INTERACTIONS (physique)Électromagnétisme

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L'électromagnétisme classique

Le concept de « champ »

Durant la première moitié du xixe siècle, la connaissance de l'électromagnétisme progressait à grands pas, mais il lui manquait une idée unificatrice afin d'asseoir des postulats généraux. Certes les succès de la mécanique de Newton et de la gravitation universelle orientaient les recherches du côté de la notion de force. Or il allait s'avérer que la théorie de l'électromagnétisme ne pouvait se fonder sur les forces, mais bien plutôt sur les « champs ». Ce concept nouveau fut introduit par Faraday (1840) et utilisé par Maxwell pour poser les véritables fondements de l'électromagnétisme (1873).

Imaginons qu'une charge électrique q0 soit placée, immobile, en un point M, et qu'elle y soit soumise, de la part d'autres charges environnantes – elles aussi immobiles – à une force F0. Celle-ci – la loi de Coulomb l'affirme clairement – est proportionnelle à q0 (elle doublerait si q0 devenait 2 q0). Faisons l'effort d'abstraction qui consiste à décomposer, en quelque sorte, cette situation simple : si l'on retire la charge d'« essai » q0, il subsiste au point M un « champ » E ; ce sont les autres charges, maintenues, qui modifient par leur présence l'espace d'alentour, créant en M le champ E. Ce dernier se manifeste – c'est pour l'instant la seule façon – si l'on dépose à nouveau une charge d'essai q (quelconque) en M : la force F qu'elle y ressent provient du champ E multiplié par q, cette fois ; F = qE.

On conçoit que le champ E' qui règne en un point M' distinct de M diffère de E. À l'ensemble – que l'on nomme encore « le champ » – est associée une fonction de point à valeurs vectorielles E (x, y, z). Malgré le caractère purement statique de l'exemple, on admettra que, dans des situations plus générales, le champ électrique pourra aussi varier au cours du temps : E (x, y, z ; t).

On admettra en outre qu'il existe un champ magnétique B (x, y, z ; t). Faraday, que son absence de formation mathématique ne prédisposait pas à l'abstraction, matérialisa le concept de champ (magnét [...]


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  • : professeur émérite à l'université de Paris-VII-Denis-Diderot

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Pour citer l’article

Bernard DIU, « INTERACTIONS (physique) - Électromagnétisme », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 28 septembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/interactions-physique-electromagnetisme/