Page 18 - Propagation_antenne_adaptation

Comment ça marche ?

Radio-club F6KRK.
L 'électromagnétisme

Vaste programme, aussi nous n'aurons ici qu'un résumé incomplet, minimum

nécessaire pour comprendre la propagation des ondes hertziennes et le
rayonnement des antennes, objets de prochains "comment ça marche".

Un peu d'histoire. Considérons maintenant une seule charge électrique Q et un
La découverte de l'électromagnétisme s'est faite progressi- observateur au point M à une certaine distance de celle-ci.
vement d'une manière expérimentale, grâce à plusieurs Le champ électrique E dû à Q au point M est la force qui
savants parmi lesquels on peut citer : Coulomb et Gauss serait exercée par Q sur une charge unité placée en ce point.
(force et champ électrostatique), Laplace et Ampère (force et Son vecteur est porté par la droite qui relie l'observateur (M)
champ magnétique), puis Faraday (induction électromagné- à la charge électrique. Ce champ électrique existe seul, que
tique). Ensuite les mathématiciens sont venus, Lorenz la charge soit immobile ou qu'elle soit en mouvement, accé-
(Louis) puis Maxwell qui a fédéré les lois de ses prédécesseurs lérée ou non. Il est appelé "champ électrostatique". Les
en les complétant. Les équations de Maxwell prédisaient, lignes de force attachées à ce champ divergent à partir de la
sous certaines conditions, la propagation d'une force charge électrique, ce qui se traduit par la formule de Gauss :
électromagnétique, en contradiction avec la mécanique div(D) = ρ, D étant l'induction électrique, égale dans le vide
(1)
0
classique (newtonienne). Cette prédiction ayant été démontrée à ε .E, et ρ la densité de charges . Le champ électrostatique
par Hertz conduisit à la formalisation par Einstein de la théorie ne se propage pas, c'est-à-dire que la quantité totale du flux
de la relativité restreinte. d'induction électrique D qui traverse la surface d'une sphère
centrée sur la source et passant par le point M diminue rapi-
Force électromagnétique. dement avec l'éloignement de M pour devenir insignifiante.
La force électromagnétique est, avec la force de gravitation, La source ne subit aucune perte d'énergie. Si nous prenons
l'interaction faible et l'interaction forte, l'une des quatre forces deux charges électriques complémentaires, proches, ponc-
fondamentales de l'univers. D'une certaine manière, on tuelles, sans capacité entre elles, nous avons constitué un
peut dire qu'une charge électrique en mouvement (électron) dipôle électrique élémentaire. Le champ électrique (électro-
qui change de vitesse (accélération ou décélération) le statique) est maximum dans la direction de l'axe du dipôle
signale en exerçant une force électromagnétique sur son électrique et nul dans la direction perpendiculaire.
entourage. Mathématiquement, on utilise la notion de
champ électromagnétique pour décrire cette force, comme Champ magnétique magnétostatique.
on utilise la notion de champ gravitationnel pour la force de Alors qu'un champ électrostatique peut être produit par une
gravitation. charge électrique isolée, un champ magnétique ne peut être
produit que par un dipôle. Si nous brisons en morceaux un
Champ électromagnétique (1). aimant naturel, chaque morceau restera un dipôle magné-
Le champ électromagnétique produit par une source quan- tique avec un pôle Nord et un pôle Sud.
tifie la perturbation par cette source des champs électriques Par ailleurs, les lignes de force magnétiques se referment
et magnétiques ambiants. Un champ électromagnétique a, à par le dipôle et ne divergent pas, comme avec le champ
la fois, les propriétés d'un champ magnétique et celles d'un électrostatique. Nous disons que l'induction magnétique est
champ électrique. Ces deux champs ne sont pas des à flux conservatif, ce qui est traduit par la formule :
concepts distincts, mais des aspects différents du concept div(B) = 0, B étant l'induction magnétique, égale dans le vide
plus global qu'est le champ électromagnétique. Ils ne sont à µ .H. Prenons une boucle de fil parfaitement conductrice
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séparables que dans le cas statique (charge électrique parcourue par un courant continu. Un champ magnétique
immobile ou se déplaçant à vitesse constante). proportionnel au courant s'établit autour du conducteur,
Mathématiquement, les champs sont des grandeurs vectorielles. avec des lignes de forces fermées et concentriques au fil.
Si l'on ne peut pas identifier les pôles magnétiques, on obs-
Champ électrique électrostatique. erve que la direction du flux magnétique (orientation des
Prenons une charge électrique négative constituée d'un vecteurs B et H) est perpendiculaire au fil et liée au sens du
(2)
excès d'électrons dans un matériau. Si nous rapprochons courant . Ceci est exprimé par la loi d'Ampère : rot(H) = j, j
(3)
une charge électrique positive constituée d'un manque étant la densité de courant .
d'électrons dans un autre matériau, il va se créer entre les Le champ magnétique simple ne se propage pas, c'est-à-
matériaux une force d'attraction proportionnelle à la différence dire que l'énergie du flux d'induction magnétique B à la sur-
de potentiel entre les charges et inversement proportionnelle face d'une sphère centrée sur la source et passant par le
au carré de leur distance (si les charges avaient été de point M diminue rapidement avec l'éloignement de M pour
même signe, elles se seraient repoussées). devenir insignifiante.
C'est la loi de Coulomb. La source ne subit aucune perte d'énergie.

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