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Responsable(s) Sylvain G. Cloutier, Ammar B. Kouki

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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Sylvain G. Cloutier, Ammar B. Kouki


PLAN DE COURS

Automne 2024
ELE413 : Ondes électromagnétiques (4 crédits)





Préalables
Programme(s) : 7483, 7694, 7883
             
  Profils(s) : E, T  
             
    ELE312    
             
Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 64,8 100,0 %




Qualités de l'ingénieur

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
Au terme de ce cours, l’étudiante ou l'étudiant sera familier avec le phénomène de radiation ainsi qu’avec la propagation et la transmission des ondes électromagnétiques dans différents milieu.

Équations de Maxwell. Solutions des équations de Maxwell dans différents milieux. Réflexion et transmission des ondes planes uniformes, impédance de surface. Écoulement de puissance : vecteur de Poynting. Pertes de transmission dans un conducteur plan. Ondes guidées et guides d’ondes. Propagation entre deux plans conducteurs parallèles. Ondes électriques et magnétiques transversales, ondes TEM, ondes quasi-TEM. Atténuation et impédance d'ondes. Lignes de transmission. Équations des télégraphistes. Abaque de Smith. Représentation des impédances complexes sur l’abaque de Smith. Phénomènes de radiations. Fonction potentielle. Dipôle élémentaire. Puissance irradiée. Patrons de rayonnement.

Séances de travaux pratiques traitant de l'analyse et du calcul des problèmes pratiques de propagation d'ondes électromagnétiques.



Objectifs du cours

À la fin de ce cours, l’étudiant(e) devra être en mesure de :

  • comprendre et d’interpréter la propagation des ondes électromagnétiques dans différents milieux ainsi que les concepts associés dans  lesquels  les équations de Maxwell serviront de base au développement théorique;
  • connaître les mécanismes du transport de l’énergie électromagnétique;
  • saisir le phénomène de radiation;
  • appliquer les notions de base dans le calcul des paramètres importants;
  • d’être initié aux lignes de transmission et à l’abaque de Smith.



Stratégies pédagogiques

Les principaux moyens pédagogiques envisagés sont :

 

Cours magistraux (un (1) cours par semaine)

L’enseignement théorique est abordé durant les heures de cours magistraux, appuyé par les exemples pratiques. L’acquisition des connaissances sera renforcée par les travaux dirigés qui ont une grande importance dans l’assimilation de la matière. L’évaluation globale se complète finalement par les examens de contrôle.

 

Travaux dirigés (deux (2) heures par semaine)

Ces séances serviront à la résolution des exercices proposés aux étudiant(e)s afin de leur permettre de mieux comprendre les notions présentées dans le cours. Les diverses relations démontrées dans le cours seront appliquées pour résoudre des problèmes concrets. Les étudiant(e)s peuvent également poser des questions portant sur la matière du cours.




Utilisation d’appareils électroniques

L’utilisation de la calculatrice est permise aux examens. Pour les devoirs et les travaux

pratiques, l’utilisation de l’ordinateur et des outils de calcul est fortement encouragé.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Lundi 13:30 - 16:30 Travaux pratiques et laboratoire
Mercredi 13:30 - 17:00 Activité de cours
02 Mardi 18:00 - 21:00 Travaux pratiques et laboratoire
Jeudi 18:00 - 21:30 Activité de cours



Coordonnées du personnel enseignant le cours
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Ammar B. Kouki Activité de cours Ammar.Kouki@etsmtl.ca A-2646
01 Ammar B. Kouki Travaux pratiques et laboratoire Ammar.Kouki@etsmtl.ca A-2646
02 Ammar B. Kouki Activité de cours Ammar.Kouki@etsmtl.ca A-2646
02 Ammar B. Kouki Travaux pratiques et laboratoire Ammar.Kouki@etsmtl.ca A-2646



