Mercredi, 18 avril, de 9h à midi au gymnase FSJ.

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1 Examen final PHYSQ 126 (révision 12 avril, 15h local 158) Mercredi, 18 avril, de 9h à midi au gymnase FSJ Contient d anciens examens, ces notes de révision, etc. Chapitres 21 à 24 et 32. L aide-mémoire est à la page suivante. Pour vérifier vos notes: mdemonti@ualberta.ca 1

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5 Fig Direction du courant conventionnel opposée au flot d électrons (courant = direction des charges +) Circuits DC (Direct Current, courant continu) : le flot est toujours dans la même direction. Source: Circuits AC (Alternating Current, courant alternatif) : le flot change constamment de direction (Chap. 24) Source: 5

6 Sec Résistance et loi d Ohm Eq R = résistance, V = différence de potentiel aux bornes de la résistance, I = courant qui passe par la résistance Unité SI: 1 ohm (Ω) = 1 V/A V = RI Symbole V diminue dans le sens de I, donc V C > V D 6

7 Sec Énergie et puissance Puissance électrique Relation générale Eq Unité: watt (W) (21-4) suit de Dans le cas particulier des matériaux ohmiques, P = W t P = VI V = W Q I Q t P = RI 2 P = V 2 Eq Eq R 7

8 Sec Résistances en série/parallèle Combinaison en série Mêmes I, on additionne les V R eq = R 1 + R 2 + Eq

9 Combinaison en parallèle Même V, on additionne les I 1 R eq = 1 R R 2 + Eq

10 Sec Lois de Kirchhoff Loi des noeuds La somme algébrique des courants qui entrent dans un noeud et des courants qui en sortent est nulle. Loi des mailles I = 0 La somme algébrique des variations de potentiel dans une maille fermée est nulle. V = 0 10

11 Remarques Dans une résistance, V diminue dans le sens de I Dans une pile, V augmente dans le sens de la fém (peut importe la direction de I). 11

12 Sec Condensateurs en série/parallèle Combinaison en série Même Q, on additionne V Q C eq = V = V 1 + V 2 + = Q C 1 + Q C C eq = 1 C C 2 + Eq

13 Combinaison en parallèle Même V, on additionne Q Q totale = Q 1 + Q 2 + = C 1 V + C 2 V + = C eq V C eq = C 1 + C 2 + Eq

14 Sec Circuits RC Charge d un condensateur ( q(t) = Cε 1 e t ) RC Eq Prouvé en substituant (21-18) dans l équation de Kirchhoff: ε V R V C = ε R dq dt q C = 0 14

15 Décharge d un condensateur (initialement q(0) = Q 0 ) De la loi de Kirchhoff: on voit que q( t) = Q 0 e t RC I V C V R = q C R dq dt Eq = 0 et le courant est I = q RC = Q t 0 RC e RC = ε t R e RC 15

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17 Sec Force magnétique Fig Direction de F donnée par la règle de la main droite (q positive) Rappel de Physique 124 produit vectoriel F = q v B Eq F = qvbsinθ 17

18 Fig Mouvement circulaire dans un champ magnétique ma cp = m v2 r F B = qvb Eq mv = q Br 18

19 Sec Force magnétique sur un courant Eq F = ILBsinθ ou F = IL B Fig

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21 Eq τ = NIABsinθ Nous pouvons écrire aussi τ = µ B avec le moment magnétique de la boucle : µ = NIA et la direction est donnée par la règle de la main droite (figure suivante). Le moment magnétique caractérise la boucle, indépendemment de B. On a donc (1) la boucle caractérisée par µ et (2) le champ B. µ 21

22 Fig Loi d Ampère pour un fil conducteur Eq B = µ 0I 2πr est la constante de perméabilité du vide 22

23 Sec Champ par des boucles Eq Centre d une boucle Fig

24 Fig Solénoïde ou bobine Eq B = µ 0 N L B 0 extérieur I = µ 0 ni intérieur La main droite donne la direction de B: on enroule les doigts dans le sens du courant, et le pouce donne B au centre de la bobine. 24

