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
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 30 janvier (+1h)
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
Semaine du 6 février (+1h)
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
Applications
– Modes propres d’une corde vibrante fixée à ses 2 extrémités
Semaine du 14 février
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
Semaine du 6 mars (concours blanc. Cours 2h)
– Equation de propagation des ondes sonores
Semaine du 7 mars
– Concours blanc
Ondes sonores planes progressives
– Ondes planes progressives
– Ondes planes progressives harmoniques
Semaine du 13 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 20 mars
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
Phénomènes linéaires de propagation : absorption et dispersion