Prépondérance champs electromagnétique et courant électrique

[bachir1994]

Bonjour,
J'ai souvent entendu parler qu'il y'a une certaine prépondérance courant électrique et champs électromagnétique (dans un milieu conducteur), et cela est lié essentiellement à la fréquence. ou dans les basses fréquences le courant est dominant, par contre dans les hautes fréquences c'est le champ qui dominent.
je sais bien qu'il y'a une certaine mutualité entre les deux, l'un ne peut exister sans l'autre. comme il à été démontré par Maxwell.
cependant il reste une ambiguïté dans ma tête ou je rentre dans une certaine philosophie et beaucoup de question sans réponse qui rodent dans m'a tête et m'empêchent de démestifier ce lien magique qui uni champ et courant !
Merci
-----

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je ne comprends pas votre question.
Dans un conducteur réel (pas idéal ni supraconducteur) les ondes électromagnétiques ont une certaine pénétration qui dépend de la fréquence et des caractéristiques du conducteur (effet de peau).
Mais je ne comprends rien de votre « prépondérance » des courants et des champs.
Pouvez-vous préciser de quoi parlez-vous ?
Au revoir.

[bachir1994]

Bonjour LPFR,
avant tout merci pour votre réponse, ainsi que tous les éléments d'éclaircissement que vous apporter dans ce forum.
voila je m'explique en espérant ne pas être trops philosophique,
quant j'ai parler de "prépondérance" peut-être c'est pas le mot qu'il faut, voila un exemple pour m'expliquer :
pour véhiculer une alimentation électrique 230vac/50hz vers un appareil électroménager, n'importe quel cable bien démentionné en section et bien isolé peut faire l'affaire, ici les champs générés autours des conducteurs filiformes ne sont pas "important " ou prépondérants,
par contre pour véhiculer le signale, de l'ordre de 10ghz, capté par une tête parabolique LNB vers un récepteur satellite le cable coaxial est judicieusement choisi avec une trés bonne qualité du dièlectrique qui véhicule les deux composantes du champs électromagnétique. c'est vrai qu'il y'a un courant qui circule entre la tresse et le conducteur central mais le guide d'onde constituer par le dielectrique et la tresse est primordiale pour un bon transfert d'énergie et une bonne adaptation d'impédance. d'ailleurs pour les fréquences encore plus elevées supérieures à 38 ghz on s'empasse carrément du conducteur centrale il faut juste un tube qu'on appel guide d'onde.
je ne sais pas est ce que cela vous inspire ou non . ma question est tellement complexe pour moi que je n'arrive pas à la formuler correctement.
Merci.

[invite6dffde4c]

Re.
Il y le « terme manquant » découvert par Maxwell : le (1/c²)∂E/∂t dans la formule du rotationnel de B.
Ce terme est négligeable en basse fréquence et le champ magnétique n’est crée que pas des courants.
Alors qu’en haute fréquence, le terme est important et permet l’apparition des ondes électromagnétiques.
Il est vrai qu’en basse fréquence, la puissance est transmisse par du courant et de la tension et que les champs, même s’il existent et peuvent être importants, ne contribuent pas directement à la puissance transmisse.

Mais dans une ligne ou un guide d’ondes, les courant qui circulent sur l’âme ou sur les parois externes sont très importants, puisque ce sont ces courants qui assurent la « discontinuité » des champs magnétique et électrique qui existent à l’intérieur du câble ou du guide et qui est nul à l’extérieur. Il n’y a donc, pas de « prépondérance » des champs sur le courant.

Mais si on n’utilise pas de guide conducteur, on peut transmettre de la puissance uniquement par des champs, sans besoin des courants. C’est comme cela que le Soleil nous réchauffe.

A+.

[A voir en vidéo sur Futura]

[stefjm]

Il y le « terme manquant » découvert par Maxwell : le (1/c²)∂E/∂t dans la formule du rotationnel de B.
Ce terme est négligeable en basse fréquence et le champ magnétique n’est crée que pas des courants.
Alors qu’en haute fréquence, le terme est important et permet l’apparition des ondes électromagnétiques.
Il est vrai qu’en basse fréquence, la puissance est transmisse par du courant et de la tension et que les champs, même s’il existent et peuvent être importants, ne contribuent pas directement à la puissance transmisse.

