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1 Centre Régional des Métiers de l Education et de Formation du Grand Casablanca Centre de Préparation à l Agrégation de Physique Organisation des cours, TP, leçons, montages et Devoirs surveillés dans le cycle de préparation à l agrégation de Physique (2 ème année) Année de préparation : CAHIER DES PRESCRIPTIONS SPECIALES Cahier de l agrégatif

2 Emploi du temps 8h-9h55min 10h10min-12h5min 14h-15h55min 16h10min-18h5min Lundi Astrophysique Devoir surveillé Mardi Chimie LC Pr. LP. et Mo. Mercredi Optique quantique et laser TP de Physique Jeudi Chimie TP Chimie G1 TP Chimie G2 Vendredi Biophysique LP Montage Ph.(M) Samedi Physique instrumentale Légende : LP : Leçon de Physique Pr. LP. et Mo. : préparation aux leçons et aux montages de physique LC : Leçon de Chimie N.B. : La durée du DS est de 5h pour les épreuves A et B et de 6h pour l épreuve C

3 Semaines de préparation à l écrit de l agrégation externe 2015 Semaine S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S21 S22 S23 du.. au du 15 au 20 septembre du 22 au 27 septembre du 29 septembre au 4 octobre du 13 au 18 octobre du 20 au 25 octobre du 27 octobre premier novembre du 3 au 8 novembre du 10 au 15 novembre du 17 au 22 novembre du 24 au 29 novembre du premier au 6 décembre du 8 au 13 décembre du 15 au 20 septembre du 22 au 27 septembre du 5 au 10 janvier du 12 au 17 janvier du 19 au 24 janvier du 26 au 31 janvier du 2 au 7 février du 9 au 14 février du 16 au 21 février du 23 au 28 février du 2 au 7 mars

4 Répartition des TP tournants (Physique) Semaine TP d'électronique TP de Physique générale TP d'optique S1 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 B8, B9, B10 S2 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 S3 B5, B6, B7 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 S4 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 B8, B9, B10 S5 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 S6 B5, B6, B7 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 S7 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 B8, B9, B10 S8 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 S9 B5, B6, B7 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 S10 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 B8, B9, B10 S11 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 S12 B5, B6, B7 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 S13 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 B8, B9, B10 S14 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 S15 B5, B6, B7 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 S16 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 B8, B9, B10 S17 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 S18 B5, B6, B7 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 S19 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 B8, B9, B10 S20 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 S21 B5, B6, B7 B8, B9, B10 B1, B2, B3,B4 S22 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 B8, B9, B10 S23 B8, B9, B10 B1, B2, B3, B4 B5, B6, B7 B i : Binôme numéro (i)

5 Thèmes des TP tournants Semaines Electronique Physique générale Optique S1, S2, S3 EL1 PH1 OP1 S4, S5, S6 EL2 PH2 OP2 S7, S8, S9 EL3 PH3 OP3 S10, S11, S12 EL4 PH4 OP4 S13, S14, S15 EL5 PH5 OP5 S16, S17, S18 EL6 PH6 OP6 S19, S20, S21 EL7 PH7 OP7 Electronique Physique générale Optique EL1 Oscilloscope PH1 Mécanique 1 OP1 Focométrie EL2 Conversion alternatifcontinu PH2 Mécanique2 OP2 Instrument optiques EL3 Montages à A.OP.1 PH3 Ondes sonores 1 OP3 Aberrations EL4 Montages à A.OP.2 PH4 ondes sonores 2 OP4 Interférence 1 EL5 Wobulation-amplification symétrique PH5 EL6 Modulation-démodulation PH6 ondes ultrasonores OP5 Interférence 2 hyperfréquence 1 OP6 Diffraction EL7 Oscillateurs électriques PH7 hyperfréquence 2 OP7 Polarisation

6 Répartition des Leçons et montages binômes B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9 B10 S1 et S2 S3 M1 LP1 LC1 S4 M2 LP2 LC2 S5 M3 LP3 LC3 S6 LP4 LC4 M4 S7 M5 LP5 LC5 S8 M6 LP6 LC6 S9 LC7 M7 LP7 S10 M8 LP8 LC8 S11 M9 LP9 LC9 S12 M10 LP10 LC10 S13 M11 LP11 LC11 S14 M12 LP12 LC12 S15 M13 LP13 LC13 S16 LP14 LC14 M14 S17 M15 LP15 LC15 S18 M16 LP16 LC16 S19 LC17 M17 LP17 S20 M18 LP18 LC18 S21 M19 LP19 LC19 S22 M20 LP20 LC20

