Explication concernant les « champs » , en général !

[invitee6f0086a]

Bonjour à tous,

J’ai regardé sur wiki, la définition d’un « champ », et je reste sur ma faim.

Sur wiki (entre autres) :
…outre le fait que celui-ci est une composante de la lumière…
Je n’ai pas bien compris (s’il n’y avait que ça !) le rapport avec la lumière ! ?

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Pour résumer, je connais quatre sortes de champs (ou devrais je dire « j’ai entendu parlé de … ») :

1° Le champ électromagnétique (aimant ou bobine sous tension),
Essayez de « coller » (++ ou --) deux aimants conséquents (on va dire 2 fois 200 grammes), nos bras vont dissiper beaucoup d’énergie, laquelle énergie sera absorbée par … par quoi ? les atomes auraient-ils des petits bras pour emmagasiner l’énergie de mes muscles ? mais les atomes de quelle matière ?

Bref, l’énergie dissipée par mes muscles est contrebalancée par quoi et ou ?

2° les champs des forces EM fortes et faibles d’un atome,

3° le champ de gravitation,
La gravitation est-elle un champ ?, il me semble avoir lu que la gravitation était encore assez méconnue comme « force ».

4° les champs du vide,
De ce champ du « vide », il y aurait des photons émit et autres phénomènes qui me dépassent, le ou les champs du vide sont-ils quantifiables ?

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Ma question est sans doute mal posée, voire très confuse, ce qui est normal, car j’ai du mal à me représenter, au niveau de la physique, toutes ces forces invisibles.

PS : si on me dit qu’un champ est un vecteur appliqué en tous points… (ou quelque chose comme ça), cela ne m’aidera pas à comprendre ou est emmagasiné les quelques kilos de contrainte exercés sur deux aimants que je cherche à réunir (entre autre).

Encore un grand merci pour vos connaissances,
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[invite6c093f92]

Bonjour,
C'est vrai que c'est une notion assez abstraite, et pourtant, ce n'est qu'une modélisation de chaque point de l'espace-temps auquel on peut mettre des grandeurs physiques(deux pour un champ scalaire, ect..), donc c'est abstrait mais a une "réalité" physique.Du moins c'est la représentation que je me suis fait en tant que néophyte, alors avec surement des défauts(j'espere juste que c'est pas completement out pour une 1ère approximation...).Je ne sais pas si ça réponds à ta question, mais d'autres y apporteront certainement de meilleurs explications.
Cordialement,

[doul11]

Bonsoir,

Sur wiki (entre autres) :
…outre le fait que celui-ci est une composante de la lumière…
Je n’ai pas bien compris (s’il n’y avait que ça !) le rapport avec la lumière ! ?

Le rapport est que dans le domaine classique (en gros a échelle humaine) le phénomène naturel "lumière" peut ce modéliser par une construction mathématique : le champ électromagnétique.

1° Le champ électromagnétique (aimant ou bobine sous tension),
Essayez de « coller » (++ ou --) deux aimants conséquents (on va dire 2 fois 200 grammes), nos bras vont dissiper beaucoup d’énergie, laquelle énergie sera absorbée par … par quoi ? les atomes auraient-ils des petits bras pour emmagasiner l’énergie de mes muscles ?

En fait dans l'idée c'est ça, l'énergie est bien emmagasinée, on parle d'énergie potentielle, comme quand tu comprime un ressort ou bien quand tu lève un poids, si tu le lâche il va restituer l'énergie dépensé pour le soulever.

3° le champ de gravitation,
La gravitation est-elle un champ ?, il me semble avoir lu que la gravitation était encore assez méconnue comme « force ».

La notion de champ est assez universelle en physique (classique, quantique, relativiste)

Pour la gravité : classique un champ vectoriel (un force), relativité générale champ de courbure, quantique champ de jauge -> boson de jauge "graviton"

4° les champs du vide,
De ce champ du « vide », il y aurait des photons émit et autres phénomènes qui me dépassent, le ou les champs du vide sont-ils quantifiables ?

Dans la physique quantique des champs, l'état vide d'un champ (nombre de particule = 0) n'a pas une énergie nulle (elle l'est en moyenne), cela découle des lois de la mécanique quantique et donne des fluctuations qui on lieu tout le temps (avec zéro ou plus de particules) voir décalage de Lamb et effet Casimir.

