Agrégation/Capes > Leçons et montages d'agrégation session 2003
Leçons et montages complets de
l'agrégation de physique
Session 2003
Je propose ici des leçons complètes de physique et de chimie pour l'agrégation de physique.
Ces leçons manuscrites sont celles que j'ai notées et retravaillées pendant mon année de préparation à l'agreg à la prépa de Rennes.
Je remercie donc tous mes collègues de la prépa année 2002/2003.
Certaines leçons ou documents n'ont pas été retravaillés et viennent intégralement des profs de la prépa ou d'amies qui ont passé l'agreg un an après moi. Je les remercie également et me permets de mettre ces documents en ligne.
Enfin, certains développements de leçons ne sont pas conformes aux plans mis en première page de chaque leçon : en effet, même si des notions sont correctes et cohérentes avec le sujet, leur ordre de présentation a pu être modifié.
Des notions ont pu aussi être enlevées ou rajoutées lorsque la leçon a été reprise en fin d'année de prépa.
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Leçons de physique
| Fichiers | Commentaires |
|---|---|
| Leçon n°1 : utilisation des intégrales premières en mécanique. Exemples et applications. | Pendule à point d'attache mobile ; intégrale première de l'énergie et de la quantité de mouvement ; système couplé de deux masses ; intégrale première du moment cinétique ; problème de Kepler ; Intégrale de Runge-lenz ; lancement d'un satellite ; vitesse de libération |
| Leçon n°2 : contacts entre deux solides. Frottement de glissement. Exemples. | Description cinématique et dynamique du contact ; torseur ; détermination expérimentale des coefficients de frottements statique et dynamique ; Lois expérimentale de Coulomb ; cône de frottements ; roue motrice ; effet d'arc-boutement ; contact ponctuel |
| Leçon n°3 : caractère non galiléen du référentiel terrestre, conséquences. | Relation fondamentale de la dynamique dans le référentiel terrestre non galiléen ; poids et champ de pesanteur ; Effet de la force de Coriolis : déviation vers l'est d'un corps en chute libre ; champ de force de marée dû à un astre ; marées océaniques : vives eaux et mortes eaux , théorie statique des marées , phénomène de résonance |
| Leçon n°4 : Mouvement d'un solide en rotation autour d'un axe fixe. Equilibrage statique et dynamique. | Liaison rotoïde : modèle de la liaison parfaite , relation fondamentale de la dynamique et théorème du moment cinétique ; exemple du pendule pesant : trajectoire dans l'espace des phases ; machine tournant : volant d'inertie ; équilibrage statique et dynamique : réalisation pratique |
| Leçon n°6 : Utilisation des lois de conservation dans le problème à deux corps. Applications. | Notion de mobile réduit ; conservation de la quantité de mouvement, du moment cinétique et de l'énergie mécanique ; Applications aux interactions newtoniennes, à la diffusion de Rutherford et aux vibrations de la molécule HCl ; démonstration de la loi des aires |
| Leçon n°7 : Principe de la cinématique relativiste. Durée propre, longueur propre. + Leçon n°7bis | Principe de la relativité restreinte ; transformation de Galilée ; expérience de Michelson et de Morley ; postulat de la relativité (1905) ; cinématique relativiste : transformée de Lorentz, invariant relativiste, cône de lumière et loi de composition des vitesses ; dilatation du temps ; temps propre ; désintégration des muons ; contraction des longueurs ; longueur propre ; rayonnement synchrotron ; effet Doppler longitudinal |
| Leçon n°8 : collisions en relativité restreinte, application à l'étude des noyaux et des particules élémentaires | Chocs en relativité restreinte : quadrivecteur impulsion-énergie ; chocs élastiques et inélastiques ; lois de conservations : quantité de mouvement, énergie totale, charge, spin ; collisions inélastiques étudiées dans le référentiel du centre de masse ; seuil d'énergie d'une réaction ; particules et interactions ; création d'antiproton ; course aux hautes énergies ; détecteurs à particules : chambres à bulles et à fils, calorimétrie ; accélérateurs et collisionneurs de particules : cyclotrons, synchrotrons ; bosons, hadrons, leptons |