Cela me parait difficile d'expliquer le fonctionnement d'un condensateur i=C.dv/dt sans le ∂E/∂t, même en basse fréquence.

[bachir1994]

Re.
Il y le « terme manquant » découvert par Maxwell : le (1/c²)∂E/∂t dans la formule du rotationnel de B.

A+.

Rebonjour,
c'est cela qu'on appel le courant de déplacement, terme de courant fictif qui n'est valable que dans les HF, introduit par le génie de Maxwell pour rendre à la loi fondamentale de conservation son du, mais il reste comme même un sujet de divergence vu la complexité de l'admettre sans faire recours à des formule mathématiques complexes .
A+

[invite6dffde4c]

Rebonjour,
c'est cela qu'on appel le courant de déplacement, terme de courant fictif qui n'est valable que dans les HF, introduit par le génie de Maxwell pour rendre à la loi fondamentale de conservation son du, mais il reste comme même un sujet de divergence vu la complexité de l'admettre sans faire recours à des formule mathématiques complexes .
A+

Bonjour.
Qu’on appelle ce courant « fictif », pourquoi pas ? Il reste quand même un terme qui a les mêmes conséquences que le « vrai » courant du au mouvement des charges, notamment en créant du champ magnétique.
Ce terme est valable à toutes les fréquences (on fait des transmissions radio à 20 kHz). Seulement sa valeur fait que ses conséquences sont faibles ou difficilement mesurables à des basses fréquences.
Il fut découvert par les propriétés mathématiques du rotationnel et les propriétés physiques de la conservation de la charge. Mais on peut montrer qu’il est indispensable simplement dans le calcul du champ produit par un courant alternatif autour d’un conducteur interrompu par un condensateur.

Ce n’est pas une « toutouille » mathématique et il n’y a pas de controverse sur ce terme. Sa réalité physique fut prouvée par Hertz avec la vérification expérimentale de l’existence des ondes électromagnétiques. Et je ne vois pas de quelles formules complexes parlez-vous, en dehors des équations de Maxwell. La divergence du rotationnel ?
Au revoir.

[stefjm]

Cela me parait difficile d'expliquer le fonctionnement d'un condensateur i=C.dv/dt sans le ∂E/∂t, même en basse fréquence.

[...]Mais on peut montrer qu’il est indispensable simplement dans le calcul du champ produit par un courant alternatif autour d’un conducteur interrompu par un condensateur.[...]

Il y a de l'écho...
Pour une fois que LPFR est d'accord avec moi et le souligne.

[bachir1994]

Bonjour.

Il fut découvert par les propriétés mathématiques du rotationnel et les propriétés physiques de la conservation de la charge. Mais on peut montrer qu’il est indispensable simplement dans le calcul du champ produit par un courant alternatif autour d’un conducteur interrompu par un condensateur.

Au revoir.
Rebonjour,
effectivement le condensateur en régime alternatif justifie bien l’existence de ce fameux courant de déplacement, mais on nous à appris à l'école que le condensateur accumule des charges dans ces deux armature( en se chargant et déchargeant aux rythmes des alternances) et physiquement parlant pas d'électrons qui transitent d'une armature à une autre au travers du diélectrique (dans ce cas de figure électroniquement parlant le condensateur est claqué). donc qui dit courant dit déplacement des porteurs de charges (électrons) d'ou pour ce fameux courant de "déplacement" il n'ya justement pas de charge et donc on peut le baptiser comme étant un courant "fictif".
merci

[bachir1994]

Ce n’est pas une « toutouille » mathématique et il n’y a pas de controverse sur ce terme. Sa réalité physique fut prouvée par Hertz avec la vérification expérimentale de l’existence des ondes électromagnétiques. Et je ne vois pas de quelles formules complexes parlez-vous, en dehors des équations de Maxwell. La divergence du rotationnel ?
Au revoir.

Rebonjour,
Je suis tout a fait d'accord avec toi LPFR et autant avec Mr Maxwell, mais juste un simple d'esprit comme moi n'arrive pas a piger dans la réalité ce courant de déplacement.
c'est comme la matière noir qu'on peut pas observer mais on peut démontrer son existence par déduction et par ses effets physiques.
Merci.

