Physique/Chimie Cahier de textes PSI 2017/2018

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1 Physique/Chimie Cahier de textes PSI 2017/2018 Lu 04/09 Pour le : Lu 04/09 Cours Ma 05/09 Cours TD Accueil des étudiants. Présentation de la filière et de l'année. ÉLECTRONIQUE DES SYSTÈMES LINÉAIRES A - Systèmes linéaires I. Signaux et systèmes II. Fonction de transfert Signaux sinusoïdaux. Signaux quelconques. III. Stabilité. IV. Exemple : réponse indicielle d un passe-bas Réponse indicielle. Équation différentielle et fonction de transfert. n 1 : PHYSIQUE (1 ière année). 1. Moteur à essence 4 temps : Centrale (TSI) Effet d induction : CCP (PSI) 2012 B Filtres linéaires électrocinétiques I. Fonction de transfert d un quadripôle. Quadripôle. Filtres actifs et passifs. Fonction de transfert. Diagramme de Bode. II. Filtres du 1 ier ordre. Filtre RC passe-bas. Filtre RC passe-haut. III. Filtres RLC du 2 e ordre. Filtre passe-bas. Filtre passe-bande. C Filtrage d un signal périodique I. Décomposition d un signal périodique. Série de Fourier. Spectre de fréquence. II. Effets d un filtre linéaire sur un signal périodique. Principe de superposition. Exercice 1 : Vrai ou faux TD n 1 : ÉLECTRONIQUE DES SYSTÈMES LINÉAIRES Me 06/09 Cours Comportement intégrateur. Comportement dérivateur. Exemple : filtre passe-bande du 2 e ordre. RÉTROACTION D UN AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ I. Présentation. Description. Fonctionnements linéaire et saturé. Résistances d entrée et de sortie. Saturations en tension et courant. Vitesse de balayage. Fonction de transfert. II. Rétroaction négative : l amplificateur non-inverseur.

2 Ve 08/09 TP Systèmes bouclés. Schéma fonctionnel. Produit gain-bande passante. Aspect temporel. TP n 1 : INCERTITUDES EXPÉRIMENTALES. I. Erreur et incertitude Erreurs aléatoires et systématiques. Fidélité et justesse. Incertitude. Écriture des résultats de mesure. II. Évaluation des incertitudes Type B. Type A. Propagation des incertitudes. III. Ajustement de données expérimentales. Paramètres et incertitudes. Accord de données avec une loi. Annexe : Éléments de statistique. Distribution de probabilité. Valeur moyenne et écart-type. Exemples de distribution de probabilité. Présentation générale des. Conseils de préparation. Lu 11/09 TD Exercice 2 : Stabilité d un système d ordre 1 Exercice 4 : Paramètres d un passe-bas d ordre 2 Exercice 7 : Filtre de Wien (début) Ma 12/09 TD Me 13/09 Exercice 7 : Filtre de Wien (fin) Exercice 8 : Test de linéarité Cours III. Rétroaction positive : comparateur à hystérésis. Schéma fonctionnel. Saturation. IV. ALI idéal en régime linéaire. Modèle d ALI idéal. Réalisation de fonctions linéaires (suiveur, amplificateur non-invers amplificateur inverseur, intégrateur). Mise en cascade. V. ALI idéal en régime saturé. Comparateur simple. Comparateur à hystérésis non-inverseur. Int. Ve 15/09 TP Lu 18/09 TD Ma 19/09 TD Cours OSCILLATEURS I. Oscillateurs quasi-sinusoïdaux. Introduction. Principe d un oscillateur à réaction. Oscillateur à pont de Wien. II. Oscillateurs à relaxation. Schéma fonctionnel. Système astable. INTERROGATION n 1 : ÉLECTRONIQUE Fin du TP n 1 : INCERTITUDES EXPÉRIMENTALES Exemple de projet : Refroidissement d un microprocesseur. Entretiens individuels sur l avancement des projets des étudiants. TD n 2 : RÉTROACTION D UN AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ Exercice 1 : Amplificateur inverseur. Exercice 2 : Pseudo-intégrateur. Exercice 4 : Dérivateur. MODULATION. DEMODULATION. I. Transmission d'un signal. Télécommunication. Types de modulation. II. Multiplication de signaux.

