Université de Strasbourg Électromagnétisme
Licence MPA, L2–S4 c
G. Weick
Formulaire
Systèmes de coordonnées
Coordonnées cartésiennes
dl=dxˆ
x+dyˆy+dzˆz; dτ=dxdydz
f=f
xˆ
x+f
yˆy+f
zˆz
∇ · v=vx
x+vy
y+vz
z
∇ × v=vz
yvy
zˆ
x+vx
zvz
xˆy+vy
xvx
yˆz
2f=2f
x2+2f
y2+2f
z2
Coordonnées sphériques
x=rsin θcos ϕ
y=rsin θsin ϕ
z=rcos θ
ˆ
x=sin θcos ϕˆ
r+cos θcos ϕˆ
θsin ϕˆϕ
ˆy=sin θsin ϕˆ
r+cos θsin ϕˆ
θ+cos ϕˆϕ
ˆz=cos θˆ
rsin θˆ
θ
r=qx2+y2+z2
θ=arctan(qx2+y2/z)
ϕ=arctan(y/x)
ˆ
r=sin θcos ϕˆ
x+sin θsin ϕˆy+cos θˆz
ˆ
θ=cos θcos ϕˆ
x+cos θsin ϕˆysin θˆz
ˆϕ=sin θˆ
x+cos θˆy
dl=drˆ
r+rdθˆ
θ+rsin θdϕˆϕ; dτ=r2sin θdrdθdϕ
f=f
rˆ
r+1
r
f
θ ˆ
θ+1
rsin θ
f
ϕ ˆϕ
∇ · v=1
r2
r(r2vr) + 1
rsin θ
θ (sin θvθ) + 1
rsin θ
vϕ
ϕ
∇ × v=1
rsin θ
θ (sin θvϕ)vθ
ϕ ˆ
r+1
r1
sin θ
vr
ϕ
r(rvϕ)ˆ
θ+1
r
r(rvθ)vr
θ ˆϕ
2f=1
r2
rr2f
r+1
r2sin θ
θ sin θf
θ +1
r2sin2θ
2f
ϕ2
Coordonnées cylindriques
x=rsin θ
y=rcos θ
z=z
ˆ
x=cos θˆ
rsin θˆ
θ
ˆy=sin θˆ
r+cos θˆ
θ
ˆz=ˆz
1
r=qx2+y2
θ=arctan(y/x)
z=z
ˆ
r=cos θˆ
x+sin θˆy
ˆ
θ=sin θˆ
x+cos θˆy
ˆz=ˆz
dl=drˆ
r+rdθˆ
θ+dzˆz; dτ=rdrdθdz
f=f
rˆ
r+1
r
f
θ ˆ
θ+f
zˆz
∇ · v=1
r
r(rvr) + 1
r
vθ
θ +vz
z
∇ × v=1
r
vz
θ vθ
zˆ
r+vr
zvz
rˆ
θ+1
r
r(rvθ)vr
θ ˆz
2f=1
r
rrf
r+1
r2
2f
θ2+2f
z2
Identités vectorielles
Triples produits
(1) A·(B×C) = B·(C×A) = C·(A×B)
(2) A×(B×C) = B(A·C)C(A·B)
Règles du produit
(3) (f g) = f(g) + g(f)
(4) (A·B) = A×(∇ × B) + B×(∇ × A) + (A· ∇)B+ (B· ∇)A
(5) ∇ · (fA) = f(∇ · A) + A·(f)
(6) ∇ · (A×B) = B·(∇ × A)A·(∇ × B)
(7) ∇ × (fA) = f(∇ × A)A×(f)
(8) ∇ × (A×B) = (B· ∇)A(A· ∇)B+A(∇ · B)B(∇ · A)
Dérivées secondes
(9) ∇ · (∇ × A) = 0
(10) ∇ × (f) = 0
(11) ∇ × (∇ × A) = (∇ · A)− ∇2A
Théorèmes fondamentaux
Théorème du gradient : Zb
adl· f=f(b)f(a)
Théorème de la divergence : ZVdτ(∇ · A) = ISda·A(Green-Ostrogradski)
Théorème du rotationnel : ZSda·(∇ × A) = IPdl·A(Stokes)
2
Équations fondamentales de l’électrodynamique
Équations de Maxwell
Forme générale :
∇ · E=1
e0ρ
∇ × E=B
t
∇ · B=0
∇ × B=µ0J+µ0e0E
t
Dans la matière :
∇ · D=ρf
∇ × E=B
t
∇ · B=0
∇ × H=Jf+D
t
Champs auxiliaires
Définitions :
D=e0E+P
H=1
µ0BM
Milieux linéaires :
P=e0χeE,D=eE
M=χmH,H=1
µB
Potentiels
E=VA
t
B=∇ × A
Force de Lorentz
F=q(E+v×B)
Constantes fondamentales
e0=8.85 ×1012 C2/Nm2(permittivité du vide)
µ0=4π×107N/A2(perméabilité du vide)
c=3.00 ×108m/s (vitesse de la lumière)
e=1.60 ×1019 C (charge de l’électron)
m=9.11 ×1031 kg (masse de l’électron)
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