Camp electromagnetic

Un camp electromagnetic es la representacion dins l'espaci de la fòrça electromagnetica qu'exercisson de particulas cargadas. Concèpte important de l'electromagnetisme, aqueste camp representa l'ensemble de las compausantas de la fòrça electromagnetica s'aplicant sus una particula carga se desplaçant dins un referencial galilèu.

Una particula de carga q e de vector velocitat ${\vec {v}}$ subís una fòrça que s'exprimís per:

{\vec {F}}=q\;({\vec {E}}+{\vec {v}}\land {\vec {B}})

ont ${\vec {E}}$ es lo camp electric e ${\vec {B}}$ es lo camp magnetic. Lo camp electromagnetic es l'ensemble $({\vec {E}},\ {\vec {B}})$ .

Lo camp electromagnetic es en efièch la composicion de dos camp vectorial que se pòt mesurar de biais independent. Pasmens aquestas doas entitats son indissociablas:

la separacion en compausanta magnetica e electrica es pas qu'un punt de vista dependent del referencial d'estudi;
las equacions de Maxwell regissent las doas compausantas electrica e magnetica son cobladas, tant que tota variacion de l'un induch una variacion de l'autre.

Lo comportament dels camps electromagnetics es descrich de biais classic per las equacions de Maxwell e de biais mai general per l'electrodinamica quantica.

Lo biais mai general de definir lo camp electromagnetic es aquesta del tensor electromagnetic de la relativitat especiala.

Transformacion galilèa del camp electromagnetica

La valor atribuida a caduna de las compausantas electrca e magnetica del camp electromagnetic depend del referencial d'estudi. En efièch se considèra mai sovent en regime estatic que lo camp electric es creat per de cargas al repaus alara que lo camp magnetic es creat per de cargas en movement (corrents electrics). Pasmens la nocion de repaus e de movement es relativa al referencial d'estudi.

Pasmens, depuèi la definicion que'n donan las equacions de Maxwell e depuèi l'interpretacion d'Einstein, al contrari dels camps electrics e magnetics que pòdon èsser estatics al respècte d'un referencial corrèctament causit, la particularitat caracteristica del camp electromagnetic es sempre d'èsser subjècte a propagacion, a la velocitat de la lutz, quin que siá lo referencial causit.

Dins l'encastre de la relativitat galilèa, se se considèra dos referencials d'estudi galilèus (R) e (R'), amb (R') en movement rectilinèu unifòrme de velocitat V al respècte de (R), e se se nomena v' la velocitat d'una carga q dins (R'), sa velocitat dins (R) es v = v' + V.

Se se nomena (E, B) e (E', B') las compausantas del camp electromagnetic respectivament dins (R) e dins (R'), l'expression de la fòrça electromagnetica devent èsser identic dins los dos referencials s'obten la transformacion dels camps electromagnetics mercé a:

q[{\vec {E}}+({\vec {v'}}+{\vec {V}})\land {\vec {B}}]=q({\vec {E'}}+{\vec {v'}}\land {\vec {B'}})

Aquesta relacion essent veraia quina que siá la valor de v' avèm:

{\vec {B'}}={\vec {B}}

e

{\vec {E'}}={\vec {E}}+{\vec {V}}\land {\vec {B}}

Frequéncia

La frequéncia d’un camp electromagnetic es le nombre de variacions del camp per segonae. S’exprimís en hertz (Hz) o cicles per segonda, e s’espandís de zèro a l’infinit. Una classificacion simplificada de las fréquéncias es presentada çai dejós, e unes exemples d’aplicacions dins cada gama son indicats.

Frequéncia	Gama	Exemples d’aplicacions
0 Hz	Camps estatics	Electricitat estatica
50 Hz	Extrèmament bassas frequéncias (ELF)	Linhas electricas e corrent domestic
20 kHz	Frequéncias intermediàrias	Ecrans vidèo, placas a induccion culinàrias
88 – 107 MHz	Radiofrequéncias	Radiodifusion FM
300 MHz – 3 GHz	Radiofrequéncias microondas	Telefonia mobila
	400 – 800 MHz	Telefòn analogic (Radiocom 2000), television
	900 MHz et 1800 MHz	GSM (estandard europèu)
	1900 MHz – 2,2 GHz	UMTS
	2400 MHz - 2483.5 MHz	forn microondes, Wi-Fi, Bluetooth
3 – 100 GHz	Radars	Radars
385 – 750 THz	Visible	Lutz, làsers
750 THz — 30 PHz	Ultraviolets	Solelh, fototerapia
30 PHz — 30 EHz	Rais X	Radiologia
30 EHz et plus	Rais gammà	Fsica nucleara

Los rais X e gammà pòdon trencar los ligams molecularis e èsser a l'origina d'ionizacions, factor cancerigèn.