Cours
Date Contenus traités dans le cours Heures
  Introduction
  • Rappel des notions fondamentales
  • Induction magnétique, équation de continuité pour les champs variables, inconsitance  de la loi d’Ampère et équations de Maxwell
  • Caractéristiques des milieux et conditions à une surface de séparation
  • Fonctions d’ondes et équations d’ondes
  • Champs électromagnétiques harmoniques et phaseurs complexes
9 heures
  Propagation des ondes dans l’espace libre
  • Équations de Maxwell
  • Ondes planes uniformes : vitesse de propagation, constante de propagation, atténuation, polarisation et profondeur de pénétration
  • Réflexion et transmission des ondes planes
  • Écoulement d’énergie - Théorème de Poynting
  • Impédance de surface et pertes dans un plan conducteur
9 heures
  Ondes guidées
  •  Modes de propagation : TE, TM, TEM et quasi-TEM
  •  Ondes entre deux (2) plans de conducteurs parallèles
  •  Vitesse de propagation, atténuation et impédances d’onde
  •  Courant à la surface des conducteurs
  •  Discontinuité dans un guide à deux (2) plans de conducteurs  parallèles
9 heures
    Lignes de transmission et abaque de Smith
  •  Paramètres primaires d’une ligne de transmission
  •  Équations de télégraphistes
  •  Régime sinusoïdal permanent des lignes de transmission de longueur infinie
  •  Régime sinusoïdal permanent des lignes de transmission de longueur finie
  •  Construction de l’abaque de Smith
  •  Applications de l’abaque de Smith
9 heures
         EXAMEN INTRA 3 heures
  Total 39 heures



Laboratoires et travaux pratiques
Date Description Heures
  Travaux pratiques – Phaseurs et algèbre vectorielle 6 heures
  Travaux pratiques – Équations de Maxwell et Équation d’onde 6 heures
  Travaux pratiques – Propagation des ondes dans le vide 6 heures
  Travaux pratiques – Propagation dans les milieux quelconques 6 heures
  Travaux pratiques – Comportement aux interfaces 3 heures
  Travaux pratiques – Guides d’ondes et lignes de transmission 6 heures
  Travaux pratiques – Abaques de Smith 3 heures
  Total 36 heures



Utilisation d'outils d'ingénierie

L’étudiant utilisera les logiciels et outils de calcul servant à la résolution de problèmes mathématiques complexes en ingénierie et à la visualisation des solutions (Matlab, Maple, Mathematica, Excel, Calculatrice graphique, etc...).

 




Évaluation

Note 1 : Toutes les sources de référence imprimées ou manuscrites sont acceptées aux examens.

Note 2 : Un devoir numérisé dans un seul fichier en format .pdf devra être déposé sur la page Moodle du cours.

Note 3 : La note de passage est de 50 %.

Note 4 : Délai de dix (10) jours ouvrables est alloué pour la consultation des cahiers d’examen après la communication des résultats.

Autres information:

Heures de consultation: Sur RDV

Activité Description % Date
  Examen Intra: durée de trois (3) heures. (voir Note 1) 35 %

21 octobre - groupe 1

24 octobre - groupe 2

  Deux (2) devoirs (voir Note 2)  30 %  
  Examen final (voir Note 1) 35 % à déterminer



Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 21 octobre 2024
2 24 novembre 2024



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : https://www.etsmtl.ca/programmes-et-formations/horaire-des-examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Sauf pour raisons exceptionnelles (et justifiables), les devoirs remis en retard sans avoir obtenu une dérogation spéciale au préalable ne seront pas corrigés.




Absence à une évaluation

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).




Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-nature-academique) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignante ou l’enseignant du cours.



Documentation obligatoire
  • SADIKU M. N. O., Elements of Electromagnetics, 7th edition, Oxford University Press, 2018.

ou

  • WENTWORTH S. M., Applied Electromagnetics – Early Transmission Lines Approach, Wiley, 2006.

 




Ouvrages de références

 

 

 




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/