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Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

  1. #1
    Amator

    Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Bonjour à tous,

    En espérant déjà ne par dire de bêtise dans l’énoncé...

    L'idée serait la suivante:
    Faire la somme d'un champ EM à forte composante électrique avec un champ EM à forte composante magnétique.
    Quelle serait la configuration permettant d'obtenir un champ EM résultant à forte composante électrique et magnétique et donc à priori de plus haute énergie que les 2 champs initiaux.
    Vous êtes libre d'imaginer toute configuration en vu d'obtenir la somme de ces 2 champs.

    Je me doute que ça coince quelque part... mais pouvez vous me guider sur ce qui empêche le résultat espéré, un peu plus précisément dans l'explication, que le simple argument de la conservation d'énergie.

    Par avance merci.

    -----


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  3. #2
    coussin

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Que veut dire un champ EM à forte composante électrique ? Les composantes électriques et magnétiques d'un champ EM doivent obéir les équations de Maxwell. On ne peut pas faire n'importe quoi.

  4. #3
    Amator

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Citation Envoyé par coussin Voir le message
    Que veut dire un champ EM à forte composante électrique ? Les composantes électriques et magnétiques d'un champ EM doivent obéir les équations de Maxwell. On ne peut pas faire n'importe quoi.
    Ah Ok, d'où le préambule de mon message...
    Par exemple avec un transformateur, on peut avoir une basse tension en entrée et de la THT en sortie.
    Le champ magnétique étant commun aux deux bobinages d'un transfo, on a en sortie la possibilité de rayonner un un fort champ électrique sans pour autant avoir un fort champ magnétique associé par exemple ?
    Ce n'est pas une onde EM mais un champ électrique.
    On peut ainsi doser le champ Electrique dans environnement, par rapport au champ Magnétique.
    et inversement on peut avoir un fort champ magnétique rayonné associé à un faible champ électrique. dans un bobinage à air, fort courant, faible tension par exemple.
    En reformulant mon problème avec cette configuration, est ce plus correct ?

  5. #4
    phys4

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Bonsoir,
    Pour des champs quasi statiques, il suffit de superposer deux dispositifs, l'un crée un champ électrique, l'autre un champ magnétique.
    Ainsi vous pouvez contrôler chaque champ séparément.
    L'énergie de chaque champ est indépendante de l'autre et l'énergie totale est la somme des deux.

    La composition des deux champs créera un flux d'impulsion tournante, car elle peut pas s'échapper de la configuration, un dispositif de mesure adapté pourrait le mettre en évidence.

    Pour que les énergies des champs interagissent, il faut que le champs soient crées par un seul dispositif, vous pouvez alors émettre un flux d'impulsion vers l'extérieur. Mais vous ne pouvez pas contrôler les champs électriques et magnétiques séparément, ils sont liés par les lois de l'électromagnétisme.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  6. #5
    bachir1994

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Citation Envoyé par Amator Voir le message
    Ah Ok, d'où le préambule de mon message...

    On peut ainsi doser le champ Electrique dans environnement, par rapport au champ Magnétique.
    Bonjour,
    Initialement, qui veut dire aux sources, il n’y qu'un seul champs qui donne naissance à l'autre et ainsi de suite de proche en proche. donc si vous envoyer initialement les deux champs magnétique et électrique, en sortant du conducteur, loin des sources, on est en face de deux ondes électromagnétiques distinctes, l'une est née d'un champs magnétique et l'autre d'un champ électrique.
    A+

  7. #6
    Amator

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Bonjour à tous,

    Merci à tous de vos réponses.
    Je me sert de problèmes que je me pose pour apprendre.
    Je trouve cela plus motivant de se confronter à des problèmes réels et me sert de vos réponses pour construire un savoir.
    (faute de cours magistral et les livre ne sont pas toujours d'abord aisé...)

    Il me manque la notion que champs électrique et champ magnétique sont obligatoirement liés.
    Serait-ce l'impédance du vide (ou du milieu considéré) qui les lient ? une sorte de U= RI pour champs ? ou c'est plus compliqué ?