En espérant t'avoir aider et ne pas avoir dit trop de bêtises, a ta disposition pour d'éventuel complément.

[invitee6f0086a]

Merci didier et doul11 pour vos rapides réponses,

Bonjour,
C'est vrai que c'est une notion assez abstraite, et pourtant, ce n'est qu'une modélisation de chaque point de l'espace-temps auquel on peut mettre des grandeurs physiques(deux pour un champ scalaire, ect..), donc c'est abstrait mais a une "réalité" physique.

C’est là que j’ai un problème, il semble que mathématiquement ce soit très bien décrit, mais en « réalité » c’est, du moins pour moi, totalement inconcevable.

Bonsoir,
En fait dans l'idée c'est ça, l'énergie est bien emmagasinée, on parle d'énergie potentielle, comme quand tu comprimes un ressort ou bien quand tu lèves un poids, si tu le lâches il va restituer l'énergie dépensée pour le soulever.

Autant, je comprends l’énergie potentielle emmagasinée dans un ressort comprimé, qui « stocke » celle-ci dans les contraintes mécaniques du matériau du ressort, que j’ai beaucoup de mal à concevoir une telle énergie (exemple des deux aimants que l’on essaye de réunir) comprimée dans… même pas de l’air… alors dans… des points vectoriels ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6754323456711]

j’ai du mal à me représenter, au niveau de la physique, toutes ces forces invisibles.

C’est là que j’ai un problème, il semble que mathématiquement ce soit très bien décrit, mais en « réalité » c’est, du moins pour moi, totalement inconcevable.

http://www.universalis.fr/encyclopedie/champ-physique/

http://epiphys.emn.fr/spip.php?page=...id_article=158

http://www.astrosurf.com/luxorion/quantique-champ.htm

La notion de force est aussi tout autant abstraite.

http://www.courville.org/mediawiki/i...erimentale.pdf

Personne n’a jamais rencontré dans la nature une force, un champ ou une entropie ! Newton le savait pertinemment et disait déjà à propos du statut des forces : « […] car je considère des forces mathématiquement et non physiquement ; ainsi le lecteur doit bien se garder de croire que j’ai voulu désigner par ces mots une espèce d’action, de cause ou de raison physique ; et lorsque je dis que les centres attirent, lorsque je parle de leur force, il ne doit pas penser que j’ai voulu attribuer une force réelle à ces centres que je considère comme des points mathématiques. »

Patrick

[doul11]

C’est là que j’ai un problème, il semble que mathématiquement ce soit très bien décrit, mais en « réalité » c’est, du moins pour moi, totalement inconcevable.

Soyons clair : les champs n'ont aucune réalité, ce sont des modèles, des équations mathématiques qui décrivent la réalité. Cela permet de mieux comprendre le mode dans lequel on vit, mais ce n'est qu'une représentation valable dans un domaine limité, aucune théorie actuelle ne va de l'infiniment petit a l’infiniment grand.

Autant, je comprends l’énergie potentielle emmagasinée dans un ressort comprimé, qui « stocke » celle-ci dans les contraintes mécaniques du matériau du ressort, que j’ai beaucoup de mal à concevoir une telle énergie (exemple des deux aimants que l’on essaye de réunir) comprimée dans… même pas de l’air… alors dans… des points vectoriels ?

Comme le disait Feynman : il appartient a chaque personne de se construire les représentations mentales des modèle physiques, je vais néanmoins te donner un image, celle que je me suis faite, bien sur comme toute image elle est fausse, mais je ne sais pas a quel point, d'autre peuvent donner leur avis.

Concernant le magnétisme tu peut voir chaque atome comme un petit aimant fondamental, avec son pôle nord et sud, puis tu peut imaginer chaque petit aimant fondamental comme une flèche qui part du sud vers le nord. Avec cette image en tête voila comment ça ce passe pour différents matériaux :

1-matériaux non magnétique (une pomme) : toutes les petites flèches sont en désordre, pointant dans toutes les directions, résultat pas de champs magnétique, en présence d'un champ magnétique externe faible il ne se passe rien.

