Références - Faculté des sciences et de génie
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Références 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 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 L'électrostatique .......................................................................2 La charge électrique .......................................................................... 3 Quantification de la charge.............................................................................. 4 Conservation de la charge................................................................................ 5 Conducteurs et isolants ....................................................................... 5 Le phénomène de charge par induction .................................................... 7 L'électroscope à feuilles ...................................................................... 8 La loi de Coulomb ............................................................................. 8 Le principe de superposition ........................................................................... 10 2 Le champ électrique................................................................. 17 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 Le champ électrique ........................................................................ Les lignes de force........................................................................... Le champ électrique et les conducteurs ................................................. Les charges en mouvement dans un champ statique uniforme ....................... Les distributions de charges continues ................................................... Les dipôles .................................................................................... 2.7 Le dipôle dans un champ non uniforme .................................................. 29 2.8 L'expérience de la goutte d'huile de Millikan ............................................ 30 3 Le théorème de Gauss............................................................... 38 17 20 22 23 24 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 L'interaction entre dipôles.............................................................................. 29 3.1 3.2 3.3 Le flux électrique............................................................................ 38 Le théorème de Gauss ...................................................................... 40 Les conducteurs.............................................................................. 43 3.4 Démonstration du théorème de Gauss.................................................... 45 4 4.1 4.2 4.3 Le cas d'une cavité à l'intérieur d'un conducteur ................................................... 44 L'expérience de Cavendish .............................................................................. 45 Le potentiel électrique ............................................................. 51 Le potentiel électrique ..................................................................... 51 Le potentiel et l'énergie potentielle dans un champ uniforme ....................... 53 Les équipotentielles...................................................................................... 54 Les charges en mouvement ............................................................................. 54 Le potentiel et l'énergie potentielle de charges ponctuelles ......................... 55 Le potentiel d'un système de charges ponctuelles ................................................. 56 BENSON. Physique II : électricité et magnétisme 1 Tables des matières de livres L'énergie potentielle de charges ponctuelles........................................................ 57 4.4 La détermination du champ à partir du potentiel ...................................... 4.5 Le potentiel d'une distribution de charge continue..................................... 4.6 Le potentiel d'un conducteur .............................................................. Sujet connexe L'électrostatique ................................................................. 59 60 61 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 5.2 5.3 5.4 5.5 Les associations de condensateurs en série et en parallèle ........................... L'énergie emmagasinée dans un condensateur .......................................... La densité d'énergie du champ électrique ............................................... Les diélectriques............................................................................. 5.6 5.7 La description atomique des diélectriques .............................................. 84 L'application du théorème de Gauss aux diélectriques ................................ 86 6 Courant et résistance................................................................ 92 6.1 Le courant électrique ....................................................................... 94 6.2 6.3 La densité de courant ....................................................................... 96 La résistance ................................................................................. 97 Le conducteur plan ....................................................................................... 76 78 80 81 82 (i) En l'absence de pile................................................................................... 82 (ii) Avec pile ............................................................................................... 83 Le champ électrique dans un fil ....................................................................... 95 La nature du courant dans un fil....................................................................... 95 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 7.2 7.3 7.4 Les lois de Kirchhoff........................................................................ 116 Les résistances en série et en parallèle ................................................. 117 Les circuits RC............................................................................... 121 7.5 Les instruments à courant continu ....................................................... 123 La production d'un courant ............................................................................114 La différence de potentiel aux bornes...............................................................115 (i) La décharge du condensateur......................................................................121 (ii) La charge d'un condensateur ......................................................................122 Mesure de la résistance.................................................................................125 Le pont de Wheatstone .................................................................................125 Le potentiomètre ........................................................................................126 Aperçu historique L'éclairage électrique...................................................... 127 8 8.1 Le champ magnétique..............................................................138 Le champ magnétique...................................................................... 139 BENSON. Physique II : électricité et magnétisme 2 Tables des matières de livres 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 8.6 8.7 8.8 8.9 9 Le mouvement hélicoïdal...............................................................................149 La combinaison des champs électrique et magnétique ............................... 150 Le sélecteur de vitesse .................................................................................150 Le spectromètre de masse .............................................................................151 Le cyclotron ................................................................................. 152 L'effet Hall................................................................................... 154 Nature de la force magnétique agissant sur un conducteur parcouru par un courant......155 La découverte de l'électron ............................................................... 156 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 BENSON. Physique II : électricité et magnétisme 3 Tables des matières de livres 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 12.2 12.3 12.4 12.5 12.6 12.7 12.8 12.9 Considérations préliminaires.............................................................. 233 La résistance dans circuit c.a.; valeurs efficaces ...................................... 234 La bobine dans un circuit c.a. ............................................................ 235 Le condensateur dans un circuit c.a. .................................................... 236 La représentation de Fresnel ............................................................. 237 Le circuit RLC série......................................................................... 238 La résonance dans un circuit RLC série.................................................. 240 La puissance dans un circuit c.a.......................................................... 240 Le transformateur .......................................................................... 241 13 Les équations de Maxwell; les ondes électromagnétiques.................249 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 Le courant de déplacement ............................................................... 250 Les équations de Maxwell ................................................................. 251 Les ondes électromagnétiques............................................................ 252 La propagation de l'énergie et le vecteur de Poynting ................................ 254 Quantité de mouvement et pression de radiation ..................................... 256 L'expérience de Hertz ...................................................................... 257 Le spectre électromagnétique ............................................................ 258 Adaptation d'impédances...............................................................................242 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 B C D E Unités SI...................................................................................... 267 Rappels de mathématiques................................................................ 269 Rappels de calcul différentiel et intégral ............................................... 273 Tableau périodiques des éléments ....................................................... 275 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 BENSON. Physique II : électricité et magnétisme Dernière mise à jour : 5 mai 2003 4
