Introduction
aux cours sur l'électromagnétisme "en 3D et en vidéo".
La compatibilité électromagnétique est de plus en plus présente dans l'enseignement des classes de BTS. Pour l'appréhender, il est nécessaire de venir aux bases de l'électromagnétisme et d'approfondir au fur et à mesure de nos besoins. C'est ainsi que l'on est appelé à parler de régime statique, de régime quasi-statique (avec la notion de "champ proche") et de régime variable (avec la notion d'onde, de propagation et de "champ lointain").
Cours n° 1 :
Electrostatique et magnétostatique. Vecteur de Poynting.
Ce cours est construit à partir des applets remarquables disponibles sur www.falstad.com. Il présente de façon qualitative (sans équation) la notion de champ électrostatique, lié à la tension, et la notion de champ magnétostatique lié au courant. Les ordres de grandeur sont abordés (notions de "proximité" d'un conducteur par exemple). Nous nous plaçons dans le cadre d'une ligne bifilaire alimentée avec une source constante. Le choix de la ligne bifilaire s'explique par le fait qu'il s'agit de la ligne de transmission d'énergie la plus simple à fabriquer (même si ce n'est pas la plus simple à étudier !) et qu'elle…rayonnera de l'énergie dans l'espace. On commencera par aborder la notion de champ vectoriel pour finir par la notion de vecteur de Poynting. En fin du cours s'amorce le problème du régime variable (régime transitoire de mise sous tension) et du rayonnement (propagation d'une onde électromagnétique non guidée). Des vidéos viennent illustrer les propos.
quelques vidéos et quelques
images tirées du cours n° 1 :
Vidéos : elles sont intégrées au cours et sont proposées en format .avi (compression Xvid). On peut également les visionner en cliquant sur les liens ci-dessous (je conseille le logiciel de lecture Media Player Classic, utilisé avec l'option View > Options > Playback > Repeat Forever afin d'opérer une lecture en boucle sans relance du lecteur).
vidéo 1 : cette vidéo représente le champ électrostatique à proximité de la ligne bifilaire. Ce champ est présenté dans plusieurs plans transversaux (ligne bifilaire infiniment longue pour laquelle on néglige les effets de bord). Les 2 conducteurs de la ligne sont ensuite rapprochés : il y a annulation du champ électrostatique. Cela sera une des premières règles en Compatibilité Electromagnétique : il faut rapprocher au plus près les conducteurs aller et retour (masse par ex) si on veut éviter le rayonnement (champ lointain) ou la diaphonie (champ proche).
vidéo 2 : il s'agit d'une vue de face du plan transversal de la ligne avec visualisation du champ électrostatique. L'éloignement puis le rapprochement d'un des 2 conducteurs nous permet d'observer son effet sur le sens et l'intensité du champ électrostatique
vidéo 3 : il s'agit à présent du champ magnétostatique créé par le courant d'une ligne bifilaire. Il faudra faire attention au sens des flèches aux extrémités des conducteurs qui représentent le sens de déplacement des électrons, et non le sens du courant (conventionnellement de sens opposé au déplacement des électrons)
vidéo 4 : mise sous tension de la ligne bifilaire et observation de la densité d'énergie dans le plan transverse à la ligne. On observe que de l'énergie est expulsée immédiatement après la mise sous tension puis qu'elle reste stockée à proximité de la ligne en régime permanent.
vidéo 5 : mise sous tension de la ligne bifilaire et observation du vecteur de Poynting dans un plan transverse à la ligne
Christophe.Haouy@ac-nancy-metz
mise à jour 2009
