Cours 2018-2019

Physique : électricité et thermodynamique [EINGB210]

  • 4 crédits
  • 30h+30h
  • 2e quadrimestre
Langue d'enseignement: Français
Enseignant: Sporken Robert

Acquis d'apprentissage

Apprendre les concepts de base de l'électromagnétisme et de la thermodynamique et pouvoir les utiliser dans des situations simples.

Appliquer les outils mathématiques à la modélisation de phénomèenes physiques.

Développer l'esprit critique et la rigueur indispensable au raisonnement scientifique.

Objectifs

Le cours de Physique II (électromagnétisme) vise la compréhension des notions de base en électricité, indispensables pour un dialogue intelligent avec les spécialistes dans le cadre de projets scientifiques ou techniques. Il dféveloppe également les bases indispensables pour la compréhension des cours plus spécialisés tels que "physique des télétransmissions" et "télécommunications et réseaux" qui ont été sélectionnés à l'UNamur pour orienter la formation "technologique" des ingénieurs de gestion. Le cours comprend également quelques notions de thermodynamique.

Contenu

La première partie du cours est articulée autour de la démonstration et de l'application des quatre lois qui sous-tendent l'électromagnétisme: 1. Le théorème de Gauss (champ électrique) 2. Le théorème de Gauss magnétique (absence de monopôle magnétique) 3. La loi de Faraday (induction électromagnétique) 4. La loi d'Ampère-Maxwell (champ magnétique et courant de déplacement) Les concepts principaux nécessaires à l'établissement de ces lois sont les notions de "champ électrique" et de "champ magnétique". Les formulations mathématiques de ces quatre lois sous la forme des "équations de Maxwell" sont très simplifiées de façon à pouvoir être utilisées dans des applications simples. Le but est d'arriver à la notion d'onde électromagnétique en tant que solution des équations de Maxwell. La seconde partie du cours introduit les concepts de température, de chaleur, de variables et fonctions d'état, etc. ainsi que les deux premiers principes de la thermodynamique : 1. Le premier principe de la thermodynamique : l'énergie interne; 2. Le deuxième principe de la thermodynamique : l'entropie. La notion d'entropie statistique est également introduite.

Table des matières

ELECTROMAGNETISME 1 ELECTROSTATIQUE Charge électrique - Force électrique - Champ électrique - Energie potentielle électrique - Potentiel électrique - Champ et potentiel d'un conducteur chargé à l'équilibre - Capacité - Condensateurs 2 COURANTS CONTINUS Intensité - Générateurs - Champs électriques et vitesse de dérive - Loi d'Ohm - Effet Joule - circuits électriques - Lois de Kirchhoff. 3 MAGNETISME Magnétisme et courants électriques - Loi de Biot-Savart - Champ magnétique - Loi d'Ampère - Calcul de champs magnétiques- Force magnétique - Induction - Propriétés magnétiques de la matière - Le magnétisme terrestre. 4 COURANT ALTERNATIF Définitions - Circuit résistif en courant alternatif - Circuits inductif et capacitif en courant alternatif - Circuit oscillant - Transformateurs - Courant continu ou courant alternatif - Générateurs de courant alternatif - courant triphasé. THERMODYNAMIQUE 5 THERMIQUE La Chaleur et les trois états de la matière - Pression - Température - Dilatation thermique - Les lois des gaz - Equipartition de l'énergie - Diagramme des phases. 6 LE PREMIER PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE Système thermodynamique - Principe zéro de la thermodynamique - Capacité calorifique massique - Equivalent mécanique de la chaleur - Chaleur spécifique (loi de Dulong et Petit) - Changements de phase - chaleur sensible et chaleur latente - Modes de transfert de la chaleur : conduction, convection et rayonnement - Premier principe de la thermodynamique : énergie interne - Applications du premier principe. 7 LE DEUXIÈME PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE Cycle de Carnot - Rendement d'une machine thermique quelconque - le deuxième principe de la thermodynamique - L'entropie - Applications - Signification statistique de l'entropie - Conclusion.

Description des exercices

Les exercices se rapportent uniquement à la partie "électromagnétisme" du cours. A la fin de chaque chapitre du syllabus, on trouve des exercices résolus et une liste d'exercices à résoudre dont les solutions sont données en fin de syllabus. C'est principalement dans cette liste que seront choisis les exercices proposés aux étudiants pendant les séances de travaux dirigés.


Méthodes d'enseignement

Le cours 'appuie sur le cours de Physique I (mécanique). Pour les étudiants qui n'auraient pas suivi ce cours de mécanique, un effort sipplémentaire sera nécessaire, bien que quelques rappels soient donnés lorsque c'est nécessaire. Le cours est organisé sous la forme d'un exposé magistral accompagné par videoprojection et, si le local le permet, par des démonstrations d'expériences. Après définitions des concepts, les observations sont formulées mathématiquement sous la forme d'équations et de lois, et appliquées à des situations concrètes (résolution de problèmes simples). Des problèmes plus compliqués sont résolus lors des séances d'exercices. La partie "thermodynamique" n'est pas couverte par les séances d'exercices. Une liste d'exemples de question d'examen est donnée et à plusiers reprises, il est demandé aux étudiants de répondre par écrit à des questions sélectionnées et de soumettre leur réponse à l'enseignant pour validation.

Mode d'évaluation

Examen écrit comportant au moins 3 questions sur des parties différentes du cours, dont au moins un exercice.

Sources, références et supports éventuels

Diapositives présentées au cours (via webcampus), syllabus du cours, autres documents sur le site du cours sur la plateforme Webcampus.

Langue d'enseignement

Français

Lieu de l'activité

NAMUR

Faculté organisatrice

Faculté des sciences économiques, sociales et de gestion
Rue de Bruxelles, 61
5000 NAMUR

Cycle

Etudes de 1er cycle