DEC 200.EV - Sciences de la nature, profil EVS 203-NYB-EV 3 Électricité et magnétisme Pondération Heures Unités Préalables Forme d enseignement 3-2-3 75 2,67 PA 203-NYA-EV Mécanique PA 201-NYA-EV Calcul différentiel Classe : Étude de cas, travail d'équipe, exposés théoriques, démonstrations, multimédia ; Laboratoire : expérimentations, ateliers Énoncé de la compétence OOUR 00US - Analyser différentes situations et phénomènes physiques à partir des lois fondamentales de l'électricité et du Éléments de la compétence OOUS 1. Analyser les situations physiques reliées aux charges électriques au repos et au courant électrique. OOUS 2. Analyser les situations physiques reliées au magnétisme et à l'induction magnétique. OOUS 3. Appliquer les lois de l'électricité et du OOUS 4. Vérifier expérimentalement quelques lois de l'électricité et du Incidence des orientations locales sur le cours Ce deuxième cours de physique fait partie intégrante de l organisation de la formation spécifique du profil. Il propose à l étudiant des activités pédagogiques caractérisées par des problématiques concrètes portant sur des sujets d actualité intégrant la biologie, la chimie et les mathématiques. L approche multidisciplinaire propose un thème porteur commun aux trois disciplines et favorise le décloisonnement disciplinaire. Le travail d équipe se fera en communauté d apprentissage grâce à des mises en situation lui permettant de faire une simulation des situations de travail correspondant au monde scientifique et technologique dans lequel l'étudiant devra évoluer au terme de sa formation. Le thème porteur de la session répondra à ce besoin de l étudiant de clarifier ou de confirmer ses champs d intérêts relativement aux professions liées au domaine de l environnement. Dans le cadre de ce cours, l'étudiant développe des habiletés en communication par la présentation de travaux individuels et collectifs de formes variées. L'étudiant poursuit l'élaboration de son dossier d'apprentissage (portfolio) en y cumulant les travaux significatifs liés aux activités réalisées pendant la session. Sa formation favorisera le développement de valeurs personnelles et professionnelles tels le respect de l environnement, l'engagement personnel, professionnel et social dans une approche écosystémique de l environnement. Sa formation permettra aussi une prise de conscience des valeurs scientifiques, de leurs fondements éthiques et des défis que pose le monde actuel
Progression des apprentissages visés pour les compétences développées dans le cours 1.0 Thématique générale du cours Le cours Électricité et magnétisme est axé sur l'utilisation d'un certain nombre de lois fondamentales qui permettent de comprendre un grand nombre de situations relatives à l'électricité et au Le cours se divise en quelques grandes sections : l'étude des charges électriques au repos; l'étude du courant électrique et des circuits électriques; l'étude du magnétisme, l'étude de l'induction électromagnétique. Les apprentissages à faire en rapport avec les sections précédentes sont appuyés par un volet expérimental visant à faire, en équipe, la vérification de lois importantes en électricité et en 2.0 Compétence développée dans ce cours, place du cours dans le programme et préalable(s) Le cours Électricité et magnétisme développe la compétence OOUS du programme qui consiste à Analyser différentes situations et phénomènes physiques à partir des lois fondamentales de l'électricité et du Dans le profil, le cours est donné à la troisième session. Le cours de Mécanique est préalable absolu pour le cours Électricité et magnétisme, de même que le cours de mathématiques Calcul différentiel (201-NYA-EV). 3.0 Intégration des apprentissages de ce cours 3.1 Liens disciplinaires Quelques notions du cours Électricité et magnétisme seront réutilisées dans le cours Ondes et physique moderne, par exemple : les forces et champs électriques et magnétiques, la structure de l'atome, les circuits simples. 3.2 Liens interdisciplinaires avec les cours, selon la session 3.2.1 Cours de la même session Le cours Électricité et magnétisme se donnant à la troisième session, la plupart des élèves du profil qui le suiveront feront conjointement le cours de mathématiques Algèbre linéaire et géométrie vectorielle (201- NYC-EV), ce qui permettra certains liens : addition de vecteurs (force électrique et champ électrique), résolution de systèmes linéaires d'équations avec des matrices (résolution de circuits électriques), introduction aux nombres complexes (circuits en courant alternatif). Les liens entre le cours Électricité et magnétisme et le cours Structures et fonctionnement des organismes pluricellulaires (101-FYA-EV) pourront toucher divers sujets, notamment l'électricité animale, les influx nerveux, et le fonctionnement de l'électrocardiogramme et du défribilateur cardiaque. Les liens avec le cours de français seront faits au besoin, selon la présence d'aspects liés à la physique dans les lectures proposées aux élèves. 3.2.2 Cours d'autres sessions Les savoirs acquis dans le cours Électricité et magnétisme seront en partie réinvestis dans le cours Environnement (360-FYB-SF) qui sera suivi en même temps et possiblement dans le cours Activité d'intégration multidisciplinaire en environnement, vie et santé (360-FZB-SF). Les notions mathématiques étudiées au cours de Calcul différentiel et intégral sont très utiles dans le cours Électricité et 3.3 Liens multidisciplinaires entre les cours de la session Le thème d'étude de la troisième session du profil est "Vie et santé". Le cours Électricité et magnétisme doit donc tenter d'articuler les apprentissages autour de ce thème. Les autres thèmes, "Empreinte écologique" et "Défis énergétiques", peuvent aussi être l'occasion d'arrimer le contenu du cours Électricité et magnétisme aux orientations du profil, particulièrement pr rapport à tout ce qui touche la production d'électricité.
