Logo ÉTS
Session
Cours
Responsable(s) Olivier Landon-Cardinal, Marc Boulé

Se connecter
 

Sauvegarde réussie
Echec de sauvegarde
Avertissement
École de technologie supérieure
Service des enseignements généraux
Responsable(s) de cours : Olivier Landon-Cardinal, Marc Boulé


PLAN DE COURS

Automne 2019
PHY332 : Électricité et magnétisme (4 crédits)



Préalables
Programme(s) : 7622
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    CTN248    
             
Programme(s) : 7084
             
  Profils(s) : Tous profils  
             
    ING150    
             
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
Acquérir les connaissances élémentaires en matière d’électricité et de magnétisme de façon à pouvoir analyser et interpréter les phénomènes connexes qui y sont reliés.

L'électrostatique et ses lois : charge électrique, champ, loi de Coulomb, potentiel électrique. Fondement de la théorie de l'électrostatique : polarisation, dipôle, loi de Gauss. Énergie électrostatique : charges ponctuelles, charges distribuées, conducteurs, capacité, couple moteur. Circuits en courant continu : lois d'Ohm et de Kirchhoff. Magnétisme des courants continus, force magnétique, champ perpendiculaire, loi de Biot-Savart. Fondement de la théorie du magnétisme de la matière. Loi de Faraday, inductance, énergie magnétique.

Séances de laboratoire et exercices reliés à des applications en ingénierie.

Précision sur les préalables : le cours PHY332 ne requiert qu'un seul préalable (CTN258 ou ING150), soit plus précisément :
• ING150 Statique et dynamique, sauf pour les étudiants au baccalauréat en génie mécanique
ou
• CTN258 Statique et dynamique pour les étudiants au baccalauréat en génie de la construction



Objectifs du cours

Le cours a pour but de fournir à l’étudiant certaines connaissances fondamentales de physique jugées nécessaires à une formation technologique avancée. Plus spécifiquement, ce cours a comme objectif de familiariser l’étudiant avec les concepts de base de l’étude de certains phénomènes électriques et magnétiques, de l’analyse des circuits ainsi que les techniques mathématiques associées au traitement de ces matières de manière à rendre l’étudiant apte à comprendre les applications technologiques de l’électricité et du magnétisme.




Stratégies pédagogiques

Le cours comporte deux périodes : le cours magistral de trois heures et demie pour la présentation de la théorie et une période de travaux pratiques pour permettre aux étudiants de faire les exercices reliés au cours sous la supervision du professeur ou du chargé de travaux pratiques, selon le cas.

Des expériences seront présentées en démonstration en classe. De plus, certaines simulations (laboratoire virtuel sur site web) seront également présentées en classe ou disponibles sur le site web du cours. Les étudiants seront invités à réaliser des expériences de laboratoires au cours de la session pour compléter leur apprentissage.

Les outils de calculs comme la calculatrice programmable (TI nSpire) et les logiciels de calculs symboliques comme Maple, Derive ou Matlab serviront pour le traitement numérique et/ou graphique de certains exercices ou pour la rédaction des rapports de laboratoires ou des devoirs, selon les directives des enseignants




Utilisation d’appareils électroniques

S.O.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Samedi 09:00 - 12:30 Activité de cours
Samedi 13:30 - 16:30 Travaux pratiques
02 Lundi 13:30 - 16:30 Travaux pratiques
Jeudi 13:30 - 17:00 Activité de cours
03 Lundi 09:00 - 12:30 Activité de cours
Jeudi 09:00 - 12:00 Travaux pratiques
04 Lundi 09:00 - 12:00 Travaux pratiques
Vendredi 09:00 - 12:30 Activité de cours
05 Lundi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Jeudi 13:30 - 16:30 Travaux pratiques
06 Mardi 13:30 - 17:00 Activité de cours
Jeudi 09:00 - 12:00 Travaux pratiques
07 Mercredi 09:00 - 12:00 Travaux pratiques
Vendredi 13:30 - 17:00 Activité de cours
08 Lundi 13:30 - 16:30 Travaux pratiques
Mercredi 13:30 - 17:00 Activité de cours
09 Lundi 18:00 - 21:30 Activité de cours
Vendredi 18:00 - 21:00 Travaux pratiques



