Éléments de propagation électromagnétique
Physique fondamentale - Des fondements théoriques aux applications.

Sommaire et contenu du livre "Éléments de propagation électromagnétique - Physique fondamentale - Des fondements théoriques aux applications."

Table des matières Introduction ... 1 1 Electrostatique 7 1.1 Potentiel et énergie électrostatiques 7 1.2 Théorème de Gauss. 10 1.3 Densités de charge . 11 1.4 Notion de capacité . 12 1.5 Capacité linéique d'une ligne de transmission. 14 1.5.1 Ligne bifilaire (App.) 14 1.5.2 Câble coaxial (App.) . 17 1.6 Exercices............ 18 1.6.1 Dipôle électrostatique. 18 1.6.2 Sphère de densité radiale . 19 1.6.3 Plan infini de densité surfacique 21 1.6.4 Condensateur plan . 22 2 Magnétostatique 23 2.1 Densité de courant électrique 23 2.2 Potentiel et énergie magnétiques . 24 2.3 Théorème d'Ampère . 27 2.4 Notion d'inductance . 29 2.5 Inductance linéique d'une ligne de transmission 31 2.5.1 Ligne bifilaire (App.) 31 2.5.2 Câble coaxial (App.) . 33 2.6 Exercices . 35 2.6.1 Champ au centre d'un conducteur polygonal 35 2.6.2 Système de bobines de Helmoltz . . . 37 2.6.3 Inductance propre d'un solénoïde .. 38 2.6.4 Particule dans un champ magnétique 39 3 Electromagnétisme 41 3.1 Induction électromagnétique 41 3.2 Conservation de l'électricité 44 3.3 Equations de Maxwell ... 45 3.4 Milieux matériels . . . . . . 47 3.5 Energie et puissance électromagnétiques 47 3.6 Invariance de jauge . 49 3.7 Phénoménologie du courant électrique. 51 3.7.1 Loi d'Ohm (App.) . 51 3.7.2 Courants de Foucault (App.) . 56 3.8 Exercices................ 58 3.8.1 Expérience de J.J. Thomson . . . 58 3.8.2 Effet Hall . 60 3.8.3 Générateur de courant alternatif. 61 3.8.4 Solution type du champ électromagnétique 62 4 Ondes électromagnétiques 65 4.1 Equations de propagation des champs. 66 4.2 Solutions de l'équation de d'Alembert. 67 4.3 Propriétés de l'onde électromagnétique plane. 68 4.4 Vitesse de propagation de l'énergie électromagnétique 73 4.5 Système d'ondes stationnaires . 74 4.6 Le spectre électromagnétique. . . . . . . . . . . 75 4.7 Production et réception des ondes électromagnétiques 77 4.7.1 Rayonnement d'une antenne (App.) 77 4.7.2 Effet de peau (App.) . 83 4.8 Exercices . 87 4.8.1 Polarisation circulaire. . . . . . 87 4.8.2 Interférences d'ondes électromagnétiques 88 4.8.3 Cavité résonnante . 90 4.8.4 Potentiel scalaire de Lienard-Wiechert . 91 4.8.5 Champs produits par une particule libre 92 5 Lignes de transmission 95 5.1 Modélisation électrique 95 5.2 Equations des télégraphistes 96 5.3 Impédance caractéristique 97 5.4 Coefficients de réflexion. . . 98 5.5 Adaptation d'impédance .. 99 5.6 Ondes de tension et de courant avec amortissement 102 5.6.1 Ondes stationnaires sur une ligne (App.) 102 5.6.2 Ligne de transmission avec pertes (App.) 105 5.7 Exercices . 108 5.7.1 Câble de télévision . 108 5.7.2 Etude d'une ligne par ses pertes .. 109 5.7.3 Coefficient de réflexion énergétique III 5.7.4 Connexion de deux lignes de transmission III 6 Fibres optiques 115 6.1 Relations de continuité des champs 115 6.2 Notion de rayon lumineux ..... 115 6.3 Réflexion et réfraction de la lumière . 117 6.4 Principe d'une fibre optique 119 6.5 Ouverture numérique . . . . . . . . . 121 6.6 Guide d'onde et dispersion . 122 6.6.1 Propagation guidée des ondes électromagnétiques (App.) 122 6.6.2 Dispersion dans une fibre optique (App.) 125 6.7 Exercices . 127 6.7.1 Lame à faces parallèles . 127 6.7.2 Arc-en-ciel . 128 6.7.3 Ondes électromagnétiques dans la ionosphère. 129 6.7.4 Fibre optique saut d'indice 131 A Quelques constantes physiques 133 B Formalisme vectoriel 135 C Coordonnées curvilignes 139 Références 143 Index 145