Qu'est ce que l'électromagnétisme?

L’électromagnétisme est l’étude de l’ensemble des phénomènes physiques associés à une propriété de la matière appelée charge électrique. Il y a deux types de charges électriques (nous utiliserons le terme charge à partir de maintenant pour simplifier): positives et négatives. Ces charges sont quantifiées: elles sont des multiples entiers d’une unité fondamentale de charge (la valeur absolue de la charge de l’électron) qui, dans les unités du Système International vaut:

Où C est l’abréviation de coulomb, l’unité de charge dans le Système International.

La matière est formée d’atomes qui sont neutres électriquement: c’est à dire qu’ils ont le même numéro de charges positives et négatives. Les charges positives s’appellent protons et elles se trouvent dans les noyaux des atomes. Autour du noyau il y a un nombre égale de charges négatives (électrons) que de protons dans le noyau. La figure suivante correspond à une représentation schématique de la structure d’un atome.

Plus un atome est lourd, plus le nombre de protons sera élevé dans son noyau, et par conséquent plus le nombre d’électrons sera important.

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On dit qu’un objet est chargé positivement lorsque les atomes qui le constituent ont perdu certains de leurs électrons (par exemple en frottant l’objet avec un autre) et qu’il y a un déséquilibre de charges. On dit au contraire qu’un objet est chargé négativement lorsque les atomes qui le constituent ont plus d’électrons que de protons.

Comme le nombre d’atomes d’un objet est généralement très grand (pour vous donner une idée de l’ordre de grandeur, le nombre d’Avogadro est 6.02214076×10²³), la charge de l’objet semble être continue alors qu’en réalité elle est constituée d’un très grand nombre d’atomes pour lesquels il s’est produit un déséquilibre entre les charges positives et négatives. Nous ne prendrons néanmoins pas en compte la structure microscopique de la matière pour étudier les phénomènes électriques et nous parlerons des interactions qui se produisent entre des charges que nous appellerons simplement q.

L’interaction qui se produit entre les charges s’appelle la force électromagnétique, c’est l’une des forces fondamentales de la nature.

Lorsque l’interaction a lieu entre des charges au repos, elle s’appelle force électrostatique et elle est décrite mathématiquement par la loi de Coulomb. Les phénomènes associés aux charges en mouvement constituent eux le magnétisme. Le physicien James Clerk Maxwell unifia la description des deux phénomènes lorsqu’il formula ses équations à la fin du XIXe siècle. Maxwell découvrit que l’électricité et le magnétisme ne sont que deux manifestations différentes du même phénomène physique: l’interaction entre les charges électriques.

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