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Physique/Chimie Cahier de textes PSI 2016/2017 Je 01/09 Accueil des étudiants. Présentation de la filière et de l'année. Pour le : Lu 12/09 DM Ve 02/09 TP DM n° 1 : INDUCTION ELECTROMAGNÉTIQUE. RÉGIME SINUSOÏDAL FORCÉ. Haut-parleur électrodynamique : CCP (PC) 2016 TP n° 1 : INCERTITUDES EXPÉRIMENTALES. I. Erreur et incertitude Erreurs aléatoires et systématiques. Fidélité et justesse. Incertitude. Écriture des résultats de mesure. II. Évaluation des incertitudes Type B. Type A. Propagation des incertitudes. III. Ajustement de données expérimentales. Paramètres et incertitudes. Accord de données avec une loi. Annexe : Éléments de statistique. Distribution de probabilité. Valeur moyenne et écart-type. Exemples de distribution de probabilité. TIPE Lu 05/09 Cours Présentation générale des TIPE. Conseils de préparation. ÉLECTRONIQUE DES SYSTÈMES LINÉAIRES A - Systèmes linéaires I. Signaux et systèmes II. Fonction de transfert Signaux sinusoïdaux. Signaux quelconques. III. Stabilité. IV. Exemple : réponse indicielle d’un passe-bas Réponse indicielle. Équation différentielle et fonction de transfert. B – Filtres linéaires électrocinétiques I. Fonction de transfert d’un quadripôle. Quadripôle. Filtres actifs et passifs. Fonction de transfert. Diagramme de Bode. II. Filtres du 1ier ordre. Filtre RC passe-bas. Filtre RC passe-haut. Ma 06/09 Cours III. Filtres RLC du 2e ordre. Filtre passe-bas. Filtre passe-bande. C – Filtrage d’un signal périodique I. Décomposition d’un signal périodique. Série de Fourier. Spectre de fréquence. II. Effets d’un filtre linéaire sur un signal périodique. Principe de superposition. Comportement intégrateur. Comportement dérivateur. Exemple : filtre passe-bande du 2e ordre. TD TD n° 1 : ÉLECTRONIQUE DES SYSTÈMES LINÉAIRES Exercice 1 : Vrai ou faux Me 07/09 Cours RÉTROACTION D’UN AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ I. Présentation. Description. Fonctionnements linéaire et saturé. Résistances d’entrée et de sortie. Saturations en tension et courant. Vitesse de balayage. Fonction de transfert. II. Rétroaction négative : l’amplificateur non-inverseur. Systèmes bouclés. Schéma fonctionnel. Produit gain-bande passante. Aspect temporel. III. Rétroaction positive : comparateur à hystérésis. Schéma fonctionnel. Saturation. IV. ALI idéal en régime linéaire. Modèle d’ALI idéal. Réalisation de fonctions linéaires (suiveur, amplificateur noninverseur, amplificateur inverseur, intégrateur). Ve 09/09 TP Fin du TP n° 1 : INCERTITUDES EXPÉRIMENTALES TIPE Exemple de projet : Le chauffe-eau solaire. Entretiens individuels sur l’avancement des projets des étudiants. Lu 12/09 TD Exercice 2 : Stabilité d’un système d’ordre 1 Exercice 7 : Filtre de Wien Exercice 8 : Test de linéarité Ma 13/09 TD Exercice 4 : Paramètres d’un passe-bas d’ordre 2 Cours Mise en cascade. V. ALI idéal en régime saturé. Comparateur simple. Comparateur à hystérésis non-inverseur. OSCILLATEURS I. Oscillateurs quasi-sinusoïdaux. Introduction. Principe d’un oscillateur à réaction. Oscillateur à pont de Wien. II. Oscillateurs à relaxation. Schéma fonctionnel. Système astable. Me 14/09 Int. Cours INTERROGATION n° 1 : ÉLECTRONIQUE MODULATION. DEMODULATION. I. Transmission d'un signal. Télécommunication. Types de modulation. II. Multiplication de signaux. Multiplieur. Aspect spectral. III. Modulation d'amplitude. Porteuse et modulante. Contenu spectral. IV. Démodulation d'amplitude. Démodulation synchrone. Filtrage Ve 16/09 TP TP n° 2 : FILTRES DU 1ier ORDRE I. Filtre RC passe-bas Étude théorique. Réalisation pratique (diagramme de Bode, comportements limites). II. Filtre RC passe-haut Étude théorique. Réalisation pratique (diagramme de Bode, comportements limites). III. Réponses indicielles Annexe A. Incertitudes Résistances. Capacités. Fréquences. TIPE Entretiens