Bonjour tout le monde,
Je vais faire une présentation de la cage de faraday, mais sur google je n'ai pas trouvé grande chose.
Je voudrais un lien qui explique la cage de faraday en formules, aussi si vous avez la référence d'un livre, je cherche dans la bibliothèque.
Merci
Cordialement
Bonjour.
Ce ne sont pas les formules qui expliquent quelque chose. Les formules permettent de calculer et elles sont la conséquence d’un raisonnement qui explique quelque chose.
L’explication du fonctionnement se trouve, entre autres, dans Wikipedia. Bien sur, elle n’y figure pas dans la version francophone.
Si vous voulez calculer quelque chose qui soit en relation avec la cage de Faraday,
- refaites la démonstration des condition limites (E// = 0) du champ électrique à la surface d’un conducteur
- refaites la démonstration que le champ à l’intérieur d’un volume sans charges électriques, entouré par un conducteur est nul.
Au revoir.
Bonjour LPFR,
Merci pour votre réponse. Je peux utiliser kirchoff et stokes ? le champ dans une boucle =0 d'où rot E=0
Un avion est considéré comme une cage de faraday, mais on a des ouvertures (les hublots) . Même chose pour le micro-onde comment on peut expliquer ça ?
avec E=0 on peut dire que Q=0 est ce que c'est la même chose pour les ondes électromagnétique B=0?
Merci,
Cordialement
Bonjour.
C’est dans l’autre sens. rot E = 0 en absence de charge conduit (en utilisant Stokes) à la circulation nulle.
Effectivement, les hublots font qu’un avion n’est pas une cage de Faraday parfaite. Rappelez-vous que des passagers d’un des vols du 11 septembre, téléphonèrent à leurs familles avant le crash.
Mais la pénétration du champ électrique dépend des dimensions des hublots.
Dans les fours à micro-ondes, le hublot est fermé par une tôle perforée de petits trous de diamètre bien inférieur à la longueur d’onde utilisée. Mais cela permet quand même des fuites (limitées par la réglementation).
Une cabine d’ascenseur est plus intrigante. Vous avez constaté que les téléphones portables fonctionnent, alors qu’il n’y a pas de hublot. Les cabines fonctionnent très bien comme cages de Faraday pour les champs électrostatiques continus. Mais pour les ondes électromagnétiques il faut qu’il n’y ait pas des « fentes » dans l’enveloppe de la cage. Le revêtement métallique d’une cabine d’ascenseur est plein de « fentes ». Non seulement au niveau de la porte, mais au niveau des bords des plaques qui la recouvrent, qui ne sont pas soudées tout le long, mais rivetées ou visées de temps en temps. Le comportement en alternatif est très différent du comportement en continu. Et il dépend de la longueur d’onde.
Au revoir.
Bonjour,
Mais les micro ondes sont de longeur trés petites c'est en nano je crois aussi pour l'onde de la foudre.
Les ouvertures sont plus grandes que la longeur d'onde, j'imagine.
L'utilisation de stokes et de kirchoff est correcte? aussi Gauss ? je voudrais faire un bon exposé
Merci beaucoup LPFR.
Bonsoir,
Ben non, la longueur d'onde est heureusement plus grande que la taille des trous.
Micro onde : 2,45 Ghz soit longueur d'onde environ 10 cm
Foudre : Soit continu, soit oscillations rapidement amorties à environ 1Mhz (longueur d'onde environ 300 m) .Très supérieur à la taille du parebrise et des vitres d'une voiture (pourvu que la carrosserie soit métallique).
Pour certains types d'éclairs, cela peut aller plus haut jusqu'à environ 100 MHz soit 3m, mais cela reste plus grand que des hublots d'avion ...
Why, sometimes I've believed as many as six impossible things before breakfast
Bonjour.
Oubliez Gauss. Il ne sert qu’à des problèmes d’électrostatique avec haute symétrie.
Il vous manque encore à démontrer les conditions limites des champs à la surface des conducteurs, pour démontrer que le champ ne pénètre pas.
Comme je vous disais, le comportement d’une cage de Faraday en électrostatique est simple. Mais le comportement à des fréquences élevées (longueur d’onde plus petite que la boite) et bien plus délicat. Et parfois même très surprenant. Par exemple, un téléphone potable dans un four à micro-ondes, continue à avoir du réseau. Car la porte n’est (presque) étanche qu’à la fréquence du micro-ondes (2,45 GHz). Expliquer cela demande d’avoir compris le comportement des ondes dans une cavité, et de comprendre ce qu’est « l’impédance ramenée » ou le fonctionnement d’une « antenne à fentes ». Sincèrement je crains que si vous vous lancez dans cette direction vous soyez dépassé par le sujet.
Les ondes produites par la foudre vont des grandes ondes ( < 100 kHz) à l’UV proche (λ ≈ 400 nm).
Au revoir.
Re.
En repensant, je crois qu’il faut distinguer « cage de Faraday » pour le statique et « blindage électromagnétique » pour les ondes.
Alors que d’habitude on utilise le terme « cage de Faraday » pour les deux cas.
Par exemple, une cabine d’ascenseur est une cage de Faraday mais non un blindage électromagnétique.
A+
Bonjour LPFR et Resartus,
Merci pour vos reponses ,c'est trés interessant.
LPFR, vous avez dit que la longeur d'onde = 400 nm et Resatus a dit 300m (pour la foudre) . Je n'ai pas bien compri et si la longeur est 400 nano métre donc c'est
trés petite.
