Cahier de texte – Physique

    Cahier de texte – physique

Semaine du 4 septembre

EL1 – Systèmes linéaires

Introduction avec Audacity

Fonction de transfert, analyse de Fourier

 

Stabilité des systèmes

– Définition

– Critère de stabilité d’un système du 1er ordre

– Critère de stabilité d’un système du 2nd ordre

 

Grandes fonctions linéaires

– Modèles utilisés pour l’amplificateur opérationnel

– Montages amplificateurs

– Montage intégrateur

– Exercice : montage dérivateur

– Association en cascade

– Exercices : systèmes à plusieurs entrées

 

Semaine du 11 septembre

Cas d’un système NON linéaire : les comparateurs

 

EL2 – Oscillateurs 

Oscillateurs

– Oscillateur quasi-sinusoïdal

– Oscillateur à relaxation

TP : montages à ALI, défauts de l’ALI, filtrage. Observation expérimentale d’un oscillateur quasi-sinusoïdal. Observation du phénomène d’influence électrostatique.

 

Semaine du 18 septembre

EM1 – Transport de charge électrique

Conservation de la charge

– Propriétés de la charge

– Distributions macroscopiques de charges

– Densité volumique de courant électrique

– Equation locale de conservation de la charge

Conducteur ohmique

– Loi d’Ohm locale

– Résistance électrique d’un conducteur cylindrique

– Puissance électrique, effet Joule

 

EM7 – Analyse vectorielle

 

Semaine du 25 septembre

EM2 – Symétries des champs électrique et magnétique 

Caractère polaire du champ électrique

– Invariances, symétries d’une distribution de charges électriques

– Invariances et symétries du champ électrique

Caractère axial du champ magnétique

– Invariances, symétries d’une distribution de courants électriques

– Invariances et symétries du champ magnétique

 

EM3 – Champ électrostatique 

Le champ électrostatique

– Interaction coulombienne

– Champ électrostatique créé par une charge ponctuelle

Théorème de Gauss

– Flux d’un champ créé par une charge ponctuelle

– Le théorème de Gauss

– Principe du calcul du champ + 1 exemple

 

Semaine du 2 octobre

Equations locales de l’électrostatique

– Du théorème de Gauss à l’équation locale de Maxwell-Gauss

– Equation de Maxwell-Faraday en électrostatique, existence du potentiel

électrique

– Energie potentielle d’une charge ponctuelle dans un champ électrostatique

extérieur

– Equation de Poisson

Propriété topographiques du champ électrique et du potentiel

– Lien entre lignes de champ et surfaces équipotentielles

– Conservation du flux électrique en dehors des sources

Exemples de calculs de champs électrostatiques

– Distribution de charge à symétrie cylindrique

– Distribution de charge à symétrie sphérique

– Plan illimité uniformément chargé

 

 

Semaine du 9 octobre

Analogie avec le champ de gravitation

– Analogie

– Théorème de Gauss pour la gravitation

 

EM4 – Champ magnétostatique

Equations locales de la magnétostatique

– Rappel : définition du champ magnétique

– équations de Maxwell-Ampère et Maxwell-Thomson

Equations intégrales de la magnétostatique

– Conservation du flux

– Théorème d’Ampère

Exemples de calculs de champs magnétostatiques

– Champ magnétique créé par un fil infini
– Champ magnétique créé par un fil épais et infini

 

TP : mise en oeuvre d’un oscillateur quasi-sinusoïdal et d’un oscillateur

astable. Observation d’un oscillateur à portes logiques. Observation du

phénomène d’influence électrostatique et de lignes équipotentielles expérimentales.

 

Semaine du 16 octobre

– Champ magnétique créé par un solénoïde infini

– Champ magnétique créé par une bobine torique

Forces de Laplace

– Description volumique

– Modèle filiforme

 

EM5 – Electromagnétisme dans l’ARQS

Equations de Maxwell et ARQS magnétique

– Cas général, existence des courants de déplacement

– Forme intégrale des équations de Maxwell

– ARQS magnétique

Courants de Foucault

– géométrie des courants de Foucault

– Puissance dissipée par effet Joule

 

Semaine du 6 novembre

Energie magnétique

– Energie magnétique d’une bobine seule et de 2 bobines couplées

– Densité volumique d’énergie magnétique

– Couplage parfait, couplage partiel

 

EM6 – Milieux ferromagnétiques

Matériaux ferromagnétiques

– Champ créé par un dipôle magnétique

– Actions subies par un dipôle magnétique dans B extérieur

– Aimantation d’un milieu magnétique

– Milieux ferromagnétiques

 

Semaine du 13 novembre

Circuit magnétique avec ou sans entrefer

– Lignes de champ dans un circuit magnétique

– Champ dans l’entrefer d’un électroaimant

– Inductance propre d’une bobine

– Pertes d’une bobine réelle à noyau

ET1 – Transformateur

Introduction à la conversion de puissance : puissance électrique en

régime sinusoïdal

– Puissance moyenne, facteur de puissance

– Puissance moyenne absorbée par une impédance

Transformateurs

– Modèle du transformateur idéal

 

Semaine du 20 novembre

– Applications du transformateur

TP matériau magnétique et transformateur. Expériences de mécanique des fluides (traînée, viscosimètre de Couette)

 

DI1 – Diffusion

Introduction : écriture infinitésimale du 1er et du 2ème principes de la

thermodynamique

– Le premier principe

– Le 2ème principe

Diffusion de particules

– Description du phénomène

– Loi de Fick

– Loi de conservation

– Equation de la diffusion

 

