(Astro)Physique I : Électromagnétisme
- Durée : 10 semaines
- Effort : 40 heures
- Rythme: ~4 heures/semaine
Description
Ce cours d'électromagnétisme est le premier d'une série de cours de physique qui vous donnera les bases nécessaires pour aborder l'astrophysique.
La plupart des exemples que nous utiliserons dans ce cours proviennent de l’astrophysique et en particulier de la physique du Soleil, qui est un merveilleux laboratoire distant présentant une large variété de phénomènes électromagnétiques.
Parcours (Astro)Physique
Ce cours de physique, de niveau L2, est le premier d'une série de cours dédiés à la Physique permettant d'acquérir les bases nécessaires pour comprendre plus en profondeur l'astrophysique. Le deuxième Hydrodynamique et MHD est également disponible sur FUN.
Collection "Comprendre et Structurer l'Univers"
Le parcours (Astro)Physique vient appuyer la collection de MOOCs thématiques "Comprendre et Structurer l'Univers" à venir, proposée par l'Observatoire de Paris et PSL. Cette collection est réalisée par G. Bessou et T. Boulogne de la cellule TICE de l'Observatoire de Paris et est coordonnée par C. Balkowski et M. Puech, astronomes à l'Observatoire de Paris.
Format
Dans la première partie du cours électromagnétisme, nous découvrirons les base de l’analyse vectorielle appliquée à la physique. Nous traiterons ensuite l’électromagnétisme, proprement dit, en introduisant les champs électriques et magnétiques par leur action sur une particule chargée.
Puis, après avoir vu les opérateurs divergence et rotationnel et les théorèmes de Stokes et d'Ostrogradski, nous étudierons les équations de Maxwell et leur divers régimes : les ondes électromagnétiques, l’électrostatique, la magnétostatique, les régimes variables et l’induction magnétique.
Prérequis
Ce cours s’adresse à tous ceux qui veulent maîtriser les bases de physique nécessaires pour comprendre les mécanismes qui sont à l’oeuvre dans l’Univers. Étudiants, enseignants, amateurs d‘astronomie, vous êtes tous les bienvenus.
Ce cours est d’un niveau L2 scientifique. En particulier, il est recommandé d'avoir
- en mathématiques : des notions de géométrie (repère cartésien, vecteur, norme) de trigonométrie et d'analyse (fonctions à plusieurs variables, intégration, équations différentielles),
- en physique : des notions de cinématique (vitesse et accélération), de dynamique (force, travail, puissance), d'électricité (courant, intensité) et éventuellement de structure de l'atome.
Evaluation et Certification
À la fin de chaque chapitre, un test ainsi que des exercices vous seront proposés pour évaluer les savoirs acquis.
Plan de cours
Semaine 2 : Force de Lorentz, mouvement d'une particule chargée dans un champ électrique et dans un champ magnétique
Semaine 3 : Équation horaire, oscillateur harmonique, effet Zeeman, effet d'une onde sur un électron
Semaine 4 : Analyse vectorielle (opérateurs, circulation, flux, théorème de Stokes et d'Ostrogradski)
Semaine 5 : Équations de Maxwell dans des milieux conducteurs
Semaine 6 : Ondes dans le vide et dans un milieu diélectrique
Semaine 7 : Équations de Maxwell en régimes stationnaires : l'électrostatique
Semaine 8 : Équations de Maxwell en régimes stationnaires : la magnétostatique
Semaine 9 : Force de Laplace, loi d'Ohm, Induction et ARQS
Semaine 10 : Équation de conservation de l'énergie électromagnétique
Équipe pédagogique
JEAN-MARIE MALHERBE
CHARLOTTE GEHAN
Établissements
Partenaire
Paris Sciences et Lettres
Université de recherche fédérant 25 institutions françaises prestigieuses dans le domaine de l'enseignement supérieur et de la recherche, au cœur de Paris. Créée en 2011 par l'Ecole normale supérieure, le Collège de France, l'ESPCI ParisTech, Chimie ParisTech, l'Observatoire de Paris, l'Université Paris-Dauphine et l'Institut Curie.
Cellule TICE
GILLES BESSOU
Vidéaste, infographiste
THOMAS BOULOGNE
Ingénieur pédagogique, chef de projet
NAWELLE MEGRI
Gestionnaire administrative