Thème : Electromagnétisme

jeudi 14 avril 2011

Cours

  • Remise de l'exercice 3 du TD7 de Thermodynamique
  • Distribution de la fiche sur les déplacements, surfaces et volumes élémentaires
  • EM1 Des charges aux champs
    1. Charges électriques et distribution de charges
      1. Notion de charge électrique
        2. Observations expérimentales, machine de Whimshurst , interprétation. Propriétés de la charge.
      2. Distribution de charges
        3. Modélisation d'une distribution de charges (échelle mésoscopique), densité de charges (volumique, surfacique, linéïque)
    2. Lois de Coulomb
      1. Force d'interaction dans le vide
        2. Expression, ordre de grandeur (forces électrostatique et gravitationnelle pour un atome).
      2. Force d'interaction dans un milieu isolant
        3. Expression. Permittivité relative εr: définition, ordre de grandeur.
      3. Principe de superposition
    3. Champ électrostatique
      1. Expression
        2. Cas d'une charge ponctuelle, principe de superposition. Cas d'une distribution continue.
      2. Topographie du champ électrique
        3. Ligne de champ, point de convergence ou divergence, point de champ nul. Allure des lignes de champ pour une charge ponctuelle, un ensemble (-q,+q) (dipôle), un ensemble (-q,+4q) et (+q,+4q).
  • Distribution du poly du chapitre EM1

lundi 18 avril 2011

Cours

  • EM1 Des charges aux champs
    1. Champ électrostatique
      1. Symétrie et invariances
        • Symétrie et invariance d'une distribution de charges.
        • Conséquences sur le champ électrostatique: le champ électrostatique possède les mêmes propriétés de symétrie et d'invariance que la distribution de charges (principe de Curie).
        • E appartient à un plan de symétrie de la distribution de charges
        • E est perpendiculaire à un plan d'antisymétrie de la distribution de charges.
        • Axe de symétrie, cas des symétries cylindriques et circulaires.
      2. Exemples de calcul
        3. Méthode générale. Segment électrisé, fil infini; disque chargé en surface.
  • Distribution du TD1 d'Electromagnétisme

mardi 19 avril 2011

Cours & TD

  • Distribution de la correction du DM9 de Thermodynamique et remise des copies
  • Correction des exercices 1, 2 et 3 du TD1 d'électromagnétisme
  • EM2 Interaction électrostatique: potentiel électrostatique et énergie potentielle
    1. Circulation et gradient
      1. Circulation
        2. Définition, expression pour une charge ponctuelle, cas d'une distribution quelconque. La circulation de tout champ électrostatique est conservative.
      2. Gradient d'une fonction scalaire
        • Définition, expression dans les différents systèmes de coordonnées.
        • Interprétation géométrique: gradf est orthogonal aux surfaces d'équation f=cste.
        • Interprétation physique, exemple (gradient de température, de concentration, de pression).
    2. Potentiel électrostatique
      1. Définition
        • pour une charge ponctuelle
        • pour une distribution de charges (discrète ou continue)
      2. Relation champ-potentiel
        3. E = - gradV: E dérive d'un potentiel scalaire. Interprétation géométrique: E est perpendiculaire aux surfaces équipotentielles et orienté dans le sens des potentiels décroissants.
      3. Topographie

jeudi 21 avril 2011

Cours & TD

  • Distribution des copies DM9 de Thermodynamique
  • Distribution des copies de l'exercice 3 du TD7 de Thermodynamique et de la correction
  • Interrogation de cours sur le chapitre EM1
  • EM2 Interaction électrostatique: potentiel électrostatique et énergie potentielle
    1. Potentiel électrostatique
      1. Symétrie, problèmes de définition et de continuité
        • Propriétés de symétrie du potentiel à partir des symétries de la distribution de charge.
        • Défintion et continuité de E et V selon la nature de la distribution
        • Symétrie axiale: relation E et V, exemples (4 charges au sommet d'un carré, disque chargé en surface).
        • Symétrie radiale: relation E et V, exemple (fil infini chargé).
    2. Energie potentielle d'interaction
      1. Travail de la force électrostatique
        2. W=-q ΔV: W est indépendant du chemin suivi; la force électrostatique est conservative.
      2. Energie potentielle d'une charge placée dans un champ extérieur
        3. Ep=qV; positions d'équilibre stable ou instable.
      3. Energie potentielle entre deux charges
  • Correction de l'exercice 5 du TD1 d'électromagnétisme
  • Distribution du TD2 d'électromagnétisme

vendredi 22 avril 2011

TP & TD

  • PC B
    • TP sur les montages intégrateur et pseudo-intégrateur
    • Correction des exercices 2, 3 et 4.1 du TD2 d'électromagnétisme
  • PSI B
    • TP sur les montages intégrateur et pseudo-intégrateur + montage dérivateur
    • Correction des exercices 2, 3 et 4.1 du TD2 d'électromagnétisme
    • Distribution des comptes-rendus de TP sur les défauts de l'AO.
  • Distribution des interrogations de cours d'électrostatique

