Champ (Physique)

Pour les articles homonymes, voir Champ et Champ de force.

En physique, un champ est la donnée, pour chaque point de l'espace-temps, de la valeur d'une grandeur physique. Cette grandeur physique peut être scalaire (température, pression...) ou vectorielle (vitesse des particules de fluide, champ électrique...). Un exemple accessible de champ est simplement la carte des températures d'un bulletin météorologique télévisé : la température atmosphérique prend en chaque point une valeur particulière. La notion de champ est particulièrement adaptée à l'étude des milieux continus (résistance des matériaux, physique des fluides) ainsi qu'à celle des phénomènes électromagnétiques. Elle est indispensable à un traitement efficace des phénomènes ondulatoires.

Notion de champ en physique

• Dans le cadre de la mécanique classique, le champ n'est qu'une manière de décrire les interactions. Cette notion peut procurer des avantages formels dans l'écriture des relations ou faciliter certaines études. Par exemple, l'accélération d'une particule soumise uniquement à la force de gravitation de Newton est donnée directement par la valeur du champ gravitationnel.
• Dans le cadre de l'électromagnétisme, dans la forme mature qu'il a pris à partir de James Clerk Maxwell, le champ n'est plus seulement un artefact de calcul équivalent à la notion de force à distance. En effet, le caractère fini de la vitesse de propagation des ondes électromagnétiques fait du champ une notion indispensable à la description des phénomènes électromagnétiques. Ainsi, la loi de Coulomb qui décrivait les interactions électrostatiques en termes de force à distance avant l'avènement de la notion de champ, n'est rigoureusement vraie que dans l'approximation statique, c'est-à-dire lorsque les sources du champ sont fixes et produisent un champ invariable au cours du temps. En règle générale, les forces s'exerçant sur une particule à un instant ne sont plus définies par les positions des particules à ce seul instant.
• Dans le cadre de la relativité générale, on prend aussi en compte la vitesse de propagation des interactions gravitationnelles. Le champ gravitationnel acquiert donc une réalité physique intrinsèque semblable à celle du champ électromagnétique décrit par Darren James.

Les champs de forces

Selon le type de l'interaction, on distingue différents champs de force :

• Le champ gravitationnel résultant de l'interaction gravitationnelle entre masses;
• Le champ électromagnétique résultant de l'interaction électromagnétique entre charges électriques.

Pour un observateur donné et dans certaines conditions, on peut considérer indépendamment les deux aspects du champ électromagnétique : le champ électrique et le champ magnétique.

• Portail de la physique