Programme des colles de sciences physiques du 2 au 5 avril 2013 (colles n°23)

Pour la dernière semaine de colle, pas de questions de cours, uniquement des exercices.

* Electromagnétisme chap.7: Compléments de magnétisme

→ Rappel : différentes modélisations d’une distribution de courants (surfacique, linéique, volumique).

A) Exemples de calculs de champs magnétostatiques créés par des courants non filiformes

→ Nappe plane de courants surfacique infinie : étude des symétries et des invariances, application du théorème d’Ampère sur un contour rectangulaire (utilisation du plan de symétrie confondu avec le plan de la distribution) et calcul d’un « flux linéique » pour obtenir I_enlacé.

→ Cylindre infini parcouru par des courants axiaux : étude des invariances et des symétries, application du théorème d’Ampère sur un contour circulaire. Deux cas pour le calcul de I_enlacé.

→ Cylindre infini parcouru par des courants orthoradiaux en surface : étude des invariances et des symétries, calcul du champ magnétique. Equivalence avec un solénoïde infini.

B) Dipôles magnétiques

→ Définition d’un dipôle magnétique et du vecteur moment dipolaire magnétique associé. Exemples.

→ Champ magnétique créé par une boucle de courant circulaire : champ magnétique sur l’axe.

→ Potentiel magnétique puis champ magnétique créé dans tout l’espace (à grande distance) par une boucle de courants circulaire.

C) Effet d’un champ magnétique extérieur sur une distribution de courants

→ Force de Laplace : définition et expressions pour différents types de distribution de courants.

→ Effet d’un champ magnétique extérieur sur un dipôle magnétique : résultante et moment des forces de Laplace pour un champ magnétique extérieur uniforme. Energie potentielle d’interaction entre un champ magnétique extérieur uniforme et permanent et un dipôle magnétique.

* Electromagnétisme chap.8 : Phénomènes d’induction

→ Introduction : Deux cas d’induction avec apparition d’un courant induit ou d’une tension électromotrice induite : induction dans le cas d’un circuit fixe dans un champ magnétique variable et pour un circuit mobile dans un champ magnétique permanent.

A) Circuit fixe dans un champ magnétique variable

→ Circuit fixe dans un champ magnétique variable : loi de Faraday. Circuit équivalent pour une boucle fermée : courant induit.

→ Exemple : boucle circulaire soumis à un champ magnétique sinusoïdal, loi de modération de Lenz.

→ Auto-induction : notion d’inductance propre, inductance propre d’une portion de solénoïde.

→ Induction mutuelle : définition du coefficient d’induction mutuelle, propriétés.

→ Exemple : deux bobines enroulées sur un même cylindre, modèle du transformateur parfait.

B) Circuit mobile dans un champ magnétique permanent

→ Cas d’un circuit en mouvement dans un champ magnétique permanent : expression de la tension électromotrice, compatibilité avec la loi de Faraday. (Changement de référentiel pour le champ électromagnétique pour introduire l’expression de la tension électromotrice dans le cas de l’induction de Lorentz).

→ Rails de Laplace, fonctionnement « moteur » : équation électrique, équation mécanique, expression temporelle de la vitesse et de l’intensité du courant.

→ Rails de Laplace, fonctionnement « alternateur » : équation électrique, équation mécanique, expression temporelle de la vitesse et de l’intensité du courant. Aspect énergétique.

→ Couplage électromécanique : lien entre la puissance de la force de Laplace et la puissance électrique reçue par le circuit.