| Leçon n°9 : Mouvement d'une particule chargée dans un champ magnétique indépendant du temps | Force de Lorentz ; équation différentielle et paramétriques du mouvement ; trajectoires dans différents cas ; applications : déviation magnétique, accélérateurs de particules, spectrographes de masse ; mouvement dans champ magnétiques non uniforme : bouteille magnétique, ceintures de Van Hallen |
| Leçon n°10 : Modèle de l'écoulement parfait d'un fluide, validité, théorèmes de Bernoulli : limites et applications | Ecoulement parfait d'un fluide ; couche limite ; fluide réel ; équations d'Euler ; relations de Bernoulli : écoulement stationnaire et écoulement irrotationnel (fluide incompressible et barotrope), aspects énergétiques ; applications : effet Venturi, trompe à vide, effet Magnus |
| Leçon n°11 : Notion de viscosité d'un fluide, écoulement visqueux, nombre de Reynolds, exemples simples | Viscosité : diffusion de la quantité de mouvement et interprétation microscopique ; équation de Navier Stokes ; nombre de Reynolds ; différents régimes d'écoulement ; couche limite ; traînée et portance ; écoulement cylindrique de Poiseuille ; viscosimètre à chute |
| Leçon n°12 : équation de bilan en mécanique des fluides. Exemples et applications. + Leçon n°12bis | Leçon que j'ai véritablement faite à l'oral de l'agreg, j'ai obtenu 7/20, il s'agit du premier fichier. Je la donne quand même, elle peut donner des pistes. Le deuxième fichier "bis" contient la leçon préparée pendant l'année. Voici les mots clés pour cette leçon : théorème de transport de Reynolds ; débit massique et volumique ; écoulement unidimensionnel ; écoulement stationnaire ; bilan de masse ; bilan mécanique de la quantité de mouvement et du moment cinétique ; théorème de la résultante cinétique ; hélice dans tube de courant ; tourniquet hydraulique ; bilan énergétique de l'écoulement incompressible stationnaire |
| Leçon n°13 : Modèle du gaz parfait, interprétation microscopique de la pression et de la température. Limitations du modèle | Modèle du gaz parfait et hypothèses statistiques : libre parcours moyen, chaos moléculaire, homogénéité de la densité particulaire, vitesse quadratique moyenne ; théorie cinétique : interprétation cinétiques de la pression, équation d'état et température cinétique, énergie interne, énergie potentielle d'interaction, cas des gaz polyatomiques ; modèle de Van der Waals ; développement du Viriel |
| Leçon n°14 : Energie interne et échanges énergétiques | Energie cinétique des molécules ; énergie potentielle interne ; extensivité de l'énergie interne ; transfert d'énergie sous forme de travail ; forces de pression ; travail électrique ; transfert d'énergie sous forme de chaleur ; conduction ; convection ; rayonnement ; travail et chaleur ; premier principe de la thermodynamique ; équilibre thermodynamique ; compresseur double étage |
| Leçon n°15 : Exemples de phénomènes irréversibles. Bilan d'entropie. | Approche de l'irréversibilité par le transfert thermique ou le transfert de particules et le problème d'inversion du temps ; fonction entropie et énoncé du deuxième principe de la thermodynamique ; identité thermodynamique ; intérêt des transformations réversibles ; sources d'irréversibilité et exemples de phénomènes irréversibles : comparaison de la détente de Joule Gay Lussac et d'une détente isotherme réversible, transfert thermique entre deux corps de températures différentes, entropie de changements d'état |
| Leçon n°16 : Applications des deux premiers principes de la thermodynamique au fonctionnement des machines thermiques | Deux types de machines thermiques : motrice ou réceptrice ; machine thermique monotherme ; machine cyclique ditherme ; diagramme de Raveau ; pompe à chaleur ; machine frigorifique ; rendement et efficacité ; cycle de Carnot ; diagramme d'évolution des machines ; moteur à explosion à 4 temps ; Cycle de Beau de Rochas ; diagramme théorique de Clapeyron ; moteur diesel ; principe du réfrigérateur domestique |