jeudi 12 mai 2011

Cours & TD

  • Correction des exercices 5 et 7 du TD2 d'électromagnétisme
  • Distribution de la correction du TD2 d'électromagnétisme
  • EM3 Dipôle électrostatique
    1. Définition
      1. Doublet de charges
        • Définition
        • Approximation dipolaire
      2. Moment dipolaire
        • Définition
        • Unité
      3. Exemples
        • Molécules apolaires, dipolaires
        • Ordre de grandeur du moment dipolaire d'une molécule
    2. Potentiel et champ électrostatique créés par un dipôle
      1. Potentiel électrostatique
        • Notations, symétries
        • Calcul du potentiel dans l'approximation dipolaire

lundi 16 mai 2011

Cours

  • EM3 Dipôle électrostatique
    1. Potentiel et champ électrostatique créés par un dipôle
      1. Champ électrostatique
        • Calcul du champ à partie de l'expression du potentiel dans l'approximation dipolaire
        • Expression en coordonnées sphériques, expression intrinsèque
        • Norme et direction
      2. Topographie
        • Equipotentielles
        • Lignes de champ
    2. Action d'un champ extérieur sur un dipôle
      1. Modèle du dipôle rigide
      2. Action d'un champ uniforme
        • Force résultante, moment résultant
        • Positions d'équilibre, stabilité
      3. Action d'un champ non uniforme
        • Hypothèse: non uniformité faible du champ, l'extension spatiale du dipôle est faible devant la distance caractéristique des variations du champ.
        • Force résultante, moment résultant
      4. Energie potentielle

mardi 17 mai 2011

Cours & TD

  • Distribution du TD3 d'électromagnétisme
  • EM4 Flux du champ électrostatique, théorème de Gauss
    1. Flux du champ électrostatique
      1. Flux d'un champ de vecteurs
        • Orientation d'une surface
        • Flux élémentaire, flux à travers une surface
      2. Flux du champ électrostatique créé par une charge ponctuelle
        • A travers une surface ouverte
        • A travers une surface fermée. Deux cas: P est dans le volume contenu par S ou à l'extérieur de S.
      3. Théorème de Gauss
        • Distribution discrète
        • Distribution continue
    2. Calculs de champ par le théorème de Gauss
      1. Sphère chargée en surface
      2. Fil infini
      3. Plan infini chargé en surface
  • Correction de l'exercice 1 du TD3 d'électromagnétisme

jeudi 19 mai 2011

Cours & TD

  • Interrogation de cours d'électrostatique
  • EM4 Flux du champ électrostatique, théorème de Gauss
    1. Conséquences du théorème de Gauss
      1. Flux conservatif du champ électrostatique en l'absence de charges
      2. Théorème de l'extremum de potentiel
    2. Analogie électrostatique gravitation
      • Analogie: masse/charge, potentiel, énergie d'interaction,...
      • Théorème de Gauss pour la gravitation
      • Champ de gravitation créé par une planète, interaction avec un satellite (équivalence avec l'interaction de deux masses ponctuelles)
  • Correction des exercices 2 et 5 du TD3 d'électromagnétisme

lundi 23 mai 2011

TD

  • Correction des exercices 4, 6 et 8 du TD3 d'électromagnétisme
  • Correction du problème 1 du DM 10 d'électromagnétisme

mardi 24 mai 2011

Cours

  • EM5 Mouvements de particules chargées dans un champ électromagnétique
    1. Interaction de charges
      1. Interaction électrostatique
        • Force d'interaction entre deux charges
        • Action d'un champ électrostatique sur une charge: force et énergie potentielle.
      2. Action à distance de courants permanents
        • Expérience d'Oersted, attraction d'objets en Fer par des aimants.
        • Caractéristiques de la force magnétique, expression de la force magnétique.
        • Champ magnétique: unité, ordre de grandeur, le champ magnétique est un pseudovecteur.
      3. Force de Lorentz
        • Expression
        • Ordre de grandeur
        • Puissance de la force de Lorentz
    2. Action d'un champ électrique uniforme et permanent
      1. Equations du mouvement
        • Conservation de l'énergie mécanique, accélération d'une particule.
        • Principe fondamental de la dynamique
      2. Equation de la trajectoire
        • Trajectoire parabolique
        • Vitesse initiale colinéaire au champ électrique: accélérateur de particules.
        • Vitesse initiale perpendiculaire au champ électrique: déflexion d'un faisceau, applications.
      3. Application à l'analyseur plan de particules
    3. Action d'un champ magnétique uniforme et permanent
      1. Aspect énergétique
      2. Equation de la trajectoire
        • Vitesse initiale colinéaire au champ électrique: mouvement rectiligne uniforme.
        • Vitesse initiale perpendiculaire au champ électrique: déviation de la particule, trajectoire circulaire, pulsation cyclotron.
  • Remise des copies du DM10 et distribution du corrigé

