provost puis président de l’université de 1969 à 1977. Ses activités ont associé recherche fondamentale, enseignement, développement des sciences de l’ingénieur et responsabilités institutionnelles. Son expérience scientifique et pédagogique a joué un rôle majeur dans la conception des ouvrages d’électromagnétisme écrits avec Paul Lorrain.

François Lorrain a enseigné la physique au collège Jean-de-Brébeuf de Montréal. Sa contribution à cet ouvrage s’inscrit dans une démarche de transmission des concepts de l’électromagnétisme à des étudiants engagés dans des formations scientifiques. En tant que coauteur, il a participé à l’organisation pédagogique du contenu, à la présentation des applications et à l’adaptation des exercices aux besoins de l’enseignement. Les informations publiques vérifiables concernant ses diplômes, ses autres fonctions professionnelles et ses éventuelles distinctions restent limitées. Son nom demeure principalement associé à cette édition française consacrée aux phénomènes électromagnétiques.

Livres similaires

• Champs et ondes électromagnétiques — Paul Lorrain et Dale R. Corson
• Électromagnétisme : fondements et applications — José-Philippe Pérez, Robert Carles et Robert Fleckinger
• Électrodynamique classique : cours et exercices d’électromagnétisme — John David Jackson
• Le cours de physique de Feynman : Électromagnétisme 1 — Richard Feynman, Robert Leighton et Matthew Sands
• Le cours de physique de Feynman : Électromagnétisme 2 — Richard Feynman, Robert Leighton et Matthew Sands
• Électromagnétisme et électrostatique : exercices et méthodes — Yves Granjon
• Électromagnétisme : cours avec exemples concrets, QCM et exercices corrigés — Christophe Cappe

Ads

Télécharger le PDF [4 MB] Voir la présentation du livre

Questions fréquentes

Q : À quel niveau d’études Les phénomènes électromagnétiques est-il destiné ?

R : Le livre convient principalement aux étudiants de l’enseignement supérieur ayant déjà étudié la mécanique, l’analyse et le calcul vectoriel. Il peut être utilisé en licence de physique, dans certaines formations d’ingénieurs et pour approfondir des sujets abordés en master. Les premiers chapitres rappellent plusieurs outils, mais l’ouvrage ne remplace pas un cours élémentaire de mathématiques.

Q : Quels sont les principaux sujets traités dans ce manuel ?

R : Le contenu couvre l’électrostatique, les potentiels, les diélectriques, les circuits, la magnétostatique, l’induction et les matériaux magnétiques. Il présente également la relativité restreinte, les équations de Maxwell et la propagation des ondes électromagnétiques. Les derniers chapitres étudient notamment les ondes guidées, le rayonnement dipolaire et les antennes.

Q : Le livre contient-il réellement des exercices et des problèmes ?

R : Oui, les auteurs proposent plus de trois cent cinquante exercices et problèmes associés aux différentes parties du cours. Certains sont accompagnés d’indications, de résultats numériques ou d’éléments permettant de vérifier la démarche suivie. Ils servent à appliquer les lois générales à des systèmes physiques concrets et à préparer les examens universitaires.

Q : Quelle est la place des équations de Maxwell dans l’ouvrage ?

R : Les équations de Maxwell apparaissent après l’étude détaillée des phénomènes électriques, magnétiques et inductifs qui permettent d’en comprendre chaque terme. Elles sont ensuite utilisées pour établir les propriétés des ondes électromagnétiques et étudier leur propagation dans différents milieux. Cette progression aide le lecteur à percevoir les équations de Maxwell comme la synthèse d’une théorie complète.

Q : Quelle est la différence entre ce livre et Champs et ondes électromagnétiques ?

R : Les deux ouvrages sont liés aux travaux pédagogiques de Paul Lorrain et Dale R. Corson, mais Les phénomènes électromagnétiques adopte une présentation plus condensée et davantage orientée vers l’apprentissage par les applications. Il rassemble un grand nombre d’exercices et organise la matière pour les cursus universitaires francophones. Champs et ondes électromagnétiques constitue une référence plus étendue dans la bibliographie des auteurs.

Q : Pourquoi certaines copies numériques affichent-elles environ 515 pages alors que l’éditeur indique 544 pages ?

R : Dunod attribue 544 pages à l’édition imprimée portant l’ISBN 9782100057832. Une numérisation peut afficher un nombre différent lorsque certaines pages liminaires, pages blanches, annexes ou éléments de couverture ne sont pas comptés de la même manière. Le nombre indiqué par le lecteur PDF ne modifie donc pas nécessairement la pagination bibliographique de l’édition papier.

Q : Peut-on utiliser ce livre pour apprendre les ondes électromagnétiques et les antennes ?

R : Oui, plusieurs chapitres expliquent comment les équations de Maxwell conduisent à l’existence d’ondes se propageant dans le vide ou dans la matière. Le livre traite la réflexion, la réfraction, la propagation dans les conducteurs et les guides d’ondes. Il introduit aussi le rayonnement du dipôle électrique et les principes physiques essentiels des antennes.