Cours 2020-2021

Physique générale : Electricité [SPHYB126]

  • 8 crédits
  • 52h+36h
  • 2e quadrimestre
Langue d'enseignement: Français
Enseignant: Sporken Robert

Acquis d'apprentissage

Connaitre des concepts de base de l'électromagnétisme et pouvoir les utiliser dans des situations simples.

Appliquer les outils mathématiques à la modélisation de phénomènes physiques.

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

Objectifs

Cette première partie du cours d'introduction à l'électromagnétisme classique s'adresse aux étudiants du programme de bachelier en sciences physiques. Il vise la compréhension des concepts fondamentaux, posant ainsi les bases pour les cours plus avancés. Le rôle du cours est d'insister tout particulièrement sur l'importance de la rigueur dans le raisonnement scientifique, et de montrer l'importance de l'observation et du calcul dans les problèmes de physique.

Contenu

Electrostatique (Charge et champ électrostatique, théorème de Gauss, potentiel électrostatique, conducteur à l'équilibre, condensateurs) Courants continus (courant électrique, loi d'Ohm, conductivité, semiconducteurs, principe et caractéristiques des générateurs, charge et décharge d'un condensateur) Magnétisme (Champ magnétique, force de Lorentz, mouvement des particules chargées dans les champs électriques et magnétiques, effet Hall, cyclotron, force de Laplace, loi de Biot-Savart, théorème d'Ampère, champ magnétique produit par un solénoïde, force entre deux courants) L'induction magnétique: loi de Faraday, loi de Lenz, courants de Foucault. La self-induction. Les courants alternatifs (définition, grandeurs instantanées, amplitude et valeurs efficaces). Etude des circuits passifs en régime stationnaire.

Table des matières

Electrostatique : 1. Charge et champ électrostatique 2. Le flux du champ électrique, le théorème de Gauss 3. Le potentiel électrique 4. Le conducteur en équilibre 5. Influence électrostatique 6. Les condensateurs 7. Energie électrostatique et forces sur les conducteurs

Courants Continus : 1. Le courant électrique et la loi d'Ohm 2. Les résistances : combinaison - mesures - Effet Joule 3. Les générateurs. Notion de force électromotrice. 4. Charge et décharge d'un condensateur 5. Les mesures électriques 6. Conducteurs, semiconducteurs et isolants 7. Approche élémentaire de la jonction p-n

Magnétisme : 1. Champ magnétique, force de Lorentz, force de Laplace 2. Mouvement des particules chargées dans les champs électriques et magnétiques 3. Champ magnétique produit par un courant 4. Induction magnétique 5. Self-Induction

Courants alternatifs

1. Notions de courants alternatifs, intensité efficace, redressement à une ou deux alternances 2. Représentation de Fresnel 3. Courant alternatif dans les circuits passifs

 

Description des exercices

Voir http://www.unamur.be/sciences/physique/udp/bac1 pour les travaux pratiques


Méthodes d'enseignement

Les modalités d'enseignement et d'évaluation des unités d'enseignement ont été rédigées en fonction de la situation à la rentrée académique 2020-2021. Cependant, ces modalités pourraient faire l'objet de modifications en fonction de l'évolution de la crise sanitaire liée à la covid-19. Les étudiants seront informés de toute modification de la situation générale (passage à l'enseignement à distance partiel ou complet) par les autorités de l'UNamur tandis que les modifications propres à chaque unité d'enseignement leur seront communiquées par les enseignants, via webcampus

Cours en auditoire, illustré par des expériences ou par des diaporamas selon les besoins. Ce cours est complété par des travaux pratiques et par des séances d'exercices. Il est possible de revoir des notions, à la demande des étudiants, lors des séances "Tremplin". Certains cours sont disponibles en version neregistrée sur webcampus, pour une visualisation différée.

Mode d'évaluation

Les modalités d'enseignement et d'évaluation des unités d'enseignement ont été rédigées en fonction de la situation à la rentrée académique 2020-2021. Cependant, ces modalités pourraient faire l'objet de modifications en fonction de l'évolution de la crise sanitaire liée à la covid-19. Les étudiants seront informés de toute modification de la situation générale (passage à l'enseignement à distance partiel ou complet) par les autorités de l'UNamur tandis que les modifications propres à chaque unité d'enseignement leur seront communiquées par les enseignants, via webcampus

Examen oral. L'étudiant reçoit deux questions se rapportant à des chapitres différents du cours. Il devra également résoudre au moins un exercice. L'étudiant prépare les réponses pendant environ une heure et présente ensuite sa réponse oralement. L'évaluation porte sur la connaissance des concepts fondamentaux, la rigueur du raisonnement, la compréhension du sens physique des résultats et la présentation des résultats (graphiques, résultats numériques, ...).

La matière pour l'examen correspond essentiellement à ce qui a été vu au cours; la liste détaillée de la matière pour l'examen est publiée dans la rubrique "Informations générales" avant le début de la session des examens.


Pour chaque séance de cours, un résumé succinct est disponible sur webcampus (v. les sous-rubriques "résumés" dans les rubriques électrostatique, courants continus, magnétisme et courants alternatifs).

Pour les TP, un examen est organisé séparément. L'étudiant reçoit deux questions qui l'amènent à refaire deux parties de manipulations. L'évaluation de la partiede TP tient également compte des interrogations en cours d'année et du cahier de laboratoire. Elle intervient pour 25% dans la note finale.

Si l'étudiant ne présente pas une ou plusieurs parties de l'examen (oral, TP), l'évaluation est sanctionnée globalement par une note de 0/20, quel que soit le résultat du calcul de la moyenne.

Sources, références et supports éventuels

1. Le syllabus du cours 2. Le site du cours sur la plateforme Webcampus

Langue d'enseignement

Français

Lieu de l'activité

NAMUR

Faculté organisatrice

Faculté des sciences
Rue de Bruxelles, 61
5000 NAMUR

Cycle

Etudes de 1er cycle