    @Phys4
    vous avez bien compris ma problématique.
    Par contre qu'est ce que serait un champ quasi statique ?
    Un champ qui ne rayonne pas comme une onde EM ? ou un champ "basse fréquence" ?

    La composition des deux champs créera un flux d'impulsion tournante, car elle peut pas s'échapper de la configuration
    Ce serait la réponse au problème.
    Aie, c'est un peu difficile à comprendre pourquoi la composition de 2 champs E et H, en admettant qu'ils soient pile poil en phase et tout ce qui va bien, ne donne pas un nouveau champ à fort E et à fort H.
    surtout qu'il ne puisse s'échapper de la configuration m'enfonce encore plus !
    mais c'est intéressant je sens que je vais apprendre.

    @ bachir1994
    Initialement, qui veut dire aux sources, il n’y qu'un seul champs qui donne naissance à l'autre
    Vous voulez dire qu'en pratique, il faudrait que les 2 sources de fort E et H soient confondues et du coup ça ne pourrait pas être 2 "émetteurs" distincts ?

    A+

  8. #7
    LPFR

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Bonjour.
    Des sources « à fort » E ou H (je préfère travailler avec B) n’a pas de sens.
    Les champs E et B sont reliés comme indiqué dans les équations de Maxwell : c’est à dire que les variations temporelle de B créent du champ électrique et les variations temporelles de E créent du champ magnétique. Pour des variations sinusoïdales il apparaît bien un nombre que l’on appelle « impédance du milieu » (éventuellement du vide) car ses dimensions sont celles d’une résistance. Mais je pense que l’analogie avec une résistance s’arrête aux dimensions. Le nom « d’impédance » est un choix malheureux.

    On appelle « quasi-statique » la situation où la fréquence est suffisamment basse pour que le terme ∂E/∂t puise être négligé, alors que le terme ∂B/∂t n’est pas négligeable (comme dans un transformateur électrique).
    Au revoir.
    Dernière modification par LPFR ; 10/09/2017 à 08h15.

  9. #8
    Amator

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Merci LPFR, je crois que j'avance...

    Si E et B sont obligatoirement liés par l'impédance du milieu, cela signifie que si je crée un fort champ électrique, j'aurais obligatoirement un fort champ magnétique associé.
    J'aurais un fort champ électromagnétique, tout bonnement.

    Je crois deviner...
    Je n'ai pas amplifié l'énergie mais ai crée un fort potentiel électromagnétique, c'est tout.
    l'énergie n'entre en jeu que si j'ai un récepteur.
    Avoir fabriqué un fort champ électromagnétique ne coute rien en terme d'énergie, aux pertes près du système et tant qu'il ne rayonne pas en OEM ou tant qu'il n'est pas pompé par un récepteur.
    j'ai bon ?

  10. #9
    LPFR

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Re.
    Non. Je pense que vous reculez.

    E et B ne sont pas reliés par l’impédance du milieu que pour des champs alternatifs et sinusoïdaux dans le temps.

    En statique, vous pouvez avoir du champ électrique sans champ magnétique et/ou du champ magnétique sans champ électrique, comme avec un aimant.


    Et je ne sais pas ce que vous entendez par « potentiel électromagnétique ».

    Tous les champs magnétiques et/ou électriques ont une énergie volumique. Vous ne pouvez pas créer un champ sans fournir de l’énergie.

    Et comme cette discussion a une relent « d’énergie libre », j’arrête.
    A+

  11. #10
    phys4

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Citation Envoyé par Amator Voir le message
    Je n'ai pas amplifié l'énergie mais ai crée un fort potentiel électromagnétique, c'est tout.
    l'énergie n'entre en jeu que si j'ai un récepteur.
    Avoir fabriqué un fort champ électromagnétique ne coute rien en terme d'énergie, aux pertes près du système et tant qu'il ne rayonne pas en OEM ou tant qu'il n'est pas pompé par un récepteur.
    Il n'y a jamais amplification d'énergie dans une émission : les éléments de l'émetteur doivent fournir toute l'énergie des champs et l'énergie émise.
    Il peut y avoir émission sans réception, les deux sont indépendants : un émetteur envoie de l'énergie autour de lui, elle peut être captée ou non, et se disperser dans l'espace.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  12. #11
    Amator

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    @LPFR
    Pas cool...juste matière à réflexion et apprentissage...