7 Montages de Physique Montage N Titre M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7 M8 M9 M10 M11 M12 M13 M13 M14 M15 M16 M17 M18 M19 M20 Oscilloscope Analyse et exploitation d'expériences de Mécanique. Étude de quelques propriétés d'un instrument d'optique (le candidat pourra les illustrer à l'aide d'instruments différents ou de leur modélisation). Conversion alternatif-continu en électricité : le montage pourra illustrer la réalisation d'une alimentation stabilisée en tension. Systèmes couplés. Fonctions simples de l'électronique analogique. Condensateurs ; applications. Ondes acoustiques sonores et ultrasonores. Magnétisme. Phénomènes non linéaires en électronique. Amplification en électronique (on n'omettra pas d'illustrer le principe d'un amplificateur de puissance symétrique). Interférences lumineuses. Mesure des longueurs d'onde. Ondes stationnaires. Cohérence de la lumière. Modulation et démodulation. Résonance. Diffraction des ondes lumineuses. Interférences. Oscillations électriques entretenues. Polarisation de la lumière.

8 Leçons de Physique Leçon N Titre LP1 LP2 Premier principe de la thermodynamique. Applications. (MPSI) Second principe de la thermodynamique. Entropie. Bilan entropique. Applications.(MPSI) LP3 Machines dithermes. Rendement et efficacité. Théorème de CARNOT. (MPSI) LP4 LP5 LP6 LP7 Thermodynamique des systèmes ouverts en régime permanent. Bilan énergétique et entropique. Applications aux machines thermiques. (1er cycle universitaire) Changements d'état du corps pur. Exemples. (1er cycle universitaire) Divers processus de transfert thermique. Applications. (MP) Notion d états microscopiques. Interprétation statistique de l entropie. Exemples. (1er cycle universitaire) LP8 LP9 LP10 LP11 LP12 LP13 LP13 Introduction à la physique quantique (on réalisera et/ou décrira des expériences permettant de mettre en évidence les limites de la physique classique). (1er cycle universitaire) Oscillateurs harmoniques. Oscillateurs amortis (MPSI) Loi d'ohm : modèle microscopique et forme macroscopique ; limites de validité. Applications. (PCSI) Champ électrostatique et champ magnétostatique : propriétés et théorèmes généraux, symétries. Applications. ( 1er cycle universitaire ) Dipôles électrostatique et magnétostatique. Champs créés, lignes de champ. Comparaison des cartes de champ. Applications. (PCSI) Dipôle magnétique : champ créé et actions mécaniques subies dans un champ magnétique extérieur. Applications. (MP) Structure à grande distance du champ d'un dipôle électrique oscillant. Puissance rayonnée. Applications. (MP)

9 LP14 LP15 LP16 LP17 LP18 LP19 Étude phénoménologique des fluides : définition du fluide, pression, notion élémentaire de viscosité. Classification des écoulements. Exemples. (PC) Description du mouvement d'un fluide. Champ des vitesses. Exemples. (PC) Équations dynamiques locales pour les écoulements parfaits. Exemples. (PC) Ondes acoustiques dans les fluides. Approximation acoustique. (PC) Étude énergétique du point matériel. Applications. (MPSI) Mouvement dans un potentiel central. États liés, états de diffusion. Exemples. (MPSI) LP20 Notion de chemin optique. Stigmatisme et aplanétisme. Exemples. (1e cycle universitaire)