Los rais ultraviolets, visibles e infraroges (300 GHz - 385 THz)^[1] pòdon modificar los nivèls d'energia al nivèl dels ligams al sen de las moleculas.

Intensitat e poténcia

L’intensitat d’un camp es exprimada mejans diferentas unitats:

pels camps electric, lo vòlt per mètre (V/m)
pel camp magnetic, lo Tesla (T) (1 T = 1 Wb⋅m^-2 = 1 kg⋅s^-2⋅A^-1).

Segon lo rai d’exposicion, en densitat surfacica de poténcia (DSP, en W/m²). La DSP es proporcionala al produch del camp electric pel camp magnetic:

DSP=E\times H={\frac {E^{2}}{377}}=377\times H^{2}

, o encara:

E={\sqrt {377\times DSP}}

Lo vector de Poynting permet de representar la densitat susfacica d'energia d'una onda.
La poténcia globala contenguda dins un camp electromagnetic pòt tanben s’exprimar en watts (W).

Autras proprietats

La polarizacion: orientacion del camp electric dins la radiacion

La modulacion:

d’amplitud (AM),
de frequéncia (FM),
de fasa (PW),
pas de modulacion = emission en continú (CW)

Quand l’emission es modulada, cal diferenciar la poténcia maximala, nomenada poténcia-cresta, e la poténcia majana resultant de la modulacion. Per exemple, dins una emission radar amb d'impulsions d’una durada de 1 ms totas las segondas, la poténcia mejana es 1000 còps inferiora a la poténcia-cresta dins l’impulsion.

Exposicion als camps electromagnetics

Los camps electromagnetics pòdon aver una influéncia non desirada sus unes equipaments electrics o electronics (se dich alara compatibilitat electromagnetica).

De reglementacions especificas foguèron adoptadas dins gaireben totes lo païses per limitar las exposicions als camps electromagnetics; pels equipemants (directiva CEM en Euròpa) e per las personas (recomandacion 1999/519/CE e directiva 2004/40/CE en Euròpa).

Dins lo mond, l'exposicion de las personas e de l'environament e los factors de riscs fan dempuèi las annadas 1960 l'objècte d'estudis, contradictòri, portant sus l'estudi sul gra potencial de nocivitat o non nocivitat d'unes camps electromagnetics. A l'ora d'ara, se recomanda, per principi de precaucion, de limitar l’exposicion de las personas a risc, coma las femnas encenchas, los enfants, coma las personas « electrosensiblas ». Les principalas font de s'aparar son las linhas nautatension, las IRM, e tot emetor radiofrequéncia (GSM, 3G, Wi-Fi...).

Utilizacion industriala e prospectiva

De generators d'impulsion electromagnetica (IEM) permetent de far mai larg o mai prim de tudèls en alumini
Coma alternativa al talhament làser (lenta, fòrça consommatritz d'energia e polluent l'aire quand vaporisa lo metal), de procediments innovants^[2] utilizan una poténcia impulsion electromagnetica per talhar o traucar de metals fòrça durs; 200 millisegondas sufison per traucar, contra 1,4 segonda pel làser dins un mèsme acièr (7 còps mens rapid e lo trauc es pas net). Una poténcia bobina transforma una energia pulsada en camp magnetic qu'expulsa literalament la superfícia a talhar fòra de la taula (pression equivalenta a 3500 bars gaireben).

Nòtas e referéncia

↑ {{{títol}}}.
↑ PDF « Découpe d’acier par champ électromagnétique » (version du 19 juillet 2014 sur l'Internet Archive)Modèl:Lien archive, Institut Fraunhofer de recherche sur les machines-outils et les techniques de transformation (IWU) de Chemnitz (Saxe), mars 2010.