PSI - SPC - Cahier de texte 2018-2019

De PSI Lycée Brizeux
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Documents et liens utiles

Planning de passage des corrections d'exercices

Présentations orales

Planning de passage des présentations orales, critères d'évaluation.

Électronique 1 - Stabilité des systèmes linéaires

Chapitre terminé le 07/09/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD.

1 - Système linéaire

2 - Équation différentielle et fonction de transfert

2.1 - Exemple d'un circuit RC série

a/ Point de vue temporel
b/ Point de vue spectral

2.2 - Relation entre équation différentielle et fonction de transfert

3 - Stabilité

3.1 - Présentation

3.2 - Système du premier ordre

3.3 - Système du second ordre

3.4 - Conclusion

Électronique 2 - Rétroaction

Chapitre terminé le 11/09/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD, datasheet d'un ALI.

1 - Présentation de l'amplificateur linéaire intégré (ALI)

1.1 - Découverte

1.2 - Propriétés

2 - L'ALI dans un montage avec rétroaction négative

2.1 - Notion de rétroaction

2.2 - L'amplificateur non inverseur

2.3 - Schéma bloc

2.4 - Fonction de transfert

2.5 - Stabilité

2.6 - Diagramme de Bode

3 - L'ALI dans un montage avec rétroaction positive

3.1 - Le montage de comparateur à hystérésis

3.2 - Étude de la stabilité

3.3 - Fonctionnement du comparateur à hystérésis

3.4 - Cycle d'hystérésis

3.5 - Fonction mémoire

4 - L'ALI idéal

5 - Impédance d'entrée

Électronique 3 - Oscillateurs

Chapitre terminé le 18/09/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD, travail documentaire.

1 - Les oscillateurs

2 - Oscillateur quasi-sinusoïdal : l'oscillateur de Wien

2.1 - Montage de l'oscillateur de Wien

2.2 - Schéma bloc

2.3 - Conditions d'oscillation et fréquence des oscillations

2.4 - Démarrage des oscillations

2.5 - Saturation de l'ALI

3 - Oscillateur à relaxation

3.1 - Schéma bloc et montage

3.2 - Signaux de sortie

3.3 - Période d'oscillation

3.4 - Choix de R1 et R2

Électronique 4 - Modulation - Démodulation

Chapitre terminé le 25/09/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD, Courbes des différents types de modulation.

1 - Le principe de la modulation

1.1 - Présentation

1.2 - Les différents types de modulation

2 - Modulation d'amplitude

2.1 - Principe

2.2 - Point de vue spectral

3 - Démodulation

3.1 - Le principe

3.2 - Changement de fréquence : détection synchrone

3.3 - Démodulation synchrone

Phénomènes de transport 1 - Transport de charge

Chapitre terminé le 27/09/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD.

1 - Différentes descriptions de la charge électrique

1.1 - Description macroscopique

1.2 - Description microscopique

1.3 - Description mésoscopique

2 - Déplacement global de charge

2.1 - Le vecteur densité de courant électrique

2.2 - Lien entre le vecteur densité de courant et le courant électrique

2.3 - Conservation de la charge

2.4 - Équation locale de conservation de la charge en régime stationnaire

3 - Courant électrique dans un métal : le modèle de Drude

3.1 - Description microscopique d'un métal

3.2 - Métal soumis à un champ électrique

3.3 - Loi d'Ohm locale

3.4 - Lien avec la loi d'Ohm intégrale

3.5 - Aspect énergétique

3.6 - Discussion de la validité du modèle de Drude

Phénomènes de transport 2 - Transfert thermique par conduction

Chapitre terminé le 04/10/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD.

