Références - Faculté des sciences et de génie

BENSON. Physique II : électricité et magnétisme 1
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Ré éf fé ér re en nc ce es s
TABLES DES MATIÈRES DE LIVRES
BENSON, Harris (1993). Physique II : électricité et magnétisme, Saint-Laurent, Éditions du
Renouveau Pédagogique, Inc., 293 p.
Table des matières
1 L'électrostatique .......................................................................2
1.1 La charge électrique .......................................................................... 3
Quantification de la charge.............................................................................. 4
Conservation de la charge................................................................................ 5
1.2 Conducteurs et isolants ....................................................................... 5
1.3 Le phénomène de charge par induction .................................................... 7
1.4 L'électroscope à feuilles ...................................................................... 8
1.5 La loi de Coulomb ............................................................................. 8
Le principe de superposition ........................................................................... 10
2 Le champ électrique................................................................. 17
2.1 Le champ électrique ........................................................................ 17
2.2 Les lignes de force........................................................................... 20
2.3 Le champ électrique et les conducteurs ................................................. 22
2.4 Les charges en mouvement dans un champ statique uniforme ....................... 23
2.5 Les distributions de charges continues ................................................... 24
2.6 Les dipôles .................................................................................... 26
Le champ créé par un dipôle ........................................................................... 27
Le moment de force exercé sur un dipôle dans un champ uniforme............................ 27
L'énergie potentielle ..................................................................................... 28
2.7 Le dipôle dans un champ non uniforme .................................................. 29
L'interaction entre dipôles.............................................................................. 29
2.8 L'expérience de la goutte d'huile de Millikan ............................................ 30
3 Le théorème de Gauss............................................................... 38
3.1 Le flux électrique............................................................................ 38
3.2 Le théorème de Gauss ...................................................................... 40
3.3 Les conducteurs.............................................................................. 43
Le cas d'une cavité à l'intérieur d'un conducteur ................................................... 44
L'expérience de Cavendish .............................................................................. 45
3.4 Démonstration du théorème de Gauss.................................................... 45
4 Le potentiel électrique ............................................................. 51
4.1 Le potentiel électrique ..................................................................... 51
4.2 Le potentiel et l'énergie potentielle dans un champ uniforme ....................... 53
Les équipotentielles...................................................................................... 54
Les charges en mouvement ............................................................................. 54
4.3 Le potentiel et l'énergie potentielle de charges ponctuelles ......................... 55
Le potentiel d'un système de charges ponctuelles ................................................. 56

Tables des matières de livres
BENSON. Physique II : électricité et magnétisme 2
L'énergie potentielle de charges ponctuelles........................................................ 57
4.4 La détermination du champ à partir du potentiel ...................................... 59
4.5 Le potentiel d'une distribution de charge continue..................................... 60
4.6 Le potentiel d'un conducteur .............................................................. 61
Sujet connexe L'électrostatique ................................................................. 71
L'accélérateur de Van de Graaf ........................................................................ 71
Le précipitateur........................................................................................... 71
La reproduction d'images................................................................................ 72
Le microscope à effet de champ....................................................................... 73
5 Condensateurs et diélectriques................................................... 74
5.1 La capacité ................................................................................... 75
Le conducteur plan ....................................................................................... 76
5.2 Les associations de condensateurs en série et en parallèle ........................... 78
5.3 L'énergie emmagasinée dans un condensateur .......................................... 80
5.4 La densité d'énergie du champ électrique ............................................... 81
5.5 Les diélectriques............................................................................. 82
(i) En l'absence de pile................................................................................... 82
(ii) Avec pile ............................................................................................... 83
5.6 La description atomique des diélectriques .............................................. 84
5.7 L'application du théorème de Gauss aux diélectriques ................................ 86
6 Courant et résistance................................................................ 92
6.1 Le courant électrique ....................................................................... 94
Le champ électrique dans un fil ....................................................................... 95
La nature du courant dans un fil....................................................................... 95
6.2 La densité de courant....................................................................... 96
6.3 La résistance ................................................................................. 97
Variation de la résistivité en fonction de la température........................................ 99
6.4 La loi d'Ohm ................................................................................. 100
6.5 La puissance électrique.................................................................... 100
6.6 La théorie microscopique de la conduction............................................. 101
Sujet connexe L'électricité atmosphérique ................................................... 107
7 Les circuits à courant continu....................................................113
7.1 La force électromotrice ................................................................... 113
La production d'un courant ............................................................................114
La différence de potentiel aux bornes...............................................................115
7.2 Les lois de Kirchhoff........................................................................ 116
7.3 Les résistances en série et en parallèle ................................................. 117
7.4 Les circuits RC............................................................................... 121
(i) La décharge du condensateur......................................................................121
(ii) La charge d'un condensateur ......................................................................122
7.5 Les instruments à courant continu ....................................................... 123
Mesure de la résistance.................................................................................125
Le pont de Wheatstone .................................................................................125
Le potentiomètre ........................................................................................126
Aperçu historique L'éclairage électrique...................................................... 127
8 Le champ magnétique..............................................................138
8.1 Le champ magnétique...................................................................... 139

