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Le cours peut être adressé à des étudiants de physique fondamentale ou physique nucléaire . Il s'agit d'un contenu avancé qui leur permettra de renforcer leur compréhension des phénomènes électromagnétiques et de leurs applications dans des domaines comme la physique des particules, les moteurs électriques, ou encore l'imagerie médicale.
Accroche :
"Imaginez qu’un simple fil électrique puisse faire dévier l’aiguille d’une boussole… C’est cette
Accroche :
"Imaginez qu’un simple fil électrique puisse faire dévier l’aiguille d’une boussole… C’est cette découverte révolutionnaire par Œrsted en 1820 qui a conduit à la formulation de la loi de Biot-Savart, pierre angulaire de l’électromagnétisme moderne. Aujourd’hui, nous allons explorer comment cette loi permet de calculer les champs magnétiques, des fils rectilignes aux IRM !"*
Objectif du cours :
Comprendre et appliquer la loi de Biot-Savart pour résoudre des problèmes concrets en physique et ingénierie.
Résumé :"Ce cours vous offre une boîte à outils complète : théorie, simulations, applications industrielles… Et surtout, la capacité de prédire et concevoir des systèmes magnétiques !"
Prérequis :
Bases en calcul vectoriel (produit vectoriel, intégrales).
Notions d'électrostatique (loi de Coulomb).
Compétences visées :
Comprendre la formulation mathématique et physique de la loi.
Calculer le champ magnétique pour des géométries simples (fil, spire, solénoïde).
Relier la loi à d'autres principes (théorème d'Ampère, équations de Maxwell).
Simuler des champs magnétiques avec Python ou des logiciels spécialisés.
Taxonomie de Bloom :
Niveaux 1-2 (Mémoriser, Comprendre) : Formule, hypothèses.
Niveaux 3-4 (Appliquer, Analyser) : Résolution de problèmes.
Niveaux 5-6 (Évaluer, Créer) : Projets de simulation.
Structure du Cours
Module 1 : Fondements théoriques
Historique et contexte (Biot, Savart, Ampère).
Formulation vectorielle et interprétation physique.
Comparaison avec la loi de Coulomb (analogie électrostatique/magnétostatique).
Module 2 : Applications classiques
Champ magnétique d'un fil infini.
Champ au centre d'une spire circulaire.
Configuration des solénoïdes et bobines.
Module 3 : Approches modernes
Simulations numériques (Python avec
numpyetmatplotlib).Utilisation de logiciels (COMSOL, ANSYS) pour des cas complexes.
Applications en ingénierie (MRI, moteurs électriques).
Module 4 : Projet pratique
Travail dirigé : Calculer et visualiser le champ d'une boucle de courant.
Défi : Optimiser la géométrie d'un système pour un champ magnétique cible.
