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Description illustration de l'article

MU5CI955

Électronique – Électromagnétisme

 

Mots clés : Électrocinétique, Réponse indicielle, Régimes variables, Transmission de l’information, Électrostatique, Magnétostatique, Équations de Maxwell

Responsable

Arnaud RAOUX, Agrégé préparateur, Département de Physique, ENS

ECTS

Cours

TD

TP

Tutorat

Ecrit

CC

TP

Oral

Eval. répartie

6

24

16

20

 

70

 

30

 

non

Descriptif de l’UE

Ce cours vise à donner aux étudiants préparant l’agrégation de chimie une présentation fonctionnelle de deux domaines aux liens forts. Dans un premier temps, l’électrocinétique des réseaux linéaires est présentée (régime indiciel, régime variable, etc.) ainsi que l’étude fréquentielle de ceux-ci. Cette partie se termine avec une introduction au traitement du signal : numérisation, échantillonnage, modulation et démodulation. La seconde partie consiste en une introduction à l’électromagnétisme : électrostatique et magnétostatique sont discutées séparément, puis unifiés dans le formalisme des équations de Maxwell. Les travaux pratiques sont l’occasion de contextualiser les cours grâce à des applications concrètes.

Objectifs d’apprentissage

Au terme de l’UE, l’étudiant écrit et résout les équations différentielles associées à un réseau linéaire. Il décrit qualitativement la numérisation d’un signal, et sa transmission. Il calcule le champ électrique ou magnétique associé à des distributions simples de charges ou de courants respectivement. Il utilise les équations de Maxwell pour effectuer des bilans de flux et de circulation dans un système électromagnétique. Expérimentalement, il réalise des montages simples de type filtre passif du premier et du second ordre dont il fait le lien avec la décomposition de Fourier d’un signal.

PrErequis

Avant de suivre cette UE, l’étudiant aura soin de suivre/revoir les bases à niveau L2 de l’électrocinétique (composants linéaires : résistances, condensateurs, bobines, lois générales des réseaux) et de l’électromagnétisme (force de Lorentz, équations de Maxwell, développement en série de Fourier d’une fonction périodique).

Langue(1)

Cours, TD, TP

Documents

Bibliographie

Français

Français

FR

FR

(1) D’une manière générale, les documents de cours sont à rédiger en anglais. Les sujets d’examen sont en anglais ou accompagnés d’une explication en anglais s’il y a des étudiants non francophones.

Fonctionnement de l’UE

 

Cette UE est découpée en deux parties :

 

La partie sur l’électrocinétique fait intervenir conjointement les aspects de cours magistraux, TD et TP. En cours seront vus les lois générales des réseaux électrocinétiques, phénomènes de résonance, régime sinusoïdal forcé et notation complexe, puissance électrocinétique, filtrage linéaire et analyse de Fourier, Introduction à la numérisation du signal, Modulation et démodulation de l’information. En TD seront mises en pratiques les notions vues en cours, mais les exercices permettront également d’étudier certains prérequis théoriques à l’expérimentation électronique : montages courte/longue dérivation, montage 4 fils, oscillateur de Wien, filtrage…
Parallèlement, les étudiants apprendront en TP les règles de sécurité en électronique, le fonctionnement des appareils de mesure et des sources électriques, la réalisation des montages simples types circuits RC/RL/RLC ou filtres du premier ordre, la mise en place d’une chaine de détection synchrone, d’un montage de modulation d’amplitude.

 

La partie sur l’électromagnétisme concerne surtout les cours et TD. On se focalisera sur la description des champs E et B, leurs propriétés de symétries, leur étude statique (champs électrostatique et magnétostatique séparas), les équations de Maxwell (essentiellement sous leur forme intégrale), la réalisation de bilans d’énergie électromagnétique. L’étude des ondes électromagnétiques est laissée pour l’UE sur les phénomènes ondulatoires. Le TD permettra la mise en place de certains exercices classiques : champs créés par des distributions données de charges (linéique, surfacique, volumique) et de courants, applications des théorèmes de Gauss et d’Ampère, phénomènes de supraconductivité, brève étude de l’induction, …
Les TP pour cette partie seront réduits à une étude essentiellement qualitative de quelques phénomènes électrostatiques.

 

Bibliographie :
1/ Expériences d’électronique, Agrégation de Sciences Physique, R. Duffait
2/ Électromagnétisme 1, 2, 3, Bertin, Faroux, Renault (Dunod)

3/ Électromagnétisme, JP Perez