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Première année · cycle préparatoire · S1

Électrostatique et magnétostatique — CP1, ENSA Khouribga

Le module de physique du premier semestre du CP1 de l'ENSA Khouribga étudie les deux champs créés par des sources immobiles ou permanentes : le champ électrostatique des charges, puis le champ magnétique des courants. Les méthodes sont les mêmes - intégration directe, symétries, théorème de flux ou de circulation - et ce parcours les fait dialoguer.

La partie électrostatique (outils mathématiques, champ, potentiel, conducteurs) est partagée avec le cours d'Électricité de l'ENSAM Meknès, qui enseigne la même chose. La partie magnétostatique suit le cours de l'école : forces de Lorentz et de Laplace, loi de Biot et Savart (fils, spires, circuits polygonaux), conservation du flux et théorème d'Ampère, formes locales et potentiel vecteur, et une première approche de l'induction. Un chapitre de magnétostatique est emprunté au cours de physique de MPSI, sans ses épreuves de prépa.

Après le parcours, la bibliothèque de TD reprend les séries de TD et les examens de l'école, exercice par exercice, avec indices progressifs et corrections. Elle est facultative : ta progression dans le cours n'en dépend pas.

Modules
14
Leçons
72
Durée
~27 heures

Construit à partir des cours, séries de TD et extraits d'examens d'électrostatique et de magnétostatique du cycle préparatoire (CP1) de l'ENSA Khouribga. Understand est indépendant de l'école.

Commencer

Ce que tu sauras faire

  • Calculer un champ électrostatique par intégration directe, par les symétries et par le théorème de Gauss
  • Relier champ et potentiel ; étudier un conducteur en équilibre et un condensateur
  • Calculer les forces de Lorentz et de Laplace
  • Calculer un champ magnétique par la loi de Biot et Savart et par le théorème d'Ampère
  • Utiliser les formes locales, le potentiel vecteur et la loi de Faraday
  • Traiter les exercices des TD et des examens de physique du CP1

Pour qui

Les étudiants de première année du cycle préparatoire (CP1) de l'ENSA Khouribga, et tout étudiant de première année scientifique qui suit un programme voisin.

Ce qu'il te faut

La physique et les mathématiques du baccalauréat scientifique ; le calcul vectoriel (produit scalaire, produit vectoriel) est repris au premier chapitre.

Programme

Partie I — ÉlectrostatiqueOutils mathématiques, champ, Gauss, potentiel, conducteurs et condensateurs. 9 modules · 53 leçons
  1. 1 Outils mathématiquesRepérer un point, découper un objet en petits morceaux, mesurer la pente d'une fonction dans l'espace.
  2. 2 Charge et champ électrostatiqueUne charge modifie l'espace autour d'elle. Avec plusieurs charges, on additionne des vecteurs.
  3. 3 Distributions continues de chargesUn fil, un anneau, un disque - on découpe, on écrit le champ d'un morceau, on additionne.
  4. 4 Symétries et invariancesAvant tout calcul, la forme de la distribution dit de quoi dépend le champ et où il pointe.
  5. 5 Flux et théorème de GaussQuand la distribution est assez symétrique, le champ se calcule en trois lignes - à condition de bien choisir la surface.
  6. 6 Potentiel électrostatiqueUn nombre en chaque point au lieu d'un vecteur - et le champ s'en déduit par une dérivée.
  7. 7 Équations localesLe théorème de Gauss en un point, et l'équation de Laplace - deux outils que les examens utilisent directement.
  8. 8 Conducteurs en équilibreDans un métal, les charges sont libres. À l'équilibre, elles se placent de façon à annuler le champ à l'intérieur.
  9. 9 CondensateursDeux conducteurs en influence totale - une capacité qui ne dépend que de la géométrie.
Partie II — MagnétostatiqueForces magnétiques, Biot et Savart, Ampère, formes locales et potentiel vecteur. 4 modules · 13 leçons
  1. 10 Champ magnétique et forces magnétiquesUne charge immobile ne sent rien ; une charge qui bouge, oui. Lorentz pour la particule, Laplace pour le fil.
  2. 11 Magnétostatique et dipôle magnétiqueLe champ créé par des courants permanents, et pourquoi une boussole s'oriente.
  3. 12 Biot et Savart - fils, segments et circuits polygonauxLe champ d'un fil fini, avec ses deux angles ; puis, en additionnant des segments, celui d'un carré, d'un polygone, d'une spire.
  4. 13 Formes locales et potentiel vecteurdiv B = 0, rot B = μ0 j - et un potentiel dont le champ magnétique est le rotationnel.
Partie III — Induction électromagnétiqueLoi de Faraday, loi de Lenz. 1 module · 2 leçons
  1. 14 Induction électromagnétiqueUn courant crée un champ ; un champ qui varie, ou un circuit qui bouge, crée un courant.