4.0 Approche orientante Par la tenue de visites ou conférences, organisées par l'équipe de professeurs de la deuxième session, l'étudiant se familiarisera avec les domaines ou les professions suivantes : géologie, génie géologique, génie minier, génie métallurgique, génie des matériaux, génie chimique, génie du bois, aménagement et environnement forestiers, génie civil. De plus, certaines activités pédagogiques telles des études de cas ou des approches par problème permettront à l'étudiant d'établir des liens entre ses apprentissages et des domaines d'études ou des possibilités de carrière. Énoncé de compétence : 00US - Analyser différentes situations et phénomènes physiques à partir des lois fondamentales de l'électricité et du
00US - 1 - Analyser les situations physiques reliées aux charges électriques au repos et au courant électrique. 1- Utilisation appropriée des concepts, des principes et des lois. 2- Représentation graphique adaptée à la nature des phénomènes. 3- Interprétation des limites des modèles. 4- Justification des étapes retenues pour l'analyse des situations. 5- Schématisation adéquate des situations physiques. Reconnaître les lois, les concepts et les principes relatifs à une situation du domaine de l'électrostatique ou l'électrocinétique. Reconnaître la nature scalaire ou vectorielle d'un phénomène. Comparer les limites de validité d'une situation donnée par rapport aux limites des modèles proposés. Schématiser une situation physique faisant intervenir l'électrostatique ou l'électrocinétique en présentant les éléments et les principes en cause. Choisir les concepts, les principes et les lois se rapportant à une situation liée aux charges électriques au repos et au courant électrique. Poser et résoudre la ou les équations en respectant le symbolisme approprié. Justifier le choix des lois, des principes et des étapes retenus dans la résolution d'une situation donnée. Représenter graphiquement (vecteur) les lignes de champ électrique. Établir l expression mathématique du champ électrique en s'appuyant sur les concepts, les principes et les lois mis en cause pour une situation physique donnée. Porter un jugement critique sur le résultat obtenu. Les concepts, les principes et les lois: de l électrostatique; du champ électrique; du potentiel électrique; de condensateurs et de diélectriques; du courant et de la résistance; des circuits à courant continu. Nature d'un phénomène: scalaire ou vectorielle. Limites des modèles d'utilisation des concepts, des principes et des lois. Les modes de représentation d'un champ électrique. Les modes de représentation schématique, les symboles et les codes de représentation. Les expressions mathématiques relatives aux champs électriques: force électrique, intensité du courant, puissance électrique, résistance d un conducteur, différence de potentiel, énergie potentielle.
00US - 2 - Analyser les situations physiques reliées au magnétisme et à l'induction magnétique. 1- Utilisation appropriée des concepts, des lois et des principes. 2- Interprétation des limites des modèles. 3- Représentation graphique adaptée à la nature des phénomènes. 4- Justification des étapes retenues pour l'analyse des situations. 5- Schématisation adéquate des situations physiques. Reconnaître les lois, les concepts et les principes relatifs à une situation du domaine du magnétisme et de l'induction magnétique. Reconnaître la nature scalaire ou vectorielle d'un phénomène. Comparer les limites de validité d'une situation donnée par rapport aux limites des modèles proposés. Identifier les concepts, les principes et les lois mis en cause pour une situation physique donnée. Schématiser une situation physique en présentant les éléments et les principes en cause. Justifier le choix des lois, principes et étapes retenus dans la résolution d'une situation situation reliée au magnétisme et à l'induction magnétique. Représenter graphiquement (vecteur) les lignes de champ magnétique. Établir l expression mathématique du champ magnétique en s'appuyant sur les concepts, les principes et les lois mis en cause pour une situation physique donnée. Magnétisme et induction magnétique: le champ magnétique; les sources; l'induction électromagnétique. Limites des modèles d'utilisation des concepts, des principes et des lois du Les modes de représentation de phénomènes magnétiques. Les expressions mathématiques relatives aux champs magnétiques: flux, force magnétique, force électromotrice induite et courant induit.
00US - 3 - Appliquer les lois de l'électricité et du 1- Utilisation appropriée des concepts, des lois et des principes. 2- Application rigoureuse des lois de l électricité et du 3- Schématisation adéquate des situations physiques 4- Interprétation des limites des modèles. 5- Représentation graphique adaptée à la nature des phénomènes. Reconnaître les lois, les concepts et les principes relatifs à une situation du domaine électrique et magnétique en vue de déterminer la nature d'un problème. Reconnaître la nature scalaire ou vectorielle des grandeurs physiques d'un problème. Comparer les limites de validité d'une situation donnée par rapport aux limites des modèles proposés. Schématiser une situation physique faisant intervenir l'électricité et le magnétisme en présentant les éléments et les principes en cause. Poser et résoudre la ou les équations en respectant le symbolisme approprié. Justifier le choix des lois, des principes et des étapes retenus dans la résolution d'une situation donnée. Représenter graphiquement, s'il y a lieu, l'équation utilisée. Porter un jugement critique sur le résultat obtenu. Voir les contenus et savoirs essentiels des éléments 1 et 2 de la compétence. La symbolique reliée aux équations. Les modes de représentation graphique et schématique. Méthode de résolution de problème. 00US - 4 - Vérifier expérimentalement quelques lois de l'électricité et du 1- Expérimentation minutieuse. 2- Utilisation appropriée des instruments de mesure. 3- Jugement critique des résultats. 4- Rédaction de rapports de laboratoire selon les normes établies. Réaliser des circuits électriques où sont branchés correctement les instruments de mesure. Procéder à la prise de mesure. Évaluer l'incertitude absolue et relative sur les mesures et calculs. Analyser les résultats obtenus afin de porter un jugement sur ceux-ci. Rédiger un rapport respectant les normes établies. Mesures directes et indirectes Incertitude absolue et relative Normes de présentation et de rédaction d'un rapport d'expérimentation.