    Toute ma problématique s’entendait pour du non-statique depuis le début....
    Je ne pense pas reculer du coup ?

    Tous les champs magnétiques et/ou électriques ont une énergie volumique. Vous ne pouvez pas créer un champ sans fournir de l’énergie.
    Si je prend l'exemple d'un transfo élévateur, à vide, en négligeant les pertes cuivre et fer, il me semble pas que ça consomme de l’énergie d'avoir de la THT en sortie.
    si je connecte une électrode de grande dimension à ce fil THT, là sans doute vais-je avoir une consommation d’énergie en raison que l’environnement représente une charge.

    Justement je voulais dire que comme il ne coûte pas à un aimant d'être puissant ou non, il ne coûte pas à un générateur électromagnétique d'être fort ou non ?
    Mon erreur serait d'ignorer que même dans le vide, un fort générateur électromagnétique va voir une charge et donc consommer de l’énergie.
    c'est mieux ?

    croisement avec Phys4

  13. #12
    Amator

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Citation Envoyé par phys4 Voir le message
    Il n'y a jamais amplification d'énergie dans une émission : les éléments de l'émetteur doivent fournir toute l'énergie des champs et l'énergie émise.
    Il peut y avoir émission sans réception, les deux sont indépendants : un émetteur envoie de l'énergie autour de lui, elle peut être captée ou non, et se disperser dans l'espace.
    Merci,

    En fait ce qui me tracasse est de pouvoir crée un fort champ électromagnétique dans un transfo THT par exemple, à cout énergétique quasi nul.

    J 'en suis arrivé à penser que c'est la charge qui va faire que le cout énergétique n'est pas nul.
    le milieu constituant lui même une charge, via son impédance, ce qui entraine une consommation d'énergie au niveau de l'émetteur.
    (émetteur au sens large pas nécessairement une antenne , une bobine par exemple ou un condensateur)

    J'enfonce peut être des portes ouvertes pour vous... Je vais dans la bonne direction ou pas car je me sens un peu cassé par LPFR...

  14. #13
    phys4

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Citation Envoyé par Amator Voir le message
    En fait ce qui me tracasse est de pouvoir crée un fort champ électromagnétique dans un transfo THT par exemple, à cout énergétique quasi nul.
    Il y a sans doute confusion entre énergie et puissance.
    Pour créer les champs élevés d'un transfo THT, il lui fournir une énergie certaine. S'il ne consomme rien, la puissance n'est sollicitée qu'un court instant, en moyenne elle est nulle. Aux pertes près.

    Il peut y avoir des pertes par rayonnement, en basse fréquence, elles sont généralement très faibles.

    Une antenne émettrice n'a pas besoin d'être entourée de récepteurs pour envoyer de l'énergie autour d'elle. Il peut y avoir couplage si un récepteur est très proche. En général, la puissance émise est indépendante de l'existence de récepteurs autour.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  15. #14
    Amator

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Citation Envoyé par phys4 Voir le message
    Une antenne émettrice n'a pas besoin d'être entourée de récepteurs pour envoyer de l'énergie autour d'elle.
    Il peut y avoir couplage si un récepteur est très proche.
    En général, la puissance émise est indépendante de l'existence de récepteurs autour.
    Je vous suis sur toute ces points.

    Par contre je ne comprends pas:
    En sortie de transfo THT, on a plus de champ Electrique qu'en entrée. (OK on a fournit de l'énergie pour)
    vu que champ Electrique et champ Magnétiques sont liés, on a aussi plus de champs magnétique en sortie ?
    C'est là où je bug !

    intuitivement j'aurais dit qu'on a moins de champs magnétique en sortie, ou au pire pareil mais puisque champ Electrique et champ magnétique sont liés, on devrait avoir aussi plus de champ magnétique en sortie.

    Qu'en est il finalement ?

  16. #15
    phys4

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Un transformateur et une ligne HT ne sont pas des émetteurs, mais des transmetteurs, ils ne dissipent presque pas d'énergie dans l'espace te ce n'est pas leur objectif.