3 Me 20/09 Cours Filtrage. Pour le 29/09 Ve 22/09 TP Sa 23/09 DS Lu 25/09 TD Ma 26/09 TD Multiplieur. Aspect spectral. III. Modulation d'amplitude. Porteuse et modulante. Contenu spectral. IV. Démodulation d'amplitude. Démodulation synchrone. CONVERSION ÉLECTRONIQUE DE PUISSANCE. I. Principes de la conversion. Ordres de grandeur. Conversion de puissance. Classification des convertisseurs. II. Interrupteurs électroniques. Définitions. Diode. Transistor. III. Sources de tension et de courant. Sources parfaites. Règles d'association. Lissage de la tension par un condensateur. Lissage du courant par une bobine. IV. Hacheurs. Hacheur série. n 2 : TRANSMISSIONS HERTZIENNES ET MODULATION But de l approche documentaire : Expliquer l intérêt et la nécessité de la modulation pour les transmissions hertziennes. TP n 2 : FILTRES DU 1 ier ORDRE I. Filtre RC passe-bas Étude théorique. Réalisation pratique (diagramme de Bode, comportements limites). II. Filtre RC passe-haut Étude théorique. Réalisation pratique (diagramme de Bode, comportements limites). III. Réponses indicielles Annexe A. Incertitudes Résistances. Capacités. Fréquences. Entretiens individuels sur l avancement des projets des étudiants. DS n 1 : ÉLECTRONIQUE. I. Trigger de Schmidt : CCP (PSI) 2012 II. Filtrage d un signal sonore : CCP (PSI) 2003 III. Réponse indicielle d un circuit RLC : ENSTIM 2005 IV. Électronique d un dispositif cardiaque : E3A (PSI) 2017 V. Gabarit d un filtre : Centrale (PSI) oral 2015 TD n 3 : OSCILLATEURS Exercice 1 : Oscillateur à résistance négative. Exercice 3 : Système astable à comparateur inverseur à hystérésis (début). Exercice 3 : Système astable à comparateur inverseur à hystérésis (fin). Exercice 5 : Oscillateur à porte logique. Cours Hacheur parallèle. V. Application : commande d'une machine à courant continu. Modèle de la machine à courant continu. Phase de traction Me 27/09 Cours Phase de freinage.

4 Ve 29/09 TP Pour le 16/10 Lu 02/10 TD VI. Redresseur. Présentation. Redressement double alternance. Nature des interrupteurs. Rendement en puissance. VII. Onduleur. Présentation. Structure à 4 interrupteurs. Nature des interrupteurs. ANALYSE VECTORIELLE I. Introduction. Systèmes de coordonnées. Champs scalaire et vectoriel. Fin du TP n 2 : FILTRES DU 1 ier ORDRE n 3 : ÉLECTRONIQUE Oscillateur à boucle de rétroaction : Centrale (PSI) TD n 4 : MODULATION. DEMODULATION. Exercice 1 : Démodulation synchrone. Exercice 3 : Démodulation par détecteur de crête. Ma 03/10 Cours Circulation et flux. II. Gradient. III. Divergence. IV. Rotationnel. V. Relations particulières. Th. de Stokes. Champ à circulation conservative. Th. de Green-Ostrogradski. Champ à flux conservatif. VI. Laplacien. VII. Propriétés des opérateurs. Poly Cours TD n 6 : ANALYSE VECTORIELLE. ÉLECTROSTATIQUE I. Charge électrique. Notion de charge. Distributions de charge. Symétries. Invariances. Loi de Coulomb. Me 04/10 Cours II. Champ et potentiel électrostatiques. Champ électrostatique. Equation de Maxwell-Faraday. Charge ponctuelle. Symétries. Invariances. Int. Ve 06/10 TP INTERROGATION n 2 : ÉLECTRONIQUE TP n 3 : OSCILLATEURS QUASI-SINUSOÏDAUX I. Système bouclé. II. Oscillateur à pont de Wien. Étude théorique. Montage. III. Oscillateur à résistance négative. Étude théorique. Montage. IV. Oscillateur de Colpitts : Centrale (PSI) Étude théorique. Montage. Annexe A. Incertitudes Résistances. Capacités. Fréquences. Ohmmètre.

5 Lu 09/10 TD TD n 5 : CONVERSION ÉLECTRONIQUE PUISSANCE. Exercice 2 : Alimentation d un moteur Exercice 5 : Alimentation à découpage Ma 10/10 Cours III. Topographie du champ et du potentiel. Lignes et tubes de champ. Équipotentielles. IV. Théorème de Gauss. Equation de Maxwell-Gauss. Equation de Poisson. Théorème de Gauss. Sphère uniformément chargée. Me 11/10 Cours Plan infini uniformément chargé. Analogie gravitationnelle. Théorème de superposition. V. Energie potentielle d'une charge ponctuelle dans un champ extérieur. Expression. Bilan énergétique. Ve 13/10 TP Lu 16/10 TD CONDUCTEURS ÉLECTRIQUES I. Conservation de la charge. Densité volumique de courant. Intensité du courant. Loi de conservation. Fin du TP n 3 : OSCILLATEURS QUASI-SINUSOÏDAUX TD n 7 : ÉLECTROSTATIQUE. Exercice 1 : Équipotentielles et lignes de champ. Exercice 2 : Cylindre chargé en surface ou en volume. Exercice 6 : Faisceau d électrons. Cours Régime stationnaire. II. Conducteur ohmique. Loi d'ohm locale. Densité volumique de charges. Ma 17/10 Cours Résistance. Puissance électrique. Effet Joule. III. Condensateur plan. Conducteur en équilibre électrostatique. Phénomène d'influence. Condensateur plan. Capacité. Aspect énergétique. Int. Me 18/10 Cours Ve 20/10 TP INTERROGATION n 3 : ÉLECTRONIQUE MAGNÉTOSTATIQUE. I. Généralités. Champ magnétique. Symétries. Invariances. II. Flux magnétique. Équation de Maxwell-Thomson. Topographie du champ magnétique. III. Théorème d'ampère. Équation de Maxwell-Ampère. Théorème d'ampère. Fil rectiligne infini. Fil infini cylindr épais. TP n 4 : OSCILLATEURS À RELAXATION I. Comparateurs à hystérésis. Comparateur à hystérésis non-inverseur. Comparateur à hystérésis inverseur. II. Multivibrateur astable.