individuels sur l’avancement des projets des étudiants. Sa 17/09 DS DS n° 1 : INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE. ÉLECTRONIQUE. I. Haut-parleur en régime permanent sinusoïdal. II. Capteur CND à 2 sondes : CCP (PSI) 2016 III. Détection d’un obstacle mobile : E3A (PSI) 2016 IV. Le facteur de qualité en électrocinétique : ENSTIM (PCSI) 2004 V. Électronique de réception : E3A (PSI) 2007 Lu 19/09 TD TD n° 2 : RÉTROACTION D’UN AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ Exercice 1 : Amplificateur inverseur. Exercice 2 : Pseudo-intégrateur. Ma 20/09 TD Exercice 4 : Dérivateur. Pour le 28/09 DM DM n° 2 : TRANSMISSIONS HERTZIENNES ET MODULATION But de l’approche documentaire : Expliquer l’intérêt et la nécessité de la modulation pour les transmissions hertziennes. Cours CONVERSION ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE. I. Principes de la conversion. Ordres de grandeur. Conversion de puissance. Classification des convertisseurs. II. Interrupteurs électroniques. Définitions. Diode. Transistor. III. Sources de tension et de courant. Sources parfaites. Règles d'association. Lissage de la tension par un condensateur. Lissage du courant par une bobine. IV. Hacheurs. Hacheur série. Me 21/09 TD TD n° 3 : OSCILLATEURS Exercice 1 : Oscillateur à résistance négative. Exercice 3 : Système astable à comparateur inverseur à hystérésis. Ve 23/09 TP Fin du TP n° 2 : FILTRES DU 1ier ORDRE TIPE Commentaire sur les attendus pédagogiques des livrables. Entretiens individuels sur l’avancement des projets des étudiants. TD Exercice 5 : Oscillateur à porte logique. Lu 26/09 TD n° 4 : MODULATION. DEMODULATION. Exercice 1 : Démodulation synchrone. Ma 27/09 TD Exercice 3 : Démodulation par détecteur de crête. Cours Hacheur parallèle. V. Application : commande d'une machine à courant continu. Modèle de la machine à courant continu. Phase de traction. Phase de freinage. VI. Redresseur. Présentation. Me 28/09 Cours Redressement double alternance. Nature des interrupteurs. Rendement en puissance. VII. Onduleur. Présentation. Structure à 4 interrupteurs. Nature des interrupteurs. TD DM n° 2 : TRANSMISSIONS HERTZIENNES ET MODULATION But de l’approche documentaire : Expliquer l’intérêt et la nécessité de la modulation pour les transmissions hertziennes. Cours ANALYSE VECTORIELLE I. Introduction. Systèmes de coordonnées. Ve 30/09 TP TP n° 3 : OSCILLATEURS QUASI-SINUSOÏDAUX I. Système bouclé. II. Oscillateur à pont de Wien. Étude théorique. Montage. III. Oscillateur à résistance négative. Étude théorique. Montage. IV. Oscillateur de Colpitts : Centrale (PSI) 2010. Étude théorique. Montage. Annexe A. Incertitudes Résistances. Capacités. Fréquences. Ohmmètre. TIPE Entretiens individuels sur l’avancement des projets des étudiants. Lu 03/10 TD TD n° 5 : CONVERSION ÉLECTRONIQUE PUISSANCE. Exercice 1 : Caractéristiques d’un hacheur Exercice 5 : Alimentation à découpage Pour le : Me 12/10 DM DM n° 3 : ELECTRONIQUE I. Alimentation des bobines en courant (École de l’Air PSI 2003) II. Oscillateur Collpits (CCP PSI 2001) Ma 04/10 Cours Champs scalaire et vectoriel. Circulation et flux. II. Gradient. III. Divergence. IV. Rotationnel. V. Relations particulières. Th. de Stokes. Champ à circulation conservative. Th. de Green-Ostrogradski. Champ à flux conservatif. VI. Laplacien. VII. Propriétés des opérateurs. TD Cours TD n° 6 : ANALYSE VECTORIELLE. ÉLECTROSTATIQUE I. Charge électrique. Notion de charge. Distributions de charge. Symétries. Me 05/10 Cours Int. Ve 07/10 Invariances. Loi de Coulomb. II. Champ et potentiel électrostatiques. Champ électrostatique. Equation de Maxwell-Faraday. Charge ponctuelle. Symétries. Invariances. INTERROGATION n° 2 : ÉLECTRONIQUE TP Fin du TP n° 3 : OSCILLATEURS QUASI-SINUSOÏDAUX TIPE Encadrement des projets des étudiants. Sa 08/10 DS DS n° 2 : ÉLECTRONIQUE I. Mesure des parties