Avant-propos
V
Une charge q peut donc être vue comme la source d'un «champ électrique» Ëq (M')
créé en tout point M' de l'espace. Cette dernière formule est née près d'un siècle après
celle de Newton et jusqu'au début du XX 0 , il ne faudra pas plus des formules (1), (3) et
(4) et beaucoup de mathématiques pour décrire tous les phénomènes connus !
Mais l'électricité se prête beaucoup plus aux expériences de laboratoire que la gravitation
universelle, limitée pratiquement aux observations astronomiques du mouvement des
planètes. On découvre très rapidement le moyen de créer et de maintenir des courants
électriques dans des fils conducteurs. On découvre une similitude entre le magnétisme
naturel et celui qui est créé par tout conducteur parcouru par un courant. Si bien que l'on
pense très rapidement que l'électricité et le magnétisme ne sont en réalité que deux aspects d'une seule et même entité! Mais laquelle?
Par ailleurs, puisque les courants électriques créent des champs magnétiques, on peut
supposer que, réciproquement, les champs magnétiques devraient créer des courants.
Cette remarque de Faraday est le point de départ des études sur les courants induits par
les champs magnétiques: les phénomènes d'induction. Ces études expérimentales
conduisent vers 1830 à la découverte que tout circuit conducteur fermé est parcouru par
un courant induit dès lors que le flux du champ magnétique qui le traverse dépend explicitement du temps. De nombreux modèles sont proposés pour tenter de déduire de ce qui
est déjà connu ces phénomènes d'induction, mais en vain. Il s'agit, une fois de plus, d'un
comportement « intrinsèque » de la nature et le circuit électrique, siège du courant induit,
n'est rien d'autre qu'un moyen expérimental de mettre en évidence un phénomène beaucoup plus fondamental, il n'y est pour rien. Fort de cette réflexion, J.-C. Maxwell affirme
que les champs électriques et les champs magnétiques, qui avaient, jusque là, été étudiés
séparément, ne sont que deux composantes d'une même entité, le champ électromagnétique, reliées par les quatre équations
- -
8Ë
rot(E)=-8t
div(ÏJ) = p
div(Ë) = o
- -
- 8ÏJ
rot(H)=j+8t
où, dans le vide ÏJ = eoË et Ë = µoil. Rappelons que ces équations sont posées a priori et que leur seule justification est qu'elles permettent la description de tous les résultats
expérimentaux connus. Elles sont, en réalité, indémontrables. Cependant, elles marchent
si bien qu'elles conduisent à découvrir l'existence des« ondes électromagnétiques» (dont
fait partie la lumière) qui peuvent se propager dans le vide en respectant les équations de
propagation
-
1 a 2 Ë
M = - - -
c2 8t 2
-
1 a 2 Ë
M = - - -
c2 8t 2
(5)
où la vitesse de propagation c ~ 300000km / s est telle que eoµoc 2 = 1 .
Voilà donc éliminée la «théorie corpusculaire» de la lumière proposée par Newton au
bénéfice de la « théorie ondulatoire » défendue par Young, Huygens, Fresnel... Cette
approche rend parfaitement compte des phénomènes d'interférences et de diffraction.
La réalité physique est ainsi décomposée en particules matérielles dont le mouvement
obéit aux équations de la mécanique de Newton et en ondes électromagnétiques dont les
propriétés sont définies par les équations de Maxwell. Mais, ces équations de propagation
V
Une charge q peut donc être vue comme la source d'un «champ électrique» Ëq (M')
créé en tout point M' de l'espace. Cette dernière formule est née près d'un siècle après
celle de Newton et jusqu'au début du XX 0 , il ne faudra pas plus des formules (1), (3) et
(4) et beaucoup de mathématiques pour décrire tous les phénomènes connus !
Mais l'électricité se prête beaucoup plus aux expériences de laboratoire que la gravitation
universelle, limitée pratiquement aux observations astronomiques du mouvement des
planètes. On découvre très rapidement le moyen de créer et de maintenir des courants
électriques dans des fils conducteurs. On découvre une similitude entre le magnétisme
naturel et celui qui est créé par tout conducteur parcouru par un courant. Si bien que l'on
pense très rapidement que l'électricité et le magnétisme ne sont en réalité que deux aspects d'une seule et même entité! Mais laquelle?
Par ailleurs, puisque les courants électriques créent des champs magnétiques, on peut
supposer que, réciproquement, les champs magnétiques devraient créer des courants.
Cette remarque de Faraday est le point de départ des études sur les courants induits par
les champs magnétiques: les phénomènes d'induction. Ces études expérimentales
conduisent vers 1830 à la découverte que tout circuit conducteur fermé est parcouru par
un courant induit dès lors que le flux du champ magnétique qui le traverse dépend explicitement du temps. De nombreux modèles sont proposés pour tenter de déduire de ce qui
est déjà connu ces phénomènes d'induction, mais en vain. Il s'agit, une fois de plus, d'un
comportement « intrinsèque » de la nature et le circuit électrique, siège du courant induit,
n'est rien d'autre qu'un moyen expérimental de mettre en évidence un phénomène beaucoup plus fondamental, il n'y est pour rien. Fort de cette réflexion, J.-C. Maxwell affirme
que les champs électriques et les champs magnétiques, qui avaient, jusque là, été étudiés
séparément, ne sont que deux composantes d'une même entité, le champ électromagnétique, reliées par les quatre équations
- -
8Ë
rot(E)=-8t
div(ÏJ) = p
div(Ë) = o
- -
- 8ÏJ
rot(H)=j+8t
où, dans le vide ÏJ = eoË et Ë = µoil. Rappelons que ces équations sont posées a priori et que leur seule justification est qu'elles permettent la description de tous les résultats
expérimentaux connus. Elles sont, en réalité, indémontrables. Cependant, elles marchent
si bien qu'elles conduisent à découvrir l'existence des« ondes électromagnétiques» (dont
fait partie la lumière) qui peuvent se propager dans le vide en respectant les équations de
propagation
-
1 a 2 Ë
M = - - -
c2 8t 2
-
1 a 2 Ë
M = - - -
c2 8t 2
(5)
où la vitesse de propagation c ~ 300000km / s est telle que eoµoc 2 = 1 .
Voilà donc éliminée la «théorie corpusculaire» de la lumière proposée par Newton au
bénéfice de la « théorie ondulatoire » défendue par Young, Huygens, Fresnel... Cette
approche rend parfaitement compte des phénomènes d'interférences et de diffraction.
La réalité physique est ainsi décomposée en particules matérielles dont le mouvement
obéit aux équations de la mécanique de Newton et en ondes électromagnétiques dont les
propriétés sont définies par les équations de Maxwell. Mais, ces équations de propagation