Électricité et magnétisme

Introduction

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Présentation générale

Ce cours s'adresse aux étudiantes et étudiants du programme des Sciences de la Nature (200.B0). Il est le deuxième d'une série de trois cours de physique comprenant: Mécanique classique, Électricité et magnétisme et puis Ondes, optique et physique moderne. Le cours Électricité et magnétisme a pour objet l'étude des lois de l'électricité et magnétisme.

Objectif terminal

À la fin de ce cours, les étudiantes et les étudiants seront en mesure d'employer les lois fondamentales s'appliquant à l'électricité et au magnétisme dans la résolution de problèmes généraux et d'analyser, en laboratoire, les circuits électriques en courant continu et en courant alternatif.

Objectifs intermédiaires

À la fin des quatre (4) séquences de ce cours, les étudiantes et étudiants seront en mesure de:

1. Employer les notions de force électrique, champ électrique et potentiel électrique en présence de charges électriques au repos.

   1. Interpréter la notion de charge en présence de conducteurs et d'isolants, puis l'employer pour calculer les forces électriques entre les charges à l'aide de la loi de Coulomb.

   2. Connaître la notion de champ électrique, puis l'employer en présence de distributions de charges ponctuelles et de distributions de charges continues.

   3. Employer le théorème de Gauss pour résoudre des problèmes généraux de distributions de charges continues afin de déterminer le champ électrique.

   4. Connaître la notion de potentiel électrique, puis l'employer en présence de distributions de charges ponctuelles et de distributions de charges continues.

2. Déterminer la tension et le courant dans les éléments de circuits électriques comprenant des sources de tension continue, des interrupteurs, des condensateurs et des résistances.

   1. Connaître les caractéristiques électriques d'un condensateur, les groupements de condensateurs et la façon dont la tension, la charge et l'énergie électrique se distribuent entre eux.

   2. Connaître les caractéristiques électriques d'une résistance, les groupements de résistances et la façon dont la tension, le courant et la puissance se distribuent entre elles.

   3. Analyser les circuits électriques afin de déterminer la tension et le courant dans les éléments de circuit à l'aide des lois de Kirchhoff pour les mailles et les noeuds.

   4. Connaître le fonctionnement du voltmètre, ampèremètre et ohmmètre à partir d'un galvanomètre, puis calculer leurs caractéristiques électriques.

3. Appliquer les principes de l'électromagnétisme pour résoudre des problèmes généraux s'appliquant à l'électricité et au magnétisme en présence de courants continus et de courants variables.

   1. Connaître la notion de champ magnétique, puis l'employer pour calculer la force magnétique sur une particule ou un courant continu et le moment de force magnétique sur une bobine.

   2. Employer les notions de moment de force, moment cinétique et moment d'inertie pour décrire le mouvement d'un corps rigide en rotation autour d'un axe fixe soumis à une ou plusieurs forces.

   3. Employer la loi de Faraday et la loi de Lenz pour calculer le courant induit et la tension induite dans différents dispositifs, puis connaître les équations de Maxwell et les ondes électromagnétiques.

   4. Connaître les caractéristiques électriques d'une bobine, les groupements de bobines et l'énergie magnétique dans une bobine, puis calculer la tension et le courant d'une bobine dans un circuit électrique à courant continu.

4. Acquérir les habilités nécessaires au traitement et à la présentation des résultats expérimentaux pour l'analyse des lois de l'électricité et du magnétisme.

   1. Exprimer les résultats expérimentaux avec leur incertitude et unités de mesures.

   2. Présenter les résultats expérimentaux sous forme de tableaux et de graphiques selon les règles.

   3. Analyser les résultats expérimentaux en suivant un raisonnement rigoureux.

   4. Rédiger un rapport de laboratoire selon les règles.

Éléments de contenu

Médiagraphie

Manuel-guide

FRADETTE, Richard, Électricité et magnétisme - Supplément, Cégep de St-Jérôme, 2002.

Page web

FRADETTE, Richard, Électricité et magnétisme – Physique 2 – Plan de cours, [En ligne].

Adresse URL : http://cours.cstj.net/203-201-r.f/default.htm

Livres

ARÈS A., MARCOUX J., Physique – Électricité 201, Montréal, Lidec, 1985, 475p.

BENSON, Harris, Physique II - Électricité et magnétisme, Saint-Laurent, ERPI, 1993, 293p.

GAGNON, J.-M., GAUDETTE, R., Guide pour la rédaction d'un rapport scientifique, Montréal, Éditions de la Chenelière, 1994, 89p.

GIANCOLI, Douglas C., Électricité et magnétisme, Montréal, CEC, 1993, 311p.

HALLIDAY D., RESNICK R., Électricité et magnétisme: Physique 2, Montréal, ERPI, 1979, 358p.