Physique générale : électromagnétisme
Résumé
Ce cours introduit l'électrostatique et la magnétostatique, puis le couplage électromagnétique en régime variable et le phénomène de perturbation ondulatoire qui en découle. Certaines analogies sont utilisées pour se connecter aux acquis de physique générale et introduire la dynamique des fluides.
Contenu
Électrostatique & magnétostatique
- charge électrique statique, loi de Coulomb, champ électrique et propriétés de symétrie et d'invariance, loi de Gauss, potentiel électrique, énergie électrique, capacité électrique, champs électriques dans les matériaux diélectriques
- charges électriques mobiles stationnaires, loi de Biot-Savart, champ magnétique et propriétés de symétrie et d'invariance, loi d'Ampère, loi du flux magnétique, potentiel vecteur, propriétés magnétiques de la matière
- conduction électrique à courant continu, circuits électriques, force de Laplace, moment magnétique
Électromagnétisme
- induction électromagnétique, force électromotrice, loi de Faraday, loi de Lenz, inductance propre et inductance mutuelle, énergie magnétique, circuits électriques en régime alternatif
- équations de Maxwell dans le vide et la matière, courant de déplacement, relations de passage, vecteur de Poynting, énergie électromagnétique, effet de peau
Ondes
- phénomène ondulatoire, équation d'onde, caractéristiques d'une onde sinusoïdale, aspects énergétiques
- phénomènes d'interférence, réflexion, ondes stationnaires, principe de Huygens-Fresnel et diffraction
- ondes dans la matière, indice de réfraction, réfraction, absorption et diffusion
Mots-clés
calcul vectoriel, divergence, gradient, rotationnel, Laplacien, champ vectoriel, description Eulérienne, description Lagrangienne, électrostatique, magnétostatique, électromagnétisme, électricité, rayonnement, onde, propagation, interférences, vecteur de Poynting, équations de Maxwell, équation d'onde, relation de passage, équation de diffusion
Compétences requises
Cours prérequis obligatoires
- MATH-101 Analyse I
- MATH-106 Analyse II
- MATH-111 Algèbre linéaire
- PHYS-101 Physique générale : mécanique
- PHYS-106 Physique générale : thermodynamique
Acquis de formation
A la fin de ce cours l'étudiant.e doit être capable de:
- Résoudre des problèmes en utilisant les concepts donnés dans le cours
- Raisonner à partir des concepts fondamentaux vus dans le cours
- Quantifier les ordres de grandeur pour un problème physique donné
- Vérifier les hypothèses utilisée pour découler un raisonnement
- Intégrer les sujets vus en cours
- Formuler une hypothèse nécessaire pour réoudre un problème
- Déduire des propriétés à partir de lois fondamentales
- Appliquer les concepts données dans le cours à des problèmes pratiques
Compétences transversales
- Donner du feedback (une critique) de manière appropriée.
- Communiquer efficacement et être compris y compris par des personnes de languages et cultures différentes.
- Utiliser une méthodologie de travail appropriée, organiser un/son travail.
- Planifier des actions et les mener à bien de façon à faire un usage optimal du temps et des ressources à disposition.
- Faire preuve d'esprit critique
- Auto-évaluer son niveau de compétence acquise et planifier ses prochains objectifs d'apprentissage.
Méthode d'enseignement
Ex cathedra avec présentation d'expériences et exercices dirigés en classe
Travail attendu
- Présence aux cours magistraux
- Présence aux séances d'exercices
- Réalisation des exercices
- Fournir un retour sur le cours
Méthode d'évaluation
Examen écrit
Encadrement
| Office hours | Oui |
| Assistant.e.s | Oui |
| Forum électronique | Oui |
Ressources
Service de cours virtuels (VDI)
Non
Bibliographie
Français:
- PÉREZ, José-Philippe, CARLES, Robert, FLECKINGER, Robert, et al. Electromagnétisme: fondements et applications. Dunod, 2001.
- GARING, Christian. Magnétisme: statique, induction et milieux. Ellipses, 1999.
- GARING, Christian. Ondes mécaniques et diffusion - Ondes 1. Ellipses, 1998.
- GARING, Christian. Ondes électromagnétiques dans le vide et les milieux conducteurs - Ondes 2. Ellipses, 1998.
- GARING, Christian. Ondes électromagnétiques dans les milieux diélectriques - Ondes 3. Ellipses, 1998.
Anglais:
- GRIFFITHS, David J. Introduction to electrodynamics. Cambridge University Press, 2023.
Liens Moodle
Préparation pour
- PHYS-207(c) Physique générale : quantique (SEL & STI)
- EE-201 Electromagnétisme II : calcul des champs (SEL)
Dans les plans d'études
- Semestre: Automne
- Forme de l'examen: Ecrit (session d'hiver)
- Matière examinée: Physique générale : électromagnétisme
- Cours: 4 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Exercices: 2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Type: obligatoire
- Semestre: Automne
- Forme de l'examen: Ecrit (session d'hiver)
- Matière examinée: Physique générale : électromagnétisme
- Cours: 4 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Exercices: 2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Type: obligatoire
- Semestre: Automne
- Forme de l'examen: Ecrit (session d'hiver)
- Matière examinée: Physique générale : électromagnétisme
- Cours: 4 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Exercices: 2 Heure(s) hebdo x 14 semaines
- Type: obligatoire