1 - Formulation infinitésimale des principes de la thermodynamique

1.1 - La différentielle mathématique vue par les physiciens

a/ Exactitude de la forme différentielle
b/ Intégrale d'une forme différentielle
c/ Signification

1.2 - Premier principe

1.3 - Second principe

2 - Transport d'énergie

2.1 - Les trois modes de transfert thermique

2.2 - Équilibre thermodynamique local

2.3 - Le vecteur densité de courant thermique

2.4 - La loi de Fourier

3 - Équation de la diffusion thermique

3.1 - Bilan d'énergie

3.2 - Équation de la diffusion thermique

3.3 - Analyse en ordres de grandeur

3.4 - Conditions aux limites

a/ Condition sur le flux
b/ Condition sur la température

4 - Régime stationnaire et résistance thermique

4.1 Conservativité du flux de jth

4.2 Résistance électrique

4.3 Association de résistances thermiques

a/ Association en série
b/ Association en parallèle

4.4 Domaine de validité du modèle de la résistance thermique

4.5 Circuit RC thermique

5 - Ondes thermiques

Phénomènes de transport 3 - Diffusion de particules

Chapitre terminé le 08/10/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD.

1 - Transfert de masse

2 - Vecteur densité de courant de particules

2.1 - Définition

2.2 - Débit de particules

2.3 - Loi de Fick

a/ Densité de particules n
b/ Loi de Fick

3 - Équation de diffusion

3.1 - Bilan de particules

3.2 - Équation de diffusion

3.3 - Irréversibilité

Phénomènes de transport 4 - Fluides en écoulement

Chapitre terminé le 16/10/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD partie 1, TD partie 2, Vidéo de l'expérience de Reynolds, Diagramme de Moody, Courbe du Cx d'un sphère, Cx et Cz pour une aile d'avion.

1 - Débits et lois de conservation

1.1 - Description de l'écoulement d'un fluide

a/ Notion de particule de fluide
b/ Description eulérienne et champ de vitesse

1.2 - Notion de débit massique

a/ Masse volumique µ
b/ Vecteur densité de courant de masse µv
c/ Débit massique

1.3 - Conservation de la masse

1.4 - Cas particulier d'un écoulement stationnaire

a/ La ligne de courant
b/ Le tube de courant
c/ Carte de champ de vitesse en régime stationnaire

1.5 - Cas particulier d'un écoulement incompressible et homogène

2 - Actions de contact sur un fluide

2.1 - Actions normales et tangentielles

2.2 - Force normale

2.3 - Force tangentielle

3 - Écoulement interne incompressible et homogène dans une conduite cylindrique

3.1 - Vitesse débitante

3.2 - Régimes d'écoulement

a/ Transport de qdm par diffusion
b/ Transport de qdm par convection
c/ Nombre de Reynolds

3.3 - Chute de pression dans une conduite horizontale à faible nombre de Reynolds

3.4 - Chute de pression pour un écoulement quelconque

4 - Écoulement externe homogène et incompressible autour d'un obstacle

4.1 - Force de traînée subie par une sphère solide en mouvement rectiligne uniforme

4.2 - Notion de couche limite

4.3 - Force de traînée et de portance d'une aile d'avion à haut Re

Bilans macroscopiques

Chapitre terminé le 06/11/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD, Résolution de problème.

1 - Les principes de la thermodynamique sur un système ouvert

1.1 - Choix du système pour un écoulement

1.2 - Premier principe de la thermodynamique pour un système ouvert en écoulement stationnaire

1.3 - Second principe de la thermodynamique pour un système ouvert en écoulement stationnaire

2 - Conservation de l'énergie dans un écoulement parfait

2.1 - Le modèle de l'écoulement parfait

2.2 - Relation de Bernoulli

2.3 - L'effet Venturi

2.4 - Bilan macroscopique d'énergie mécanique en écoulement stationnaire

3 - Bilan de quantité de mouvement et de moment cinétique

3.1 - Bilan de quantité de mouvement

3.2 - Bilan de moment cinétique

Thermodynamique des transformations physico-chimiques 1 - Conservation de l'énergie pour une transformation physico-chimique

Chapitre terminé le 13/11/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD, Corrigé exercice 1.

