Les infos clés
En résumé
Ce cours d'électromagnétisme est le premier d'une série de cours de physique qui vous donnera les bases nécessaires pour aborder l'astrophysique.
Dans la première partie du MOOC électromagnétisme, nous découvrirons les base de l’analyse vectorielle appliquée à la physique. Nous traiterons ensuite l’électromagnétisme, proprement dit, en introduisant les champs électriques et magnétiques par leur action sur une particule chargée. Puis, après avoir vu les opérateurs divergence et rotationnel et les théorèmes de Stokes et d'Ostrogradski, nous étudierons les équations de Maxwell et leur divers régimes : les ondes électromagnétiques, l’électrostatique, la magnétostatique, les régimes variables et l’induction magnétique.
La plupart des exemples que nous utiliserons dans ce cours proviennent de l’astrophysique et en particulier de la physique du Soleil, qui est un merveilleux laboratoire distant présentant une large variété de phénomènes électromagnétiques
Le cours se déroule pendant dix semaines avec la mise à disposition de nouveaux contenus chaque semaine. Une coupure de 15 jours interviendra entre la sixième et la septième semaine (pendant les vacances scolaires de Noël). À la fin du cours, vous aurez deux semaines supplémentaires pour (terminer de) réaliser la totalité des exercices et obtenir l'attestation de suivi avec succès. L'équipe pédagogique vous accompagnera sur la totalité des 14 semaines.
Les prérequis
Ce cours s’adresse à tous ceux qui veulent maîtriser les bases de physique nécessaires pour comprendre les mécanismes qui sont à l’oeuvre dans l’Univers. Étudiants, enseignants, amateurs d‘astronomie, vous êtes tous les bienvenus.
Ce cours est d’un niveau L2 scientifique. En particulier, il est recommandé d'avoir
- en mathématiques : des notions de géométrie (repère cartésien, vecteur, norme) de trigonométrie et d'analyse (fonctions à plusieurs variables, intégration, équations différentielles),
- en physique : des notions de cinématique (vitesse et accélération), de dynamique (force, travail, puissance), d'électricité (courant, intensité) et éventuellement de structure de l'atome.
Le programme
- Semaine 1 : Présentation du cours et bases de l'analyse vectorielle
- Semaine 2 : Force de Lorentz, mouvement d'une particule chargée dans un champ électrique et dans un champ magnétique
- Semaine 3 : Équation horaire, oscillateur harmonique, effet Zeeman, effet d'une onde sur un électron
- Semaine 4 : Analyse vectorielle (opérateurs, circulation, flux, théorème de Stokes et d'Ostrogradski)
- Semaine 5 : Équations de Maxwell dans des milieux conducteurs
- Semaine 6 : Ondes dans le vide et dans un milieu diélectrique
- Semaine 7 : Équations de Maxwell en régimes stationnaires : l'électrostatique
- Semaine 8 : Équations de Maxwell en régimes stationnaires : la magnétostatique
- Semaine 9 : Force de Laplace, loi d'Ohm, Induction et ARQS
- Semaine 10 : Équation de conservation de l'énergie électromagnétique
Les intervenants
Jean-Marie Malherbe
Astronome, Observatoire de Paris, LESIA
Spécialiste de physique du Soleil, il travaille avec le plus puissant télescope spatial dédié à l'observation du soleil, le satellite JAXA/NASA HINODE (SOLAR B) lancé en 2006. Son thème de recherche principal porte sur les mécanismes convectifs qui donnent naissance aux différentes échelles de surface. Il enseigne la physique en CPES 2 à Paris Sciences et Lettres ainsi que la physique solaire/techniques d'observation au DU ECU et au Master M1 de l'Observatoire.
Charlotte Gehan
Doctorante, Observatoire de Paris, LESIA
Elle étudie les pulsations des étoiles géantes rouges afin d'en déduire leur rotation interne, plus particulièrement la rotation de leur coeur. Elle utilise les données du satellite Kepler, les plus précises obtenues jusqu'à présent pour sonder les étoiles via l'astérosismologie. Médiatrice scientifique pendant un an au Palais de la Découverte, elle enseigne dorénavant le traitement du signal au Master M1 de l'Observatoire.
Gilles Bessou
Vidéaste, infographiste
Thomas Boulogne
Ingénieur pédagogique, chef de projet
Nawelle Megri
Gestionnaire administrative
Le concepteur
Fondé en 1667, l’Observatoire de Paris est le plus grand pôle national de recherche en astronomie. 30 % des astronomes français y poursuivent leurs recherches au sein de cinq laboratoires et un institut. Situés sur ses campus de Paris, Meudon et Nançay, ils sont tous des Unités Mixtes de Recherche (UMR) avec le CNRS et, souvent, avec de grandes universités scientifiques de la région parisienne.
Les missions de l’Observatoire sont aussi développées au sein de deux services scientifiques. L’Observatoire de Paris est un Grand établissement relevant du Ministère de l’Enseignement supérieur et de la Recherche.
La plateforme
France Université Numérique est le diffuseur des cours en ligne des établissements d’enseignement supérieur français et de leurs partenaires.
Il opère plusieurs plateformes de diffusion, dont la plus connue, FUN MOOC, est la première plateforme académique francophone mondiale. Grâce à de nombreux établissements partenaires, cette plateforme propose un vaste catalogue de cours s’enrichissant de jour en jour avec des thématiques variées et d’actualité.
