Semaine 21 : du 13 au 17 mars - Sciences Physiques

P ROGRAMME DE KHÔLLES
Semaine 21 : du 13 au 17 mars
Sciences Physiques - ISEP P1A 2016/2017
EC5 : Filtrage linéaire
Le chapitre EC4 n’est plus au programme de kholle pour ce qui concerne les questions de cours.
Néanmoins, il doit être maîtrisé afin de pouvoir exploiter la notion d’impédance, pont diviseur de
tension, théorème de Millman.
Suggestion de questions de cours
Qu’est-ce qu’un système linéaire ?
Définir la fonction de transfert harmonique pour un système linéaire.
À l’aide de la décomposition en série de Fourier, justifier que l’étude en RSF d’un système linéaire
permet de prévoir la sortie du système pour n’importe quel signal d’entrée périodique (pas forcément
sinusoïdal).
Justifier l’utilisation de l’échelle logarithmique en fréquence.
Qu’est-ce qu’une décade ?
Dans un diagramme de Bode asymptotique, à quelle pente correspond un terme en 20 log x, ou
40 log x ... ? Expliquer.
Qu’appelle-t-on fonction de transfert en sortie ouverte pour un quadripôle linéaire ?
Définir l’impédance d’entrée et de sortie d’un quadripôle. Exemple du filtre RC passe-bas.
Justifier que lorsque l’impédance de charge (en module) est très forte devant l’impédance de sortie
alors tout se passe comme si le filtre était utilisé en sortie ouverte.
Mettre en évidence que pour assurer une mise en cascade de filtres sans perturbation du fonctionnement de ceux-ci, il faut privilégier de fortes impédances d’entrée et de faibles impédances de sortie
(prendre exemple sur deux filtres en cascade : quelle est la fonction de transfert de l’ensemble ?
dans quel cas cette fonction de transfert correspond-t-elle simplement au produit des fonctions de
transfert de chaque filtre ?...)
Mener l’étude d’un filtre (passe-bas ou-haut ordre 1, ou passe-bande d’ordre 2, ou passe-bas d’ordre
2) :
— prévoir sans calculs la nature du filtre ;
— établir la fonction de transfert (en sortie ouverte) ;
— étudier le diagramme de Bode asymptotique ;
— en déduire l’allure réelle du diagramme de Bode.
Expliquer comment on peut réaliser une opération de dérivation, d’intégration ou de moyenne à
l’aide d’un filtre.
Quelle est la dérivée d’un signal triangulaire ? L’intégrale d’un signal rectangulaire ?
M4 : Mouvement de particules chargées
Lundi 13/03 : en question de cours uniquement.
Suggestion de questions de cours
Comment s’écrit la force de Lorentz agissant sur une particule chargée ?
Expliquer en quoi un champ électrique peut modifier l’énergie cinétique d’une particule et modifier
1
N.Gaudouen
Semaine 21 : du 13 au 17 mars
ISEP P1A 2016/2017
sa trajectoire alors qu’un champ magnétique ne peut que courber la trajectoire sans fournir d’énergie
à la particule.
Évaluer des ordres de grandeur des forces électrique ou magnétique et les comparer à ceux des
forces gravitationnelles (exemple d’un électron).
Mouvement d’une particule chargée dans un champ électrostatique uniforme :
— Établir les équations horaires du mouvement et l’équation de sa trajectoire
— Établir l’expression de l’énergie potentielle, définir le potentiel électrostatique, expliquer
pourquoi les charges positives tendent à se déplacer vers les potentiels décroissant alors que
les charges négatives tendent à se déplacer vers les potentiels croissants
— Définir l’électronvolt.
— Lorsqu’une particule est accéléré par une tension, exprimer la vitesse finale en fonction de la
tension accélératrice, la masse et la charge de la particule (exemple d’une vitesse initiale nulle
traitée en cours).
Mouvement d’une particule chargée dans un champ magnétostatique uniforme :
— Dans le cas où le vecteur vitesse initial est orthogonal aux lignes de champs, quelle est la
trajectoire du mouvement ? (Pas de démonstration exigée)
— Établir l’expression du rayon de la trajectoire.
Citer des applications et expliquer succinctement leur fonctionnement et leur(s) utilité(s) (linac,
spectromètre de masse, cyclotron, synchrotron)
2
N.Gaudouen