réelle et imaginaire d’une impédance (CCP PSI 2016) II. Traitement du signal (CCP PSI 2007) III. Commande d’un moteur à courant continu par un hacheur (E3A PSI 2008) IV. Générateur de signaux (E3A PSI 2014) Lu 10/10 Cours III. Topographie du champ et du potentiel. Lignes et tubes de champ. Équipotentielles. IV. Théorème de Gauss. Equation de Maxwell-Gauss. Equation de Poisson. Théorème de Gauss. Sphère uniformément chargée. Plan infini uniformément chargé. Analogie gravitationnelle. Théorème de superposition. V. Energie potentielle d'une charge ponctuelle dans un champ extérieur. Expression. Bilan énergétique. Me 12/10 Cours CONDUCTEURS ÉLECTRIQUES I. Conservation de la charge. Densité volumique de courant. Intensité du courant. Loi de conservation. Régime stationnaire. II. Conducteur ohmique. Loi d'Ohm locale. Densité volumique de charges. Résistance. Puissance électrique. Effet Joule. Je 13/10 TD TD n° 7 : ÉLECTROSTATIQUE. Exercice 1 : Équipotentielles et lignes de champ. Ve 14/10 TP TP n° 4 : OSCILLATEURS À RELAXATION I. Comparateurs à hystérésis. Comparateur à hystérésis non-inverseur. Comparateur à hystérésis inverseur. II. Multivibrateur astable. Étude théorique. Montage. III. Principe du générateur de fonctions. Étude théorique. Montage. Modification du rapport cyclique. IV. Oscillateur à porte logique. Porte NON. Étude théorique. Montage. TIPE Encadrement des projets des étudiants. TD Exercice 2 : Cylindre chargé en surface ou en volume. Exercice 6 : Faisceau d’électrons. Lu 17/10 Exercice 4 : Distribution de masse inhomogène. Ma 18/10 III. Condensateur plan. Conducteur en équilibre électrostatique. Phénomène d'influence. Condensateur plan. Capacité. Aspect énergétique. MAGNÉTOSTATIQUE. I. Généralités. Champ magnétique. Moment magnétique. Symétries. Me 19/10 Pour le : Ve 04/11 Invariances. II. Flux magnétique. Équation de Maxwell-Thomson. Topographie du champ magnétique. III. Théorème d'Ampère. Équation de Maxwell-Ampère. Théorème d'Ampère. Fil rectiligne infini. Fil infini cylindrique épais. Solénoïde infini. IV. Forces de Laplace. Distribution volumique. Modèle filiforme. DM DM n° 4 : CONDUCTION DANS LES SEMI-CONDUCTEURS. But de l’approche documentaire : Décrire la conductivité des semi-conducteurs, les types de porteurs, l'influence du dopage. Je 20/10 VACANCES DE TOUSSAINT Me 02/11 Ve 04/11 TP Fin du TP n° 4 : OSCILLATEURS À RELAXATION TIPE Commentaire sur les attendus pédagogiques des livrables. Encadrement des projets des étudiants. Lu 07/11 TD TD n° 8 : CONDUCTEURS ÉLECTRIQUES. Exercice 2 : Modèle de Drüde et effet Hall. Exercice 3 : Condensateur cylindrique. Ma 08/11 Cours ÉLECTROMAGNÉTISME. ARQS. I. Équations de Maxwell. Forme locale. Forme intégrale. ARQS magnétique. Conséquences. II. Induction électromagnétique. F.é.m. induite. Inductance propre. Inductance mutuelle. Me 09/11 Lu 14/11 Cours Inductance propre. Inductance mutuelle. Aspect énergétique. Courants de Foucault. III. Energie électromagnétique. Puissance volumique. Densité volumique d'énergie. Vecteur de Poynting. Int. INTERROGATION n° 3 : ÉLECTROMAGNÉTISME TD TD n° 9 : MAGNÉTOSTATIQUE. Exercice 1 : Bobine torique. Exercice 2 : Bobines de Helmholtz. Exercice 5 : Câble coaxial. Pour le : DM DM n° 5 : ELECTROMAGNÉTISME. Me 23/11 Ma 15/11 I. Utilisation d’une sonde à effet Hall (Mines-Ponts PSI 2016) II. Résolution de problème Cours Bilan de Poynting. Cas d'un conducteur ohmique. THERMOCHIMIE DU 1ier PRINCIPE I. État standard. Pression standard. Gaz. Phases condensées. État standard de référence d’un élément. II. Grandeurs molaires. Corps pur. Mélanges. Grandeurs molaires standard. Me 16/11 Ve 18/11 III. Grandeurs de réaction. Avancement d’une réaction chimique. Grandeurs de réaction. Grandeur standard de réaction. IV. Tables de grandeurs thermodynamiques. Enthalpie standard de formation. Loi de Hess. Enthalpies de changement