Plan de cours 201 - Cégep du Vieux Montréal

PROGRAMME DES SCIENCES DE LA NATURE
CÉGEP DU VIEUX MONTRÉAL
_____________________________________________ PLAN DE COURS 203-NYB-05
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DÉPARTEMENT DES SCIENCES
DISCIPLINE : PHYSIQUE
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1. TITRE DU COURS : ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME
2. NUMÉRO DU COURS : 203-NYB-05
3. PRÉREQUIS : PA 203-NYA ET 201-NYA, CR 201-NYB
4. PONDÉRATION : 3 - 2 - 3
5. SESSION : AUTOMNE - 2010
6. PROFESSEUR : Pierre Noël de Tilly Bureau : 10.58
Boîte vocale : 982-3437 (7652)
Adresse électronique : pnoel@cvm.qc.ca Site web : www.cvm.qc.ca/pnoel 1. PRÉSENTATION Le cours de physique Électricité et magnétisme - 203-NYB-05 est le deuxième
d'une série de trois (203-NYA, 203-NYB et 203-NYC) qui assurent une
formation scientifique de base aux étudiants se destinant aux études
universitaires à caractère scientifique. Ce cours permet aux étudiants d'étudier les lois fondamentales de
l'électricité et du magnétisme et de se familiariser avec le fonctionnement
d'appareils impliquant des phénomènes électromagnétiques. Le cours exploite
les grands thèmes (force, énergie, travail, puissance, etc.) vus au cours
précédent (mécanique 203-NYA-05), en les rattachant aux notions
d'électricité. Le cours contribue de façon significative à l'atteinte des buts généraux de
programme suivants : travail en équipe, positionnement dans le contexte
d'émergence et d'élaboration des concepts scientifiques et adoption
d'attitudes utiles au travail scientifique. Le cours contribue de façon
prépondérante à l'atteinte des buts généraux suivants : application de la
démarche scientifique, résolution de problèmes de façon systématique et
raisonnement rigoureux. 2. OBJECTIFS ET ACTIVITÉS L'atteinte des objectifs ou buts généraux de programme sera vérifiée au
moyen de la mesure du degré de compétence atteint par l'étudiant par
rapport à la macro-compétence du cours et par rapport à l'acquisition de
quelques éléments de compétence. 2.1 COMPÉTENCE À ATTEINDRE
« Analyser différentes situations et phénomènes physiques à partir des
lois fondamentales de l'électricité et du magnétisme. »
2.2 ÉLÉMENTS DE COMPÉTENCE
L'étudiant devra notamment pouvoir :
. 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.
Afin de permettre à l'étudiant d'atteindre la macro-compétence du cours
décrite plus haut, plusieurs activités sont prévues à chaque semaine,
notamment les activités d'enseignement, les activités d'apprentissage
et les activités d'évaluation.
2.3 ACTIVITÉS D'ENSEIGNEMENT
L'étude du développement de la théorie, des relations qui en découlent
et de leur interprétation se fait sous forme de cours magistral; la
présentation de la matière fera ressortir les notions essentielles. Des
démonstrations, des exercices et des problèmes permettront de les
rendre plus claires. Divers autres moyens seront utilisés afin de
soutenir la présentation de la théorie : transparents, documents
audiovisuels et utilisation de logiciels informatiques.
Plusieurs expériences de laboratoire illustreront les grands principes.
Les expériences permettront de faire le lien entre la théorie et la
pratique et elles seront choisies parmi une liste d'expériences en
électricité et magnétisme. Étant donné que le nombre d'expériences sera
inférieur au nombre de semaines de cours, certaines périodes pourront
être utilisées pour tenir d'autres types d'activité tels que des
examens, des problèmes contextuels et des projections de films.
2.4 ACTIVITÉS D'APRENTISSAGE
Chaque cours de physique demande de la part de l'étudiant une quantité
de travail personnel constant, dès la première semaine, d'un minimum de
3 heures par semaine (heures efficaces). L'étudiant doit étudier dans
le manuel du cours la matière vue en classe, résoudre des exemples, des
exercices, des problèmes, répondre aux questions proposées comme
travail personnel ainsi que préparer la matière qui sera vue au cours
suivant.
