PHY-1007 : Électromagnétisme - PIXEL

Faculté des sciences et de génie
Département de physique, de génie physique et d'optique
PLAN DE COURS
PHY-1007 : Électromagnétisme
NRC 10355 | Hiver 2016
Préalables : PHY 1001 OU MAT 1910
Mode d'enseignement : Présentiel
Temps consacré : 3-1-5
Crédit(s) : 3
Champ électrostatique : loi de Coulomb, loi de Gauss, potentiel électrique. Solutions de problèmes en électrostatique : équations de
Laplace et de Poisson. Courants électriques stationnaires. Phénomènes électrostatiques dans les diélectriques. Champ magnétique :
potentiel vectoriel, loi de Biot-Savart, énergie magnétique. Champ non stationnaire : loi de Faraday, équations de Maxwell.
Prenez note. La période de dépannage est le vendredi de 11h30 à 12h20.
Plage horaire
Cours en classe
lundi
13h30 à 15h20
VCH-2830
Du 11 janv. 2016 au 22 avr. 2016
vendredi
10h30 à 11h20
VCH-3820
Du 11 janv. 2016 au 22 avr. 2016
11h30 à 12h20
VCH-3820
Du 11 janv. 2016 au 22 avr. 2016
Atelier
vendredi
Il se peut que l'horaire du cours ait été modifié depuis la dernière synchronisation avec Capsule. Vérifier l'horaire dans Capsule
Site de cours
https://www.portaildescours.ulaval.ca/ena/site/accueil?idSite=67820
Coordonnées et disponibilités
Louis Archambault
Enseignant
VCH-1449
[email protected]
© Université Laval
Madison Rilling
Auxiliaire d'enseignement
POP-3134
[email protected]
418-525-4444 poste 24608
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Soutien technique
Pour recevoir du soutien technique relatif à l'utilisation du Portail des Cours, contactez :
Comptoir LiberT (FSG)
Pavillon Adrien-Pouliot, Local 3709
[email protected]
418-656-2131 poste 4651
Session d'automne et hiver
Lundi
08h00 à 18h45
Mardi
08h00 à 18h45
Mercredi
08h00 à 18h45
Jeudi
08h00 à 18h45
Vendredi
08h00 à 16h45
Session d'été
Lundi
08h00 à 16h00
Mardi
08h00 à 16h00
Mercredi
08h00 à 16h00
Jeudi
08h00 à 16h00
Vendredi
08h00 à 16h45
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Sommaire
Description du cours .......................................................................................................................... 4
Objectifs ................................................................................................................................................................................................................................. 4
Contenu ................................................................................................................................................................................................................................. 4
Description sommaire ......................................................................................................................................................................................................... 4
Contenu et activités ........................................................................................................................... 5
Évaluations et résultats ..................................................................................................................... 5
Consignes sur les examens ................................................................................................................................................................................................ 5
Modalités d'évaluation ....................................................................................................................................................................................................... 5
Informations détaillées sur les évaluations sommatives ............................................................................................................................................ 5
Examen I ......................................................................................................................................................................................................................... 6
Examen II ........................................................................................................................................................................................................................ 6
Devoir I ............................................................................................................................................................................................................................ 6
Devoir II ........................................................................................................................................................................................................................... 6
Devoir III .......................................................................................................................................................................................................................... 6
Devoir IV .......................................................................................................................................................................................................................... 6
Détails sur les modalités d'évaluation ............................................................................................................................................................................. 7