[bachir1994]

Bonjour.
Ce terme est valable à toutes les fréquences (on fait des transmissions radio à 20 kHz). Seulement sa valeur fait que ses conséquences sont faibles ou difficilement mesurables à des basses fréquences.

Rebonjour,
La on est dans un domaine ou je suis très passionné, dans la transmission radio et aux alentours des grandes ondes 20khz, et dans la pratique au niveau antenne on exploite la composante magnétique du champ électromagnétique, et cela est matérialisé par la présence d'un ensemble de bobinage enroulés sur un noyau ferromagnétique de haute perméabilité. et cela est du à la longueur d'onde qui est kilométrique et une antenne 1/4 ou 1/2 onde n'est plus envisageable. seulement avec tout mes respect,je ne voit pas de lien avec le courant de déplacement !
Merci.

[invite6dffde4c]

Re.
Premièrement, ça n’a rien à voir avec la charge d’un condensateur.
Mais je laisse Stefjm raconter ce qu’il veut. Il est dans la liste des personnes auxquelles je ne réponds pas.

Je suis d’accord avec vous que « sentir » ce courant de déplacement est loin d’être intuitif. Mais il y a un tas de choses qui ne sont pas plus intuitifs. Comme toute la mécanique quantique et même les photons. Avez-vous déjà vu des photons ? Pas moi. Mais je suis convaincu du comportement par photons de la lumière dans certains phénomènes.
A+

[stefjm]

Premièrement, ça n’a rien à voir avec la charge d’un condensateur.
Mais je laisse Stefjm raconter ce qu’il veut. Il est dans la liste des personnes auxquelles je ne réponds pas.

Vous dites comme moi avec retard et ensuite vous vous contredisez...
Marrant.

[bachir1994]

Bonjour LPFR et stefjm,
Je ne sais pas est-ce-que je peut vous réconcilier tous les deux, je vous considère comme des références dans ce FORUM, et tous ce que vous dites je le prend au sérieux.
J'attend les éclaircissement de stefjm par rapport au sujet, comme indiqué par LPFR.

[stefjm]

Hors continu,
S'il y a un condensateur, il y a un champ électromagnétique entre des armatures.
S'il y a une inductance, il y a un champ électromagnétique dans la bobine.

Je ne dis en général rien de plus ou de moins que LPFR.

[bachir1994]

Bonjour stefjm,
J'ai pas bien saisi ta réponse, j'ai toujours associé le champs électrique à un condensateur et le champs magnétique à une bobine, et ça je l'est appris à l'école.
A+

[bachir1994]

Bonjour,
Je souhaite rajouter une autre problématique au sujet,
Par définition le courant électrique est matérialisé par un déplacement d'électrons porteurs de charge, seulement à des des fréquences trop élevées (centaines de GHZ), l’électron, avec sa vitesse ultra lente comparativement à C (vitesse de la lumière), n'a même pas le temps de bouger de son orbite. dans ce comment explique-t-on le courant électrique. à mon avis la c'est du ressort de la physique quantique et c'est pas évident de comprendre avec un outil littéraire, car il faut vraiment hausser le niveau de raisonnement !
A+

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Rien à voir avec la mécanique quantique. La conduction est très bien expliquée avec la théorie classique.
Les électrons qui assurent la conduction ne sont pas « dans des orbites ». Ce sont des électrons dits « libres » qui ne sont plus localisés.
La vitesse (thermique) des électrons est faible comparée à celle de la lumière. Mais cela n’a rien à voir avec la conduction de signaux HF.
En fait, les électrons de conduction réagissent même à des fréquences aussi élevées que celle de la lumière visible. C’est grâce à la réaction et au mouvement des électrons à ces fréquences que les métaux réfléchissent la lumière
Au revoir.

[stefjm]

Bonjour stefjm,
J'ai pas bien saisi ta réponse, j'ai toujours associé le champs électrique à un condensateur et le champs magnétique à une bobine, et ça je l'est appris à l'école.
A+

Bien sûr et je dis la même chose que LPFR (qui répète ce que je dis sans le faire exprès puisqu'il ne me lit pas...)

Condensateur :
i=C.dv/dt, variation temporelle de tension donne courant
rot B = ∂E/∂t, variation temporelle de champ électrique donne variation par rapport à l'espace de champ magnétique. (j'ai normalisé les constantes.)

