Ondes électromagnétiques

LES ONDES
ÉLECTROMAGNÉTIQUES
I Communiquer à l’aide des ondes électromagnétiques.
II Caractéristiques des ondes électromagnétiques.
III Intensité d’un champ électrique.
I Domaines des ondes électromagnétiques.
Les différents domaines des longueurs d’ondes
électromagnétiques : (Ne pas recopier)
Les différents domaines des longueurs
d’ondes électromagnétiques: ( à recopier
dans le cours)
II Les caractéristiques des
ondes électromagnétiques
1- généralités.
 Les ondes hertziennes (ou radio) comme les
ondes lumineuses sont des ondes
électromagnétiques.
 Elles se propagent en ligne droite dans le vide.
2- Champs électriques et magnétiques
Notion de champ
 Un champ est une zone de l’espace dont les
propriétés ont été modifiées par une source.
 Exemple : l’aimant est une source de champ
magnétique, et l’espace autour est modifié :
les boussoles changent de direction.
 Un champ est modélisé par un vecteur en
chaque point de l’espace.
Champ magnétique
 Le champ magnétique est modélisé par le
vecteur B.
 Les vecteurs B en chaque point de l’espace
autour d’un aimant forment des lignes de
champ.
Caractéristiques du champ magnétique :
Vecteur B en un point de l’espace:
 Direction : tangente à une ligne de champ.
 Sens : dirigé vers le pôle sud.
 Intensité : Se mesure en Tesla (T) à l’aide d’un
teslamètre.
Champ électrique.
 Expérience : On charge électriquement deux
plaques métalliques parallèles.
 Un objet chargé se met
en mouvement entre les
deux plaques.
 La portion de l’espace qui est entre les deux
plaques a une propriété qui a été modifiée par
les plaques : Il s’agit d’un champ électrique.
Champ électrique
Le champ électrique est modélisé par le vecteur
E en un point de l’espace.
 Direction : perpendiculaire aux plaques
chargées.
 Sens : vers la plaque de potentiel le plus bas.
 Intensité :
𝑈𝐴𝐵
V
E=
V.m-1
m
𝑑
Remarques :
 Un champ électrique, comme magnétique
peut être généré par une source variable, il en
résulte des champs variables.
 Une zone de l’espace où tous les vecteurs
champs sont identiques est une zone de
champ uniforme.
3- Structure de l’onde électromagnétique.
Champ électrique : E
Champ magnétique : B
 Une onde électromagnétique est la
propagation d'un champ magnétique et d'un
champ électrique en ligne droite à partir
d'une source .
De quel type de phénomène s’agit-il?
 C’est un phénomène ondulatoire.
Que peut-on dire des champs magnétiques,
électriques et de la direction de
propagation?
 Les champs E et B sont toujours
perpendiculaires entre eux.
 Il s’agit d’une onde transversale, elle vibre
dans une direction perpendiculaire à sa
direction de propagation.
4- Grandeurs physiques associées aux ondes.
Pour une onde électromagnétique on définit :
 La fréquence :  . C’est le nombre de vibrations
de l’onde en une seconde. Elle se mesure en
Hertz. Elle est imposée par la source et est
indépendante du milieu.
 La période : T. C’est la durée minimale au bout
de laquelle un phénomène se répète identique à
lui-même. Elle se mesure en secondes.
 La longueur d’onde : . C’est la distance
parcourue par l’onde pendant une période. Elle
se mesure en mètres. Elle dépend du milieu de
propagation.
 La vitesse de la lumière dans le vide : c.
c = 3.00 108 m.s-1. Dans les autres milieux v < c.
Les relations liant ces notions :
 = c. T
m
s
=
m
T=
𝑐
𝜈
s
=
Hz
1
𝜈
Hz
𝑐

m
 Relation entre l’intensité du champ électrique
et du champ magnétique dans une onde
électromagnétique dans le vide:
V.m-1
T
𝐸
𝐵
=c
m.s-1
Energie véhiculée par une onde
électromagnétique.
 L’énergie véhiculée par une onde
électromagnétique est proportionnelle à sa
fréquence.
 Une onde électromagnétique peut être
modélisée par un flux de photons.
 Pour un photon donné :
J
 h = 6,63 10-34 J.s
Eph = h.
Hz
III Intensité d’un champ électrique
 On mesure le champ électrique, en V.m-1 pour
déterminer l’intensité d’une onde
électromagnétique.
 L’intensité du champ électrique décroit avec
la distance à la source émettrice.
 L’intensité du champ électrique dépend
également de la puissance de la source
émettrice.
Champ généré par une charge
électrique ponctuelle.
 Le champ électrique créé par une charge Q à
une distance r du point M est :
V.m-1
1
𝑄
E(M) =
. 2
4𝜋𝜀0 𝑟
C
m
 Le champ électrique décroit donc en fonction
du carré de la distance.
 0 est la permittivité électrique du vide :
0 = 8,85 10-12 F.m-1 (1F = 1 Farad)
Remarque :
 Intensité du champ électrique, E, reçu par une
antenne suffisamment éloignée (distance d)
de la source de puissance P0:
V.m-1
E=
𝛼𝑃0
W
𝑑
m
  est une constante liée à l’antenne utilisée et
s’exprime en ohms ().
Fin