Semaine du 27 novembre

Diffusion thermique

– Différents modes de transfert thermique

– Loi de Fourier

– Bilan thermique

– Equation de la diffusion thermique

– Cas du régime stationnaire : conductance thermique

– ARQS, analogie électrocinétique avec un circuit RC

 

Semaine du 4 décembre

MF1 – Introduction à la mécanique des fluides : débits et lois de conservation

Description de l’écoulement d’un fluide

– Notion de particule de fluide

– Description eulérienne des vitesses

Conservation de la masse

– Débit volumique, débit massique

– Equation de conservation de la masse

Etude de quelques écoulements

– Ecoulement stationnaire (ou « permanent »)

– Ecoulement incompressible et homogène

 

MF2, complément – Statique des fluides

 

MF2 – Actions de contact sur un fluide

Pression

– La force de pression

– Equivalent volumique de la force de pression

Viscosité dynamique

– Forces de viscosité

 

Semaine du 11 décembre

– Conditions aux limites

 

MF3 – Fluides en mouvement

Ecoulement interne incompressible et homogène dans une conduite cylindrique

– Écoulements laminaire, turbulent, nombre de Reynolds

– Chute de pression dans une conduite horizontale, cas Re faible

– Chute de pression dans une conduite horizontale, cas Re élevé

 

Semaine du 18 décembre

Ecoulement externe incompressible et homogène autour d’un obstacle

– Force de traînée

– Notion de couche limite

– force de portance

 

MF4 – Bilans macroscopiques

– Système ouvert, système fermé

– Bilan : méthode générale

Bilans thermodynamiques

– Bilan d’énergie interne

– Bilan d’entropie

– Application aux machines thermiques

TP modulation / démodulation / détection synchrone

 

Semaine du 8 janvier

Modèle de l’écoulement parfait

– Notion d’écoulement parfait

– Relation de Bernoulli

– Effet Venturi

Bilans mécaniques

– Bilan d’énergie mécanique

 

Semaine du 15 janvier

– Bilan de quantité de mouvement

– Bilan de moment cinétique

 

ET3 – Conversion électronique de puissance

Différents éléments intervenant dans la conversion

– Principes de la conversion de puissance

– Les interrupteurs

– Les sources

 

Semaine du 22 janvier

Application au hacheur

– Transfert d’énergie entre deux sources idéales

– Cas où la source de courant est une m.c.c

Autres applications

– Redresseur

– Onduleur

 

ET2 – Conversion électro-magnéto-mécanique

Contacteur électromagnétique en translation

– Exemple du relais

– Energie et force électromagnétique

 

Semaine du 29 janvier

Machine synchrone

– Structure d’un moteur synchrone à pôles lisses et à excitation séparée

– Champ magnétique dans l’entrefer

– Champ glissant statorique, champ glissant rotorique

– Energie, couple et condition de synchronisme

– Modèle électrique de l’induit

– Réversibilité et applications

 TP numérique + CNA + CAN

 

Semaine du 5 février

Machine à courant continu

– Structure d’une machine à courant continu à pôles lisses

– Couple et force contre électromotrice

– Fonctionnement moteur d’une mcc

– Réversibilité et applications

 

PO1 – Propagation unidimensionnelle non dispersive

Equation de d’Alembert unidimensionnelle

– Notion d’ondes

– Corde vibrante

Familles de solutions de l’équation de d’Alembert

– Ondes progressives

– Ondes progressives harmoniques (ou monochromatiques)

– Ondes stationnaires

 

Semaine du 26 février (concours blanc. Cours 2h)

 

– Concours blanc

Applications

– Modes propres d’une corde vibrante fixée à ses 2 extrémités

 

Semaine du 4 mars

 TP mcc et redresseur

– Résonances sur la corde de Melde

– Ondes le long d’un câble coaxial sans pertes

 

PO2 – Ondes sonores dans les fluides

Equation d’onde

– Nature de l’approximation acoustique

– Equations de couplage linéaires

– Equation de propagation des ondes sonores

 

Ondes sonores planes progressives

– Ondes planes progressives

– Ondes planes progressives harmoniques

 

Semaine du 11 mars

– Cas d’une onde sonore sphérique

Aspects énergétiques

– Vecteur densité de courant énergétique

– Densité volumique d’énergie sonore

– Energie d’une OPPH

– Intensité sonore et décibels acoustiques

– Retour sur les hypothèses

– Effet Doppler

Réflexion et transmission

– Relations de passage à la séparation entre 2 fluides

– Coefficients de réflexion et de transmission en amplitude

– Coefficients de réflexion et de transmission en puissance

 

Semaine du 18 mars (+ 4 heures classe entière mercredi)

PO3 – Ondes électromagnétiques

Ondes électromagnétiques dans le vide

Equations de propagation de E et B

Structure des ondes planes progressives harmoniques

Polarisation rectiligne d’une onde plane progressive

Equation locale de Poynting

Propagation de l’énergie

Phénomènes linéaires de propagation : absorption et dispersion

Relation de dispersion

Paquet d’onde

Effet de peau dans un conducteur ohmique

 

Semaine du 25 mars (+ 4 heures classe entière mercredi)

Onde dans un plasma

Onde thermique

Interface entre 2 milieux, cas des ondes électromagnétiques

Relations de passage du champ électromagnétique

Onde réfléchie par un conducteur parfait

Courant surfacique sur le conducteur

Coefficient de réflexion en puissance


Semaine du 01 avril

Révisions

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