CEM : Compatibilité électromagnétique
Rappels
L'objectif de cette partie est de comprendre ce que sont les champs électriques, magnétiques et électromagnétiques. Ces termes sont souvent utilisés en CEM, notamment dans les normes où ils permettent de classer les tests de performances.
Champ électrique
Principe
Un champ électrique est généré par la présence de charges électriques. C'est le cas lorsqu'un objet est chargé positivement alors qu'un autre est chargé négativement. S'il n'y a pas de conducteur entre les deux (par exemple, l'air qui est mauvais conducteur), aucun courant ne circule.
Un champ électrique apparaît alors entre les deux objets. Par convention, le champ électrique est orienté de la zone positive vers la zone négative.
Unité de mesure
Le champ électrique est lié à la notion de tension, qui représente la différence de potentiel (différence de concentration des charges électriques), et dont l'unité est le volt. Le champ électrique a donc une unité en volt/mètre.
Un exemple
Pour créer un champ électrique, il suffit de brancher un appareil électrique, par exemple, un grille pain sans l'allumer. Une tension apparaît alors et un champ électrique est généré.
Champ magnétique
Principe
A l'inverse du champ électrique, le champ magnétique apparaît lorsque les charges se déplacent. Par exemple, dans un circuit alimenté par une pile, le courant circule et génère un champ magnétique circulaire autour du fil.
Unité de mesure
L'apparition du courant (unité : ampère) est donc lié à génération du champ magnétique.
L'unité du champ magnétique est donc ampère/mètre.
Un exemple
Si on allume le grille pain, un courant apparaît et cela génère un champ magnétique.
Champ électromagnétique
Pourquoi certains tests de performance étudient le champ électromagnétique dans son ensemble, et d'autres s'intéressent uniquement au champ électrique ou magnétique ?
Evolution d'une onde électromagnétique
Généralement, un perturbateur émet à la fois champ magnétique et champ électrique. Cependant, au moment de l'émission, un de ces deux champs est prépondérant. En s'éloignant de la source, le champ complémentaire croît, jusqu'à ce que l'onde initiale devienne une "onde électromagnétique plane" : le rapport entre l'intensité du champ électrique sur l'intensité du champ magnétique (nommée impédance) devient constant (377 Ohms).
La distance à partir de laquelle l'onde devient plane vaut λ/2π, avec λ la longueur d'onde.
Champ proche vs champ lointain
On distingue deux champs :
- Le champ dit "proche" où les deux champs sont faiblement liés : un des champs est plus important que l'autre.
- Le champ dit "lointain" où l'onde électromagnétique est plane : les deux champs sont fortement liées.
Pour les fréquences élevées, la longueur d'onde est petite (la fréquence est inversement proportionnelle à la longueur d'onde). Dès que l'onde s'éloigne un peu de la source, elle dépasse la distance λ/2π. Dans la pratique, l'onde sera quasiment tout le temps dans le champ lointain, où les deux champs sont très liés l'un à l'autre. Pour les mesures, on étudie donc le champ électromagnétique, qui représente les deux champs électriques et magnétiques.
Pour les fréquences basses (par exemple, pour le réseau de distribution électrique : 50Hz), on distingue les deux champs puisqu'ils sont indépendants (interaction faible).