| Leçon n°17 : Evolution et conditions d'équilibre des systèmes thermodynamiques. Potentiels thermodynamiques. | Système mécanique conservatif ; système thermodynamique isolé ; détente de Joule Gay-Lussac ; évolution monotherme et isochore (définition de F*) ; évolution monotherme et monobare (définition de G*) ; confirmation de la loi de Laplace par expérience ; notion de travail maximal récupérable : pour une évolution monotherme, monotherme et monobare, isotherme et isobare, pour un système ouvert : notion d'exergie |
| Leçon n°18 : Etude thermodynamique d'un système constitué par un corps pur sous plusieurs phases, exemples. | Phases d'un corps pur ; changements de phases d'un corps pur ; règle des phases ; équilibre du corps pur diphasé : chaleur latente de changement d'état, relation de Clapeyron ; point critique et point triple ; particularité de l'eau ; équilibre liquide vapeur : courbe de saturation ; règle des moments ; polymorphismes ; retards aux transitions de phases : états métastables ; changements de phases de deuxième espèce |
| Leçon n°19 : Notion d'état microscopique, interprétation statistique de l'entropie. | Etat d'un système microscopique et macroscopique ; postulats fondamentales de la physique statistique , probabilité d'un macroétat ; existence de fluctuations ; distribution microcanonique ; propriétés mathématiques de l'entropie statistique : positivité, minimum, maximum et formule de Boltzmann ; additivité ;température statistique ; contact thermique entre deux systèmes ; équilibre thermique ; détente de Joule Gay-Lussac ; cristal paramagnétique et températures négatives |
| Leçon n°20 : Facteur de Boltzmann, applications. | Equilibre de l'atmosphère isotherme ; distribution des molécules d'un gaz à l'équilibre ; Loi de distribution de Boltzmann : fonction de partition, dégénérescence ; répartition d'un système à deux niveaux ; énergie moyenne d'un système et fluctuations (variance et écart type) ; approximation continue : cadre, espace des phases, théorème de l'équipartition de l'énergie ; chaleurs spécifiques : gaz parfaits monoatomiques et diatomiques ; solides cristallins ; paramagnétisme; défauts de Schottky |
| Leçon n°21 : Rayonnement d'équilibre thermique, corps noir, applications. | Rayonnement d'équilibre thermique : loi de Planck, lois asymptotiques, loi de déplacement de Wien, loi de Stephan ; corps noir : bilan énergétique sur l'enceinte considérée, conséquence et modélisation pratique ; rayonnement émis par le soleil, température de la Terre ; effet de serre ; pression de radiation ; équilibre thermique et thermodynamique |
| Leçon n°23 : Conversion de puissance électromécanique : exemples et applications. | Conversion électromécanique : force de Laplace, champ électromoteur et induction, bilan de puissance pour un porteur de charge, principe de réversibilité ; machines tournantes : machine à courant continu (rôle du collecteur), machine à champ tournant, moteur synchrone ; perfection du couplage électromécanique ; conditions de démarrage ; les différentes machines tournantes |
| Leçon n°24 : Inductions électromagnétiques, aspects énergétiques, applications. | Phénomène d'induction : loi de modération de Lenz ; théorie de l'induction : notion de f.e.m, loi de Faraday, induction de Lorentz, induction de Neumann, ARQP (approximation des régimes quasi-permanents ; cas particulier de l'autoinduction : aspect énergétique ; applications : le transformateur, l'alternateur, les courants de Foucault |