1 - Potentiels thermodynamiques

1.1 - L'énergie interne U

1.2 - L'enthalpie H

1.3 - L'enthalpie libre G

1.4 - Grandeurs molaires associées

1.5 - Potentiel chimique

2 - Grandeurs standards

2.1 - État standard

2.2 - Capacité thermique standard à pression constante

2.3 - Grandeurs de réaction

3 - Effets thermiques pour une transformation isobare

3.1 - Transfert chimique causé par une transformation chimique

3.2 - Transfert thermique causé par un changement d'état

3.3 - Endothermicité / exothermicité

Thermodynamique des transformations physico-chimiques 2 - Changements d'états

Chapitre terminé le 20/11/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD, Corrigé exercice 1, Corrigé exercice 2, Corrigé exercice 3, Corrigé exercice 4.

1 - Changements d'état du corps pur

1.1 - Notion de phase

1.2 - Conditions d'équilibre d'un corps pur sous plusieurs phases

1.3 - Relation de Clausius-Clapeyron

1.4 - Variance

1.5 - Déplacement d'équilibre

2 - Changement d'état d'un mélange

2.1 - Potentiel chimique et enthalpie libre

2.2 - Diagrammes binaires

2.2 a) - Tracé
2.2 b) - Variation de température
2.2 c) - Théorème des moments
2.2 d) - Courbes non monotones

Thermodynamique des transformations physico-chimiques 3 - Application du second principe de la thermodynamique à une transformation chimique

Chapitre terminé le 27/11/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD, Corrigé exercice 1, Corrigé exercice 2, Corrigé exercice 3, Complément au corrigé exercice 3, Corrigé exercice 4.

1 - Sens d'évolution d'une réaction

1.1 - Enthalpie libre de réaction

1.2 - Constante d'équilibre

1.3 - Relation entre des constantes d'équilibre

2 - Déplacement d'équilibre

2.1 - Relation de Gibbs-Helmholtz

2.2 - Relation de Van't Hoff

2.3 - Approximation d'Ellingham

2.4 - Équilibre et réaction totale

3 - Optimisation d'un procédé chimique

3.1 - Par rupture d'équilibre

3.2 - Par modification de K⁰

3.3 - Par modification de Q

3.3 a) - Influence de la pression
3.3 b) - Retrait d'un produit

Électromagnétisme 1 - Champ électrique en régime stationnaire

Chapitre terminé le 04/12/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD, Corrigé exercice 1, Corrigé exercice 2, Corrigé exercice 3, Corrigé exercice 4, Corrigé exercice 5.

1 - Notion de charge électrique

1.1 - Description de la charge électrique

1.2 - Charge électrique et force

2 - Champ et potentiel électriques

2.1 - Équations de Maxwell

2.2 - Potentiel électrique

2.3 - Équation de Poisson

2.4 - Topographie des cartes de champ

2.5 - Linéarité

2.6 - Énergie d'une particule chargée dans un champ E

3 - Théorème de Gauss

3.1 - Symétries du champ électrique

3.2 - Invariances du champ électrique

3.3 - Théorème de Gauss

3.4 - Exemples d'application

3.4 a) - Champ créé par une charge ponctuelle
3.4 b) - Champ créé par une distribution de charge à symétrie sphérique
3.4 c) - Champ créé par une distribution de charge à symétrie cylindrique
3.4 d) - Champ créé par un plan infini uniformément chargé

3.5 - Analogie avec le champ de gravitation

4 - Le condensateur plan

4.1 - Présentation

4.2 - Champ électrique créé par un condensateur

4.3 - Capacité

4.4 - Influence de la permittivité

4.5 - Aspect énergétique

Électromagnétisme 2 - Champ magnétique en régime stationnaire

Chapitre terminé le 13/12/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD.