2-matériaux sensible au magnétisme (une barre de fer) : en présence d'un champ magnétique externe les petites flèches vont s'aligner dans le sens du champ, c'est pour cela que n'importe quel pôle d'un aiment attire la barre de fer.

3-matériaux magnétique (un aimant) : c'est un matériaux dans lequel on a imposé un alignement des flèche et celle ci l'ont gardé tel quel. Un aiment peut perdre son aimantation.

Maintenant que ce passe t-il quand deux aimants sont approchés avec les même pôles en vis a vis ? Le sens des flèches se contredisent, on doit forcer pour faire tourner sur elle même les flèches, qui n'ont qu'une envie qui est de retourner a leur état de départ, exactement comme un ressort.

[Paraboloide_Hyperbolique]

Pour éclaircir les idées de ce qu'est un champ. Nous avons:

1) Les champs scalaires. Exemple: en chaque point de l'espace on peut mesurer une température. Il y a donc (mathématiquement) un champ de températures qui remplit tout l'espace. On peut se représenter un tel champ en imaginant qu'à chaque point de l'espace est assigné un nombre.

2) Les champs vectoriels. Exemple: le vent. En chaque point sur Terre on peut mesurer à la fois la vitesse du vent (avec un anémomètre), sa direction et son sens (avec un drapeau). Il y a donc un "champ vectoriel de vent". Autre exemple: les courants marins. On peut se représenter un tel champ en imaginant qu'à chaque point de l'espace est assigné une flèche (un vecteur).

3) Les champs tensoriels. On peut se représenter un tel champ en imaginant qu'à chaque point de l'espace est assigné un tableau de nombre (champ tensoriel d'ordre 2), un cube de nombre (champ tensoriel d'ordre 3), etc.

[invitee6f0086a]

Maintenant que ce passe t-il quand deux aimants sont approchés avec les même pôles en vis a vis ? Le sens des flèches se contredisent, on doit forcer pour faire tourner sur elle même les flèches, qui n'ont qu'une envie qui est de retourner a leur état de départ, exactement comme un ressort.

Que je transpire à comprimer un ressort, j’arrive à me le représenter, par contre que je transpire à « comprimer » des vecteurs mathématiques, pas simple comme représentation.

Mais quand on y réfléchit, le problème de représentation est le même avec un ressort.

En regardant de plus près une contrainte mécanique, au niveau atomique, on arrive aux forces de liaisons d’un atome et de nouveau à des forces EM.

En fin de compte, tout n’est qu’énergie et/ou forces, matière comprise, et peut-être que notre esprit (en tout cas le mien) a du mal à conceptualiser TOUT en énergie pure.

J’ai l’impression de parler le « Jean-Claude Van Damme » !

Merci à tous, je commence à comprendre ce qu’est une force, et donc un champ qui est remplit de forces, mieux vaut tard que jamais.

[invite6754323456711]

je commence à comprendre ce qu’est une force, et donc un champ qui est remplit de forces, mieux vaut tard que jamais.

Le Wiki Anglais est plus complet sur le sujet :

Michael Faraday first realized the importance of a field as a physical object, during his investigations into magnetism. He realized that electric and magnetic fields are not only fields of force which dictate the motion of particles, but also have an independent physical reality because they carry energy.

Patrick

[Paraboloide_Hyperbolique]

Merci à tous, je commence à comprendre ce qu’est une force, et donc un champ qui est remplit de forces, mieux vaut tard que jamais.

Attention: un champ n'est pas forcément "remplit de forces" mais peut être associé à une force. Par exemple, considéront un champ électrique (statique, c-à-d qui n'évolue pas dans le temps) . Alors, si on place une charge en un point de ce champ, cette charge subira une force donnée par:



Un champ électrique donne donc la force "électrique" que subirait une charge unité en chaque point de l'espace. Mais un champ électrique n'est pas "remplit de forces". (Une charge nulle ne subirait aucune force de la part de ce champ).

Au passage la définition de force est la suivante: une force est toute cause capable de modifier l'état de mouvement d'un corps.

[invitee6f0086a]

Merci à tous !

