PHY-1007 : Électromagnétisme - PIXEL

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PHY-1007 : Électromagnétisme
NRC 10355
Hiver 2015
Mode d'enseignement : Présentiel
Temps consacré : 3-1-5
Crédit(s) : 3
Préalables : PHY 1001 OU MAT 1910
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-3860
vendredi 10h30 à 11h20 VCH-2830
Atelier
vendredi 11h30 à 12h20 VCH-2830
Du 12 janv. 2015 au 24 avr. 2015
Du 12 janv. 2015 au 24 avr. 2015
Du 12 janv. 2015 au 24 avr. 2015
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=58161
Coordonnées et disponibilités
Louis Archambault
Enseignant
VCH-3648
Victor Bélanger-Garnier
Auxiliaire d'enseignement
POP-2193
Soutien technique :
Pour recevoir du soutien technique relatif à l'utilisation du Portail des Cours,
contactez :
Comptoir LiberT (FSG)
Pavillon Adrien-Pouliot, Local 3709
aide@fsg.ulaval.ca
418-656-2131 poste 4651
Toutes sessions (du 1 janvier au 31 décembre)
Lundi
08h00 à 18h45
Mardi
08h00 à 18h45
Mercredi
08h00 à 18h45
Jeudi
08h00 à 18h45
Vendredi
08h00 à 16h45
© Université Laval
louis.archambault@phy.ulaval.ca
victor.belanger-garnier.1@ulaval.ca
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Sommaire
Description du cours ......................................................................................................................... 3
Objectifs ....................................................................................................................................... 3
Description sommaire ..................................................................................................................... 3
Contenu ........................................................................................................................................ 3
Contenu et activités .......................................................................................................................... 4
Évaluations et résultats .................................................................................................................... 4
Consignes sur les examens .............................................................................................................. 4
Modalités d'évaluation ..................................................................................................................... 4
Informations détaillées sur les évaluations sommatives ....................................................................... 5
Examen I ................................................................................................................................. 5
Examen II ................................................................................................................................ 5
Devoir I .................................................................................................................................... 5
Devoir II .................................................................................................................................. 5
Devoir III ................................................................................................................................. 5
Détails sur les modalités d'évaluation ................................................................................................ 5
Politique sur les examens ................................................................................................................ 6
Échelle des cotes ............................................................................................................................ 6
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques ............................................................................... 6
Politique sur le plagiat et la fraude académique .................................................................................. 6
Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental ....................................... 6
Matériel didactique ........................................................................................................................... 7
Matériel obligatoire ......................................................................................................................... 7
Matériel complémentaire ................................................................................................................. 7
Médiagraphie et annexes .................................................................................................................. 7
Bibliographie ................................................................................................................................. 7
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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
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.
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
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5. 2. Les équations de Maxwell
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
Il est permis d'avoir une feuille recto verso, écrite à la main rappelant les principaux concepts et formules vues
en classe. Les photocopies ne seront pas acceptés.
Modalités d'évaluation
Sommatives
Titre
Date
Mode de travail
Pondération
65 %
Examen (Somme des évaluations de ce regroupement)
Examen I
Le 13 mars 2015 de 10h30 à 12h30
Individuel
32,5 %
Examen II
Le 24 avr. 2015 de 10h30 à 12h30
Individuel
32,5 %
35 %
Travail (Somme des évaluations de ce regroupement)
Devoir I
Dû le 20 févr. 2015 à 11h30
En équipe
11,75 %
Devoir II
À déterminer
En équipe
11,75 %
Devoir III
À déterminer
En équipe
11,5 %
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Informations détaillées sur les évaluations sommatives
Examen I
Date :
Mode de travail :
Pondération :
Matériel autorisé :
Le 13 mars 2015 de 10h30 à 12h30
Individuel
32,5 %
Crayon et calculatrice
Examen II
Date :
Mode de travail :
Pondération :
Matériel autorisé :
Le 24 avr. 2015 de 10h30 à 12h30
Individuel
32,5 %
Crayon et calculatrice
Devoir I
Date de remise :
Mode de travail :
Pondération :
Remise de l'évaluation :
20 févr. 2015 à 11h30
À remettre en classe avant 11h30
En équipe
11,75 %
Avant 11h30
Directives de l'évaluation :
Équipe de 2
Fichiers à consulter :
devoir #1
175,86 Ko, déposé le 8 févr. 2015
Devoir II
Date de remise :
Mode de travail :
Pondération :
Remise de l'évaluation :
À déterminer
En équipe
11,75 %
Boîte de dépot
Directives de l'évaluation :
En équipe de 3 ou moins
Devoir III
Date de remise :
Mode de travail :
Pondération :
Remise de l'évaluation :
À déterminer
En équipe
11,5 %
Avant la fin du cours
Directives de l'évaluation :
En équipe de 2
Détails sur les modalités d'évaluation
L'évaluation sera faite à partir de deux examens et de devoirs répartis le long du trimestre. Les deux examens
valent pour 65% de la note finale (32.5% chacun) et les devoirs pour 35% de la note finale. Les deux examens
sont à livre fermé, portant chacun sur la matière d'une moitié du cours. Une feuille écrite à la main (pas de
photocopie permise), recto-verso est permise. Normalement les examens devraient avoir lieu le 14 mars et le
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photocopie permise), recto-verso est permise. Normalement les examens devraient avoir lieu le 14 mars et le
25 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:
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
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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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