EINGB210 - Physique : électricité et thermodynamique Descriptif de

EINGB210 - Physique : électricité et thermodynamique

Objectifs

Apprendre les concepts de base de l'électromagnétisme et de la thermodynamique et pouvoir les utiliser dans des situations simples.

Appliquer les outils mathématiques à la modélisation de phénomèenes physiques.

Développer l'esprit critique et la rigueur indispensable au raisonnement scientifique.

Contenu

La première partie du cours est articulée autour de la démonstration et de l'application des quatre lois qui sous-tendent l'électromagnétisme: 1. Le

théorème de Gauss (champ électrique) 2. Le théorème de Gauss magnétique (absence de monopôle magnétique) 3. La loi de Faraday (induction

électromagnétique) 4. La loi d'Ampère-Maxwell (champ magnétique et courant de déplacement) Les concepts principaux nécessaires à l'établissement de

ces lois sont les notions de "champ électrique" et de "champ magnétique". Les formulations mathématiques de ces quatre lois sous la forme des

"équations de Maxwell" sont très simplifiées de façon à pouvoir être utilisées dans des applications simples. Le but est d'arriver à la notion d'onde

électromagnétique en tant que solution des équations de Maxwell. La seconde partie du cours introduit les concepts de température, de chaleur, de

variables et fonctions d'état, etc. ainsi que les deux premiers principes de la thermodynamique : 1. Le premier principe de la thermodynamique : l'énergie

interne; 2. Le deuxième principe de la thermodynamique : l'entropie. La notion d'entropie statistique est également introduite.

Table des matières

ELECTROMAGNETISME 1 ELECTROSTATIQUE Charge électrique - Force électrique - Champ électrique - Energie potentielle électrique - Potentiel

électrique - Champ et potentiel d'un conducteur chargé à l'équilibre - Capacité - Condensateurs 2 COURANTS CONTINUS Intensité - Générateurs -

Champs électriques et vitesse de dérive - Loi d'Ohm - Effet Joule - circuits électriques - Lois de Kirchhoff. 3 MAGNETISME Magnétisme et courants

électriques - Loi de Biot-Savart - Champ magnétique - Loi d'Ampère - Calcul de champs magnétiques- Force magnétique - Induction - Propriétés

magnétiques de la matière - Le magnétisme terrestre. 4 COURANT ALTERNATIF Définitions - Circuit résistif en courant alternatif - Circuits inductif et

capacitif en courant alternatif - Circuit oscillant - Transformateurs - Courant continu ou courant alternatif - Générateurs de courant alternatif - courant

triphasé. 5 LES ONDES ÉLECTROMAGNÉTIQUES Production - Rayonnement électromagnétique - Spectre électromagnétique - Aspects physico-

chimiques et biologiques. THERMODYNAMIQUE 6 THERMIQUE La Chaleur et les trois états de la matière - Pression - Température - Dilatation

thermique - Les lois des gaz - Equipartition de l'énergie - Diagramme des phases. 7 LE PREMIER PRINCIPE DE LA THERMODYNAMIQUE Système

thermodynamique - Principe zéro de la thermodynamique - Capacité calorifique massique - Equivalent mécanique de la chaleur - Chaleur spécifique (loi

de Dulong et Petit) - Changements de phase - chaleur sensible et chaleur latente - Modes de transfert de la chaleur : conduction, convection et

rayonnement - Premier principe de la thermodynamique : énergie interne - Applications du premier principe. 8 LE DEUXIÈME PRINCIPE DE LA

THERMODYNAMIQUE Cycle de Carnot - Rendement d'une machine thermique quelconque - le deuxième principe de la thermodynamique - L'entropie -

Applications - Signification statistique de l'entropie - Conclusion.

Méthodes d'enseignement

Exposé magistral accompagné par Videoprojection et par des démonstrations d'expériences de façon à reproduire autant que possible la démarche

inductive de la science physique. Après définitions des concepts, les observations sont formulées mathématiquement sous la forme d'équations et de lois,

et appliquées à des situations concrètes (résolution de problèmes simples). Des problèmes plus compliqués sont résolus lors des séances d'exercices.

La partie "thermodynamique" n'est pas couverte par les séances d'exercices.

Description des TP/Exercices

Les exercices se rapportent uniquement à la partie "électromagnétisme" du cours. A la fin de chaque chapitre du syllabus, on trouve des exercices

résolus et une liste d'exercices à résoudre dont les solutions sont données en fin de syllabus. C'est dans cette liste que seront choisis les exercices

proposés aux étudiants pendant les séances de travaux dirigés.

Mode d'évaluation

Examen écrit organisé en janvier comportant cinq questions: 3 questions d'électromagnétisme, un problème ayant trait à l'électromagnétisme, et une

question de thermodynamique. Chacune des cinq questions compte pour un cinquième des points. Les examens des années précédentes ainsi que leurs

corrigés se trouvent sur le Webcampus. En dehors de la session de janvier, examens oraux avec préparation écrite comportant 3 questions tirées au sort

dans trois jeux de fiches : une question de théorie d'électromagnétisme (cf. listes de question en fin de chapitre du syllabus), un problème analogue à

ceux résolus lors des séances d'exercice et une question de thermodynamique.

Sources, références et supports éventuels

Hecht, Physique

Suppléant(s): Gregoire Chantal

Titulaire(s) : Sporken Robert

Enseignants

Lieu de l'activité :

Langue d'enseignement : French / Français

NAMUR

Annuel

Ex. Q1

Th. Q1 30 h.