Politique sur les examens ................................................................................................................................................................................................... 7
Échelle des cotes .................................................................................................................................................................................................................. 7
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques ..................................................................................................................................................... 7
Politique sur le plagiat et la fraude académique .......................................................................................................................................................... 7
Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental ................................................................................................ 8
Matériel didactique ............................................................................................................................ 8
Matériel obligatoire ............................................................................................................................................................................................................. 8
Matériel complémentaire ................................................................................................................................................................................................... 8
Médiagraphie et annexes ................................................................................................................... 8
Bibliographie ......................................................................................................................................................................................................................... 8
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Description du cours
Objectifs
Tel que son nom l'indique, ce cours vise l'étude de l'électricité et du magnétisme. En utilisant le formalisme mathématique des champs
de vecteurs, nous explorerons les diverses lois régissant la physique de l'électromagnétisme. Avec comme trame de fond les équations de
Maxwell, nous explorerons des phénomènes d'une complexité croissante en mettant l'emphase sur la résolution de problèmes. Nous
verrons aussi comment certaines expériences historiques nous ont permis d'approfondir notre connaissance de cette force
fondamentale. À la fin du cours, l'étudiant devra être capable de :
• Décrire qualitativement et quantitativement les principaux effets électrostatiques et magnétiques
• Utiliser le formalisme des champs vectoriels pour résoudre des problèmes d'électromagnétisme
• Décrire quelques expériences conduisant aux lois fondamentales contenues dans les équations de Maxwell
Contenu
1. Champ électrostatique
1. Loi de Coulomb - champ électrique
2. Loi de Gauss
3. Potentiel électrique
4. Conducteurs - diélectriques
5. Conditions aux frontières
6. Capacité - condensateur
7. Énergie et force électrostatique
2. Solutions de problèmes en électrostatique
1. Équations de Laplace et de Poisson
2. Méthode des images
3. Problèmes présentant des conditions particulières aux frontières
4. Approches de solution numérique
3. Les courants électriques stationnaires
1. Loi d'Ohm
2. Lois de Kirchoff
3. Loi de Joule
4. Champ magnétique
1. champ magnétique
2. Force de Lorentz
3. Loi de conservation du flux magnétique
4. Loi d'Ampère
5. Potentiel vectoriel
6. Loi de Biot-Savart
7. Intensité de champ magnétique et force
8. Inductance
9. Énergie magnétique
5. Champ non stationnaire
1. Loi de Faraday
2. Les équations de Maxwell
Description sommaire
Champ électrostatique: loi de Coulomb, loi de Gauss, potentiel électrique. Solutions de problèmes en électrostatique: équations de
Laplace et de Poisson. Courants électriques stationnaires. Phénomènes électrostatiques dans les diélectriques. Champ magnétique:
potentiel vectoriel, loi de Biot-Savart, énergie magnétique. Champ non stationnaire: loi de Faraday, équations de Maxwell.
Prenez note. La période de dépannage est le vendredi de 11h30 à 12h20.
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Contenu et activités
Le tableau ci-dessous présente les semaines d'activités prévues dans le cadre du cours.
Titre
Date
Introduction et rappels mathématique
Champ électrostatique
1. Loi de Coulomb - champ électrique2. Loi de Gauss3. Potentiel électrique4. Conducteurs - diélectriques5.
Conditions aux frontières6. Capacité - condensateur7. Énergie et force électrostatique
Solutions de problèmes en électrostatique
1. Équations de Laplace et de Poisson2. Méthode des images3. Problèmes présentant des conditions
particulières aux frontières (séparation de variables)4. Introduction aux approches numérique
Les courants électriques stationnaires
1. Loi d'Ohm2. Lois de Kirchoff3. Loi de Joule
Champ magnétique
1. champ magnétique2. Force de Lorentz3. Loi de conservation du flux magnétique4. Loi d'Ampère5. Potentiel
vectoriel6. Loi de Biot-Savart7. Intensité de champ magnétique et force8. Inductance9. Énergie magnétique
Champ non stationnaire
1. Loi de Faraday2. Les équations de Maxwell
Dépannages & liens Feynman
Dépannages & cie
Note : Veuillez vous référer à la section Contenu et activités de votre site de cours pour de plus amples détails.