Tables des matières de livres
BENSON. Physique II : électricité et magnétisme 3
Définition du champ magnétique .....................................................................140
8.2 La force sur un conducteur parcouru par un courant.................................. 141
8.3 Le moment de force sur une boucle de courant ....................................... 143
8.4 Le galvanomètre ............................................................................ 145
Aperçu historique Le moteur électrique ...................................................... 147
8.5 Le mouvement des particules chargées dans les champs magnétiques............. 148
Le mouvement hélicoïdal...............................................................................149
8.6 La combinaison des champs électrique et magnétique ............................... 150
Le sélecteur de vitesse .................................................................................150
Le spectromètre de masse .............................................................................151
8.7 Le cyclotron ................................................................................. 152
8.8 L'effet Hall................................................................................... 154
Nature de la force magnétique agissant sur un conducteur parcouru par un courant......155
8.9 La découverte de l'électron ............................................................... 156
9 Les sources de champ magnétique..............................................163
9.1 Le champ créé par un long fil conducteur rectiligne.................................. 163
9.2 La force magnétique entre des fils conducteurs parallèles .......................... 165
9.3 La loi de Biot-Savart pour un élément de courant..................................... 166
9.4 La théorème d'Ampère..................................................................... 170
Aperçu historique Les électro-aimants ........................................................ 174
Sujet connexe Le champ magnétique terrestre .............................................. 182
10 L'induction électromagnétique...................................................187
10.1 L'induction électromagnétique ........................................................... 188
(i) Champ magnétique variable .......................................................................188
(ii) Aire variable .........................................................................................189
(iii) Orientation variable ...............................................................................189
10.2 Le flux magnétique......................................................................... 189
10.3 La loi de Faraday et la loi de Lenz ....................................................... 190
Loi de Lenz................................................................................................191
10.4 Les générateurs ............................................................................. 194
La force contre-électromotrice (f.c.é.m.) des moteurs..........................................195
10.5 Les origines de la f.é.m. induite ......................................................... 195
10.6 Les champs électriques induits ........................................................... 196
10.7 La f.é.m. induite dans un conducteur en mouvement ................................ 197
10.8 Les courants de Foucault .................................................................. 199
Aperçu historique La découverte de l'induction électromagnétique...................... 201
11 L'inductance et les matériaux magnétiques...................................210
11.1 L'inductance ................................................................................. 211
Auto-inductance .........................................................................................211
Inductance mutuelle ....................................................................................212
11.2 Les circuits RL............................................................................... 213
Croissance du courant...................................................................................213
Décroissance ..............................................................................................214
11.3 L'énergie emmagasinée dans une bobine d'induction.................................. 215
Densité d'énergie du champ magnétique ............................................................215
11.4 Les oscillations dans un circuit LC ....................................................... 219
11.5 Les oscillations amorties dans un circuit LC ............................................ 129
11.6 Les propriétés magnétiques de la matière.............................................. 220

Tables des matières de livres
BENSON. Physique II : électricité et magnétisme 4
Diamagnétisme...........................................................................................221
Paramagnétisme .........................................................................................221
Ferromagnétisme ........................................................................................222
Hystérésis .................................................................................................223
Sujet connexe La lévitation et la propulsion magnétiques ................................. 229
Moteurs à induction .....................................................................................229
Moteur à induction linéaire............................................................................230
Moteur synchrone linéaire .............................................................................231
Lévitation magnétique..................................................................................231
12 Les circuits alimentés en courant alternatif ..................................233
12.1 Considérations préliminaires.............................................................. 233
12.2 La résistance dans circuit c.a.; valeurs efficaces...................................... 234
12.3 La bobine dans un circuit c.a. ............................................................ 235
12.4 Le condensateur dans un circuit c.a. .................................................... 236
12.5 La représentation de Fresnel ............................................................. 237
12.6 Le circuit RLC série......................................................................... 238
12.7 La résonance dans un circuit RLC série.................................................. 240
12.8 La puissance dans un circuit c.a.......................................................... 240
12.9 Le transformateur .......................................................................... 241
Adaptation d'impédances...............................................................................242
13 Les équations de Maxwell; les ondes électromagnétiques.................249
13.1 Le courant de déplacement ............................................................... 250
13.2 Les équations de Maxwell ................................................................. 251
13.3 Les ondes électromagnétiques............................................................ 252
13.4 La propagation de l'énergie et le vecteur de Poynting................................ 254
13.5 Quantité de mouvement et pression de radiation ..................................... 256
13.6 L'expérience de Hertz...................................................................... 257
13.7 Le spectre électromagnétique............................................................ 258
La lumière visible........................................................................................258
Le rayonnement ultraviolet............................................................................259
Le rayonnement infrarouge............................................................................259
Les micro-ondes ..........................................................................................260
Les signaux de radio et de télévision ................................................................260
Les rayons X...............................................................................................261
Les rayons γ...............................................................................................261
13.8 La formulation de l'équation d'onde ..................................................... 261
Annexes ......................................................................................267
A Unités SI...................................................................................... 267
B Rappels de mathématiques................................................................ 269
C Rappels de calcul différentiel et intégral ............................................... 273
D Tableau périodiques des éléments ....................................................... 275
E Masses atomiques........................................................................... 277
Ce document est tiré du site http://www.fsg.ulaval.ca/opus, les Outils Pédagogiques Utiles en Sciences (OPUS).
© Chaire CRSNG/Alcan pour les femmes en sciences et génie au Québec Dernière mise à jour : 5 mai 2003