Pour démontrer les conditions limites LPFR , il faut commencer par quelles genre de formules? ou bien dire seulement que les vecteurs produites
dans l'autre sens annulent le champs?
Merci à vous,
Cordialement
Bonjour.
En plus de grandes ondes, la foudre produit toutes les longueurs d’onde, au moins jusqu’à l’UV proche.
La foudre produit de la lumière bleuâtre. 400 nm est la limite de la partie visible avant l’UV.
Pour les conditions limites cherchez « boundary conditions » dans cette page :
https://ocw.mit.edu/courses/electric...7S11_lec05.pdf. C'est cela qui permet d'affirmer que le champ électrique parallèle s'annule.
Mais vous devez trouver la même chose dans tous le livres d’électromagnétisme.
Au revoir.
Bonjour LPFR,Envoyé par LPFR
Merci encore une fois, mais 400 nm est très petite que les hublots d'un avion...
Le champ // s'annule mais le champ orthogonal reste non ?
Cordialement
Re.
Oui. 400 nm c’est petit et c’est pour cela que la lumière traverse les hublots et même le trou d’une aiguille hypodermique.
Oui. Il s’agit du champ parallèle à la surface. Et dans une onde EM, le champ électrique est perpendiculaire au sens de propagation (et le champ magnétique aussi). Il est donc parallèle à la surface s’il y arrive perpendiculairement.
A+
Re,
Merci , donc 400 nm, il y a aucune protection contre la foudre??? ou bien 400 nm concernant juste la lumiére de la foudre ? s'il vous plait de m'éclaircir
Le sens de propagation n'est pas toujours perpendiculaire non ? on peut imaginer un sens de 30 degrés parrapports à une surface.
Au revoir.
Re.
Non, la foudre émet des ondes dans tout le spectre électromagnétique depuis des longueurs d’onde de km à des longueurs d’onde de centaines de nm, en passant par toutes les bandes de radio, télévision, téléphones portables etc.
Oui. L’arrivée est rarement perpendiculaire. L’onde se réfléchit comme dans un miroir (dont la forme de la surface peut être quelconque). Dans la réflexion, la seule composante du champ électrique qui ne s’annule pas est celle perpendiculaire à la surface.
A+
Re,
Donc dans la direction de propagation on a deux composantes H et E . E se composse de // et perpendiculaire et les deux seront réflechis
ou bien la composante perpendiculaire penetre ? le H est ce qu'il passe?
A bientot
Re.
Si vous voulez comprendre la réflexion sur des surfaces il faut lire le chapitre II-33 du Feynman
http://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_33.html
C’est très bien expliqué avec de très bons dessins.
A+
Bonjour LPFR,
Honettement je me suis perdu, oui j'ai déjà étudié la physique des ondes... c'est quoi le rapport là ? j'ai vu ici que la composante T passe alors que le champ dans la cage de faraday = 0 je voudrais juste un seul principe mathématique que je peux le présenter dans mes diapos.
Merci pour votre aide
Cordialement
Bonjour.
Je ne comprends pas votre phrase.
Et je n’utilise pas des principes mathématiques.
Seules les lois physiques, dont ici les lois de Maxwell.
Et,... je répète, vous ne pouvez pas étudier la cage de Faraday en statique avec une seule formule. Et pour son fonctionnement en alternatif (= blindage électromagnétique), il faut connaître un certain nombre de choses que je vous ai énumérées.
Je ne peux plus rien pour vous.
Au revoir.
Re,
Oui et merci pour votre aide
le quel des loi de maxwell le gradient de E = 0 ?
Est ce que la réflexion d'une onde sur une surface méttalique est à 100% (aucune pénetration ?)
Merci
Cordialement
Re.
Les équations de Maxwell ne concernent pas de gradient de E mais la divergence
Sur un conducteur parfait, la réflexion est à 100% il n’y a pas de pénétration.
Sur un conducteur réel la réflexion dépend de la fréquence et de la conductivité du conducteur. Il y a une légère pénétration qui dépend aussi de la fréquence. Voir « effet de peau ».
A+
Bonjour et merci LPFR,
Est ce que la cage bloque le champ magnétique H ?
Bonne journée
Cordialement
Bonjour.
Pas le champ magnétique stationnaire, à moins que la cage soit supraconductrice.
Mais le champ magnétique alternatif, oui. La pénétration est plus ou moins atténuée suivant la fréquence, la conductivité de la cage et son épaisseur.
Au revoir.
Re,
On peut expliquer ca par Gauss? Div B =0 ?
Le champ terrestre n'est pas bloqué, comment on peut expliquer ca?
Merci
Cordialement
Re.
NON. Vraiment pas. div B = 0 veut dire qu’il n’y a pas des charges magnétiques (monopôles).
Les champs B statiques (dont celui de la Terre) ne sont bloqués que par des supraconducteurs.
A+
Re,
Donc, la protection contre la pollution électromagnétique n'est pas possible par cette cage de Fraday?
Merci
A+
Re.
On recommence :
Une cage de Faraday bloque les champs électrostatiques continus ou alternatifs.
Une cage de Faraday bloque partiellement les champs magnétiques alternatifs (suivant un tas de paramètres)..
Un blindage électromagnétique bloque les ondes électromagnétiques (et leurs champs électrique et magnétique).
A+
Re,
Merci encore une fois
Cage de faraday bloque partiellement les champs magnétiques alternatifs? si ils sont continu ?j'ai vu que la surface méttalique
produit un champ dans le sens opposé de propagation ce qui donne un champ = 0.
en alternatifs c'est la meme chose non , le sens se varie donc l'opposition aussi ?
Salut
