10h-12h : Electromagnétisme (fin)

Quelques conseils pour la période de préparation des écrits de sciences physiques :

- Préparer un programme horaire journalier très précis (créneaux horaires pour chaque matière)
- Réaliser des fiches formulaires sur toutes les parties du programme (se baser sur les programmes officiels de première et seconde année)
- Se tester (de manière un peu ludique) sur le programme de première année grâce à l’application Qmax (soit sur ordi http://appli.qmax.fr soit sur mobile androïd ou iOS)
- Finaliser d’abord votre maitrise des derniers chapitres d’électromagnétisme (exos supplémentaires ici avec leurs corrigés)
- Retravailler les TD,DM et DS des deux années avec leurs corrigés (NE PAS SE CONTENTER DE LES LIRE : CELA NE SERT A RIEN !)
- Chercher des exercices et des problèmes d’ouvrages d’exercices avec corrigés (les cours ou résumés de cours ne doivent être consultés que lorsque vous ne comprenez pas la réponse d’un corrigé d’exercice !)
- Se préserver des périodes de détente adaptées à votre rythme de travail (les respecter et en profiter sans culpabilisation)
- Dormir suffisamment
- Poser des questions (précises ! ) par mail sur prof.de.physique@numericable.fr

Détermination des thèmes des séances de révisions de la semaine de rentrée :

- Lundi 24 avril : Ondes électromagnétiques + optique ondulatoire (Interférométrie)
- Mercredi 26 avril : Electrochimie + Réactions acide-base en solution aqueuse
- Jeudi 27 avril : Electronique (ALI + numérique) + mécanique du point matériel de PTSI

Petit test sur des ordres de grandeur
(un tableau récapitulatif intéressant à cette adresse )

Suite de correction de l’exercice 8 du cable coaxial cylindrique :
- Obtention de B et de l’équation de dispersion (idem vide finalement même si l’onde n’est pas plane)
- Poynting + puissance transportée sur le fil
- Onde de charge surfacique sur l’âme et la gaine

13h-17h : Exercices TD Em2

Suite et fin de l’exercice 8 : Cable coaxial en régime variable

- Onde de courant surfacique
- Onde de tension
- Impédance caractéristique du cable
- Propagation et réflexion sur le câble
- Cas particuliers de R=0Ω R=∞Ω et R=Zc
- Interprétation des oscillogrammes en z=0 (GBF)

Suite d’exercice 6 :
- Caractère filtre passe-haut d’un espace entre deux plaques pour avoir une onde propagative
- Vitesse de l’énergie : comment la calculer ?

Signalement de l’exercice de type Doppler EM avec un plan conducteur qui avance et une émetteur-récepteur qui compare les fréquences émise et reçue après réflexion mobile.

A télécharger sur le site :
Corriges des exercices 7 et 8 (effet de peau + coaxial)
Exercices complémentaires (énoncés)
Exercices complémentaires (corrigés)


Travaux en cours :
Devinez

17h-19h : TD IMSP 4 : Equipotentielles et lignes de Champ par résolution de l’équation de Laplace (éléments finis)

Discrétisation 2D de l’équation de Laplace : moyenne des 4 voisins (droite-gauche-dessus-dessous)
Méthode de type « différences finies »
Conditions aux limites de type Dirichlet (potentiel fixé sur les frontières carrées du champ => condensateur dans une boite carrée conductrice)
Interprétation de conditions de type Neumann
Contextualisation mathématique de la méthode itérative : Gauss-Seidel
Tracé de contours colorés et d’un fond d’image en échelle colorée des potentiels
Réflexions sur les améliorations : maillage à pas variable
Possibilité d’en déduire le vecteur champ partout sur les noeuds du maillage

8h-12h : DS 8 : Electromagnétisme

- Problème 1 : Piège de Penning : trajectoires d’électrons dans le champ électrique quadrupolaire superposé au champ magnétique uniforme
[cf l’illustration actuelle de mon site]
[compléments pour ceux que ça intéresse : ISOLTRAP + These + piégeage de particules]

- Problème 2 : Induction dans une spire en rotation dans un champ B uniforme : échanges énergétiques lors d’un branchement sur une résistance ou un condensateur.
- Problème 3 : Réflexion normale d’une onde électromagnétique OPPH polarisée rectilignement sur la paroi plane d’un conducteur : réel puis parfait

Le corrigé du DS8 est distribué en fin de composition.


13h-18h : TP tournants (Optique et oxydo-réduction en phase aqueuse)

Rotation 2 (dernière séance)

TP A2 : Michelson (mesures : épaisseur de lamelle et spectrométrie interférentielle d’une lampe mercure)
TP B2 : Interférences et diffraction : mesures des dimensions caractéristiques de l’objet diffractant
TP C2 : Relevés de courbes intensité potentiel et dosages ampérométriques ( à potentiel fixé ou à tension fixée)
TP D2 : Potentiométrie redox : dosage potentiométrique E(v) et détermination de constantes d’équilibre par mesures de fem de piles de concentration


Travaux en cours :

Lire le corrigé du DS8 pour préparer éventuellement des demandes de précisions sur telle ou telle réponse
Consulter le programme officiel des deux années en sciences physiques
On terminera vendredi les corrigés des exercices 6,7,8
On travaillera les ordres de grandeur de tous les domaines abordés en physique

13h-15h :

Chapitre Em2 (fin): Propagation, dispersion et absorption d’une Oem dans un conducteur ou un plasma
Réflexion en incidence normale sur un conducteur parfait