Bobine :
v=L.di.dt, variation temporelle de courant donne tension
rot E = -∂B/∂t, variation temporelle de champ magnétique donne variation par rapport à l'espace de champ électrique.

Cordialement.

[bachir1994]

Merci à tous les deux pour ces explications.
A+

[bachir1994]

Bonjour,
J'ai enfaite deux autres questions qui me tracassent :
- dans un guide d'onde normalement aucun courant électrique ne circule dedans, on à affaire juste à l'onde électromagnétique.
- dans ce cas comment calcul - on la puissance véhiculée par les deux composante du champs électromagnétique, en sachant quelque part lorsque l'onde électromagnétique est captée par une antenne (un dipôle par exemple) , il t’a bien un courant et une f.e.m qui vont naitre dans le dipôle et par conséquent il y a bien une puissance électrique (tension X courant X cos (phase)) si on fait un essai pédagogique sur une onde/courant sinusoïdale. en claire je veut exprimer la puissance avec E et B, y a il une formule ?
Merci.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je vous ai déjà dit que vous vous trompez : dans un guide d’ondes le courant qui circule sur la surface interne des parois est important (aussi important que dans un câble coaxial). Dans des guides de puissance, les parois internes sont recouvertes d’argent ou d’or pour réduire la résistance, qui est la raison presque unique des pertes dans le guide.

Dans une onde plane, la puissance surfacique transportée vaut :


Ce formule n’est est applicable directement dans un guide d’ondes, car dans un guide d’ondes ce n’est pas une onde plane.
Dans un guide rectangulaire en mode traverse E, on peut voir l’onde comme l’addition de deux ondes planes rebondissant sur les parois à un certain angle d’incidence. Dans ce cas on pet se servir de la formule (mais non bêtement) pour calculer al puissance transportée.

Dans un guide d’onde, on n’utilise pas des dipôles pour introduire ou récupérer de la puissance vers un coaxial, mais des « stubs » ou des boucles de courant astucieusement placées.
Au revoir.

[bachir1994]

Bonjour LPFR,
Merci pour toute la lumière que vous porter sur les guides d'onde, ou moi j'ai cru qu'il s'agit uniquement d'un support pour confiner les ondes électromagnétique pour éviter qu'elles se dispersent partout. maintenant je comprend pourquoi il y a vraiment une délicatesse et une technologie de pointe dans le traitement de surface des guides d'ondes, et cela est dédié au courant circulant dedans.
A+

[bachir1994]

Rebonjour;
Je tiens a revenir par rapport au STUB, ou d’après mes connaissance antérieurs, il s'agit de lignes d'adaptation d'impédance utilisées en SHF, et les antennes existe bien dans les SHF notamment dans les têtes SHF comme on le vois dans l'image ci-jointe.
A+
LNB_dissassembled.JPG

[invite6dffde4c]

Re.
« Stub » veut dire beaucoup d’autres choses. C’est un morceau court de quelque chose qui est souvent plus longue.
Regardez par exemple le 4ème dessin de cet site :
http://www.allaboutcircuits.com/vol_2/chpt_14/8.html
A+

[bachir1994]

Bonjour,
Pardon mais je doit signaler quelque chose, car je suis un peut têtu. sur la photo de la tête LNB on distingue bien deux dipôle l'un horizontal et l'autre vertical pour recevoir les deux variantes de la composante électrique du champs électromagnétique incident (polarisation horizontale et verticale).
Donc il y a bien un dipôle (antenne accordé en Lambda /2 ou /4 ).
A+

[invite6dffde4c]

Bonjour,
Pardon mais je doit signaler quelque chose, car je suis un peut têtu. sur la photo de la tête LNB on distingue bien deux dipôle l'un horizontal et l'autre vertical pour recevoir les deux variantes de la composante électrique du champs électromagnétique incident (polarisation horizontale et verticale).
Donc il y a bien un dipôle (antenne accordé en Lambda /2 ou /4 ).
A+

Re.
Quel est le rapport entre une tête LNB et un guide d’ondes ?
A+

[bachir1994]

Bonjour,
Je suis d'accord avec toi qu'il n y a pas de rapport entre une tête LNB et un guide d'onde, la tête LNB utilise un câble coaxial. mais j'ais juste voulu mettre de l'ordre dans mes idées.
A+