jeudi 26 mai 2011

Cours

lundi 30 mai 2011

Cours & TD

  • EM5 Mouvements de particules chargées dans un champ électromagnétique
    1. Milieux conducteurs
      1. Loi d'Ohm
        • Résistance électrique d'un conducteur, cas d'un conducteur cylindrique
      2. Force de Laplace
      3. Effet Hall
        • Géométrie utilisée
        • Influence du champ magnétique
        • Expresssion du champ de Hall et de la tension de Hall, applications
  • Correction des exercices 1 et 4 du TD4 d'électromagnétisme
  • Distribution des copies du devoir surveillé 7 et de la correction
  • Distribution de l'interrogation du jeudi 26 mai

mardi 31 mai 2011

Cours & TD

  • Correction des exercices 2 et 5 du TD4 d'électromagnétisme
  • EM6 Distribution de courant et champ magnétique
    1. Distributions de courant
      1. Rappel sur le courant électrique
        • Courants de conduction
        • Courants de convection
        • Courants particulaires
      2. Courants volumiques
        • Intensité électrique
        • Vecteur densité volumique de courant
        • Vecteur élément de courant
      3. Courants surfaciques
      4. Courants linéïques
    2. Le champ magnétostatique
      1. Loi de Biot et Savart
        • Enoncé
        • Norme, direction et sens du champ élémentaire
        • Problèmes de définition et de continuité
      2. Symétries et invariances du champ magnétique
        • Symétrie plane
        • Antisymétrie plane
        • Invariance par translation ou rotation
        • Cas d'une distribution ayant un axe de symétrie de révolution, d'une distribution à symétrie cylindrique

lundi 6 juin 2011

Cours

  • EM6 Distribution de courant et champ magnétique
    1. Le champ magnétostatique
      1. Topographie du champ magnétique
    2. Exemples de calcul de champ
      1. Fil rectiligne parcouru par un courant
        • Direction du champ
        • Calcul du champ par la loi de Biot et Savart
        • Cas du fil infini: expression du champ, équation des lignes de champ, définition de l'ampère
      2. Spire circulaire
        • Champ au centre de la spire: direction, sens et norme.
        • Champ sur l'axe: direction, sens; calcul de la norme.
        • Cas d'une bobine plate circulaire constituéé de n spires
        • Bobines de Helmholtz
  • Remise de l'exercice 3 du TD4 d'Electromagnétisme

mardi 7 juin 2011

Cours & TD

  • Correction de l'exercice 3 du TD4 d'électromagnétisme
  • EM6 Distribution de courant et champ magnétique
    1. Exemples de calcul de champ
      1. Solénoïde circulaire
        • Définition
        • Calcul du champ sur l'axe: direction, décomposition du solénoïde en spires élémentaires
        • Cas du solénoïde infini
  • Distribution du TD5 d'Electromagnétisme
  • Correction de l'exercice 1 du TD5 d'Electromagnétisme

jeudi 9 juin 2011

TD

  • Problème de révision:
    • Mouvement de particules chargées ENSTIM 2001
    • Capacité linéïque d’une ligne bifilaire CCP PSI 2007

mardi 14 juin 2011

Cours & TD

  • Correction des exercices 1, 2, 3 et 5 du TD5 d'électromagnétisme
  • EM7 Circulation et flux du champ magnétostatique
    1. Circulation non conservative du champ magnétique
      1. Circulation du champ magnétique
      2. Cas du fil rectiligne infini
        • Cas d'un contour enlaçant le fil
        • Cas d'un contour n'enlaçant pas le fil
        • Cas général
      3. Théorème d'Ampère
        • Pour les courants filiformes
        • Pour les distributions
      4. Différence entre champ électrique et magnétique
    2. Exemples de calcul de champ avec le théorème d'Ampère
      1. Fil infini
      2. Cylindre parcouru par un courant

lundi 20 juin 2011

Cours & TD

  • EM7 Circulation et flux du champ magnétostatique
    1. Exemples de calcul de champ avec le théorème d'Ampère
      1. Solénoïde infini
      2. Bobine torique
    2. Flux conservatif du champ magnétostatique
      1. Définition du flux
      2. Conservation du flux du champ magnétique
      3. Canalisation du flux magnétique
    3. Comparaison: champs électrique/magnétique
  • Correction de l'exercice 2 du TD6 d'Electromagnétisme

mardi 21 juin 2011

TD

  • Correction des exercices 1, 3 et 4 du TD6 d'Electromagnétisme

jeudi 23 juin 2011

Cours

  • EM8 Dipôle magnétique
    1. Moment dipolaire magnétique
      1. Moment magnétique d'un circuit filiforme plan
        • Définition
        • Unités
        • Propriété de symétrie (M est un pseudo-vecteur)
      2. Extension à une distribution de courants qelconques
    2. Champ créé par un dipôle magnétique
      1. Approximation dipolaire
      2. Champ dipolaire magnétique
        • Champ d'une boucle de courant sur l'axe
        • Analogie électrostatique/magnétostatique
    3. Topographie
    4. Action d'un champ extérieur sur un dipôle