d'état. Enthalpie de dissociation de liaison. V. Application du 1ier principe. Premier Principe. Effets thermiques d'une réaction. Température de flamme adiabatique. TP TP n° 5 : MODULATION/DÉMODULATION D’AMPLITUDE I. Présentation du composant. II. Multiplication de signaux. Signal sinusoïdal et tension continue. Deux signaux sinusoïdaux identiques. Signaux sinusoïdaux de fréquences différentes. III. Modulation d'amplitude. Intérêt. Principe. Application. IV. Détection synchrone. Principe. Application. Modulation/démodulation d'une chanson. TIPE Conseils d’inscriptions aux concours. Encadrement des projets des étudiants. Lu 21/11 TD TD n° 10 : ÉLECTROMAGNÉTISME. ARQS. Exercice 4 : Four à induction. Exercice 7 : Solénoïde dans l’ARQS. Ma 22/11 Cours GRANDEURS THERMODYNAMIQUES CHIMIQUES I. Enthalpie libre. Définition. Identités thermodynamiques. Évolution monotherme-monobare. II. Potentiel chimique. Définition. Expressions du potentiel chimique. III. Corps pur sous plusieurs phases. Potentiel chimique. Conditions d'évolution et d'équilibre. Diagramme ( , ). Bilan thermodynamique. Me 23/11 Cours IV. Grandeurs standard de réaction. Entropie standard de réaction. Enthalpie libre standard de réaction. ÉQUILIBRES CHIMIQUES I. Création d'entropie par réaction chimique. Entropie créée. Conditions d'évolution et d'équilibre. Expression de l'enthalpie libre de réaction. II. Equilibre chimique. Constante d'équilibre thermodynamique. Ve 25/11 TP Fin du TP n° 5 : MODULATION/DÉMODULATION D’AMPLITUDE TIPE Évaluation des projets des étudiants. Gestion des inscriptions aux concours. Lu 28/11 TD TD n° 11 : THERMOCHIMIE DU 1ier PRINCIPE Exercice 1 : Vrai ou faux. Exercice 2 : Enthalpie standard de formation des ions halogénures gazeux. Exercice 3 : Calcul d’une énergie de liaison C − C Exercice 4 : Élaboration du magnésium. Exercice 7 : Calorimétrie. Ma 29/11 Cours Loi de van't Hoff. Système hors équilibre. Coefficient de dissociation. Combinaison linéaire de plusieurs réactions. III. Variance. Facteurs d'équilibre. Calcul de la variance. Degrés de liberté d'un système. IV. Déplacement des équilibres. Optimisation d'un procédé chimique. Influence de la température. Me 30/11 Cours Influence de la pression. Introduction d'un constituant inactif. Introduction d'un constituant actif. Ve 02/12 Int. INTERROGATION n° 4 : ÉLECTROMAGNÉTISME TP TP n° 6 : CALORIMÉTRIE. I. Présentation. Calorimètre. Principe de la mesure d’une enthalpie standard de réaction. Capacité thermique du calorimètre. II. Mesures d’enthalpies standard de réaction. Dosage acido-basique calorimétrique. Enthalpie de réaction rédox. Enthalpie de dissolution. TIPE Évaluation des projets des étudiants. Gestion des inscriptions aux concours. Lu 05/12 TD TD n° 12 : GRANDEURS THERMODYNAMIQUES CHIMIQUES Exercice 1 : Entropie de mélange. Exercice 4 : Équilibre liquide-vapeur de l’eau. Exercice 5 : Oxydation du magnésium Pour le : Me 14/12 DM DM n° 6 : PRESSION OSMOTIQUE. But de l’approche documentaire : À partir de documents sur la pression osmotique, discuter de l’influence de la pression sur le potentiel chimique et des applications de cette propriété au laboratoire, en industrie ou dans le vivant. Ma 06/12 Cours DIAGRAMMES BINAIRES LIQUIDE-SOLIDE I. Généralités sur les mélanges binaires. Définitions. Variance. Diagramme binaire. II. Miscibilité totale à l'état solide. Solutions solides. Diagramme binaire. Courbes d'analyse thermique. Théorème des moments chimiques. Diagramme avec point indifférent. III. Miscibilité nulle à l'état solide. Diagramme binaire. Analyse thermique. Miscibilité partielle à l’état solide. IV. Existence de composés définis. Définition. Diagramme binaire. Analyse thermique. MILIEUX FERROMAGNÉTIQUES. TRANSFORMATEURS. I. Dipôle magnétique. Moment magnétique. Lignes de champ. Me 07/12 Cours Action d’un champ uniforme. Énergie potentielle dans un champ stationnaire. II. Puissance en régime sinusoïdal. Puissance moyenne. Notation complexe. Diagramme de Fresnel. Relèvement du facteur de puissance. III. Milieux magnétiques. Aimantation. Équations de Maxwell. Relations intégrales. Milieu linéaire, homogène, isotrope. IV. Matériaux ferromagnétiques. Première aimantation. Cycle d’hystérésis. Milieux doux et durs. V. Circuit magnétique. Tore ferromagnétique. Ve 09/12 TP TP n° 7 : CONSTANTES THERMODYNAMIQUES. I. Hydroxyde amphotère Al(OH)3(s). Dosage pH-métrique. Exploitation. II. Solubilité de l’iodate de baryum. Solution saturée en iodate de baryum. Dosage conductimétrique des ions baryum. Dosage iodométrique des ions iodate. A. Conductimètre. Conductivité d’un électrolyte. Conductimètre. TIPE Évaluation des projets des étudiants. Gestion des inscriptions aux concours. Sa 10/12 DS DS n° 3 : ÉLECTROMAGNÉTISME I. Magnétorésistance (Mines-Ponts PSI 2016) II. Courants de Foucault (CCP PSI 2016) III. Canon à électrons (Centrale PSI 2014) IV. Câble coaxial (CCP PSI 2011) V. Modèle de Drüde de la conduction électrique (CCP PSI 2009) Lu 12/12 TD TD n° 13 : ÉQUILIBRES CHIMIQUES. Exercice 1 : Reformage du méthane. Exercice 6 : Transformation de l’uranite. Ma 13/12 Cours Inductance propre. Énergie magnétique. Entrefer d’un électroaimant. VI. Transformateur parfait. Présentation. Hypothèses. Transformateur torique : inductances. Rendement. Applications. VII. Transformateur réel. Pertes par hystérésis. Pertes fer. Pertes cuivre. Fuites magnétiques. Courant magnétisant. Schéma équivalent global. Bilan de puissance. CONVERSION ÉLECTRO-MAGNÉTO-MÉCANIQUE DE PUISSANCE. I. Contacteur électromagnétique en translation. Dispositif. Énergie magnétique. Bilan énergétique. Me 14/12 Cours Force électromagnétique. Applications. II. Machine synchrone. Description. Champ magnétique dans l’entrefer. Champ glissant statorique. Champ glissant rotorique. Énergie magnétique. Ve 16/12 TIPE Évaluation des projets des étudiants. Gestion des inscriptions aux concours. Pour le 03/01 DM DM n° 7 : SYNTHÈSE INDUSTRIELLE. But de l’approche documentaire : À partir de documents décrivant une unité de synthèse industrielle, analyser les choix industriels, aspects environnementaux inclus. Sa 17/12 VACANCES DE NOËL Lu 02/01 Ma 03/01 Me 04/01 TD TD n° 14 : DIAGRAMMES BINAIRES LIQUIDE-SOLIDE. Exercice 1 : Diagramme binaire argent-or. Exercice 3 : Mélange binaire éthane-1,2-diol - eau. Exercice 4 : Étude d’un alliage binaire d’aluminium. Cours Couple. Synchronisme. Stabilité en régime moteur. Cours Démarrage du moteur. Modèle électrique de l’induit. Bilan énergétique. Alternateur. Applications. Int. Ve 06/01 INTERROGATION n° 5 : THERMODYNAMIQUE CHIMIQUE TP TP n° 8 : HACHEURS. I. Fonctionnement du circuit de commande. Générateur de rampe. Commande. Comparateur. Circuit d'isolation. II. Hacheur série. Montage. Charge R-L. Moteur à courant continu. TIPE Encadrement des projets des étudiants. Lu 09/01 TD TD n° 15 : MILIEUX FERROMAGNÉTIQUES. TRANSFORMATEURS. Exercice 1 : Alimentation d’un moteur par un transformateur. Exercice 2 : Adaptation d’impédances. Exercice 5 : Champs caractéristiques d’un matériau ferromagnétique. Ma 10/01 Cours III. Machine à courant continu. Structure d'une machine à courant continu. Collecteur. Couple. Modèle électrique. Fém induite. Caractéristique couple-vitesse. Démarrage du moteur. Rendement. Génératrice. Applications. Me 11/01 Cours ÉLECTRONIQUE NUMÉRIQUE I. Échantillonnage. Signaux analogiques et numériques. Échantillonnage. Fréquence d'échantillonnage. Repliement de spectre. Quantification. II. Analyse spectrale. Filtre anti-repliement. Paramètres de numérisation. Limitation de la résolution. III. Filtrage numérique. Principe. Filtre passe-bas. Cours PHÉNOMÈNES DE DIFFUSION A – Diffusion de particules I. Bilan de particules. Diffusion et convection. Flux de particules. Bilan de