| Leçon n°25 : Systèmes bouclés, transmittance, stabilité. Applications aux asservissements. | Nécessité des systèmes bouclés : insuffisance de la boucle ouverte, commande en boucle fermée (asservissements) ; fonction de transfert d'un système bouclé : hypothèses des systèmes linéaires, transmittance en boucle ouverte ; exemple de système bouclé en électronique : montage amplificateur non inverseur ; conséquences de la présence d'une boucle de retour : élargissement de la bande passante, relation bande passante-constante de temps (chaîne directe, système bouclé) ; propriétés des systèmes bouclés : stabilisation, diminution de l'influence des perturbations, justification des montages à AO |
| Leçon n°26 : Traitement d'un signal électrique : filtrages linéaires. Exemples et applications. | Filtre passe bas actif et passif du premier ordre ; application à la démodulation par détection d'enveloppe ; filtre passe bande passif du deuxième ordre : analyse théorique et expérimentale ; caractère intégrateur et dérivateur d'un filtre : filtre passe bas en haute fréquence (pseudo intégrateur), filtre passe haut en haute fréquence (pseudo dérivateur) |
| Leçon n°27 : Etude macroscopique de la polarisation du champ électrique et du vecteur densité de flux électrique dans les milieux diélectriques | étude du condensateur : condensateur d'Aepinius ; polarisation dans les milieux : sphère polarisée radialement ; modification de l'équation de Maxwell-Gauss (équation de Maxwell, relation de passage, densité d'énergie) ; milieux linéaires : cas du régime dynamique ; charges équivalentes et champ dépolarisant ; principe d'itération |
| Leçon n°28 : Utilisation des propriétés de symétrie dans l'étude des champs électromagnétiques, exemples | Principe de Curie : les champs ont au moins les symétries des sources ; électrostatique et magnétostatique ; champs crées par des distributions stationnaires particulières : symétrie de révolution, plane, sphérique ; cas d'ondes électromagnétiques : rayonnement du dipôle oscillant et du dipôle magnétique ; symétrie discrète en chimie (la RMN) |
| Leçon n°29 : Exemples simples de phénomènes de propagation unidimensionnelle, ondes progressives, ondes stationnaires, aspects énergétiques | Etablissement de l'équation de d'Alembert ; propagation d'énergie sans déplacement de matière ; équation d'onde unidimensionnelle : corde vibrante, OEM dans le vide ; solution de l'équation d'onde : onde plane progressive sinusoïdale, onde stationnaire (expérience de Melde), résonance ; corde vibrante : densité linéique d'énergie (cas d'une onde progressive), OEM dans le vide : onde plane progressive sinusoïdale et onde stationnaire |
| Leçon n°31 : Dispersion et absorption d'une onde électromagnétique plane dans un milieu diélectrique. Modélisation microscopique | Ondes dans un milieu diélectrique : équation de Maxwell et équation de propagation, structure de l'onde (absorption, dispersion) dans un milieu absorbant ou non absorbant, Vecteur de Poynting ; modèle de l'électron élastiquement lié : permittivité complexe, zone de transparence, vitesse de groupe, zones d'absorption ; polarisation totale du milieu |
| Leçon n°32 : Réflexion et réfraction d'une onde électromagnétique monochromatique plane à la surface de séparation entre deux milieux linéaires, homogènes et isotropes | Lois de la réflexion et de la réfraction : lois de Descartes ; Réflexion totale : onde évanescente, épaisseur de pénétration de l'onde ; coefficients de réflexion et de transmission en incidence normale, en amplitude et en énergie, et en incidence quelconque, en amplitude et en énergie : champ transverse électrique et magnétique, incidence Brewstérienne ; expérience de réflexion vitreuse |
| Leçon n°33 : Effet de peau, réflexion des ondes électromagnétiques à la surface d'un milieu conducteur | Propagation des ondes électromagnétiques planes dans un milieu conducteur ; équations de Maxwell, loi d'Ohm et conservation de la charge dans un milieu conducteur ; équation de diffusion, relation de dispersion ; épaisseur de peau (valeurs pour le cuivre) ; aspects énergétiques (vecteur de Poynting) ; pertes par effet Joule ; réflexion des ondes électromagnétiques planes à la surface d'un milieu conducteur en incidence normale : relation de passage, formules de Fresnel, basses fréquences, hautes fréquences, cas limite du conducteur parfait ; pression de radiation |
