2. Les champs en physique

 

           Comme indiqué dans le chapitre 1, les interactions peuvent être décrites par des forces. Mais il est possible, comme nous allons le voir, de les décrire également en utilisant un autre outil : les champs.

 

 

A- Notion de champs, définitions.

1. Aspect historique

· En 1820, le physicien danois Oersted met en évidence qu’un fil métallique en cuivre parcouru par un courant électrique perturbe une aiguille aimantée : il génère donc un phénomène magnétique. Il remarque, en déplaçant l’aiguille, que le phénomène dépend de la position. Le français Ampère reprendra ses travaux pour établir les premières lois sur l’électrodynamique.

 

· Vers 1850, Faraday reprend des expériences similaires en réalisant des spectres magnétiques d’aimants. Il remarque que le « magnétisme » diminue quand on s’éloigne de l’aimant et il fait le lien entre magnétisme et électricité. C’est le début de l’électromagnétisme.

 

· C’est en 1864 que Maxwell introduit la théorie des champs pour décrire en quelques équations les phénomènes liés à l’électricité et au magnétisme.

 

 

2. Terminologie

 

Zone de Texte: Un champ est la représentation d’un ensemble de valeurs prises par une grandeur physique en différents points d’une région de l’espace. Si la grandeur mesurée est un nombre alors le champ est dit scalaire. (par exemple, sur une carte topographique, l’altitude est un champ scalaire). Si la grandeur mesurée est un vecteur (3 informations sont nécessaires : direction, sens et valeur), le champ est dit vectoriel. (par exemple, sur une carte des vents, la vitesse du vent est un champ vectoriel). Dans le cas d’un champ vectoriel, la ligne tangente en chacun de ses points au vecteur champ est appelée ligne de champ. Une équipotentielle (ou courbe de niveau) est la ligne obtenue en reliant les points où la grandeur est constante. Un champ est dit uniforme si la grandeur qui le caractérise ne dépend pas du point considéré. Ainsi, pour un champ vectoriel, le vecteur est identique en tout point, et par conséquent les lignes de champ sont parallèles entre elles.