- 1. Historique
- 2. Les postulats de la relativité
- 3. Les transformations de Lorentz
- 4. Dilatation du temps et contraction des longueurs
- 5. Simultanéité
- 6. Espace-temps et quadrivecteurs
- 7. Quantité de mouvement et énergie
- 8. L'équivalence masse-énergie
- 9. Champs électriques et magnétiques
- 10. Bibliographie
RELATIVITÉ Relativité restreinte
Champs électriques et magnétiques
La théorie de la relativité impose que les champs électriques et magnétiques créés par une distribution de charges sont deux aspects différents d'un même phénomène. Les équations de Maxwell qui unifient l'électromagnétisme étaient déjà de fait conformes à la relativité restreinte, et le paramètre c qui y décrit la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques y apparaissait bien comme indépendant du choix d'un référentiel. Un exemple simple permet d'illustrer à quel point il convient beaucoup mieux de parler de champ électromagnétique que de séparer ses composantes électriques et magnétiques. Prenons un condensateur formé de deux plaques parallèles, chargées et immobiles. En considérant la situation à partir d'un référentiel lié à ce système, on peut affirmer qu'il existe un champ électrique perpendiculaire aux plaques. Pourtant, si on l'observe en référence à un repère en mouvement (parallèlement aux plaques et de vitesse constante), on doit considérer que les charges réparties sur les armatures se déplacent et forment donc un courant électrique qui donne naissance à un champ magnétique parallèle aux plaques mais perpendiculaire au mouvement. De plus, la contraction de la longueur de la plaque a pour conséquence une augmentation de l'intensité du champ électrique par un facteur γ. On peut vérifier que cette variation de perspective ne modifie pas les conséquences mesurables, par exemple la trajectoire physique d'une particule chargée qu'on aurait placée entre les deux plaques. Ainsi, appeler un phénomène électrique ou magnétique n'est qu'une question de point de vue. Mathématiquement, on a bien affaire à un objet unique, en fait un tenseur à deux indices dans un espace à quatre dimensions.
Les conséquences de la relativité restreinte ont donné lieu à de multiples vérifications expérimentales indirectes, et sa pertinence dans la description des phénomènes mettant en jeu de grandes vitesses ne fait plus de doute. Il n'en reste pas moins que ses concepts continuent d'étonner. Albert Einstein disait lui-même que : « quiconque aura vraiment compris la théorie de la relativité pourra difficilement éviter d'être captivé par sa magie ».
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Écrit par
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
Classification
Médias
Théorie de la relativité
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Encyclopedia Britannica
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