| Leçon n°34 : Propriétés et applications du rayonnement dipolaire électrique | champs crées par le dipôle oscillant ; potentiels retardés, approximation dipolaire et relativiste, champ électromagnétique : plusieurs régimes possibles, propriétés et structure de l'onde ; aspects énergétiques : vecteur de Poynting, puissance moyenne totale rayonnée, intensité énergétique, résistance de rayonnement (application aux antennes demi-ondes) ; diffusion du rayonnement par un électron atomique ; rayonnement d'une charge accélérée (rayonnement synchrotron : production de rayons X), invalidité du modèle de Bohr de l'atome |
| Leçon n°35 : Notion de rayon lumineux, principe de Fermat, conséquences | Approximation de l'optique géométrique ; indépendance des rayons lumineux ; chemin optique en milieu homogène et non homogène ; énoncé historique et actuel du principe de Fermat ; conséquences de ce principe : propagation rectiligne de la lumière dans un milieu homogène, retour inverse de la lumière, lois de Snell-Descartes, théorème de Malus (surface d'onde), cas des milieux non homogènes (rayon de courbure, mirage, fibre optique à gradient d'indice ; angle limite de réfraction ; loi de Gladstone ; équation de d'Alembert pour son et lumière |
| Leçon n°36 : Applications des lois à l'étude d'instruments d'optique | Le microscope ; modèle simplifié : schéma de principe ; formule de Lewis appliqué à l'objectif et à l'oculaire ; nécessité d'avoir l'image à l'infini ; grandissement transversal de l'objectif ; puissance intrinsèque du microscope ; grossissement commercial de l'objectif et l'oculaire ; latitude de mise au point et profondeur de champ ; cercle oculaire : diamètre et position ; pouvoir séparateur : de l'oeil, nature ondulatoire de la lumière ; critique du modèle |
| Leçon n°37 : Obtention d'interférences à 2 ondes en optique, notion de cohérence | Définition interférences ; conditions d'obtention : ondes mutuellement cohérentes ; les franges d'interférences : intensité, différence de marche, deux types de frange, contraste ; exemple d'interférences par division du front d'onde : les expériences d'Young ; intérêts des fentes au lieu des trous ; application : mesure de l'écart angulaire entre deux étoiles proches ; notion de cohérence spatiale : brouillage des franges, notion de cohérence temporelle : modèle des trains d'onde, ondes non monochromatiques |
| Leçon n°38 : Interféromètres à division d'amplitude, applications | Le Michelson, interféromètre à deux ondes : du schéma de principe à l'appareil réel, cas d'une source large : localisation des franges, études des anneaux, application (spectrométrie par transformées de Fourier ; le Fabry-Pérot, interféromètres à N ondes : principe, intensité transmise, caractéristiques, application : spectrométrie filtre laser ; comparaison des deux interféromètres : points communs et comparaison des caractéristiques |
| Leçon n°39 : Diffraction de fraunhoffer, applications | Principe d'Huygens-Fresnel (expérience avec la cuve à onde) ; expression de l'amplitude résultante ; diffraction de Fraunhoffer : approximation, précision, importance de cette notion ; diffraction par une ouverture rectangulaire : interprétation du terme de phase linéaire, calcul de l'amplitude, de l'intensité, cas de la fente fine ; applications : Rôle de la diffraction dans les instruments d'optique (ouverture circulaire et critère de Rayleigh), calcul du diamètre d'un cheveu (théorème de Babinet), filtrages des fréquences spatiales (strioscopie) |
