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Programme de la colle 18 et questions pour réviser

Colle 18 – lundi 12 au vendredi 16 février 2018

 

Magnétostatique : cf semaine dernière.

 

Révisions d’induction de PCSI : donner des exercices calqués sur les exercices figurant dans le poly de révisions.

 

Ondes électromagnétiques dans le vide : cours et exercices proches du cours ; ne pas donner d’exercices relatifs à la polarisation.

 

 

 

Notions et contenus (PCSI)

Capacités exigibles


3. Lois de l’induction

 

Flux d’un champ magnétique.

 

Flux d’un champ magnétique à travers une surface s’appuyant sur un contour   fermé orienté.

 

 

Évaluer le flux d’un champ magnétique uniforme à travers une surface s’appuyant sur un contour fermé orienté plan.

 

 

Loi de Faraday.

 

Courant induit par le déplacement relatif d’une boucle conductrice par rapport à un aimant ou un circuit inducteur. Sens du courant induit.

 

Loi de modération de Lenz.

 

 

Force électromotrice induite, loi de Faraday.

 

 

Décrire, mettre en œuvre et interpréter des expériences illustrant les lois de Lenz et de Faraday.

 

 

Utiliser la loi de Lenz pour prédire ou interpréter les phénomènes physiques observés.

 

Utiliser la loi de Faraday en précisant les conventions d’algébrisation.

 

Notions et contenus

Capacités exigibles

4. Circuit fixe dans un champ magnétique qui dépend du temps

 

Auto-induction.

 

Flux propre et inductance propre.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Étude énergétique.

 

 

Différencier le flux propre des flux extérieurs.

 

Utiliser la loi de modération de Lenz.

 

Évaluer et connaître l’ordre de grandeur de l’inductance propre d’une bobine de grande longueur, le champ magnétique créé par une bobine infinie étant donné.

 

Mesurer la valeur de l’inductance propre d’une bobine.

 

Conduire un bilan de puissance et d’énergie dans un système siège d’un phénomène d’auto-induction en s’appuyant sur un schéma électrique équivalent.

Cas de deux bobines en interaction.

 

Inductance mutuelle entre deux bobines.

 

 

 

 

 

Déterminer l’inductance mutuelle entre deux bobines de même axe de grande longueur en « influence totale », le champ magnétique créé par une bobine infinie étant donné.

 

Circuits électriques à une maille couplés par le phénomène de mutuelle induction en régime sinusoïdal forcé.

 

 

 

Transformateur de tension.

 

Connaître des applications dans le domaine de l’industrie ou de la vie courante.

 

Établir le système d’équations en régime sinusoïdal forcé en s’appuyant sur des schémas électriques équivalents.

 

Établir la loi des tensions.

 

Étude énergétique.

 

Conduire un bilan de puissance et d’énergie.

 

 

 

1.1.  Ondes électromagnétiques dans le vide

 

Équations de propagation de E et B dans une région sans charge ni courant.

 

Structure d’une onde plane progressive harmonique homogène.

 

 

Aspects énergétiques.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Polarisation des ondes électromagnétiques planes progressives harmoniques  homogènes : polarisation elliptique, circulaire et rectiligne.

 

 

Analyse d’une lumière totalement polarisée. Utiliser une lame quart d’onde ou demi-onde pour modifier ou analyser un état de polarisation, avec de la lumière totalement polarisée.

 

Établir et citer les équations de propagation.

 

 

Établir et décrire la structure d’une OPPHH.

Utiliser le principe de superposition d’OPPHH.

Relier la direction du vecteur de Poynting et la direction de propagation de l’onde.

Relier le flux du vecteur de Poynting à un flux de photons en utilisant la relation d’Einstein-Planck.

Citer quelques ordres de grandeur de flux énergétiques surfaciques moyens (laser hélium-néon, flux solaire, téléphonie,etc…) et les relier aux ordres de grandeur des champs électriques associés.

 

Relier l’expression du champ électrique à l’état de polarisation d’une onde.

 

 

 

 

Reconnaître une lumière non polarisée.

Distinguer une lumière non polarisée d’une lumière totalement polarisée.

 

 

Equations de Maxwell :

Enoncer les équations de Maxwell ( formes locales et intégrales ).

Enoncer l’équation de conservation de la charge ; la déduire des équations de Maxwell ( sachant que divrot = 0).

Définir le vecteur densité de courant, l’intensité.

Définir le vecteur de Poynting, la densité volumique d’énergie électromagnétique, la puissance volumique fournie aux charges.

Enoncer l’équation de conservation de l’énergie électromagnétique.

 

ARQS :

Qu’est ce que l’ARQS ?

Quelle équation de Maxwell est modifiée ?

Quelle équation de Maxwell explique les phémonènes d’induction ?

Donner sa forme locale et sa forme intégrale.

 

Induction dans un circuit fixe placé dans un champ variable ( cas de Neumann ) :

Définir le coefficient d’inductance propre L d’un circuit.

Définir le coefficient d’inductance mutuelle M entre deux circuits.

Quelles sont les unités et les signes de L et M ?

Quelle est l’énergie magnétique d’un circuit comprenant une autoinductance ?

Quelle est l’énergie magnétique de deux circuits couplés par mutuelle ?

 

Induction dans un circuit mobile placé dans stationnaire :

Donner l’expression de la force de Laplace élémentaire, en explicitant les termes.

Savoir que la puissance des forces de Laplace s’oppose à la puissance de la fém induite.

 

Ondes ém dans le vide :

Comment s’écrivent les équations de Maxwell dans le vide ?

Etablir les équations de propagation de E et B.

Définir une onde plane et projeter ces équations dans ce cas.

Ecrire la solution générale dans le cas d’une OPPHH.

Comment s’écrit cette onde en notation complexe ?

Démontrer que l’onde est transverse et que les champs sont perpendiculaires entre eux.

Définir la polarisation d’une onde ; quelles polarisations particulières existent-t-elles ?

 

 

 

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