Évaluations et résultats
Consignes sur les examens
Les examens se font à livre fermé. Seul crayon et calculatrice sont permis
Modalités d'évaluation
Sommatives
Titre
Date
Mode de travail
Examen (Somme des évaluations de ce regroupement)
Pondération
60 %
Examen I
Le 11 mars 2016 de 13h30 à
15h20
Individuel
30 %
Examen II
Le 22 avr. 2016 de 10h30 à
12h20
Individuel
30 %
Travail (Somme des évaluations de ce regroupement)
40 %
Devoir I
À déterminer
En équipe
10 %
Devoir II
À déterminer
En équipe
10 %
Devoir III
À déterminer
En équipe
10 %
Devoir IV
Dû le 15 avr. 2016 à 11h30
En équipe
10 %
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Informations détaillées sur les évaluations sommatives
Examen I
Date :
Le 11 mars 2016 de 13h30 à 15h20
Mode de travail :
Individuel
Pondération :
30 %
Matériel autorisé :
Crayon et calculatrice
Examen II
Date :
Le 22 avr. 2016 de 10h30 à 12h20
Mode de travail :
Individuel
Pondération :
30 %
Matériel autorisé :
Crayon et calculatrice
Devoir I
Date de remise :
À déterminer
Mode de travail :
En équipe
Pondération :
10 %
Remise de l'évaluation :
Avant 11h30
Directives de l'évaluation :
Équipe de 2
Devoir II
Date de remise :
À déterminer
Mode de travail :
En équipe
Pondération :
10 %
Remise de l'évaluation :
Avant la fin du cours
Directives de l'évaluation :
En équipe de 2
Devoir III
Date de remise :
À déterminer
Mode de travail :
En équipe
Pondération :
10 %
Remise de l'évaluation :
Boîte de dépot
Directives de l'évaluation :
En équipe de 3 ou moins
Devoir IV
Date de remise :
15 avr. 2016 à 11h30
Mode de travail :
En équipe
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Mode de travail :
En équipe
Pondération :
10 %
Remise de l'évaluation :
Avant la fin du cours
Directives de l'évaluation :
En équipe de 2 maximum
Détails sur les modalités d'évaluation
L'évaluation sera faite à partir de deux examens et des devoirs répartis le long du trimestre. Les deux examens valent pour 60% de la note
finale (30% chacun) et les devoirs pour 40% de la note finale (10% chacun). Les deux examens sont à livre fermé, portant chacun sur la
matière d'une moitié du cours. Normalement les examens devraient avoir lieu le 11 mars et le 22 avril. Ces dates peuvent changer mais les changements seront
communiqués en classe longtemps en avance. Étant donné la nature des examens, le nombre de questions, et le temps limite alloué, il
est essentiel de se pratiquer à résoudre un grand nombre de problème contenus dans le livre du cours et dans les autres livres
proposés pour être convenablement préparé pour l'examen. Politique sur les examens
Les étudiants qui ont une lettre d'Attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller du secteur Accueil et soutien
aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent rencontrer leur professeur au début de la session afin que des mesures
d'accommodation en classe ou lors des évaluations puissent être prévues et planifiées suffisamment à l'avance puis mises en place.
Échelle des cotes
Cote
% minimum
% maximum
Cote
% minimum
% maximum
A+
90
100
C+
70
73,99
A
86
89,99
C
65
69,99
A-
82
85,99
C-
60
64,99
B+
80
81,99
D+
55
59,99
B
77
79,99
D
50
54,99
B-
74
76,99
E
0
49,99
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques
La politique sur l'utilisation d'appareils électroniques de la Faculté des sciences et de génie peut être consultée à l'adresse : http://www.fsg.ulaval.ca/fileadmin/fsg/documents/PDF/Calculatrices-autorisees-FSG.pdf.
Politique sur le plagiat et la fraude académique
Règles disciplinaires
Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'Université Laval dans le cadre du
présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important
pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 28 à 32 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l'adresse
suivante:
http://www.ulaval.ca/sg/reg/Reglements/Reglement_disciplinaire.pdf
Plagiat
Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le fait de:
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i. copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ou électronique sans mettre ces passages
entre guillemets et sans en mentionner la source;
ii. résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en mentionner la source;
iii. traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance;
iv. remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant);
v. remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires.
L'Université Laval étant abonnée à un service de détection de plagiat, il est possible que l'enseignant soumette vos travaux pour analyse.
Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental
Les étudiants qui ont une lettre d'Attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller du secteur Accueil et soutien
aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent impérativement se conformer à la politique d'Accommodations scolaires aux
examens de la Faculté des sciences et de génie qui peut être consultée à l'adresse : http://www.fsg.ulaval.ca/fileadmin/fsg/documents/PDF/Politique-Facultaire-Accommodements.pdf
Matériel didactique
Matériel obligatoire
Field and wave electromagnetics ( 2nd ed. [r édition , xvi tome)
Auteur : Cheng, David K. (David Keun), 1917Éditeur : Addison-Wesley ( Reading, MassDon Mills , 1990 )
ISBN : 0201128195
Matériel complémentaire
Introduction to Electrodynamics (4e ed). David J. Griffiths, 2012
Electromagnetism, Gerald Pollack, Daniel Stump, 2001
Electricity and Magnetism (3e ed), Edward M. Purcell, 2013
Feynman Lectures on Physics, Vol. II (millenium ed.), Richard P. Feynman, 2011
Version française: Électromagnétisme 1 : le cours de physique de feynman, Feynman Richard
Ouvrages plus avancés
Classical Electrodynamics (3e ed) John David Jackson, 1998
Electrodynamics of Continuous Media (2e ed) L D Landau, E M Lifshitz, 1984 Médiagraphie et annexes
Bibliographie
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