particules. II. Équation de diffusion. Loi de Fick. Ve 13/01 TP TP n° 9 : TRANSFORMATEURS. I. Maquette utilisée Amplificateur de tension ou de courant. Amplificateur de mesure du courant. Visualisation de signaux à l'oscilloscope. II. Tracé du cycle d'hystérésis. Principe du dispositif. Réglage de l'intégrateur. Visualisation du cycle. Grandeurs caractéristiques. Pertes par hystérésis. III. Lois de transformation. Lois des tensions. Lois des courants. TIPE Encadrement des projets des étudiants. Sa 14/01 DS DS n° 4 : CHIMIE I. Prise du béton (Mines-Ponts PSI 2016) II. Osmose inverse (E3A PSI 2007) III. Production massive de dihydrogène (CCP PSI 2010) IV. Quelques utilisations du plomb (CCP PC 2014) V. L’iodure d’hydrogène gazeux (Mines-Ponts PSI 2004) Lu 16/01 TD TD n° 16 : CONVERSION ÉLECTRO-MAGNÉTO-MÉCANIQUE DE PUISSANCE. Exercice 1 : Moteur à réluctance variable. Exercice 2 : Essais sur une machine synchrone (début). Ma 17/01 Cours Equation de la diffusion. Irréversibilité. III. Solutions de l’équation de diffusion. Régime variable. Régime stationnaire. B – Diffusion thermique I. Écriture infinitésimale des principes de la thermodynamique. Premier principe. Second principe. Me 18/01 Cours II. Bilan d’énergie. Modes de transfert thermique. Flux thermique. Bilan thermique. III. Équation de la chaleur. Loi de Fourier. Équation de la diffusion thermique. Conditions aux limites. IV. Solutions de l'équation de la chaleur. Longueur et temps caractéristiques. Régime permanent. Résistance thermique. Ve 20/01 TD Exercice 2 : Essais sur une machine synchrone (fin). Exercice 5 : Association de deux machines à courant continu. Poly Lu 23/01 Ma 24/01 TD n° 17 : ÉLECTRONIQUE NUMÉRIQUE. TIPE Encadrement des projets des étudiants. TD TD n° 18 : PHÉNOMÈNES DE DIFFUSION. Exercice 1 : Tuyau poreux. Exercice 2 : Réacteur nucléaire cylindrique. Cours ARQS thermique. Circuit RC thermique. V. Ondes thermiques. Position du problème. Solution de l'équation de diffusion. Interprétation physique. Cours MÉCANIQUE DES FLUIDES A – Statique des fluides I. Equilibre d'un fluide. Modèle du fluide. Pression. Equivalent volumique des forces de pression. Principe fondamental de la statique des fluides. II. Statique des fluides homogènes. Fluide incompressible. Modèle d'atmosphère isotherme. Facteur de Boltzmann. III. Forces exercées par les fluides au repos. Calcul direct des forces pressantes. Ve 26/01 TP n° 10 : ÉCHANTILLONNAGE. I. Stroboscopie. Dispositif. Échantillonnages. II. Échantillonneur-bloqueur. Principe. Analyse spectrale. III. Analyse spectrale numérique. Paramètres d’acquisition. Étude de spectres. TIPE Encadrement des projets des étudiants. Pour le : Lu 06/02 DM DM n° 8 : CONVERSION DE PUISSANCE. I. Moteur synchrone à aimants permanents (Centrale PSI 2016) II. Résolution de problème Lu 30/01 TD Exercice 6 : Sensation de chaud. Exercice 11 : Onde thermique dans une barre cylindrique. Ma 31/01 Cours Théorème d'Archimède. B – Cinématique des fluides I. Champ des vitesses. Descriptions lagrangienne et eulérienne. Ecoulement stationnaire. II. Conservation de la masse. Débit massique. Débit volumique. Conséquences sur les conditions aux limites. Equation de conservation de la masse. III. Ecoulements particuliers. Signification physique de rot . Signification physique de div . Ecoulement incompressible et homogène. Me 01/02 Cours Ecoulement stationnaire. Ecoulement incompressible, homogène et irrotationnel. C – Viscosité I. Actions de contact dans un fluide. Définition de la viscosité. Diffusion et convection de quantité de mouvement. Nombre de Reynolds. Int. Ve 03/02 INTERROGATION n° 6 : CONVERSION DE PUISSANCE. ÉLECTRONIQUE NUMÉRIQUE. TP Fin du TP n° 10 : ÉCHANTILLONNAGE. TIPE Encadrement des projets des étudiants. Lu 06/02 TD TD n° 19 : MÉCANIQUE DES FLUIDES. Exercice 3 : Modèle d’atmosphère non isotherme. Exercice 7 : Vrai ou faux. Exercice 8 : Écoulement autour d’une sphère. Ma 07/02 Cours II. Ecoulement autour d'un obstacle. Portance et trainée. Expression de la traînée (sphère). Généralisation. Ecoulement laminaire ou turbulent. Trainée et portance d'une aile d'avion. III. Ecoulement parfait. Définition. Conditions aux limites. Notion de couche limite. IV. Ecoulement dans une conduite horizontale. Loi de Poiseuille. Me 08/02 Cours Ecoulement turbulent. BILANS MACROSCOPIQUES. I. Bilans thermodynamiques. 