XII
Avant-propos
schéma de pensée les procédés issus de l’interaction à distance de sources électromagnétiques et les concepts plus avancés dus aux propriétés électro-magnéto-élastiques
de la matière, solide ou liquide.
L’ouvrage se décompose en sept chapitres traitant successivement des fondements
de l’électrodynamique appliquée, des phénomènes physiques en présence et des
structures de conversion élémentaires qui en découlent.
Le premier chapitre situe les enjeux de l’électrodynamique en rappelant brièvement ses fondements historiques et théoriques. Cette analyse préliminaire permet
de justifier la portée d’une telle approche pour l’étude des convertisseurs d’énergie classiquement utilisés, ainsi que pour le développement de solutions innovantes.
Quelques pistes de développements particulièrement prometteuses sont ainsi dégagées.
Les équations générales de l’électrodynamique font l’objet du deuxième chapitre.
Le concept de champ électromagnétique, introduit dans le contexte de l’espace-temps
à quatre dimensions, constitue le point de départ de la théorie proposée. La prise en
compte des milieux matériels est abordée selon le double point de vue de l’électrodynamique et de la mécanique des milieux continus. Afin d’expliciter les liens fondamentaux qui unissent ces deux volets majeurs de l’électromécanique, les équations
correspondantes sont présentées comme la conséquence d’un seul et même principe
physique, le principe de moindre action.
En complément des lois macroscopiques locales, il convient parallèlement de décrire les conditions globales du transfert d’énergie opéré entre des sources électriques
et mécaniques, sans nécessairement en expliciter les causes microscopiques. Tel est
l’objet de l’approche thermodynamique exposée au troisième chapitre. Les analogies
qui s’exercent entre les paramètres électromagnétiques, mécaniques et thermiques
au sein des systèmes macroscopiques sont tout d’abord établies. Les deux premiers
principes de la thermodynamique et leurs conséquences sont alors déclinés dans le
contexte particulier des transformations électro-magnéto-mécaniques. L’étude des
systèmes à l’équilibre quasi-statique permet d’établir une formulation générale visant au calcul systématique des forces. Une introduction à la dynamique des systèmes
électromécaniques complète ce point de vue.
Sur la base des considérations précédentes, le quatrième chapitre propose un tour
d’horizon des phénomènes d’interaction susceptibles d’être utilisés dans les machines, actionneurs et systèmes électromécaniques. Les procédés fondés sur l’interaction électromagnétique sont tout d’abord caractérisés. Face à la question centrale
et non moins délicate de l’induction électromagnétique, la conception relativiste des
lois de l’électromagnétisme, telle que formulée au deuxième chapitre, se révèle d’une
grande utilité. Les processus d’interaction basés sur le couplage des propriétés élastiques et électromagnétiques de la matière sont ensuite décrits. La comparaison des
divers effets en terme d’énergie spécifique permet enfin de préciser leurs champs
d’application privilégiés.
Avant-propos
schéma de pensée les procédés issus de l’interaction à distance de sources électromagnétiques et les concepts plus avancés dus aux propriétés électro-magnéto-élastiques
de la matière, solide ou liquide.
L’ouvrage se décompose en sept chapitres traitant successivement des fondements
de l’électrodynamique appliquée, des phénomènes physiques en présence et des
structures de conversion élémentaires qui en découlent.
Le premier chapitre situe les enjeux de l’électrodynamique en rappelant brièvement ses fondements historiques et théoriques. Cette analyse préliminaire permet
de justifier la portée d’une telle approche pour l’étude des convertisseurs d’énergie classiquement utilisés, ainsi que pour le développement de solutions innovantes.
Quelques pistes de développements particulièrement prometteuses sont ainsi dégagées.
Les équations générales de l’électrodynamique font l’objet du deuxième chapitre.
Le concept de champ électromagnétique, introduit dans le contexte de l’espace-temps
à quatre dimensions, constitue le point de départ de la théorie proposée. La prise en
compte des milieux matériels est abordée selon le double point de vue de l’électrodynamique et de la mécanique des milieux continus. Afin d’expliciter les liens fondamentaux qui unissent ces deux volets majeurs de l’électromécanique, les équations
correspondantes sont présentées comme la conséquence d’un seul et même principe
physique, le principe de moindre action.
En complément des lois macroscopiques locales, il convient parallèlement de décrire les conditions globales du transfert d’énergie opéré entre des sources électriques
et mécaniques, sans nécessairement en expliciter les causes microscopiques. Tel est
l’objet de l’approche thermodynamique exposée au troisième chapitre. Les analogies
qui s’exercent entre les paramètres électromagnétiques, mécaniques et thermiques
au sein des systèmes macroscopiques sont tout d’abord établies. Les deux premiers
principes de la thermodynamique et leurs conséquences sont alors déclinés dans le
contexte particulier des transformations électro-magnéto-mécaniques. L’étude des
systèmes à l’équilibre quasi-statique permet d’établir une formulation générale visant au calcul systématique des forces. Une introduction à la dynamique des systèmes
électromécaniques complète ce point de vue.
Sur la base des considérations précédentes, le quatrième chapitre propose un tour
d’horizon des phénomènes d’interaction susceptibles d’être utilisés dans les machines, actionneurs et systèmes électromécaniques. Les procédés fondés sur l’interaction électromagnétique sont tout d’abord caractérisés. Face à la question centrale
et non moins délicate de l’induction électromagnétique, la conception relativiste des
lois de l’électromagnétisme, telle que formulée au deuxième chapitre, se révèle d’une
grande utilité. Les processus d’interaction basés sur le couplage des propriétés élastiques et électromagnétiques de la matière sont ensuite décrits. La comparaison des
divers effets en terme d’énergie spécifique permet enfin de préciser leurs champs
d’application privilégiés.