La préparation des rapports de laboratoire demande que les étudiants
soient en mesure de travailler en équipe de façon efficace. Les
étudiants devront retenir les notions fondamentales de chaque
expérience afin d'être en mesure de comprendre et d'écrire les rapports
de laboratoire. Ils devront de plus s'assurer de respecter les
consignes et les délais liés à la production des rapports.
L'étudiant bénéficie à chaque semaine d'un certain nombre d'heures de
disponibilité offertes par le professeur. Ces périodes permettront à
l'étudiant d'éclaircir les notions pour lesquelles il requiert des
explications additionnelles. L'étudiant est responsable de prendre
l'habitude de consulter le professeur au besoin, sur rendez-vous, afin
de s'assurer de la compréhension de la matière ou bien tout simplement
de vérifier qu'il est sur la bonne voie. Il est suggéré à l'étudiant de
rencontrer le professeur tôt dans la session afin d'établir un lien de
communications efficace et d'éviter ainsi la gestion d'une situation de
crise précédant une période d'examen.
2.5 ACTIVITÉS D'ÉVALUATION
En plus de l'évaluation formative (non quantitative), assurée par le
travail individuel de l'étudiant touchant les questions à la fin de
chaque chapitre, la résolution d'exercices et problèmes et
l'éclaircissement de questions en classe et/ou pendant les périodes de
disponibilité, les étudiants feront l'objet d'une évaluation sommative.
L'évaluation sommative inclura des examens, des rapports de
laboratoire, des problèmes contextuels et un examen de synthèse. Grâce
à cette gamme de moyens d'évaluation, il sera possible à l'étudiant au
cours de la session d'appliquer les correctifs nécessaires le moment
venu afin de redresser une tendance à la baisse et/ou d'augmenter les
chances de succès lors des mesures d'évaluation subséquentes. 3. CRITÈRES DE PERFORMANCE Les activités d'évaluation visent à mesurer le degré d'atteinte des
éléments de compétence en fonction d'un certain nombre de critères de
performance établis par le programme et à mesurer la performance de
l'étudiant par rapport à la macro-compétence du cours. Ces critères sont :
. Utilisation appropriée des concepts, des principes et des lois.
. Schématisation adéquate des situations physiques.
. Représentation graphique 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. CONTENU DU COURS
4.1 CONTENU VISÉ:
Les 5 chapitres du volume :
« Physique XXI, tome 2, Électricité et magnétisme » de HaMarc Séguin
(ERPI), 1re édition, 2010.
4.2 CONTENU MINIMUM:
Les notions d'électrostatique : charge électrique, champ électrique,
potentiel électrique et énergie électrique. Les notions
d'électrocinétique : courant électrique, circuit électrique, énergie
électrique et puissance électrique. Les notions de magnétisme : aimant,
force magnétique et champ magnétique. Les notions d'induction
électromagnétique : courant induit et courant alternatif.
4.3 CONTENU DÉTAILLÉ :
N.B.: Un échéancier détaillé au jour le jour sera fourni au début de la
session.
Les articles marqués d'un astérisque sont facultatifs ou à lire; le
professeur le précisera.
Le contenu détaillé se réfère au volume utilisé par les étudiants.
L'étudiant devra répondre aux questions et faire les exemples,
exercices et problèmes indiqués par le professeur à la fin de chaque
chapitre en plus de ceux déjà faits en classe. Cela devrait lui
assurer une maîtrise suffisante des notions vues dans le chapitre. Chapitre 1: Champ électrique
1.1 La charge électrique
1.2 La loi de Coulomb
1.3 La définition du champ électrique
1.4 Le champ électrique généré par une particule chargée
1.5 Le champ électrique généré par plusieurs particules
1.6 Les dipôles électriques
1.7 Le champ électrique généré par une TRIUC
1.8 Le champ électrique d'une tige par intégration
1.9 Le champ électrique généré par une PPIUC
1.10 Le champ électrique d'une plaque par intégration
1.11 Le théorème de Gauss
1.12 Les conducteurs en équilibre électrostatique
1.13 Le champ électrique à proximité d'un conducteur
1.14 Le mouvement d'une particule dans un champ
électrique uniforme Chapitre 2: Potentiel électrique
2.1 L'énergie potent