1ier Principe : bilan d'énergie (1ier Principe industriel, tuyère). 2e Principe : bilan d'entropie (principe, détente de Joule-Kelvin). II. Bilans d'énergie. Bilan d'énergie cinétique (principe) Ve 10/02 Pour le : Lu 27/02 TP TP n° 11 : FILTRAGE NUMERIQUE. I. Filtre numérique passe-bas. Principe. Méthode d’Euler. II. Réponse indicielle. III. Réponse harmonique. DS DS n° 5 : PHYSIQUE. I. Transformateur torique (Mines-Ponts PSI 2014). II. Motorisation d’un robot (E3A PSI 2016) III. Chaîne de mesure (E3A PSI 2016) IV. Diffusion thermique dans un fil électrique (E3A PSI 2012) V. Le turbo-alternateur (E3A PSI 2011) DM DM n° 9 : CONVERSION DE PUISSANCE. PHÉNOMÈNES DE DIFFUSION Régimes thermiques d’une machine à courant continu (Centrale PSI 2005) Sa 11/02 VACANCES D’HIVER Di 26/02 Lu 27/02 TD Exercice 9 : Étude cinématique d’une tornade. Exercice 15 : Épaisseur de couche limite. Exercice 16 : Écoulement de Couette plan. Ma 28/02 Cours (puissance d'une pompe). Th. de Bernoulli. Effet Venturi. Tube de Pitot. Me 01/03 Cours Perte de charge régulière. Perte de charge singulière. III. Bilans dynamiques. Bilan de quantité de mouvement (principe, poussée d'une fusée, force sur les parois d'une conduite). Bilan de moment cinétique (principe) Ve 03/03 TP TP n° 13 : POTENTIOMÉTRIE. I. Généralités ssur les dosages rédox. II. Dosage des ions ferreux par les ions cerrique. Préparation du dosage. Dosage potentiométrique. Courbe de potentiel et exploitation. Méthode de Gran. TIPE Relecture du livrable « Mise en Cohérence des Objectifs du TIPE » (MCOT) de chaque étudiant. Lu 06/03 TD TD n° 20 : BILANS MACROSCOPIQUES. Exercice 1 : Force subie par un tuyau. Exercice 5 : Perte de charge dans un élargissement. Exercice 6 : Vidange d’un réservoir : formule de Torricelli. Ma 07/03 Cours (turbine Pelton). ÉLECTROCHIMIE I. Cellules électrochimiques. Oxydants et réducteurs. Demi-pile. Cellule électrochimique. Potentiel d'électrode. II. Thermodynamique de l'oxydoréduction. Travail électrique maximum récupérable. Enthalpie libre d'une réaction d'oxydoréduction. Me 08/03 Ve 10/03 Cours Formule de Nernst. Applications. Capacité d'une pile. III. Courbes courant-potentiel. Conventions. Vitesse de réaction. Montage à 3 électrodes. Facteurs cinétiques. Transfert de charge limitant. Diffusion limitante. Limitation par le solvant. IV. Réactions spontanées. Cémentation. Action des acides sur les métaux. Pile. V. Réactions forcées : électrolyse. Electrolyse de l'eau. Int. INTERROGATION n° 7 : PHÉNOMÈNES DE DIFFUSION. MÉCANIQUE DES FLUIDES. TP TP n° 12 : CAN-CNA. I. Centrale d’acquisition. Interfaces. Logiciel Latis-Pro. II. Acquisitions et traitements numériques. Visualisation de spectres. Pas de quantification. Filtrage numérique. TIPE Relecture du livrable « Mise en Cohérence des Objectifs du TIPE » (MCOT) de chaque étudiant. Lu 13/03 TD Exercice 7 : Compresseur. TD n° 21 : ÉLECTROCHIMIE. Exercice 1 : Étude d’un accumulateur au plomb (début). Ma 14/03 Cours Electrolyse du sulfate de zinc. Rendement faradique. Recharge d'un accumulateur. VI. Corrosion. Corrosion uniforme. Corrosion différentielle : micropiles de corrosion. Micropile avec électrodes différentes. Pile d'Évans. VII. Protection contre la corrosion. Traitement de surface. Protection métallique. Protection par potentiel imposé. Anode sacrificielle. ÉQUATION D’ONDE DE D’ALEMBERT I. Équation d'onde de