Énergie électromagnétique - Définition et Explications

Les forces électrostatiques et magnétiques peuvent faire déplacer des objets à distance, il semble donc évident qu'à tout phénomène électromagnétique est associé une énergie potentielle, c'est-à-dire que si une charge se trouve là, la source électromagnétique l'accélère, mais si aucune charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non...) ne se trouve là, l'action n'est que potentielle. Cette énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) potentielle est appelée énergie électromagnétique (Les forces électrostatiques et magnétiques peuvent faire déplacer des objets à distance, il semble donc évident qu'à tout phénomène électromagnétique est associé une énergie potentielle, c'est-à-dire que si une...).

D'après les équations de Maxwell (Les équations de Maxwell, aussi appelées équations de Maxwell-Lorentz, sont des lois fondamentales de la physique. Elles constituent les postulats de base de l'électromagnétisme, avec l'expression de la...), la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme...) d'énergie électromagnétique dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) est

w = \frac{1}{2} \varepsilon_{0} E^{2} + \frac{1}{2\mu_{0}} B^{2}

où ε0 est la permittivité (En électromagnétisme, la permittivité ε d'un matériau est le rapport D/E du déplacement électrique (aussi appelé induction électrique ou excitation électrique) D (en coulombs par...) électrique du vide (ou " constante d'influence "), μ0 est la perméabilité magnétique du vide, \vec{E} est le vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un...) champ électrique (Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de définir et éventuellement de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à distance par des particules...) et \vec{B} est le vecteur champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction, définie en...).

Dans le cas d'une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) électromagnétique, cette énergie se déplace ; à partir des équations de Maxwell, on déduit que le flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens...) d'énergie est donné par le vecteur de Poynting (Le vecteur de Poynting, noté , , ou encore est un vecteur dont la direction indique, dans un milieu isotrope, la direction de propagation d'une onde électromagnétique et dont l'intensité...)

\vec{\pi} = \frac{1}{\mu_{0}}\cdot \vec{E} \wedge \vec{B}.

Par onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de...) électromagnétique, on entend les ondes radio, radar (Le radar est un système qui utilise les ondes radio pour détecter et déterminer la distance et/ou la vitesse d'objets tels que les avions, bateaux, ou encore la pluie. Un...), micro-ondes, la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...), les rayons X et gamma.

Les travaux de Max Planck (Max Planck (né Max Karl Ernst Ludwig Planck le 23 avril 1858 à Kiel, Allemagne - 4 octobre 1947 à Göttingen, Allemagne) est un physicien allemand. Il est lauréat du prix...) sur le corps noir (En physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend que de sa température. En pratique, un tel objet matériel n'existe pas, mais il représente un cas idéalisé servant de référence...) et de Heinrich Hertz (Le hertz (symbole : Hz) est l’unité dérivée de fréquence du système international (SI). Elle est équivalente à une oscillation par...) sur l'effet photoélectrique (L'effet photoélectrique désigne l'ensemble des phénomènes électriques d'un matériau provoqués par l'action de la lumière. On distingue deux...) ont montré que les échanges d'énergie se faisaient par quantités définies, ou quanta. Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey) est un physicien qui fut successivement allemand, puis apatride...), en 1905, introduisit le concept de photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette...), quantum d'énergie électromagnétique. Le quantum d'énergie échangée (ou " énergie du photon ") dépend de la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme...) d'onde, selon la formule de Planck:

E = h

où ν est la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi...) de l'onde (exprimée en hertz Hz) et h est la constante de Planck (En physique, la constante de Planck, notée h, est une constante utilisée pour décrire la taille des quanta. Elle joue un rôle central dans la mécanique quantique et a été nommée d'après le physicien Max Planck.). Pour toute onde, on peut écrire

λ = c

où λ est la longueur d'onde (en mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en...) m) et c est la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour « célérité », la lumière se manifestant macroscopiquement comme un phénomène ondulatoire), est une constante physique, et donc...).

Les longueurs d'onde visibles à l'œil humain sont comprises entre 380 nm et 780 nm (en dessous ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) au-dessus infrarouge).

On peut récupérer cette énergie électromagnétique grâce aux panneaux photovoltaïques (rayonnement violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et d'un mélange de magenta (environ 100%) et de cyan (environ 50%) en...) et ultraviolet) ou encore par les chauffe-eau solaires (infrarouge). C'est aussi cette énergie qui est récupérée par les plantes pour la photosynthèse (La photosynthèse (grec φῶς phōs, lumière et σύνθεσις sýnthesis, composition) est le...), et par la pellicule photographique. Les photons peuvent provoquer des ionisations des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une...), les atomes excités cèdent alors leur énergie qui peut être récupérée sous une autre forme (par exemple électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les phénomènes...), photosynthèse), ou bien cela modifie la structure de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état...) qui est ainsi " imprimée " (par exemple pellicule photographhique. Les photons peuvent aussi céder leur énergie en provoquant l'agitation (L’agitation est l'opération qui consiste à mélanger une phase ou plusieurs pour rendre une ou plusieurs de ces caractéristiques homogènes. Plusieurs types d'opérations...) des atomes de la matière (par exemple chauffe-eau, four (Un four est une enceinte maçonnée ou un appareil, muni d'un système de chauffage puissant, qui transforme, par la chaleur les produits et les...) micro-onde). Dans le cas des ondes hertziennes (radio, télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de scènes animées et généralement sonorisées qui sont reproduites sur un poste...), téléphones portables), l'énergie électromagnétique provoque la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles sur une route.) d'un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur. Ces déplacements sont...) dans l'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) qui est transformée en son ou en image.

Constantes De Kourimate

  • Constante de Planck : h = 6,626 068 76 × 10-34 J.s (valeur expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et...), précision 5,2.10-41 J.s)
  • Permittivité électrique du vide : ε0 = 8,854 187 817... × 10-12 F.m-1 (valeur exacte)
  • Perméabilité magnétique du vide : μ0 = 4π × 10-7 = 12,566 370 614... × 10-7 N.A-2 (valeur exacte)
  • Vitesse (On distingue :) de la lumière dans le vide : c = 299 792 458 m.s-1 (valeur exacte)
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