10 Leçons de Chimie Leçon N LC1 LC2 LC3 LC4 LC5 LC6 LC7 LC8 LC9 LC10 LC11 LC12 LC13 LC14 LC15 LC16 LC17 LC18 LC19 LC20 Titre Définition générale de la vitesse d une réaction chimique dans le cas d un réacteur fermé de composition uniforme. Loi de vitesse, ordre, influence des divers facteurs sur la vitesse. (MPSI) Notion de mécanismes réactionnels. Processus élémentaire, approximation de l état quasi stationnaire. (MPSI) Liaison covalente localisée : notation de LEWIS ; règle de l octet. Mésomérie et résonance. (MPSI) Assemblages ioniques, cohésion. (PSI) Cristaux covalents et moléculaires : nature des liaisons, propriétés physiques. (PSI) Équilibres et réactions d oxydoréduction ; potentiel d électrode ; formule de NERNST. (MPSI) Équilibres de complexation ; application à un dosage. (PCSI) Dosages acido-basiques. (PCSI) Dosages d oxydoréduction par potentiométrie. (MPSI) Description d un système fermé en réaction chimique : avancement de la réaction. État standard d un constituant pur. Grandeur standard de réaction. Enthalpie standard de formation. (MPSI) Affinité chimique : définition, sens d évolution possible d un système, constante d équilibre, quotient de réaction. (MP) Stéréo-isomérie de configuration : énantiomèrie et diastéréoisomèrie. (PCSI) Les liaisons simples carbone-oxygène. (PCSI) Effet tampon : mise en évidence, applications. (MPSI) Lois de déplacement des équilibres. Exemples. (MP) Construction et utilisations des diagrammes d ELLINGHAM : application au grillage et à la pyrométallurgie. (MP) Diagramme potentiel-ph du fer : construction et utilisation. (MP) Catalyse : caractères généraux, catalyse homogène, catalyse enzymatique à un seul substrat. (1ère année BCPST) Réactivité de la double liaison carbone-carbone. (PSI) Réactions de substitution nucléophile : mécanismes limites, stéréochimie. (PCSI)

11 Concours d Agrégation Externe de Sciences Physiques-Option : Physique Épreuves écrites (admissibilité) : entre la deuxième et la troisième semaine du mois de mars Epreuve Durée Coefficient A : Composition de Physique 5h 2 B : Composition de Chimie 5h 2 C : Problème de Physique 6h 2 Épreuves orale (admission) : troisième semaine du mois de juin Epreuve Préparation Exposé Interrogation Coefficient Leçon de 4h 50 min 30 min 4 Physique Leçon de Chimie Montage de Physique 4h 50 min 30 min 3 4h 40 min 40 min 3

12 Partie C : Listes des leçons et montages arrêtées pour la session 2014 Il est à noter que les candidats peuvent apporter des ouvrages ou références publiques Ces références seront validées par le jury après le tirage au sort ; elles seront rendues publiques et mises à la disposition de tous les candidats, et ce pendant toute la période des épreuves. Liste des leçons de physique 1) Loi d'ohm : modèle microscopique et forme macroscopique ; limites de validité. Applications. (PCSI) 2) Exemples de circuits électroniques non linéaires. Applications. (PCSI) 3) Composition en fréquence, filtrage de signaux périodiques. Applications. (MP) 4) Énergie électromagnétique : densité, vecteur de POYNTING. Cas particuliers de l'électrostatique et de la magnétostatique. (MP) 5) Champ électrostatique et champ magnétostatique : propriétés et théorèmes généraux, symétries. Applications. ( 1 er cycle universitaire ) 6) Dipôles électrostatique et magnétostatique. Champs créés, lignes de champ. Comparaison des cartes de champ. Applications. (PCSI) 7) Dipôle magnétique : champ créé et actions mécaniques subies dans un champ magnétique extérieur. Applications. (MP) 8) Structure à grande distance du champ d'un dipôle électrique oscillant. Puissance rayonnée. Applications. (MP) 9) Approximation des régimes quasi-permanents. Applications. (MP) 10) Conducteurs en équilibre électrostatique. Phénomènes d influence. Applications. (MPSI) 11) Circuits magnétiques. Notion de réluctance et applications. (1 er cycle universitaire) 12) Induction électromagnétique. Bilan énergétique. Applications. (MP) 13) Travail des forces de LAPLACE. Applications. (MP) 14) Convertisseurs électroniques statiques ; applications. (PSI) 15) Conversion électromécanique de puissance ; applications. (PSI) 16

