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CORRIG´
ES DES EXAMENS
D’ELECTROMAGN´
ETISME
ET D’OPTIQUE
Christian Carimalo
Superposition, interf´erences
1˝)kω
c;ÝÑ
u1ÝÑ
k1{k1“ ´cos θÝÑ
ex`sin θÝÑ
ez
2˝)ÝÑ
B1“ ´j
2B0
ÝÑ
eyejpωt´
ÝÑ
k1¨ÝÑ
rq, avec ÝÑ
k1¨ÝÑ
rkcos θx `sin θzq.
3˝) La relation ÝÑ
rot ÝÑ
B1jω
c2
ÝÑ
E1, donne ici ÝÑ
E1ÝÑ
B1^cÝÑ
u1d’o`u
ÝÑ
E1“ ´jc
2B0sin θÝÑ
ex`cos θÝÑ
ezıejpωt´
ÝÑ
k1¨ÝÑ
rq.
4˝)ÝÑ
e1<rÝÑ
E1s “ cB0
2sin θÝÑ
ex`cos θÝÑ
ezısinpωt´ÝÑ
k1¨ÝÑ
rq;
ÝÑ
b1<rÝÑ
B1s “ B0
2
ÝÑ
eysinpωt´ÝÑ
k1¨ÝÑ
rq
5˝)
1
x
z
b1
θ
θ
k1
e
6˝)ÝÑ
R11
µ0
ÝÑ
e1^ÝÑ
b1cB2
0
4µ0
sin2pωt´ÝÑ
k1¨ÝÑ
rqÝÑ
u1. 7˝)r1cB2
0
8µ03,3 10´4W/m2
(puissance moyenne transf´er´ee par unit´e de surface).
8˝)ÝÑ
B2j
2B0
ÝÑ
eyejpωt´
ÝÑ
k2¨ÝÑ
rq, avec ÝÑ
k2¨ÝÑ
rkpcos θx `sin θzq;ÝÑ
E2ÝÑ
B2^cÝÑ
u2avec
ÝÑ
u2cos θÝÑ
ex`sin θÝÑ
ez, soit ÝÑ
E2jc
2B0ejpωt´
ÝÑ
k2¨ÝÑ
rqsin θÝÑ
ex´cos θÝÑ
ezı
9˝)ÝÑ
EcB0ejpωt´ksin θzqsin θÝÑ
exsinpkcos θxq ´ jcos θÝÑ
ezcospkcos θxqı
ÝÑ
BB0ejpωt´ksin θzqÝÑ
eysinpkcos θxq. Cette onde se propage dans la direction z1z, avec la
vitesse de phase vφω{pksin θq “ c{sin θąc; les champs r´eels sont :
ÝÑ
ecB0ÝÑ
exsin θsinpkcos θxqcos ϕ`ÝÑ
ezcos θcospkcos θxqsin ϕıet
Christian Carimalo 3Superp., interf.
ÝÑ
bB0
ÝÑ
eysinpkcos θxqcos ϕ, o`u ϕωt ´ksin θz.
10˝) a) ÝÑ
R1
µ0
ÝÑ
e^ÝÑ
bcB2
0
µ0ÝÑ
ezsin θsin2pkcos θxqcos2ϕ
´1
4
ÝÑ
excos θsinp2kcos θxqsin 2ϕ;
ăÝÑ
Rą “ IÝÑ
ezavec IcB2
0
2µ0
sin θsin2pkcos θxq “ cB2
0
4µ0
cos θr1´cosp2kcos θxqs.
b) L’interfrange est : `λ
2 cos θo`u λ2πc{ω.
11˝) i) Circulation du champ ´electrique.
