Physique experimentale aux concours de l`enseignement

“bellier_58027” (Col. : Science Sup 17x24) — 2012/8/15 — 14:28 — page i — #1
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Jean-Paul Bellier
Christophe Bouloy
Daniel Guéant
Électricité, électromagnétisme,
électronique, acoustique
Physique expérimentale
aux concours
de l’enseignement
3eédition

“bellier_58027” (Col. : Science Sup 17x24) — 2012/8/15 — 14:28 — page ii — #2
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©Dunod, Paris, 2012
ISBN 978-2-10-058027-9

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TABLE DES MATIÈRES
Avant-propos VI
Chapitre 1. Champ magnétique 1
1.1 Rappels théoriques 1
1.2 Expériences qualitatives avec des aimants 12
1.3 Champ magnétique créé par un courant permanent 13
1.4 MesuredelacomposantehorizontaleduchampmagnétiqueterrestreBH17
1.5 Étude du mouvement d’un électron dans un champ magnétique 18
1.6 Applications 21
Exercices 24
Chapitre 2. Induction et auto-induction 43
2.1 Rappels théoriques 43
2.2 Matériel 47
2.3 Phénomènes d’induction 47
2.4 Auto-induction 52
Exercices 56
Chapitre 3. Régimes transitoires en électricité 66
3.1 Rappels théoriques sur les régimes transitoires 66
3.2 Principe de l’étude expérimentale et réalisation d’un échelon de tension 72
3.3 La modélisation des énergies sous Regressi 72
3.4 Charge et décharge d’un condensateur à travers une résistance
non inductive 73
3.5 Décharge d’un condensateur à travers une résistance inductive 78
Exercices 81
Chapitre 4. Oscillations forcées dans différents domaines de la physique 98
4.1 Résonance en électricité : Rappels théoriques 99
4.2 Matériel et précautions expérimentales 104
4.3 Circuit RLC série : Étude expérimentale 106
4.4 Le circuit LC parallèle : Étude expérimentale 108
4.5 Résonance en mécanique 109
4.6 Résonance en acoustique 112
Exercices 114
Chapitre 5. Mesures de puissances électriques et bilan de puissance 127
5.1 Rappels théoriques 127
5.2 Mesure de puissances 131
5.3 Bilan des puissances en utilisant le wattmètre 135
5.4 Mesures expérimentales de rendements 136
Exercices 139
©Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
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Physique expérimentale aux concours de l’enseignement
Chapitre 6. Mesure de capacités et d’inductances 152
6.1 Introduction 152
6.2 Rappels théoriques : les oscillateurs 152
6.3 Mesure d’une capacité par différentes méthodes 155
6.4 Mesure de l’inductance d’une bobine 165
Exercices 169
Chapitre 7. Transformateur monophasé 182
7.1 Rappels théoriques 182
7.2 Étude expérimentale 187
Exercices 195
Chapitre 8. Redressement et lissage d’une tension alternative 206
8.1 Rappels théoriques 206
8.2 Redressement d’une tension alternative sinusoïdale 213
8.3 Lissage par condensateur d’une tension redressée 214
8.4 Stabilisation d’une tension lissée : réalisation d’un générateur
de tension continue 215
8.5 Générateur de courant 216
Exercices 218
Chapitre 9. Distribution du courant électrique ; Sécurité des personnes
et des matériels 225
9.1 Introduction 225
9.2 Expériences relatives à la sécurité électrique 227
9.3 Transport de l’électricité 236
Exercices 238
Chapitre 10. Régime sinusoïdal triphasé 244
10.1 Introduction 244
10.2 Présentation du régime sinusoïdal triphasé 245
10.3 Vérifications expérimentales 249
10.4 Réalisation d’un champ magnétique tournant 251
Exercices 253
Chapitre 11. Amplification de tension en électronique 261
11.1 Préambule 261
11.2 Rappels théoriques sur les semi-conducteurs 261
11.3 La jonction PN 264
11.4 Le transistor à jonctions PN 266
11.5 L’amplificateur opérationnel 272
Exercices 280
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Table des matières
Chapitre 12. Notion de capteur 286
12.1 Rappels sur les grandeurs photométriques 286
12.2 La thermistance (C.T.N.) 287
12.3 La photorésistance (L.D.R) 290
12.4 La photodiode 292
12.5 La photopile 299
12.6 Formation d’une image numérique : Le capteur CCD 300
Exercices 306
Chapitre 13. Filtrage et analyse harmonique 313
13.1 Analyse harmonique d’un signal périodique 313
13.2 Analyse de Fourier d’un signal : étude expérimentale 316
13.3 Étude de quelques filtres 317
Exercices 325
Chapitre 14. Montages intégrateur et dérivateur 335
14.1 Montage intégrateur à amplificateur opérationnel 335
14.2 Montage dérivateur à amplificateur opérationnel 339
Exercices 345
Chapitre 15. Propagation des ondes 348
15.1 Rappels théoriques 348
15.2 Étude expérimentale 362
Exercices 372
Chapitre 16. Ondes acoustiques, acoustique musicale 388
16.1 Grandeurs caractéristiques des ondes sonores 388
16.2 Compléments théoriques : La diffraction des ondes sonores 393
16.3 Matériel 395
16.4 Mise en évidence des caractéristiques du son 396
16.5 Mesure de fréquence 397
16.6 Mesure de la célérité du son dans l’air 398
16.7 Diffraction des ondes sonores et ultrasonores 400
16.8 Mise en évidence de l’effet Doppler 402
16.9 Niveau acoustique 403
16.10 Analyse de Fourier d’un signal complexe 404
Exercices 405
©Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
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