Cahier de texte – Physique

    Cahier de texte – physique

Semaine du 1er septembre

EL1 – Systèmes linéaires

Introduction avec Audacity

Fonction de transfert, analyse de Fourier

 

Semaine du 5 septembre

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 12 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 19 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 26 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

 

Semaine du 3 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

– Condensateur, énergie électrostatique

 

Semaine du 10 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

 

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 17 octobre

– Champ magnétique créé par un fil épais et infini

– 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 7 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 14 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 21 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

 

Semaine du 28 novembre

– Equation de la diffusion

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 5 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 12 décembre

– Conditions aux limites

TP modulation / démodulation / détection synchrone

 

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 3 janvier (sans les 2h du lundi donc sans MF4 jusqu’à l’application aux machines thermique)

Ecoulement externe incompressible et homogène autour d’un obstacle

– Force de traînée

– Notion de couche limite

– force de portance

 

 TP numérique + CNA + CAN

 

Semaine du 9 janvier

MF4 – Bilans macroscopiques

– Système ouvert, système fermé

– Bilan : méthode générale

Bilans thermodynamiques

– Bilan d’énergie interne

– Bilan d’entropie

– Application aux machines thermiques

S…

Modèle de l’écoulement parfait

– Notion d’écoulement parfait

– Relation de Bernoulli

– Effet Venturi

Ecoulements réels : pertes de charge dans une conduite

– Définitions

– Utilisation d’abaques

 

Semaine du 17 janvier

Bilans mécaniques

– Bilan d’énergie mécanique

– 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 23 janvier