| Leçon n°40 : Diffraction par des structures périodiques dans différents domaines spectraux | Conditions d'obtention d'une figure de diffraction ; réseau plan : diffraction à l'infini, formule de Bragg (réflexion, transmission), intensité diffractée (1 fente, 2 fentes, ..., n fentes), influence du profil sur la figure de diffraction, intérêts des réseaux blazés, applications : spectroscopie (pouvoir de résolution), monochromateur ; diffraction des rayons X par un réseau cristallin : nature des rayons X et obtention, diffraction par les structures cristallines : rôle de la position et de la nature chimique de la maille cristalline |
| Leçon n°41 : Le photon : la particule et ses interactions avec la matière | Découverte du photon et mise en évidence en tant que particule ; rayonnement du corps noir, interprétation de Planck ; effet photoélectrique : mise en évidence de l'énergie du photon, interprétation d'Einstein ; effet Compton et mise en évidence de l'impulsion du photon ; propriétés du photon : masse, énergie, quantité de mouvement, c'est un boson ; interaction des photons avec la matière : réaction de matérialisation ou création de paires, compteur de photon basé sur l'effet photoélectrique, refroidissement des atomes par laser |
| Leçon n°42 : Absorption, émission spontanée ou induite de rayonnement, coefficient d'Einstein, applications | Emission spontanée et émission induite ; relations entre les coefficients d'Einstein ; présentation des lasers ; réalisation de l'amplification ; propriétés : cohérence temporelle (expérience avec Michelson de poche), cohérence spatiale avec étude des speckles ; différents types de lasers : lasers d'ions dilués dans les solides (laser à rubis, laser à YAG), lasers à gaz (laser He-Ne, laser à CO2), lasers à semi-conducteur, lasers à colorant |
| Leçon n°43 : Dualité onde-corpuscule : relation de Louis de Broglie, inégalités d'Heisenberg, applications | Aspect historique ; expériences des fentes d'Young ; nécessité de cette dualité ; relation de De Broglie ; application à l'étude de structure cristalline ; inégalités d'Heisenberg ; bases de la mécanique quantique (fonction d'onde et équation de Schrödinger ; nécessité de la notion de paquets d'ondes ; inégalités d'Heisenberg spatiales (rejet du modèle de Bohr de l'atome) ; inégalités d'Heisenberg temporelles (énergie du niveau fondamental) ; microscope électronique |
| Leçon n°44 : Quantification de l'énergie des atomes | Spectres atomiques ; étude des spectres de raies ; spectre de l'atome d'hydrogène : loi de Balmer, formule de Balmer et Rydberg ; principe de la combinaison de Ritz ; premières interprétation de termes spectraux ; modèles classiques de l'atome de Thomson et Rutherford ; modèle de Bohr ; validation par l'expérience de Franck et Hertz ; limite du modèle de Bohr ; théorie quantique appliquée à l'électron (fonction d'onde et inégalités d'Heisenberg) ; modèle quantique de l'atome d'hydrogène : états liés, équation de Schrödinger, quantification de l'énergie, nombres quantiques |
| Leçon n°45 : Puits de potentiel : exemples et applications en physique quantique | Modélisation et intérêts du potentiel carré ; états liés ou états de diffusion ; recherche des fonctions d'ondes ; puits de potentiel infini, à une dimension, recherche des états stationnaires application aux liaisons pi des polyènes conjugués, puits à trois dimension, niveaux d'énergie et fonctions d'onde, dégénérescence, application : centres colorés dans les cristaux ioniques ; puits carré de profondeur fini ; parité, énergie propre et quantification, états de diffusion, application : le deutéron |
| Leçon n°46 : Effet tunnel : applications | La barrière de potentiel : présentation et étude classique ; expressions des fonctions d'ondes dans les différentes régions ; interprétation de leur forme ; relations de continuité ; coefficient de transmission (vecteurs densité et courant de probabilité ; cas de la barrière épaisse ; analogie avec l'électromagnétisme : réflexion frustrée ; applications : radioactivité alpha ; microscope à effet tunnel : théorie de l'émission froide et fonctionnement du microscope |