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Chabha Dahmoune Activité de cours Chabha.Dahmoune@etsmtl.ca B-2522
02 Marlène Clisson Activité de cours Marlene.Clisson@etsmtl.ca B-2336
02 Marlène Clisson Travaux pratiques Marlene.Clisson@etsmtl.ca B-2336
03 Michel Perrault Activité de cours Michel.Perrault@etsmtl.ca B-2540
03 Michel Perrault Travaux pratiques Michel.Perrault@etsmtl.ca B-2540
04 Marc Boulé Activité de cours Marc.Boule@etsmtl.ca B-2560
04 Marc Boulé Travaux pratiques Marc.Boule@etsmtl.ca B-2560
05 Alain Hénault Activité de cours Alain.Henault@etsmtl.ca B-2552
06 Marc Boulé Activité de cours Marc.Boule@etsmtl.ca B-2560
06 Marc Boulé Travaux pratiques Marc.Boule@etsmtl.ca B-2560
07 Michel Perrault Activité de cours Michel.Perrault@etsmtl.ca B-2540
07 Michel Perrault Travaux pratiques Michel.Perrault@etsmtl.ca B-2540
08 Olivier Landon-Cardinal Activité de cours Olivier.Landon-Cardinal@etsmtl.ca B-2534
08 Olivier Landon-Cardinal Travaux pratiques Olivier.Landon-Cardinal@etsmtl.ca B-2534
09 Gérald Paquin Activité de cours Gerald.Paquin@etsmtl.ca B-2108



Cours
Durée Matière et référence Page
Bloc I (18 heures)
2 heures Chapitre 1 Électrostatique 2
  1.1 La charge électrique 5
  1.2 Conducteurs et isolants 10
  1.3 Le phénomène de charge par induction 12
  1.4 L’électroscope à feuilles (à lire) 13
  1.5 La loi de Coulomb 14
4 ½ heures Chapitre 2 Le champ électrique 32
  2.1 Le champ électrique 34
  2.2 Les lignes de champ 40
  2.3 Le champ électrique et les conducteurs 44
  2.4 Les charges en mouvement dans un champ électrique uniforme 48
  2.5 Les distributions de charges continues 57
  2.6 Les dipôles 68
  2.8 L’expérience de la goutte d’huile de Millikan (à lire) 76
4 heures Chapitre 3 Le théorème de Gauss 90
  3.1 Le flux électrique 92
  3.2 La démonstration du théorème de Gauss 95
  3.3 La symétrie 100
  3.4 L’utilisation du théorème de Gauss 103
  3.5 Le théorème de Gauss et les conducteurs 108
4 ½ heures Chapitre 4 Potentiel électrique 122
  4.1 Le potentiel électrique 124
  4.2 La relation entre le potentiel et l’énergie et le travail 129
  4.3 La relation entre le potentiel et le champ électrique 135
  4.4 Le potentiel et l’énergie potentielle dans le champ d'une charge ponctuelle 143
  4.5 L'addition du potentiel (distributions de charges ponctuelles) 147
  4.6 L'addition du potentiel (distributions de charges continues) 152
  4.7 Le potentiel d'un conducteur 155
3 heures   Examen sur le bloc 1  
Bloc II  (9 heures)
3 heures Chapitre 5 Condensateurs et diélectriques 174
  5.1 La capacité 176
  5.2 Les associations de condensateurs en série et en parallèle 182
  5.3 L’énergie emmagasinée dans un condensateur 186
  5.4 La densité d’énergie du champ électrique 188
  5.5 Les diélectriques 190
  5.6 La description atomique des diélectriques 192
2 heures Chapitre 6 Courant et résistance 208
  6.1 Le courant électrique 210
  6.2 La vitesse de dérive et la densité de courant 218
  6.3 La résistance 219
  6.4 La loi d’Ohm 223
  6.5 Une explication microscopique de la loi d'Ohm (à lire) 228
  6.6 La puissance électrique 229
4 heures Chapitre 7 Les circuits à courant continu 244
  7.1 La force électromotrice 246
  7.2 Les résistances en série et en parallèle 251
  7.3 Les instruments de mesure       260
  7.4 Les lois de Kirchhoff 267
  7.5 Les circuits RC 275
Bloc III  (12 heures)
4 heures Chapitre 8 Le champ magnétique 306
  8.1 Le champ magnétique 308
  8.2 La force magnétique sur une particule chargée 312
  8.3 La force sur un conducteur parcouru par un courant 315
  8.4 Le moment de force sur une boucle de courant 319
  8.5 Lemouvement d'une particule chargée dans un champ magnétique 326
  8.6 La combinaison des champs électrique et magnétique 330
  8.7 à 8.9 Le cyclotron, l’effet Hall et La découverte de l’électron (à lire) 335
3 heures Chapitre 9 Les sources de champ magnétique 354
  9.1 Le champ créé par un long fil conducteur rectiligne 356
  9.2 La force magnétique entre des fils conducteurs parallèles 358
  9.3 La loi de Biot-Savart 361
  9.4 Le théorème d’Ampère 377
3 heures Chapitre 10 L’induction électromagnétique 406
  10.1 L’induction électromagnétique 408
  10.2 Le flux magnétique 411
  10.3 La loi de Faraday et la loi de Lenz 413
  10.4 Les générateurs 426
  10.5 et 10.6 Les orignes de la f.é.m indute et les champs électriques induits (à lire) 429
  10.7 La f.é.m. induite dans un conducteur en mouvement 432
  10.8 Les courants de Foucault (à lire) 439
2 heures Chapitre 11 L’inductance 454
  11.1 L’auto-induction 456
  11.2 et 11.3 L’inductance Les circuits RL 457
  11.4 L’énergie emmagasinée dans une bobine d’induction 464

