L’objet de cet ouvrage est de rendre compte de la synthèse effectuée par Maxwell des théories de l’électrostatique, de la magnétostatique et de l’induction magnétique. Que savait-on alors ? Que les charges sont sources du champ électrique ainsi que la variation du champ magnétique et que celles du champ magnétique sont les courants. Maxwell s’aperçoit que les lois connues conduisent à des contradictions et il postule qu’une variation du champ électrique est une autre source du champ magnétique. Il en déduit la possibilité d’ondes électromagnétiques dont il calcule la vitesse qui s’avère être celle de la lumière. Vingt ans plus tard, Hertz arrive émettre et recevoir des ondes électromagnétiques aux futures fréquences radio. Le modèle du dipôle oscillant indique que la source des ondes se trouve dans l’accélération des charges. Le cas particulier du régime quasi-permanent sera présenté de façon satisfaisante grâce à la décomposition de Helmholtz. Sommaire Introduction Conseils de l’auteur pour la lecture 1 Les équations de Maxwell 2 Potentiels électromagnétiques 3 Solutions dans le vide aux équations de Maxwell 4 Solutions générales des équations de Poisson 5 Approximation du régime quasi-permanent 6 Aspects énergétiques 7 Aspects dynamiques 8 Ondes dans un milieu conducteur non polaire 9 Rayonnement du dipôle 10 En guise de conclusion : la crise du XXe siècle ANNEXES MATHÉMATIQUES

L'ouvrage développe une présentation cohérente des lois de l'électromagnétisme, en se limitant aux régimes statiques et quasi-statiques. Les lois de l'électrostatique et de la magnétostatique sont dans un premier temps établies dans le cas du vide. Elles sont ensuite étendues au cas des conducteurs, des diélectriques et des milieux aimantés, en introduisant les concepts de conducteurs en équilibre et de polarisation électrique et magnétique (aimantation). Les notions de polarisation et d'aimantation sont analysées de manière approfondie aussi bien à l'échelle macroscopique que microscopique, en se limitant toutefois aux résultats fournis par la physique classique. Les expressions régissant les phénomènes physiques décrits sont toujours établies à partir de développements mathématiques rigoureux et clairs. L'ouvrage est conçu principalement comme un outil de travail pour les étudiants en formation d'ingénieurs. Leurs enseignants pourront y trouver une bonne source pour la préparation de cours et travaux dirigés. Pour assurer une meilleure compréhension du cours, il a été jugé utile de proposer des exemples concrets pratiquement à chaque paragraphe important. Enfin, pour en faciliter l'assimilation, de très nombreux exercices (environ une centaine) sont corrigés de manière détaillée à la fin de chaque chapitre.

Pour constituer une présentation précise et complète de l’électromagnétisme, la présente étude des ondes électromagnétiques complète les ouvrages du même auteur sur l’induction et la magnétostatique dans le vide et en milieux matériels. L’ouvrage reprend d’abord succinctement les postulats de base de l’électromagnétisme et il les formalise méthodiquement dans un chapitre préliminaire. Puis il développe une étude systématique et détaillée des équations de Maxwell et de leurs solutions dans un espace libre illimité, connaissances fondamentales nécessaires pour un traitement en profondeur de la propagation libre des ondes électromagnétiques. Les concepts fondamentaux des ondes planes, des phaseurs, de la polarisation, de l'énergie, de la puissance et de la force sont présentés dans le chapitre consacré aux ondes électromagnétiques planes dans le vide. Ils sont appliqués tout au long du livre à des problèmes aux conditions aux limites de plus en plus complexes. Les chapitres suivants visent à faire comprendre la génération, la propagation, la réflexion, la réfraction ainsi que l’origine des ondes électromagnétiques. Enfin les derniers chapitres se concentrent sur la propagation des ondes électromagnétiques dans la matière (principalement diélectriques, conducteurs, plasmas), et leurs réflexion et transmission sous incidences normale et oblique aux interfaces planes. Des explications complètes, des applications instructives et des exercices avec solutions détaillées, en nombre suffisant, sont fournis pour permettre aux lecteurs de disposer d'un outil de référence et d'auto-apprentissage utile.

L’ouvrage développe une présentation cohérente des lois de l’électromagnétisme, en se limitant aux régimes statiques et quasi-statiques. Les lois de l’électrostatique et de la magnétostatique sont dans un premier temps établies dans le cas du vide. Elles sont ensuite étendues au cas des conducteurs, des diélectriques et des milieux aimantés, en introduisant les concepts de conducteurs en équilibre et de polarisation électrique et magnétique (aimantation). Les notions de polarisation et d’aimantation sont analysées de manière approfondie aussi bien à l’échelle macroscopique que microscopique, en se limitant toutefois aux résultats fournis par la physique classique. Les expressions régissant les phénomènes physiques décrits sont toujours établies à partir de développements mathématiques rigoureux et clairs. L’ouvrage est conçu principalement comme un outil de travail pour les étudiants en formation d’ingénieurs. Leurs enseignants pourront y trouver une bonne source pour la préparation de cours et travaux dirigés. Pour assurer une meilleure compréhension du cours, il a été jugé utile de proposer des exemples concrets pratiquement à chaque paragraphe important. Enfin, pour en faciliter l’assimilation, de très nombreux exercices (environ une centaine) sont corrigés de manière détaillée à la fin de chaque chapitre.

Alliant théorie rigoureuse et nombreuses applications concrètes l’ouvrage apporte une contribution utile à l’enseignement de la propagation des ondes électromagnétiques en rendant ce domaine plus accessible à l’étudiant. Il apporte également un bon outil de travail à l’enseignant devant assurer des taches didactiques dans ce domaine. Les lois et équations fondamentales de l’électromagnétisme y sont établies de manière claire, aussi bien du point de vue formalisme mathématique que des interprétations physiques des phénomènes. Pour la théorie sont développées les équations de Maxwell, les équations d’onde dans le vide et dans divers milieux, ainsi que les lois de la réflexion et de la réfraction. Pour les applications sont notamment développées les propagations libre et guidée et les notions de cavités résonantes. Pour assurer une bonne compréhension du cours, des exemples concrets sont traités pratiquement à chaque fin de paragraphe. Sont également proposés de nombreux exercices corrigés de manière rigoureuse et concise à chaque fin de chapitre. De plus, ont été incluses des questions de réflexion, qui n’exigent aucun calcul mais uniquement une analyse du phénomène physique.

Cet ouvrage porte sur les trois parties de base de l’électromagnétisme que sont l’électrostatique, la magnétostatique et l’induction électromagnétique. De manière progressive et rigoureuse, dans un langage simple et clair, l’auteur propose au lecteur trois rubriques pour vérifier que les concepts-clés du cours sont bien assimilés. Une première rubrique « Connaissances essentielles du cours » permet de vérifier l’assimilation correcte des concepts-clés, une deuxième rubrique, « Applications du cours », permet de mobiliser les concepts essentiels pour la résolution de problèmes ; enfin, la rubrique « Test de connaissances » propose la résolution d’exercices avec un barème permettant une autoévaluation du lecteur. Les nombreuses annexes proposées permettent une bonne assimilation des concepts mathématiques-clés qui sous-tendent l’enseignement de l’électromagnétisme. Cet ouvrage concis et pédagogique permettra au lecteur d’être autonome dans la construction de ses connaissances, de comprendre les concepts clés de l’électromagnétisme et de s’approprier des méthodes de résolution de problèmes, en parfaite adéquation avec les exigences du LMD et notamment de la Licence 1.