13 16) Diffusion d une onde électromagnétique par un électron atomique. Applications. (1 er cycle universitaire) 17) Propagation d'une onde électromagnétique dans un conducteur métallique. Effet de peau. Réflexion sous incidence normale d'une onde plane sur un conducteur parfait. (PC) 18) Propagation guidée entre deux plans métalliques parallèles. Application au guide d onde rectangulaire. (MP) 19) Propagation d'une onde électromagnétique dans un milieu diélectrique linéaire, homogène, isotrope et non magnétique. (PC) 20) Étude phénoménologique des fluides : définition du fluide, pression, notion élémentaire de viscosité. Classification des écoulements. Exemples. (PC) 21) Description du mouvement d'un fluide. Champ des vitesses. Exemples. (PC) 22) Équations dynamiques locales pour les écoulements parfaits. Exemples. (PC) 23) Ondes acoustiques dans les fluides. Approximation acoustique. (PC) 24) Contact entre solides : actions entre solides ; lois de Coulomb étude énergétique. Applications. (MP) 25) Étude énergétique du point matériel. Applications. (MPSI) 26) Lois de conservation en mécanique newtonienne. Applications. (MPSI) 27) Référentiel terrestre. Effet de marée. (PCSI) 28) Mouvement dans un potentiel central. États liés, états de diffusion. Exemples. (MPSI) 29) Oscillateurs harmoniques. Oscillateurs amortis (MPSI) 30) Étude dynamique d'un système de deux particules en interaction. Exemples. (MPSI) 31) Mouvement d'un solide autour d'un point fixe dans l approximation gyroscopique. Applications. (1 er cycle universitaire) 32) Oscillateurs harmoniques couplés : régime libre et régime forcé sinusoïdal. Applications. (PC) 33) Notion de chemin optique. Stigmatisme et aplanétisme. Exemples. (1 e cycle universitaire) 34) Interférences non localisées de deux ondes cohérentes. Étude de quelques dispositifs diviseurs d'onde. (MP) 35) Interférences de deux ondes en lumière partiellement cohérente. Notion de cohérence spatiale et de cohérence temporelle. Applications. (PC) 36) Interférences localisées de deux ondes cohérentes : cas de l'interféromètre de MICHELSON. (MP) 17

14 37) Dispersion et absorption de la lumière : description macroscopique et modélisation microscopique. (PC) 38) Diffraction de la lumière. Exemples. (MP) 39) Effet tunnel. Exemples. (1 er cycle universitaire) 40) Introduction à la physique quantique (on réalisera et/ou décrira des expériences permettant de mettre en évidence les limites de la physique classique). (1 er cycle universitaire) 41) Chocs élastiques et inélastiques en mécanique relativiste restreinte. Exemples. (1 er cycle universitaire) 42) Mouvement relativiste d'une particule chargée dans un champ électrique ou magnétique. Application aux accélérateurs de particules. (1 er cycle universitaire ) 43) Premier principe de la thermodynamique. Applications. (MPSI) 44) Second principe de la thermodynamique. Entropie. Bilan entropique. Applications. (MPSI) 45) Notion d états microscopiques. Interprétation statistique de l entropie. Exemples. (1 er cycle universitaire) 46) Machines dithermes. Rendement et efficacité. Théorème de CARNOT. (MPSI) 47) Thermodynamique des systèmes ouverts en régime permanent. Bilan énergétique et entropique. Applications aux machines thermiques. (1 er cycle universitaire) 48) Changements d'état du corps pur. Exemples. (1 er cycle universitaire) 49) Divers processus de transfert thermique. Applications. (MP) 50) Notion de bilan de grandeurs extensives dans divers domaines de la physique. (MP) 18