| Leçon n°47 : Comportement dynamique des systèmes couplés : oscillateurs à deux degrés de liberté en mécanique classique, systèmes à deux niveaux d'énergie en physique quantique, analogie et différences | Oscillateurs à deux degrés de liberté ; couplage des oscillateurs ; couplage faible, battements, transfert d'énergie ; modes normaux de vibration : mode symétrique et antisymétrique ; système à deux niveaux d'énergie ; effet du couplage sur les états stationnaires du système ; oscillations du système entre deux états non perturbés ; évolution du vecteur d'état ; différences, analogies |
| Leçon n°48 : Cohésion de la molécule et des solides, aspects énergétiques | Force et énergie de répulsion et d'attraction ; énergie de cohésion ; liaison chimique H2 et H2+ ; cohésion des cristaux ; approximations ; cristaux moléculaires ; potentiel de Lenhard-Jones (atomes-molécules neutres et non polaires) ; calcul du module de compression ; cristaux ioniques ; maille CFC ; constante de Madelung ; cycle de Born-Haber ; cristaux covalents ; cristaux métalliques |
| Leçon n°50 : Chaîne linéaire infinie d'oscillateurs harmoniques : modes propres, approximation des milieux continus, aspects énergétiques | Equation du mouvement ; solutions harmoniques ; modes propres ; ondes progressives ; relation de dispersion ; vitesse de phase et vitesse de groupe ; cas de l'onde évanescente ; milieux continus : approximations ; équation de d'Alembert ; célérité dans différents milieux : cas de la tige métallique et du fluide incompressible ; aspects énergétiques : puissance surfacique ; cas de deux masses alternées |
| Leçon n°51 : Paramagnétisme, approche du ferromagnétisme dans l'approximation du champ moyen, température critique | Aimantation de la matière et susceptibilité magnétique ; morceau de fer attiré par un aimant : paramagnétisme ; morceau de fer gardant une aimantation en l'absence d'un champ B : ferromagnétisme ; origine microscopique et modèle de Bohr ; moment magnétique total ; théorie microscopique (assemblée de spin) du paramagnétisme ; calcul statistique de l'aimantation ; loi de Curie ; application désaimantation adiabatique ; théorie du ferromagnétisme ; oscillateur ferro-para ; modèle de Weiss : approximation du champ moyen ; aimantation et température de Curie ; loi de Curie Weiss |
| Leçon n°52 : Propriétés macroscopiques des corps ferromagnétiques, applications. | Tracé de la courbe de première aimantation ; montage et expérience ; analyse de la courbe et interprétation microscopique ; influence de la température : oscillations ferro/para ; phénomène d'hystérésis ; étude expérimentale de la désaimantation ; cycle d'hystérésis ; classification des matériaux ; aspect énergétique ; applications : aimants permanents, électroaimants et enregistrement magnétique |
| Leçon n°53 : Mécanismes de la conduction électrique, loi d'Ohm, effet Hall, applications. | Modèle de Drüde ; approximation de l'électron libre ; temps de relaxation ; loi d'Ohm ; échec du modèle de Drüde ; théorie de Sommerfeld ; théorie des bandes ; différence de comportement : isolants, conducteurs, semi-conducteurs ; paramètres influant sur la conductivité : température, rôle des impuretés ; notion de supraconductivité, applications ; effet Hall : tension de Hall, application à la mesure d'un champ magnétique |
| Leçon n°54 : Phénomènes de résonance dans différents domaines de la physique | Réponse d'un oscillateur harmonique amorti à une excitation : équation différentielle du système libre, cas d'un excitation sinusoïdale, élongation en régime sinusoïdal forcé (étude théorique et graphique), résonance de vitesse (étude théorique et graphique), bande passante ; aspects énergétiques : bilan de puissance et lien avec le facteur de qualité ; résonance dans différents domaines de la physique : analogie électromécanique (RLC), résonance avec propagation : résonateur optique (le Fabry-perot), la corde de Melde |
