electricite - magnetisme 2 - Exercices corriges

ELECTRICITE - MAGNETISME 2
MODULE ELABORE
PAR
Dr HENRI RASOLONDRAMANITRA Maître de Conférences [pic] Ecole Normale Supérieure Université d'Antananarivo MADAGASCAR Mars 2007
I. INTRODUCTION 1. Titre du module : ELECTRICITE - MAGNETISME 2
[pic] 2. Cours d'introduction ou connaissances de base requises
Pour suivre ce cours, l'apprenant(e) doit avoir suivi avec succès le module Electricité- Magnétisme 1 et maîtriser les notions suivantes : La loi d'Ohm ; Les lois de Kirchoff ; l'action d'un champ électrique sur une particule chargée ; l'action d'un champ magnétique sur une particule chargée en mouvement ; le flux magnétique ; le théorème d'Ampère.
3. Temps 120 heures réparties entre les unités d'apprentissage comme suit : 1. Les circuits à courant alternatif- Les ponts en courant alternatif :
30heures 2. Le champ magnétique et les particules chargées- Inductance : 30heures 3. Les propriétés magnétiques de la matière : 30heures 4. Les équations de Maxwell- Les ondes électromagnétiques : 30heures
4. Matériel Ordinateur avec connexion Internet, imprimante, Microsoft office, logiciel
MathType.
[pic] 5. Justification du module L'électromagnétisme est une partie de la physique dont les applications
dans la vie quotidienne sont innombrables et fascinantes. On peut citer
entre autres la télévision, la radio, la téléphonie mobile qui utilisent
les ondes électromagnétiques pour leur fonctionnement. Le présent module
aidera l'apprenant(e) à acquérir quelques bases indispensables pour la
compréhension de ce domaine. Il permettra également à l'apprenant(e) de
renforcer ses compétences dans la perspective de l'enseignement de cette
discipline.
[pic]
II. CONTENU 6. Aperçu général
[pic] Aperçu général La première partie de ce module aborde les circuits en courant alternatif,
circuits comportant diverses combinaisons de résistance, d'inductance et de
capacité.
La deuxième partie est consacrée au mouvement des particules chargées dans
un champ électrique et dans un champ magnétique. Elle décrit et explique
l'expérience de J.J. Thompson, l'effet Hall, et le principe de
fonctionnement des accélérateurs de particules tels que les cyclotrons et
les synchrotrons. Elle est suivie d'une section qui étudie le phénomène
d'induction électromagnétique, la loi de Lenz, les phénomènes
d'autoinduction et d'induction mutuelle et les applications qui s'y
rapportent. La troisième partie décrit et analyse les propriétés des trois
classes de substances magnétiques : le paramagnetique, le ferromagnétique
et le diamagnétique. La dernière partie du module expose les quatre
équations fondamentales (équations de Maxwell) qui soustendent
l'électromagnétisme et traite les ondes électromagnétiques, leur
polarisation et l'énergie qu'elles transportent.
[pic] Contenu/contour
Le module comprend quatre parties dont la progression est ainsi qu'il suit
:
1. Les circuits à courant alternatif- Les ponts en courant alternatif
2. Le champ magnétique et les particules chargées- Inductance
3. Les propriétés magnétiques de la matière
4. Les équations de Maxwell- Les ondes électromagnétique
Plan graphique [pic] 7. Objectifs Généraux L'apprenant(e) doit être capable de : - Comprendre les relations de phase entre la tension appliquée aux bornes
d'un circuit à courant alternatif et le courant qui le parcourt - Comprendre la notion d'impédance - Comprendre le phénomène de résonance dans un circuit RLC série - Connaître l'Effet Hall - Comprendre le principe de fonctionnement d'un cyclotron - Connaître la loi de Lenz - Connaître le phénomène d'autoinduction - Connaître le phénomène d'induction mutuelle - Connaître les propriètés magnétiques de la matière - Connaître les equations de Maxwell - Comprendre le phénomène de transport d'énergie par une onde
électromagnétique - Comprendre la notion de polarisation d'une onde électromagnétique [pic] 8. Objectifs spécifiques d'apprentissage (Objectifs d'apprentissage)
|Unité |Objectif(s) d'apprentissage |
| |- Déterminer la résultante de deux |
| |ou plusieurs vecteurs par la |
| |construction de Fresnel |
| |- Etablir le déphasage entre tension|
| |et courant dans un circuit |
| |comprenant une résistance |
| |- Etablir le déphasage entre tension|
| |et courant dans un circuit |
| |comprenant une bobine |
| |- Etablir le déphasage entre tension|
| |et courant dans un circuit |
| |comprenant |
| |un condensateur |
|1.Circuits en courant |- Etablir le déphasage entre tension|
|alternatif-Ponts en courant |et courant dans un circuit RLC |
|alternatif : 30 heures |- Calculer l'impédance d'un circuit|
| |RLC |
| |- Calculer le facteur de qualité |
| |d'un circuit RLC série |
| |- Calculer la bande passante d'un |
| |circuit RLC série |
| |- Calculer la fréquence de résonance|
| | |
| |- Distinguer les valeurs efficaces |
| |et les valeurs instantanées de la |
| |tension et de l'intensité du courant|
| |électrique |
| |- Calculer la valeur instantanée de |
| |l'intensité du courant traversant |
| |un circuit |
| |- Calculer la valeur instantanée de |
| |la tension aux bornes d'un circuit |
| |- Rappeler la relation entre la |
| |valeur efficace de l'intensité et |
| |l'amplitude du courant qui traverse |
| |un circuit |
| |- Rappeler la relation entre la |
| |valeur efficace et l'amplitude de la|
| |tension aux bornes d'un circuit |
| |- Rappeler la loi de Lenz. |
| |- Appliquer la loi de Lenz. |
| |- Décrire l'Effet Hall. |
| |- Interpréter l'Effet Hall. |
| |- Déterminer le rapport [pic] |
| |- Calculer le rayon de la |
|2.Champ magnétique et particule |trajectoire d'un porteur de charge |
|chargée - Inductance : 30 heures |en mouvement dans un cyclotron. |
| |- Calculer la vitesse d'une |
| |particule chargée à la sortie d'un |
| |cyclotron. |
| |- Calculer l'inductance d'un circuit|
| | |
| |- Calculer le coefficient |
| |d'induction mutuelle de deux |
| |circuits |
| |- Décrire le phénomène de |
| |paramagnétisme |
| |- Interpréter le phénomène de |
| |paramagnétisme |
| |- Décrire le phénomène de |
| |diamagnétisme |
| |- Interpréter le phénomène de |
| |diamagnétisme |
|3.Propriétés magnétiques de la |- Décrire le phénomène de |
|matière : 30 heures |ferromagnétisme |
| |- Interpréter le phénomène de |
| |ferromagnétisme |
| |- Rappeler la relation entre les |
| |vecteurs champ d'induction |
| |magnétique, excitation magnétique et|
| |aimantation |
| |-