15 Liste des leçons de chimie 1) Classification des éléments à partir du modèle quantique de l atome. Évolution des propriétés physico-chimique. Illustration expérimentale. (MPSI) 2) Liaison covalente localisée : notation de LEWIS ; règle de l octet. Mésomérie et résonance. (MPSI) 3) Spectrophotométrie UV-visible : applications. (PCSI) 4) Assemblages ioniques, cohésion. (PSI) 5) Cristaux covalents et moléculaires : nature des liaisons, propriétés physiques. (PSI) 6) Description d un système fermé en réaction chimique : avancement de la réaction. État standard d un constituant pur. Grandeur standard de réaction. Enthalpie standard de formation. (MPSI) 7) Affinité chimique : définition, sens d évolution possible d un système, constante d équilibre, quotient de réaction. (MP) 8) Lois de déplacement des équilibres. Exemples. (MP) 9) Équilibres binaires liquide/vapeur, étude isobare et étude isotherme, miscibilité totale ou nulle à l état liquide. (MP) 10) Construction et utilisations des diagrammes d ELLINGHAM : application au grillage et à la pyrométallurgie. (MP) 11) Définition générale de la vitesse d une réaction chimique dans le cas d un réacteur fermé de composition uniforme. Loi de vitesse, ordre, influence des divers facteurs sur la vitesse. (MPSI) 12) Notion de mécanismes réactionnels. Processus élémentaire, approximation de l état quasi stationnaire. (MPSI) 13) Catalyse : caractères généraux, catalyse homogène, catalyse enzymatique à un seul substrat. (1 ère année BCPST) 14) Effet tampon : mise en évidence, applications. (MPSI) 15) Équilibres et réactions d oxydoréduction ; potentiel d électrode ; formule de NERNST. (MPSI) 16) Dosages d oxydoréduction par potentiométrie. (MPSI) 17) Dosages acido-basiques. (PCSI) 18) Équilibres de précipitation ; une détermination expérimentale de constante d équilibre est recommandée. (PCSI) 19) Équilibres de complexation ; application à un dosage. (PCSI) 19

16 20) Diagramme potentiel-ph du fer : construction et utilisation. (MP) 21) Obtention du zinc par hydrométallurgie. (PSI) 22) Courbes intensité-potentiel : présentation et applications. (PSI) 23) Stéréo-isomérie de configuration : énantiomèrie et diastéréoisomèrie. (PCSI) 24) Réactions de substitution nucléophile : mécanismes limites, stéréochimie. (PCSI) 25) Les liaisons simples carbone-oxygène. (PCSI) 26) Réactivité de la double liaison carbone-carbone. (PSI) 27) Addition nucléophile sur les composés carbonylés. (1 ère année BCPST) 28) Benzène : substitution électrophile aromatique, orientation de la substitution sur un benzène déjà substitué. (2 ème année BCPST) 29) Acides carboxyliques. On se limitera à : activation de la fonction acide (chlorure d acyle, anhydride d acide), application à la synthèse des esters, hydrolyse des esters en milieu basique, (2 ème année BCPST) 30) Les acides aminés : propriétés acido-basiques, définition de la liaison peptidique. Synthèse peptidique sur l exemple d un dipeptide. (2ème année BCPST) 31) Polymères organiques : polymères obtenus par polyaddition (mécanisme, tacticité, propriétés physiques). (PCSI) 20

17 Liste des montages de physique 1) Analyse et exploitation d'expériences de Mécanique. 2) Transitions de phase. 3) Ondes acoustiques sonores et ultrasonores. 4) Étude de quelques propriétés d'un instrument d'optique (le candidat pour ra les illustrer à l'aide d'instruments différents ou de leur modélisation). 5) Cohérence de la lumière. 6) Diffraction des ondes lumineuses. 7) Interférences lumineuses. 8) Polarisation de la lumière. 9) Laser ; applications. 10) Caractérisation et mesure des tensions et des courants. 11) Condensateurs ; applications. 12) Magnétisme. 13) Principe et mise en œuvre des multimètres. 14) Conversion électromécanique de puissance. 15) Conversion alternatif-continu en électricité : le montage pourra illustrer la réalisation d'une alimentation stabilisée en tension. 16) Oscilloscope. 17) Phénomènes non linéaires en électronique. 18) Fonctions simples de l'électronique analogique. 19) Fonctions simples de l'électronique digitale. 20) Amplification en électronique (on n'omettra pas d'illustrer le principe d'un amplificateur de puissance symétrique). 21) Oscillations électriques entretenues. 22) Modulation et démodulation. Pour la catégorie de montages suivante, on s efforcera de recourir à des illustrations recouvrant divers domaines de la Physique. 23) Mesure des fréquences temporelles. 24) Mesure des longueurs d'onde. 25) Interférences. 26) Ondes stationnaires. 27) Résonance. 28) Systèmes couplés. 29) Régimes transitoires. 30) Capteurs ; applications. 21

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