Eża{2
´a{2
dz rEzpt, 0, zq ´ Ezpt, a, zqs ` ża
0
dx rExpt, x, a{2q ´ Expt, x, ´a{2qs;
ża{2
´a{2
dz rEzpt, 0, zq ´ Ezpt, a, zqs “ ´jcB0ejωt r1´cospka cos θqs 2 cos θ
ksin θsinpka sin θ
2q,
ża
0
dx rExpt, x, a{2q ´ Expt, x, ´a{2qs “ ´jcB0ejωt sinpka sin θ
2q2 sin θ
kcos θr1´cospka cos θqs,
d’o`u E“ ´ 4jcB0
ksin θcos θsin2pka cos θ
2qsinpka sin θ
2qejωt.
ii) Flux du champ magn´etique.
E“ ´
9
Φ“ ´jω ejωt ża{2
´a{2
dz e´jk sin θz ża
0
dx sinpkcos θxq“´jω ejωt ´2jsinpka sin θ
2q
´jk sin θˆ
r1´cospka cos θqs
kcos θ“ ´ 4jcB0
ksin θcos θsin2pka cos θ
2qsinpka sin θ
2qejωt.
a
z
x
a/2
−a/2
M0
0
Christian Carimalo 4Superp., interf.
Cable coaxial
1˝) a) b) La relation ÝÑ
rotÝÑ
E“ ´jω ÝÑ
Bdonne en coordonn´ees cylindriques
´jωBρ1
ρBEz
Bϕ´BEϕ
Bz,´jωBϕBEρ
Bz´BEz
Bρ,´jωBz1
ρ"B
BρrρEϕs ´ BEρ
Bϕ*
La sym´etrie cylindrique impose que les d´eriv´ees partielles par rapport `a ϕsoient nulles et que
Eϕ0car les demi-plans d´efinis par ϕconstante sont ici consid´er´es comme des P`. Les
seules composantes a priori non nulles sont donc Eρ,Ezet Bϕ.
2˝) a) On prend Ez0, d’o`u BEρ
Bz“ ´jωBϕ. La relation ÝÑ
rotÝÑ
Bjω
v2
ÝÑ
E, o`u v1{?µ0,
conduit `a BBϕ
Bz“ ´jω
v2Eρ.
b) La relation div ÝÑ
E01
ρB
BρrρEρsimplique que Eρsoit de la forme (en notation
complexe) Eρpρ, z, tq “ Fpzq
ρejωt.
3˝) a) b) Combinant les deux relations du 2˝) a), on d´eduit B2Eρ
Bz2“ ´k2Eρo`u kω{v
ω?µ0. La fonction Fdu 2˝) b) doit donc satisfaire l’´equation d2F
dz2“ ´k2Fdont la
solution g´en´erale peut ˆetre ´ecrite sous la forme Fpzq “ Fe´jkz `rejkz o`u Fet rsont
deux constantes. Le premier terme F e´jkz repr´esente une onde progressive dans la direction
z1ztandis que le second repesente une onde r´etrograde dans la direction oppos´ee, cette
derni`ere pouvant r´esulter d’une r´eflexion de la premi`ere, avec un coefficient de r´eflexion r.
Dans la suite, pour simplifier l’´ecriture, nous omettons, partout o`u cela est possible, le
facteur temporel ejωt.
c) Bϕ1
v
F
ρe´jkz ´rejkz ı.
4˝) a) σaEρpρa`0q “ F
ae´jkz `rejkz ı;Qa2πa σa;
σb“ ´Eρpρb´0q “ F
be´jkz `rejkz ı;Qb2πb σb“ ´Qa.
b) Ja1
µ0
Bϕpρa`0q “ 1
µ0v
F
ae´jkz ´rejkz ı;Ia2πa Ja2π
µ0vFe´jkz ´rejkz ı;
Jb“ ´ 1
µ0
Bϕpρb´0q“´ 1
µ0v
F
be´jkz ´rejkz ı;Ib2πb Jb“ ´Ia.
5˝) a) ÝÑ
BÝÑ
rotÝÑ
A;ÝÑ
E“ ´ ÝÑ
grad V´
ÝÑ
BA
Bt;Eϕ0et BV
Bϕ0conduisent `a Aϕ0. Si l’on
peut prendre de plus Aρ0, alors Eρ“ ´BV
Bρet Bϕ“ ´BAz
Bρ.
Christian Carimalo 5Cable coaxial
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