1 - Propriétés du champ magnétostatique

1.1 - Équations de Maxwell

1.2 - Conservation du flux de B

1.3 - Force

2 - Théorème d'Ampère

2.1 - Symétries du champ magnétique

2.2 - Invariances

2.3 - Théorème d'Ampère

2.4 - Exemples d'application

2.4 a) - Fil infini
2.4 b) - Fil épais
2.4 c) - Solénoïde infini
2.4 d) - Bobine torique

3 - Bobine

3.1 - Flux dans une bobine

3.2 - Inductance propre

3.3 - Énergie stockée dans une bobine

Électromagnétisme 3 - Approximation des régimes quasi-stationnaires et Induction

Chapitre terminé le 13/12/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD.

1 - ARQS magnétique

1.1 - Courants de déplacement

1.2 - Équation de M en ARQS magnétique

1.3 - Principe de l'ARQS

2 - Induction

2.1 - Circulation de E

2.2 - Loi de Lenz-Faraday

2.3 - Courants de Foucault

2.3 a) - Calcul de E
2.3 b) - Puissance dissipée par effet Joule
2.3 c) - Intérêt du feuilletage

3 - Inductance propre, inductance mutuelle

3.1 - Force électromotrice d'induction

3.2 - Inductance propre

3.3 - Inductance mutuelle

Électromagnétisme 4 - Matériaux ferromagnétiques

Chapitre terminé le 20/12/2018. Les documents du chapitre : plan de travail, TD.

1 - Moment magnétique d'un aimant permanent

1.1 - Champ créé par un aimant

1.2 - Actions subies par un dipôle magnétique

2 - Équations de Maxwell dans un milieu magnétique, dans l'ARQS

2.1 - Aimantation

2.2 - Vecteur excitation magnétique

2.3 - Équations de Maxwell intégrées

3 - Milieux ferromagnétiques

3.1 - Cycle d'hystérésis

3.2 - Matériaux durs et matériaux doux

4 - Circuit magnétique sans entrefer

4.1 - Présentation générale

4.2 - Pour un milieu ferromagnétique non saturé

4.3 - Aspect énergéique

4.4 - Canalisation des lignes de champ

4.5 - Pertes

a) Pertes par hystérésis
b) Courants de Foucault
c) Pertes cuivres

5. circuit magnétique avec entrefer

5.1 Principe de l'électroaimant

5.2 Champ magnétique dans l'entrefer

Électrochimie 1 - Cinétique électrochimique

Chapitre en cours. Les documents du chapitre : plan de travail, TD.

1 - Réaction chimique et courant électrique

1.1 - Courant électrique

1.2 - Montage à 3 électrodes

2 - Courbes intensité-potentiel

2.1 - Présentation

2.2 - Système rapide et système lent

2.3 - Palier de diffusion

2.4 - Vagues successives

2.5 - Mur du solvant

Électrochimie 2 - Phénomènes de corrosion humide

Chapitre en cours. Les documents du chapitre : plan de travail, TD.

1 - Présentation et aspect thermodynamique

1.1 - Corrosion uniforme

1.2 - Corrosion différentielle

1.3 - Facteurs aggravants

2 - Cinétique des réactions de corrosion

2.1 - Vitesse de corrosion et potentiel de corrosion uniforme

2.2 - Pile de corrosion

3 - Protection

3.1 - Revêtement

3.2 - Anode sacrificielle

3.3 - Courant imposé

Électrochimie 3 - Énergie chimique et énergie électrique : conversion et stockage

Chapitre en cours. Les documents du chapitre : plan de travail, TD.

1 - Conversion d'énergie chimique en énergie électrique

1.1 - Travail électrique

1.2 Tension à vide

1.3 - Capacité

1.4 - Fonctionnement en charge

1.5 - Résistance interne

2 - Conversion d'énergie électrique en énergie chimique

2.1 - Électrolyse

2.2 - Recharge d'un accumulateur