Le Wiki Anglais est plus complet sur le sujet :

Michael Faraday first realized the importance of a field as a physical object, during his investigations into magnetism. He realized that electric and magnetic fields are not only fields of force which dictate the motion of particles, but also have an independent physical reality because they carry energy.

Patrick

Bonjour ù100fil,

In french :

Michael Faraday a d'abord réalisé l'importance d'un champ comme un objet physique, au cours de ses enquêtes sur le magnétisme. Il s'est rendu compte que les champs électriques et magnétiques ne sont pas uniquement les champs de force qui dictent le mouvement des particules, mais aussi avoir une réalité physique indépendant parce qu'ils transportent de l'énergie.

Auriez- vous des exemples de champ qui transportent de l’énergie ? et à l’inverse existe-t-il des champs que ne transportent pas d’énergie ? des p’tits exemples !

Peut-on dire, qu’un champ qui transporte une information (pas d’exemple en tête) revient aussi à dire qu’il y a transfert d’énergie ?

Un champ a-t-il toujours une énergie potentielle « stockée » ?

Beaucoup de questions, mais je découvre l’aspect passionnant et incroyable des champs.

Merci,

[Paraboloide_Hyperbolique]

Merci à tous !



Bonjour ù100fil,

In french :

Michael Faraday a d'abord réalisé l'importance d'un champ comme un objet physique, au cours de ses enquêtes sur le magnétisme. Il s'est rendu compte que les champs électriques et magnétiques ne sont pas uniquement les champs de force qui dictent le mouvement des particules, mais aussi avoir une réalité physique indépendant parce qu'ils transportent de l'énergie.

En ce qui me concerne, le wiki anglais contient une erreur en disant que les champs électriques et magnétiques ne sont pas uniquement les champs de forces. Un champ peut être associé à une force (champ électrique) mais pas forcément (champ de températures).

Auriez- vous des exemples de champ qui transportent de l’énergie ? et à l’inverse existe-t-il des champs que ne transportent pas d’énergie ? des p’tits exemples !

Champ pouvant transporter de l'énergie: le champ électromagnétique.
Champ ne transportant pas d'énergie: pas d'idées.

[invite6754323456711]

Auriez- vous des exemples de champ qui transportent de l’énergie ?

Le champ thermique : Transfert de chaleur http://www.beep.ird.fr/collect/thies...fe.gm.0017.pdf

et à l’inverse existe-t-il des champs que ne transportent pas d’énergie ?

Champ de couleur : http://epiphys.emn.fr/IMG/cache-520x...ur-520x398.jpg
http://epiphys.emn.fr/spip.php?article167

Peut-on dire, qu’un champ qui transporte une information (pas d’exemple en tête) revient aussi à dire qu’il y a transfert d’énergie ?

On utilise le champ électromagnétique pour transporter de l'information. Selon le principe de Landauer, effacer "l’information" c’est produire de la chaleur (Certaines opérations de manipulation de l’information “coûtent” de l’entropie. L’effacement d’un bit d’information réduit l’entropie du dispositif de mémoire de k ln 2, c’est-à-dire réchauffe l’environnement de 0,6931 kT). Toutefois pour faire un lien il nous faut définir précisément ce que l'on entend par information.

Un champ a-t-il toujours une énergie potentielle « stockée » ?

Le champ est un concept abstrait qui peut s'appliquer à différents domaine. Cela doit donc dépendre de la nature du domaine auquel on l'applique.

Patrick

[invite6754323456711]

En ce qui me concerne, le wiki anglais contient une erreur en disant que les champs électriques et magnétiques ne sont pas uniquement les champs de forces.

Parce qu'en mon sens il est aussi définit la propagation du champ sans charge.

Patrick

[invite6754323456711]

Parce qu'en mon sens il est aussi définit la propagation du champ sans charge.

Une vulgarisation : http://www.diffusion.ens.fr/vip/pageC00.html

Patrick

[invitee6f0086a]

Une vulgarisation : http://www.diffusion.ens.fr/vip/pageC00.html

Patrick

Très bien ce lien, merci !

Je vais maintenant méditer l’effet Casimir qui est très surprenant.

[invite6c093f92]

Bonjour,

...(deux pour un champ scalaire)...

Evidement, c'est une...c' était un bon 14Juillet, désolé...
Cordialement,