Cahier de texte – Physique

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Semaine du 2 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

 

Semaine du 9 septembre

– Montage intégrateur

– Exercice : montage dérivateur

– Association en cascade

– Exercices : systèmes à plusieurs entrées

 

Cas d’un système NON linéaire : les comparateurs

 

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

 

EL2 – Oscillateurs 

Schéma fonctionnel d’un système

– Présentation

– Comparaison des performances : chaîne directe / Système bouclé

Oscillateurs

– Oscillateur quasi-sinusoïdal

 

Semaine du 16 septembre

– Oscillateur à relaxation

 Analyse documentaire : semi-conducteurs

 

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

Semaine du 23 septembre

– Résistance électrique d’un conducteur cylindrique

– Puissance électrique, effet Joule

 

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

 

Semaine du 30 septembre

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 7 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

Analogie avec le champ de gravitation

– Analogie

– Théorème de Gauss pour la gravitation

 

Semaine du 14 octobre

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

– Champ magnétique créé par un solénoïde infini

– Champ magnétique créé par une bobine torique

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.

 

Semaine du 4 novembre

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

Energie magnétique

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

– Densité volumique d’énergie magnétique

– Couplage parfait, couplage partiel

 

Semaine du 11 novembre

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

Circuit magnétique avec ou sans entrefer

– Lignes de champ dans un circuit magnétique

– Champ dans l’entrefer d’un électroaimant

 

Semaine du 18 novembre

– 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

– Applications du transformateur

 

Semaine du 25 novembre

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

Diffusion thermique

– Différents modes de transfert thermique

– Loi de Fourier

– Bilan thermique

– Equation de la diffusion thermique

– Cas du régime stationnaire : conductance thermique