Modèle de Drude : fluide électronique mésoscopique subissant, outre la force de Lorentz, une force de frottement fluide par interraction avec le réseau cristallin du métal
Electroneutralité locale
Nouvelle formulation (complexe) de la loi d’Ohm locale (traduisant le déphasage entre cause (E) et conséquence (j))
Temps de relaxation lié à la conductivité électrique
Nouvelle équation d’onde ≠ D’Alembert
Simplification de l’équation d’onde aux BF, MF et HF
Equation de dispersion
Solution OPPH* (ou pseudo OPPH avec vecteur d’onde complexe)
cas des BF : effet de peau (milieu absorbant et dispersif) (onde propagative et d’amplitude s’atténuant de manière exponentielle) Analogie avec l’équation de diffusion de la chaleur avec des CLST sinusoïdales
cas des MF : (zone des pulsations du domaine UV,visible,IR proche)
Atténuation sans propagation (onde évanescente)
cas des HF : pulsation supérieure à la pulsation dite « plasma » : onde propagative (sans atténuation) dans un milieu dispersif
Limite du modèle : effet photoélectrique (écrantage des rayons X par des parois de plomb)

Réflexion d’une OPPH polarisée rectilignement arrivant en incidence normale sur un dioptre plan :
- Conducteur parfait : pas de pénétration des champs E et B (+ existence nécessaire de courants surfaciques)
- Utilisation des CLS : relations de passage appliquées à des champs E,B tangentiels
- Obtention d’une onde superposant l’incidente et la réfléchie (onde stationnaire)
Définition générale d’une onde stationnaire
Détermination de Etot et Btot par superposition

(pas eu le temps de traiter les guides d’ondes (onde entre deux plans en particulier) ni le vecteur de Poynting d’une onde stationnaire)


Travaux en cours :
Préparation au DS8 de mercredi matin
Chercher les exercices 7, fin du 6 et fin du 8 du TD Em2 pour vendredi

15h-17h : TIPE 2.017

Finalisation des travaux expérimentaux

10h-12h : Chapitre EM2

Propriétés de l’ OemPPH solution particulière des équations de Maxwell dans le vide
Ecriture complexe avec le vecteur d’onde de cette onde plane et sa pulsation : définition de la phase locale et instantannée de la vibration EM
Utilisation des équivalents complexes des opérateurs de dérivation spatiale et temporelle
Caractère transverse retrouvé
Caractère direct du trièdre E,B,k
Relation de structure (pour l’OPPH puis pour l’OPP)
Relation de dispersion dans le vide (milieu non dispersif : proportionnalité de k à omega)
Définition de la vitesse de phase.
Obtention de c dans le vide et vitesse de phase dépendante de la pulsation dans les milieux dispersifs (relation à l’indice)
Effet de la dispersion d’un milieu sur un paquet d’ondes (visualisation d’animations)
Cas général de la polaristion elliptique d’un train d’onde sinusoïdal
Définition de l’orientation gauche ou droite (positive ou négative) de l’hélice
Cas particuliers : ondes polarisées circulairement (droite et gauche) et onde polarisée rectilignement
OPPH PE = somme d’ OPPH PR perpendiculaires entre elles
OPPH PR = somme d’OPPH PCd + OPPH PCg
conséquence sur le pouvoir rotatoire d’une substance biréfringente : deux vitesses de propagation différentes pour les Cd et Cg => rotation du plan de polarisation de l’OPPH PR en sortie de cuve

13h-17h : Exercices TD Em2

Retour sur l’obtention d’ondes polarisées rectilignement à partir d’une onde non polarisée :
- Domaine centimétrique (GHz) : Emetteur GUNN, grille métallique et détecteur
- Domaine optique : PolaroÏds, utilisation en polariseur ou analyseur, loi de Malus

Exercice 5 : Champ EM dans un LASER Argon
Détermination des projections des vecteurs dans un trièdre orthonormé cartésien
Estimation d’ordres de grandeur de E et B dans le champ LASER

Exercice 6 : Champ électromagnétique entre deux plaques planes : onde NON PLANE
Détermination de la composante magnétique à partir de la composante électrique
Détermination du vecteur de Poynting et de la moyenne temporelle de sa norme en tout point du champ
Relation de dispersion de cette onde entre deux plaques : différente de k=w/c !!
Interprétation de cette onde comme une somme de deux OPPH se réfléchissant sur les deux plaques (caractère stationnaire perpendiculairement aux plaques)

Exercice 8 : Cable coaxial en régime variable
Proposition d’une composante électrique propagative dans la direction du cable : Onde NON PLANE
On utilise les équations de Maxwell pour obtenir la composante magnétique et la relation de dispersion dans le vide intercylindres : on obtient de façon inattendue la relation de dispersion k=w/c !


Travaux en cours :
Préparation du DS du 5 avril

17h-19h : TD IMSP 4 : Equipotentielles et lignes de Champ par résolution de l’équation de Laplace (éléments finis)

Discrétisation 2D de l’équation de Laplace : moyenne des 4 voisins (droite-gauche-dessus-dessous)
Méthode de type « différences finies »
Conditions aux limites de type Dirichlet (potentiel fixé sur les frontières carrées du champ => condensateur dans une boite carrée conductrice)
Interprétation de conditions de type Neumann
Contextualisation mathématique de la méthode itérative : Gauss-Seidel
Tracé de contours colorés et d’un fond d’image en échelle colorée des potentiels
Réflexions sur les améliorations : maillage à pas variable
Possibilité d’en déduire le vecteur champ partout sur les noeuds du maillage