automne 93 - Profweb

Cégep Limoilou
Département de physique
Session Automne 2008 Titre du cours
ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME
No du cours Pondération Unités
203-NYB-05 3-2-3 2,66
Enseignant
Raymond Savard
1.- PLACE DU COURS DANS LE PROGRAMME Ce cours est situé en troisième session de la formation en Sciences de la
nature entre autres parce qu'il fait appel à la capacité d'appliquer les
lois de la mécanique (cours de Mécanique de la deuxième session) aux
interactions électriques ou magnétiques, ainsi qu'aux notions et techniques
de base de calcul différentiel et intégral acquises dans les cours de
mathématiques en première et deuxième sessions. Le cours fait aussi appel
à des habiletés de laboratoire développées dans le cours Mécanique. C'est
pourquoi il exige, pour y être admis, que l'étudiant ait obtenu une note
d'au moins 50% en Mécanique (203-NYA-05) et en Calcul intégral (201-NYB-
05). Ce cours est dédié à une branche de la physique appelée électromagnétisme,
qui traite des phénomènes électriques et magnétiques et du lien qui les
unit. La connaissance des lois de l'électromagnétisme est essentielle pour
bien comprendre le fonctionnement de nombreux dispositifs, tels que les
appareils radio, les téléviseurs, les machines électriques, les
ordinateurs, les radars et les accélérateurs de particules. Le cours a pour
objet la compréhension des principes fondamentaux de l'électromagnétisme,
l'élaboration de modèles de phénomènes de physique permettant de faire des
prédictions et leur application aux domaines des sciences de la nature et
des techniques de l'ingénieur. 2.- PRÉALABLES Le cours Électricité et magnétisme 203-NYB à comme préalable relatif le
cours Mécanique 203-NYA. Il faut donc avoir obtenu 50% pour ce dernier
cours. Des notions de calcul différentiel et intégral sont également
requises. Par conséquent, il faut avoir déjà suivi le cours Calcul intégral
et donc avoir déjà réussi le cours Calcul différentiel. Il faut également
maîtriser certaines notions du cours Algèbre linéaire et géométrie
vectorielle. 3.- COMPÉTENCE VISÉE PAR LE COURS Énoncé de la compétence
Analyser différentes situations et différents phénomènes physiques à
partir des lois fondamentales de l'électricité et du magnétisme. Éléments de la compétence
Pour ce faire, l'étudiant doit faire appel à ses capacités à :
. Analyser les situations physiques reliées aux charges
électriques au repos et au courant électrique.
. Analyser les situations physiques reliées au magnétisme et à
l'induction magnétique.
. Appliquer les lois de l'électricité et du magnétisme.
. Vérifier expérimentalement quelques lois de l'électricité et du
magnétisme.. Critère de performance
. Utilisation appropriée des concepts, des lois et des principes.
. Schématisation adéquate des situations physiques.
. Représentation graphique et mathématique adaptée à la nature des
phénomènes.
. Justification des étapes retenues pour l'analyse des situations.
. Application rigoureuse des lois de l'électricité et du
magnétisme.
. Jugement critique des résultats.
. Interprétation des limites des modèles.
. Expérimentation minutieuse.
. Utilisation appropriée des instruments de mesure.
. Rédaction de rapports de laboratoire selon les normes établies. 4.- BUTS GÉNÉRAUX Les buts généraux sont les même pour les trois cours de physique.
Voici ces buts : . appliquer une démarche scientifique ;
. résoudre des problèmes de façon systématique et systémique ;
. utiliser des technologies appropriées de traitement de
l'information ;
. raisonner avec rigueur ;
. communiquer de façon claire et précise ;
. apprendre de façon autonome ;
. travailler en équipe ;
. établir des liens entre la science, la technologie et l'évolution
de la société ;
. situer le contexte d'émergence et d'élaboration des concepts
scientifiques ;
. développer des attitudes nécessaires au travail intellectuel ;
. traiter de situations nouvelles à partir de ses acquis.
5.- CONTENU Le contenu détaillé est défini en relation avec le volume de référence
choisi (Benson). Matière du premier examen partiel (22%): Électrostatique: Chapitre 1: Électrostatique (1.1 à 1.5);
Chapitre 2: Le champ électrique (2.1 à 2.6);
Chapitre 4: Le potentiel électrique (4.1 à 4.3 ;
4.5);
Chapitre 5: Condensateurs et diélectriques (5.1
à 5.6); Matière du deuxième examen partiel (22%): Électrocinétique: Chapitre 6: Courant et résistance (6.1 à
6.5);
Chapitre 7: Les circuits à courant continu (7.1
à 7.5);
Chapitre 8: Le champ magnétique (8.1 à 8.3 et
8.5 à 8.7); Matière du troisième examen partiel (21%): Électromagnétisme: Chapitre 9: Les sources de champ magnétique
(9.1 à 9.3);
Chapitre 10: L'induction électromagnétique (10.1
à 10.4 ; 10.7)
Chapitre 11 : L'inductance (11.1 ; 11.4)
Chapitre 12: Les circuits en courant alternatif
(12.1 à 12.7 ; 12.9)
Chapitre 13 : Les ondes électromagnétiques (13.3 à
13.5 ; 13.7) 6.- MÉTHODOLOGIE a) théorie La méthodologie du cours est principalement celle du volume de référence.
Un échéancier décrit le rythme de progression. Le professeur précisera les
sections à étudier, les questions à répondre, les exercices et les
problèmes à faire ainsi que, pour chacune des sections, les objectifs
spécifiques à atteindre. Chaque semaine, les étudiants devront d'abord lire
le chapitre indiqué dans l'échéancier avant le cours théorique. Les
étudiants devront également résoudre les problèmes spécifiés. b) laboratoires Les expériences de laboratoire ont pour but principal de rendre plus
concrètes les notions étudiées ainsi que de vous familiariser avec les
appareils de mesure les plus utilisés dans le domaine de
l'électricité. La méthodologie utilisée présuppose que vous ayez
étudié les notions théoriques avant le laboratoire. Des explications
verbales et/ou écrites seront données à chaque expérience. Les
laboratoires se feront en équipes de deux élèves, au maximum. Lorsqu'il n'y pas d'expérience, la période de laboratoire sera
consacrée à des exercices. Les laboratoires visent aussi à initier les élèves à la méthode
scientifique et la rédaction de rapport. Pour cela ils devront se
procurer le volume « Le guide des sciences expérimentales » par G.
Boisclair et J. Pagé. 7.- MODALITÉS DE PARTICIPATION a) théorie La présence au cours théorique est fortement conseillée, mais n'est
obligatoire que lors des activités évaluées. L'étudiante ou l'étudiant
demeure responsable de remettre les rapports dans les délais prévus. b) laboratoires Pour les périodes de laboratoire consacrées à des activités donnant lieu à
une évaluation, la présence aux laboratoires est obligatoire. 8.- MODALITÉS D'ÉVALUATION 1º Les examens (pour 65% de la note finale)
Il s'agit d'examens partiels d'une durée de 2 h 30 pour lesquels vous
n'aurez droit qu'à une calculatrice, une règle et un rapporteur d'angle.
Ces tests pourront comporter des questions théoriques, mais consisteront
surtout en des problèmes semblables à ceux que les étudiants avaient à
faire à la fin de chaque chapitre. 2º Les rapports d'expériences (pour 25% de la note finale)
Il s'agit de comptes rendus d'expériences effectuées aux périodes de
laboratoires. Chaque rapport ne peut comporter plus de deux noms. La note
attribuée pour le rapport va à chacun des étudiant(e)s dont le nom apparaît
sur le rapport. Seuls les noms des étudiant(e)s ayant participé activement
aussi bien à l'expérimentation qu'à la rédaction du rapport peuvent
apparaître sur un rapport. La pondération détaillée de chaque activité
évaluée se trouve dans le calendrier. L'une des périodes de laboratoire est
consacrée à un exercice sur Excel qui est évalué comme un rapport pour 2%
de la note finale. 3º Questions à l'aide des télévoteurs (pour 10 % de la note finale)
Il s'agit de questions à choix multiples qui sont posées pendant les cours
théoriques et qui visent à valider le degré de compréhension et à fournir
une rétroaction immédiate. Il y aura typiquement 7 ou 8 questions par cours
théorique. 4º Évaluation du français
La qualité du français sera évaluée dans chacun des rapports de
laboratoires et des autres travaux. Il s'agit d'une correction négative de
10 % de la note de chaque rapport ou travail. 9.- MODALITÉS DÉPARTEMENTALES DE LA PIEA Vous trouverez au département le document "La politique institutionnelle
d'évaluation des apprentissages les modalités départementales" La politique
décrite dans ce document s'applique à ce cours. 10.- MÉDIAGRAPHIE a) références obligatoires. Benson, Harris, Physique II Électricité et magnétisme, 3e
édition, Éditions du renouveau pédagogique. BOISCLAIR, Gilles et PAGÉ, Jocelyne, Guide des sciences
expérimentales, les éditions ERPI. b) autres références. Hecht, Eugene, Physique 2 : Électricité et magnétisme, Groupe
Modulo Serway, A., Physique II Électricité et magnétisme, les Éditions
HR