Electricite et magnetisme vincent guyot universite

Physique
Électricité
&
Magnétisme
13 août 2008

Préambule :
Ce cours d’électricité et de magnétisme a été écrit au début avec le logiciel de PAO Lyx, une interface
graphique au célèbre Latex et aujourd’hui directement en latex. Il a donc été créé dans un environnement
(ces deux logiciels tournant sous GNU-Linux) libre dont l’objectif est de contribuer au progrès en mettant
à disposition de chacun, pour un coût moindre, le travail de milliers de programmeurs bénévoles. Dans ce
cadre, il était naturel de permettre à chaque étudiant d’avoir accès à ce cours librement. C’est pourquoi, à
l’instar des logiciels, il est distribué sous licence GFDL, licence de documentation libre. Attention cependant
aux images qui ne sont pas toute sous licence GFDL, mais peuvent être soumise à une autre licence libre ou
être dans le domaine publique. Cela peut avoir une importance dans certains cas.
Normalement la licence GFDL doit figurer avec le cours. Ce n’est pas le cas et ce pour ne pas allonger
trop le texte. Mais, le texte de la GFDL se trouve partout sur internet et il suffit d’un moteur de recherche
pour le trouver. Par ailleurs, le texte de ce cours est disponible en téléchargement à l’adresse
http ://www.cvgg.org
Pour tout renseignement complémentaire s’adresser à :
Vincent Guyot
Chapeau-Râblé 37
2300 La Chaux-de-Fonds
[e-mail]
Copyright 2007 Guyot Vincent
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Physique Électricité & Magnétisme
avec le texte de dernière page de couverture suivant :
Pas de texte de dernière page de couverture
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http ://www.cvgg.org/Accueil/Physique/

Remerciements
Je tiens ici à remercier tout particulièrement l’encyclopédie Wikipedia pour les nombreuses illustrations
dont ce cours à pu bénéficier. Elle rend accessible gratuitement à tous des savoirs importants.
L’image de couverture de cet ouvrage se trouve à l’adresse suivante :
http://commons.wikimedia.org/wiki/Image:Voltaic_pile_battery.png
Cette image est particulièrement adapté à ce cours. Il s’agit d’un dessin de la pile d’Alessandro Volta. Elle
était constituée d’éléments composés d’un disque de cuivre et d’un de zinc ou d’argent séparés par un disque
de chiffon trempé dans l’acide ou de la saumure. Un ensemble de 23 éléments de ce type aurait produit
environ 36 volts.
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Table des matières
1 Introduction 15
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2 Rappels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.2.1 Les lois de Newton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Première loi (loi d’inertie) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Seconde loi (principe fondamental) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Troisième loi (action et réaction) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.2.2 La loi de la gravitation universelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.2.3 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2 Électrostatique 17
2.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2 La loi de Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2.1 La charge électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2.2 Le pendule électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Description de l’expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Explications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.2.3 Les isolants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.4 L’électroscope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Description de l’expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Explications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2.5 La machine de Van der Graaff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Description de l’expérience . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Explications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.6 La machine de Wimshurst . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.2.7 La foudre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.2.8 Conservation et charge élémentaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.2.9 La loi de Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
2.3 Le Champ électrique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.3.1 La loi de Coulomb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.3.2 La notion de champ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
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