8.4
En électromagnétisme, les raies du champ électrique — représentant la direction de la force électrique — sont toujours perpendiculaires aux raies équipotentielles, le long desquelles l’énergie potentielle reste constante.
Ces deux ensembles de droites se croisent à angle droit, formant des trajectoires orthogonales.
Pour comprendre le concept mathématiquement, considérons une famille de paraboles s’ouvrant le long de l’axe des x, écrite x = ky², où k est une constante.
En dérivant l’équation par rapport à x, on obtient la pente de la tangente en un point quelconque sur une parabole.
Pour généraliser le résultat à tous les membres de la famille, en éliminant k , on obtient une pente exprimée en termes de x et y.
La direction perpendiculaire à cette pente est donnée par le réciproque négatif.
En substituant y/2x dans l’expression de la pente et en réarrangeant on obtient l’équation des trajectoires orthogonales des paraboles
En intégrant cette équation, on obtient une expression générale qui montre une famille d’ellipses centrée à l’origine.
Ces ellipses intersectent les paraboles à angle droit, reflétant la façon dont les lignes de champ électrique croisent les surfaces équipotentielles dans les systèmes physiques réels.
Les trajectoires orthogonales décrivent la relation géométrique entre deux familles de courbes qui se coupent à angle droit. Un exemple illustratif co…
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