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26 Sec : Flux magnétique Fig Flux et orientation de la boucle Flux max Flux zéro Flux magnétique Φ B = BAcosθ Eq Unité : 1 weber (Wb) = 1 T m 2 Angle θ : entre B et la perpendiculaire à la surface 26

27 Sec : Loi de Faraday-Lenz Loi de Faraday ε = N ΔΦ B Δt Eq Φ B = BAcosθ N : nombre d'enroulements dans la boucle considérée. Le signe est associé à la: Loi de Lenz Un courant induit I ind circule dans la direction qui s'oppose au changement de Φ B qui l'a causé, c.-à-d. B ind s'aligne ou s'oppose à B, selon que Φ B diminue ou augmente, respectivement. 27

28 Fig Fém de mouvement Vue comme de la séparation de charges causée par F B. Tige transversale de longueur e = B!v 28

29 Sec Générateurs et moteurs Fig Transformation d'énergie mécanique (qui fait tourner la boucle) en énergie électrique (produite par induction). Θ varie 29

30 Eq Fig

31 Fig Eq ε = N ΔΦ Δt = L ΔI Δt Unité: 1 henry (H) = 1 V s/a LΔI = NΔΦ calculer L. permet de 31

32 Inductance (L) d'une bobine idéale Le flux initial est nul et F f = BAcosq ce qui donne L = æ = ç µ è NDF = DI N! ö 0 I A N ø cos0 [ µ ( N!) I] 0 / I A = µ 0 N! 2 A En définissant n = N /! L 2 N = µ A =! 0 µ 0 n 2 A! Eq

33 Sec Circuits RL Remarque V R = RI V C = Q C = I dt C V L = L ΔI Δt Fig Circuit RL Loi de Kirchhoff: ε RI L di dt = 0 33

34 Constante de temps du circuit Eq Fig Eq I = ε R ( /τ 1 ) e t À t très grand, I est constant, donc V L = 0 et L devient un conducteur idéal. 34

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36 Sec Radioactivité Radiation alpha Radiation bêta A Z X A 4 Z 2 Y He ++ A Z X A Z +1 Y + e ou A Z X A Z 1 Y + e + Radiation gamma X * X + γ 36

37 Sec Effets biologiques de la radiation Dosimétrie (Mesure l'impact possible sur la santé) Rad (radiation absorbed dose) 1 rad = 0.01 J/kg Gray (Gy) = 1 J/kg rem (roentgen equivalent in man, ou Équivalenthomme de röntgen ) dose (rem) = dose (rad) RBE dose (sievert,sv) = dose (Gy) RBE donc 1 Sv = 100 rem, 1 msv = 0.1 rem 37

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39 Valeur efficace (rms - Root Mean Square Value) Si x oscille entre x max et +x max x rms 1 2 x max Eq. (24-4) C est juste une autre facon d exprimer x max Fig P av RI 2 av = 1 P max 2 RI 2 max 2 = RI rms V rms = RI rms, P av = V 2 rms R En général, P av V rms I rms... 39

40 Fig Phaseurs : I(t), V R (t), V L (t), V C (t), V source (t) V max 2 = V R,max 2 + ( V L,max V C,max ) 2 40

41 La Fig montre aussi que tanφ = V L,max V C,max V R,max = X L X C R Eq. (24-17) qui indique le déphasage entre le courant instantané (semblable dans la source, R, C et L) et le voltage à la source. On dit que le circuit est résistif si tanϕ = 0, inductif si tanϕ > 0 et capacitif si tanϕ < 0. Remarquez aussi que cosφ = R Z 41

42 Facteur de puissance cosφ La Fig montre que cosφ = V R,max V max = R Z Le nom vient de donc V P av = I 2 rms R = I rms rms Z R = I rmsv rms cosφ P av I rms V rms Eq # Un circuit AC contient R = 105 Ω et L = 22.5 mh. On a aussi f = 60 Hz. (a) Dessinez les phaseurs. (b) Si le voltage efficace (rms) est 120 V, quelle est la puissance moyenne consommée par ce circuit? 42

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