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Nov 8th 2016

(Astro)Physique I : Électromagnétisme (FUN)

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Ce cours d'électromagnétisme est le premier d'une série de cours de physique qui vous donnera les bases nécessaires pour aborder l'astrophysique.

Dans la première partie du MOOC 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.

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.

Le cours se déroule pendant dix semaines avec la mise à disposition de nouveaux contenus chaque semaine. Une coupure de 15 jours interviendra entre la sixième et la septième semaine (pendant les vacances scolaires de Noël). À la fin du cours, vous aurez deux semaines supplémentaires pour (terminer de) réaliser la totalité des exercices et obtenir l'attestation de suivi avec succès. L'équipe pédagogique vous accompagnera sur la totalité des 14 semaines.

Collection "Comprendre et Structurer l'Univers"

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. Cette série 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.


Prérequis

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.




Plan du cours


Semaine 1 : Présentation du cours et bases de l'analyse vectorielle

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