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Champ électromagnétique (2). boson associé à la force électromagnétique. En mécanique
Reprenons notre boucle de courant et, pour simplifier l'ana- ondulatoire, il est décrit sous la forme d'une onde électro-
lyse, intéressons nous à une toute petite partie de la boucle magnétique correspondant à la propagation d'un champ
et admettons qu'elle soit rectiligne. Nous obtenons un doublet électromagnétique décomposable mathématiquement en
élémentaire que l'on peut considérer comme étant deux un champ magnétique et un champ électrique. Leurs vec-
charges Q et Q' qui s'échangent un courant. S'il existe entre teurs sont en phase et perpendiculaires entre eux, caracté-
les charges une différence de potentiel, notre dipôle est ristiques d'une onde plane. Nous verrons la propagation de
aussi un dipôle électrique. Arrangeons nous pour y faire l'onde électromagnétique (onde hertzienne) dans le prochain
passer un courant sinusoïdal. Les électrons vont maintenant "comment ça marche".
subir des accélérations aux passages à zéro et des décélé-
rations aux maxima du courant, avec comme conséquence La Rubrique "Comment ça marche" est une activité collec-
la production d'un champ électromagnétique. Celui-ci a les tive du radio-club F6KRK (http://www.f6krk.org). Pour une
propriétés d'un champ magnétique mais la variation dans le correspondance technique concernant cette rubrique :
temps de l'induction magnétique entraîne l'apparition d'un "f5nb@orange.fr".
champ électrique. Attention, ce n'est pas un champ électro-
statique. En particulier, il n'est pas divergent, mais à flux Bibliographie.
conservatif, comme pour le champ magnétique, selon la loi Ceux qui veulent approfondir liront avec intérêt les écrits de
de Faraday : rot(E) = -δB/δt. Son vecteur est parallèle à l'élé- Jean-Pierre F6FQX, sur son site : http://f6fqx.chez-alice.fr/
ment de courant (le dipôle). Il est donc en quadrature avec
le champ électrostatique et en quadrature également avec le Notes.
champ magnétique. Ce champ électrique a pour consé- 1) Cette formule veut dire que la variation (dans toutes les direc-
quence l'apparition d'une d.d.p. aux bornes de notre dou- tions) de la force portée par le vecteur induction électrique est égale
blet, même si celui-ci est parfaitement conducteur. Ce phé- à la densité de charge. Ou encore, que ce sont les charges élec-
nomène est appelé "self-induction" et est mesuré en triques et elles seules qui font diverger le champ D.
Henrys. Le doublet présente alors une résistance apparente 2) Si nous approchons une boussole perpendiculairement à un fil
parcouru par un courant continu, l'aiguille déviera d'un côté ou de
appelée "réactance inductive". La d.d.p. étant liée à l'accélé- l'autre selon le sens du courant.
ration est la dérivée de la vitesse angulaire d'un courant 3) Cette loi veut dire qu’au voisinage d’un fil parcouru par un courant, il
sinusoïdal et a ainsi une variation cosinusoïdale. Il y a donc y a un champ magnétique qui s’enroule autour du fil comme les vagues
échange d'énergie entre le doublet et la source, mais sans provoquées par la chute d’un caillou dans l’eau, et que l'amplitude du
perte. Noter que la d.d.p. aux bornes du doublet entraîne champ (des vagues) est proportionnelle à l'intensité du courant.
l'apparition d'un champ à propriété électrostatique (4) qui, 4) Ce champ a les propriétés d'un champ électrostatique, mais c'est une
dans le cas où un condensateur est inséré dans la boucle, sorte d'effet secondaire lié au système de production du champ électroma-
s'ajoute à celui résultant de la d.d.p. aux bornes du conden- gnétique par circulation d'un courant alternatif dans un doublet (il n'apparaît
sateur (5). Voir en résumé dans le tableau annexé les princi- pas dans la génération du rayonnement thermique, par exemple).
(6)
pales équations de l'électromagnétisme . 5) Dans le cas d'un fouet court perpendiculaire à un plan de sol
idéal, nous retrouvons ces quatre champs : champ électrostatique dû
Rayonnement électromagnétique. à la tension entre le fouet et le plan de sol, champ électromagnétique
La spécificité du rayonnement d'une source est la perte d'é- dû au courant (champ magnétique + champ électrique), et champ
nergie de la source, sans qu'un travail ne soit effectué. électrostatique correspondant à la tension aux bornes du fouet.
Prenons un exemple : 6) Un lecteur averti aura remarqué que nous n'avons pas parlé du
Provoquons une accélération ordonnée d'électrons dans un courant de déplacement de Maxwell. C'est volontaire, car nous n'en
conducteur parfait (courant sinusoïdal dans un fil) et enrou- aurons pas besoin pour expliquer le rayonnement d'une antenne
lons ce fil (solénoïde) pour obtenir un champ électromagné- (ce qui ne nous empêchera pas d'en dire un mot à ce moment là).
tique maximum. Il existera à proximité du solénoïde un Annexe :
champ (force) électromagnétique sans qu'aucune énergie
ne soit consommée par la bobine. Celle-ci aura un compor-
tement réactif d'échange d'énergie avec la source, mais
avec un bilan nul. Maintenant, approchons de notre bobine
une autre bobine connectée à une résistance. Quand nous
serons très près, nous constaterons que de l'énergie est dis-
sipée dans la résistance (effet Joule) et qu'elle correspondra
à une perte d'énergie de la source. C'est le phénomène bien
connu d'induction dans les transformateurs.
Revenons à notre bobine seule, connectée à la source, et étirons
le solénoïde pour qu'il devienne hélicoïdal. Au fur et à
mesure de l'allongement, nous constaterons une perte pro-
gressive d'énergie de la source, sans qu'aucun travail ne
soit effectué (pas d'autre système dans l'environnement).
Ces pertes sont des pertes par rayonnement électromagné-
tique. En pratique elles s'ajoutent aux pertes par effet Joule.
Nous verrons dans un prochain "comment ça marche" les
conditions à remplir pour obtenir un rayonnement significatif.
Dans notre exemple, le champ électromagnétique rayonné
n'est qu'une petite partie du champ électromagnétique total
produit par le système. Il y a des cas où seul le rayonnement
électromagnétique est produit, par exemple avec le rayon-
nement thermique. Tout corps étant à une température
supérieure à 0 Kelvin (-273°C) émet un rayonnement
électromagnétique appelé rayonnement thermique ou
rayonnement du corps noir. Ainsi, la lumière du jour est
rayonnée par la photosphère qui est une couche gazeuse du
soleil où la température moyenne est de 5800K.
Le rayonnement électromagnétique est transporté par le
photon, particule dépourvue de masse. Le photon est le

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