L'unité d'enseignement ENSMI4U8
« Compléments de physique »
Objectifs :
Préparer le programme des concours
Contenus :
CIRCUITS ELECTRIQUES
Lois générales dans l'approximation des régimes quasi stationnaires :
- Phénomène de conduction, vecteur densité de courant.
- Conductivité, loi d'Ohm.
- Générateur et récepteur, bilan d'énergie et de puissance.
Dipôles linéaires, modélisation :
- Caractéristiques d'un dipôle électrocinétique.
- Association série et parallèle.
- Diviseur de tension et de courant.
- Générateurs de tension et de courant (modèles de Thévenin et de Norton).
- Source indépendante, source liée.
- Couplage magnétique idéal.
Réseaux de dipôles linéaires :
- Théorème de superposition.
- Théorème de Thévenin.
- Théorème de Norton
- Théorème des potentiels de noeuds (Millman)
Régime sinusoïdal forcé :
- Grandeurs efficaces.
- Impédance et admittance complexes.
- Notions d'impédances d'entrée et de sortie
- Puissance moyenne, adaptation, facteur de puissance.
- Fonctions de transfert, diagramme de Bode (réel et asymptotique), pulsation ou
fréquence de coupure, bande passante.
- Étude du circuit RLC série ou parallèle, résonance, antirésonance, facteur de
qualité.
Régime transitoire :
- Dipôles (R, L, C).
- Établissement et rupture d'un régime continu dans un condensateur, une bobine,
les associations série et parallèle.
- Circuits oscillants.
- Bilan énergétique.
Électronique :
- Amplificateur opérationnel idéalisé.
- Montages de base : amplificateur non inverseur et inverseur, suiveur.
- Montages intégrateur et dérivateur.
- Filtrage actif.
ELECTROMAGNETISME
Équations de Maxwell - Ondes électromagnétiques :
- Équations de Maxwell dans le vide.
- Ondes électromagnétiques dans le vide et les milieux lhi non
magnétiques.
- Énergie électromagnétique.
- Vecteur de Poynting, puissance rayonnée.
- Ondes électromagnétiques au voisinage d'un conducteur.
- Propagation guidée, vitesse de phase, vitesse de groupe.
OPTIQUE ET ONDES
Physique des ondes :
- Caractéristiques des phénomènes ondulatoires.
- Principe de superposition. Considérations énergétiques.
- Équation de d'Alembert à une dimension : forme générale,
ondes progressives, ondes progressives sinusoïdales, ondes stationnaires.
Optique ondulatoire :
- Nature ondulatoire de la lumière. Description qualitative
de la diffraction.
- Interférences non localisées de deux ondes mutuellement cohérentes. Notions
élémentaires sur la cohérence spatiale
et temporelle. Exemple de l'interféromètre de Michelson.
- Interférences de N ondes cohérentes de même amplitude.
- Ondes à trois dimensions : ondes planes, ondes sphériques.
- Diffraction : principe de Huygens-Fresnel.
- Diffraction de Fraunhofer d'une onde plane par une ouverture rectangulaire. Cas
de la fente - Fentes d'Young, réseaux.
- Rôle de la diffraction dans les instruments d'optique.
MECANIQUE QUANTIQUE
- Le photon (effet photoélectrique).
- Atome de Bohr.
- Description quantique d'une particule.
- Dualité onde-corpuscule. Fonction d'onde, équation
de Schrödinger. Relation d'incertitude d'Heisenberg.
- États stationnaires. Étude de systèmes à une dimension :
barrière, puits d'énergie potentielle.
- Effet tunnel.