D'Alembert. Corde vibrante. Ondes transversales et longitudinales. II. Solutions de l'équation de d'Alembert. Ondes progressives. Ondes planes. Onde plane progressive monochromatique. Me 15/03 Cours Onde stationnaire. III. Oscillations libres. Conditions initiales et aux limites. Modes propres. Solution générale. IV. Oscillations forcées. Corde de Melde. Régime forcé. Résonances. ONDES ÉLECTROMAGNÉTIQUES I. Ondes électromagnétiques dans le vide. Équation de propagation des champs. Onde électromagnétique plane progressive. OPPH électromagnétique. Représentation complexe. Spectre électromagnétique. Polarisation d'une OPPH (représentation vectorielle, polarisation rectiligne. II. Conducteur parfait. Courants surfaciques. Relations de passage du champ électromagnétique. Modèle de conducteur parfait. Conditions aux limites. III. Réflexion sur un conducteur parfait. Position du problème. Onde réfléchie. Onde résultante. Ve 17/03 TD Exercice 1 : Étude d’un accumulateur au plomb (fin). Exercice 3 : Courbe intensité-potentiel du couple Cu2+/Cu. Exercice 4 : Accumulateur cadmium-nickel. TIPE Relecture du livrable « Mise en Cohérence des Objectifs du TIPE » (MCOT) de chaque étudiant. Pour le 24/03 DM DM n° 10 : ACCUMULATEURS. But de l’approche documentaire : À partir de documents sur les accumulateurs (lithium-ion, nickel-métal hydrure), comparer la constitution, le fonctionnement et l’efficacité de tels dispositifs. Lu 20/03 TD Exercice 6 : Nickelage d’une pièce métallique TD n° 22 : ÉQUATION D’ONDE DE D’ALEMBERT. Exercice 1 : Ondes de courant et de tension dans un câble coaxial. Exercice 2 : Modes propres d’une corde. Ma 21/03 TD Exercice 3 : Modèle du son dans les solides. Cours Étude énergétique. DISPERSION. ABSORPTION. I. Phénomènes linéaires dispersifs. Exemple : câble coaxial avec pertes. Relation de dispersion. Dispersion/Absorption. II. Propagation d'un paquet d'ondes. Superposition de plusieurs OPPM. Paquets d'ondes. Évolution d'un paquet d'ondes. Me 22/03 Cours Ve 24/03 TP III. Propagation d'une OPPM dans un plasma. Modèle du plasma. Conductivité complexe. Relation de dispersion. Vitesses de phase et de groupe. Indice complexe. Aspect énergétique. IV. Effet de peau dans un conducteur ohmique. Rappels. Équation de Maxwell-Ampère. Équation de diffusion des champs. Épaisseur de peau. TP n° 14 : COURBES INTENSITÉ-POTENTIEL. I. Système [Fe(CN)6]3-/[Fe(CN)6]4- sur platine. Système Fe3+/Fe2+. Milieu cyanure. Courbe intensité-potentiel globale. Tracé expérimental. Interprétation. II. Domaine d'électroactivité de l'eau. Courbe intensité-potentiel de l'eau. Tracé expérimental. Interprétation. TIPE Encadrement des projets des étudiants. Lu 27/03 TD TD n° 23 : ONDES ÉLECTROMAGNÉTIQUES. Exercice 1 : Étude énergétique d’une OPPH. Exercice 2 : Superposition de deux OPPH. Pour le 05/04 DM DM n° 11 : OSCILLATEUR OPTIQUE (LASER). But de l’approche documentaire : En relation avec le cours sur les ondes, décrire le fonctionnement d’un oscillateur optique (laser) en termes de système bouclé auto-oscillant. Relier les fréquences des modes possibles à la taille de la cavité. Ma 28/03 TD Exercice 3 : Cavité résonante. Cours ONDES SONORES DANS LES FLUIDES. I. Équation d'onde. Approximation acoustique. Équations de couplage. Équation de propagation. Célérité du son. II. Types d’ondes sonores. Ondes sonores planes. Impédance acoustique. OPPM sonores. Dimension latérale. Me 29/03 Cours Ondes stationnaires. III. Aspects énergétiques. Vecteur densité de courant d’énergie. Bilan énergétique. Cas d’une onde plane progressive. Cas d’une onde stationnaire. Ondes sphériques. Intensité sonore. Ordres de grandeur. Ve 31/03 TP TP n° 15 : PROTECTION CONTRE LA CORROSION. I. Anode sacrificielle. Principe. Courbes intensité-potentiel et diagramme d'Evans. II. Réalisation expérimentale. Montage. Exploitation. TIPE Encadrement des projets des étudiants.