6 Pour le : Lu 06/11 Pour le : Ve 10/11 Sa 21/10 Di 05/11 DS Lu 06/11 TD Étude théorique. Montage. III. Principe du générateur de fonctions. Étude théorique. Montage. Modification du rapport cyclique. IV. Oscillateur à porte logique. Porte NON. Étude théorique. Montage. DS n 2 : ÉLECTRONIQUE I. Etude d un oscillateur quasi-sinusoïdal (Centrale PSI 2007) II. Alimentation à découpage (CCP PSI 2001) III. Alimentation d une MCC par un hacheur (E3A PSI 2010) IV. Conditionnement d un capteur (E3A PSI 2013) V. Electronique d un dispositif cardiaque (E3A PSI 2017) n 4 : CONDUCTION DANS LES SEMI-CONDUCTEURS. But de l approche documentaire : Décrire la conductivité des semi-conducteurs, les types de porteurs, l'influence du dopage. n 5* : CONVERSION ELECTRONIQUE DE PUISSANCE. Onduleur à commande MLI (Mines-Ponts PSI 2017) VACANCES DE TOUSSAINT TD n 8 : CONDUCTEURS ÉLECTRIQUES. Exercice 2 : Modèle de Drüde et effet Hall. Exercice 3 : Condensateur cylindrique. Ma 07/11 Cours Solénoïde infini. IV. Forces de Laplace. Distribution volumique. Modèle filiforme. ÉLECTROMAGNÉTISME. ARQS. I. Équations de Maxwell. Forme locale. Forme intégrale. Me 08/11 Cours ARQS magnétique. Conséquences. II. Induction électromagnétique. F.é.m. induite. Inductance propre. Inductance mutuelle. Inductance propre. Inductance mutuelle. Aspect énergétique. Courants de Foucault. III. Energie électromagnétique. Puissance volumique. Densité volumique d'énergie. Vecteur de Poynting. Bilan de Poynting. Int. Ve 10/11 TP Lu 13/11 TD INTERROGATION n 4 : ÉLECTROMAGNÉTISME Fin du TP n 4 : OSCILLATEURS À RELAXATION Commentaire sur les attendus pédagogiques des livrables. TD n 9 : MAGNÉTOSTATIQUE.

7 Exercice 1 : Bobine torique. Exercice 2 : Bobines de Helmholtz. Exercice 5 : Câble coaxial. Ma 14/11 Cours Cas d'un conducteur ohmique. Me 15/11 Ve 17/11 TP Lu 20/11 TD Ma 21/11 TD THERMOCHIMIE DU 1 ier PRINCIPE I. État standard. Pression standard. Gaz. Phases condensées. État standard de référence d un élément. II. Grandeurs molaires. Corps pur. Mélanges. Grandeurs molaires standard. III. Grandeurs de réaction. Avancement d une réaction chimique. Grandeurs de réaction. Grandeur standard de réaction. IV. Tables de grandeurs thermodynamiques. Enthalpie standard de formation. Loi de Hess. Enthalpies de changement d'état. Enthalpie de dissociation de liaison. V. Application du 1 ier principe. Premier Principe. Effets thermiques d'une réaction. Température de flamme adiabatique. GRANDEURS THERMODYNAMIQUES CHIMIQUES I. Enthalpie libre. Définition. Identités thermodynamiques. TP n 5 : MODULATION/DÉMODULATION D AMPLITUDE I. Présentation du composant. II. Multiplication de signaux. Signal sinusoïdal et tension continue. Deux signaux sinusoïdaux identiques. Signaux sinusoïdaux de fréquences différentes. III. Modulation d'amplitude. Intérêt. Principe. Application. IV. Détection synchrone. Principe. Application. Modulation/démodulation d'une chanson. TD n 10 : ÉLECTROMAGNÉTISME. ARQS. Exercice 2 : Rails de Laplace. Exercice 4 : Four à induction. Exercice 7 : Solénoïde dans l ARQS. Cours Évolution monotherme-monobare. II. Potentiel chimique. Définition. Expressions du potentiel chimique. III. Corps pur sous plusieurs phases. Potentiel chimique. Conditions d'évolution et d'équilibre. Me 22/11 Cours Diagramme (,). Bilan thermodynamique. IV. Grandeurs standard de réaction. Entropie standard de réaction. Enthalpie libre standard de réaction.

8 Ve 24/11 TP ÉQUILIBRES CHIMIQUES I. Création d'entropie par réaction chimique. Entropie créée. Conditions d'évolution et d'équilibre. Fin du TP n 5 : MODULATION/DÉMODULATION D AMPLITUDE Consignes pour la présentation à effectuer au 1 ier semestre.