    Pour transmettre une puissance P sur une ligne, vous pouvez choisir la tension U et l'intensité I tel que P = U*I
    Donc vous pouvez avoir un champ électrique élevé et un champ magnétique faible ou inversement.
    L'énergie reste confinée par la ligne de transmission et ce n'est pas le cas d'une onde libre, mais d'une onde guidée.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  17. #16
    Amator

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Ah Ok, merci.
    je n'arrive pas encore à défaire les nœuds (au cerveau)

    Dans le cas où je connecte une électrode de surface non- négligeable à la sortie du transfo THT.(ça devrait consommer OK)
    J'imagine que le champ électrique rayonné* est important ?
    Alors quid du champ magnétique dans cette histoire ?
    il devrait être élevé aussi puis que champ électrique et magnétique sont liés ?

    *le terme rayonné est peut être impropre vu que ce n'est pas une OEM mais juste du champ électrique, enfin j'espère que vous me comprenez ... je ne sais pas comment le dire...

  18. #17
    phys4

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Pour que votre fil branché sur un transfo HT à 50 Hz rayonne beaucoup, il faudrait lui donner une longueur de 1500 km.

    Cette condition implique que le courant au début du fil devienne important, quelques milliers d'ampères, par exemple et les champs seront dans le rapport normal pour une onde émise.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  19. #18
    Amator

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    OK, merci.
    je comprends mais je ne cherche pas nécessairement à être dans une configuration d'antenne.

    Le transfo ferrite par exemple pourrait fonctionner à 100KHz.
    en admettant que la longueur de fil du bobinage secondaire ne soit pas accordée en antenne et que je connecte quand même une électrode de surface significative sur la sortie, qu'est ce que j'aurais en sortie proche ?
    Un champ Electrique important ?
    et quid du champ magnétique ? important aussi ou faible ?

  20. #19
    phys4

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Si votre antenne n'est pas accordée, le courant restera faible.
    Il n'est pas possible de donner une réponse plus précise sans avoir toutes les données.
    Il faut remarquer que si l'antenne est loin de l'accord, elle se comportera comme un condensateur, les phases courant et tension seront décalées, vous pouvez alors avoir une configuration avec des champs importants mais déphasés. La puissance transmise restera faible.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  21. #20
    Amator

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Bonjour
    Ce serait le déphasage E et B qui ferait qu'un rayonnement est OEM ou pas ?
    dans une OEM rayonnée par une antenne E et B sont en phase, n'est-ce pas ?
    et ce qu'émet un circuit LC à la résonance par exemple n'est pas OEM car rien n'est accordé en antenne et E et B sont déphasés puisque U et I le sont ?
    suis-je logique ?
    A+

  22. #21
    phys4

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Tous n'est pas bien compris, il faudra approfondir l'électromagnétisme pour aller plus loin.
    Citation Envoyé par Amator Voir le message
    Ce serait le déphasage E et B qui ferait qu'un rayonnement est OEM ou pas ?
    dans une OEM rayonnée par une antenne E et B sont en phase, n'est-ce pas ?
    Ceci est correct, un léger déphasage est possible en champ proche, si E et B sont déphasés de 90° alors il n'y a pas de puissance transportée.
    Il faut aussi que E et B soient perpendiculaires, sinon seul le produit vectoriel correspond à un transport d'énergie.
    Comprendre c'est être capable de faire.

  23. #22
    Amator

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    Citation Envoyé par phys4 Voir le message
    Tous n'est pas bien compris, il faudra approfondir l'électromagnétisme pour aller plus loin.
    J'en étais là aussi...
    Auriez vous un ouvrage à me conseiller, en partant d'un niveau bac, pas un ouvrage stratosphérique !

    Merci de vos réponses en tout cas.

  24. #23
    jacknicklaus

    Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    je ne saurais trop recommander ceci :

    http://podcast.grenet.fr/podcast/cou...tromagnetisme/
    There are more things in heaven and earth, Horatio, Than are dreamt of in your philosophy.

  25. #24
    Amator

    Cool Re : Somme de 2 champs EM et conservation de l'énergie

    C'est exactement ce que je cherche, cela parait très prometteur.
    Muchas gracias !

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