Total : 39 heures




Laboratoires et travaux pratiques

Un total de 36 heures de travaux pratiques sont associées à ce cours.

 

Les activités de laboratoire se déroulent à l'extérieur des périodes inscrites à l'horaire pour le cours ou les travaux pratiques, sur rendez-vous seulement. L'étudiante ou l'étudiant doit prévoir une certaine disponibilité pour ces travaux d'équipe obligatoires qui ont lieu durant la session (environ 2 rencontres).




Utilisation d'outils d'ingénierie

Le logiciel FEMM* peut être utilisé pour illustrer divers thèmes du cours et/ou dans le cadre de certains laboratoires.

* Finite Element Method Magnetics, David Meeker, www.femm.info




Évaluation
Examen sur le bloc 1** 30 % Voir tableau ci-bas pour les dates d'intra

Mini test(s) et/ou devoir(s) et/ou exercices notés

20 %

À préciser en classe

Examen final sur le bloc 3**

30 %

Selon l’horaire des examens finaux

Rapports de laboratoire

20 %

Dates de remises à préciser en classe

 

**Durée de trois heures. Seuls le livre de référence suggéré ci-dessous, les présentations de type PowerPoint du cours et les notes de cours personnelles sont permis aux examens. L’utilisation de la calculatrice est également autorisée. 




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 12 octobre 2019
2, 8 15 octobre 2019
3 17 octobre 2019
4 7 octobre 2019
5 21 octobre 2019
6 8 octobre 2019
7 16 octobre 2019
9 11 octobre 2019



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/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 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.



Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).



Plagiat et fraude
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 étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) 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 les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

BENSON, H. Physique II : Électricité et magnétisme, traduit par D. Amrouni., Éditions ERPI, 5e édition, 2015 (offert à la COOP).

Du matériel supplémentaire est aussi disponible sur le site web du cours PHY332.




Ouvrages de références

S.O.




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Du matériel supplémentaire est aussi disponible sur le site web du cours PHY332.

Site pour calcultarice :  https://seg-apps.etsmtl.ca/nspire/

 




Autres informations