| Leçon n°55 : Exemples d'effets de non linéarité sur le comportement d'un oscillateur. | Oscillations libres d'un oscillateur harmonique : équation pendulaire, description du mouvement et portrait de phase, effets de la non-linéarité (la période dépend de l'amplitude de départ, apparitions d'harmoniques (méthode des perturbations)) ; oscillations forcées d'un oscillateur anharmonique : description du modèle, oscillateur de Van der Pol, mise en oeuvre expérimental ; harmonique d'ordre trois et effet Kerr optique : modèle de l'électron élastiquement lié, recherche des solutions, effets de la non linéarité, effet Kerr : modification de l'indice |
Leçons de chimie
| Fichiers | Commentaires |
|---|---|
| Leçon n°1 : Transformation chimique, équation de la réaction, avancement, bilan de matière | Décomposition thermique de NaHCO3 : quelle équation ? bilan de matière et équation de la réaction ; étude de la précipitation du phosphate de calcium : mélange stoechiométriques ; étude de réactions produisant des gaz : mesure du volume de H2 dégagé, mesure de pression |
| Leçon n°2 : Solutions électrolytiques, mise en solution d'espèces ioniques ou moléculaires | Mise en solution de NaCl : test à la flamme et au nitrate d'argent ; solide ionique, dispersion de KMnO4, polarité de la molécule d 'eau (filet d'eau attiré par une règle frottée) ; solvatation des ions ; mise en solution de HCl gaz : dislocation, dispersion, solvatation ; mise en solution d'un liquide H2SO4 ; concentration molaire en soluté et concentration molaire en ions |
| Leçon n°3 : La conductimétrie : conductivité d'une solution ionique et application à la détermination de concentrations (dosage volumique exclu). | Importance des ions de la conduction de l'électricité dans une solution : électrolyse d'une solution gélifiée de KMnO4 et deCuSO4 ; conductance et résistance ; facteurs d'influence : géométrie des plaques, température, concentration ; détermination de la concentration d'un sérum physiologique ; conductivité d'une solution et nature des ions ; conductivité molaire ionique : limite de la méthode avec courbe d'étalonnage |
| Leçon n°4 : Réaction d'oxydoréduction en solution aqueuse (dosage exclu) | Manipulation introductive : tournure de cuivre recouvert d'argent ; réaction entre le métal zinc et les ions cuivre II ; demi-équation rédox ; réaction entre les ions MnO4- et les ions Fer II ; écriture de demi-équation en milieu acide ou basique ; oxydant et réducteur ; couples oxydant réducteur ; oxydant et réducteur dans la classification périodique ; réactions d'oxydoréduction dans la vie de tous les jours : eau de Javel, eau oxygénée, corrosion du fer, photographie : bromure d'argent (AgBr) |
| Leçon n°5 : Dosages directs par réactions acidobasiques ou d'oxydoréduction | Principe d'un dosage : exemple du dosage des ions fer II par les ions permanganate, graphique n=f(v), interprétation et notion d'équivalence ; repérage de l'équivalence ; dosage d'oxydoréduction suivi par colorimétrie : diiode par les ions thiosulfate (utilisation de thiodène ou empois d'amidon) ; dosage acidobasique suivi par conductimétrie : dosage des ions hydroxyde dans le Destop par une solution d'acide chlorhydrique |
| Leçon n°6 : Structures des molécules organiques, isoméries | Définition de la chimie organique ; notions de groupes caractéristiques (tests à la 2,4 DNPH) ; différentes formules : brute, semi-développée, développée plane ou topologique ; diversité des chaînes carbonées : ouverte, cyclique, linéaire, ramifiée, saturée, insaturée ; exemples des hydrocarbures : alcanes, alcènes et nomenclature ; isomérie de chaîne, de position, stéréoisomérie Z,E ; influence de la chaîne carbonée sur les propriétés physiques des molécules organiques : application à la distillation fractionnée, densité et solubilité |
| Leçon n°7 : Oxydation des composés organiques comportant un groupe caractéristique oxygène | Oxydation complète ; oxydation ménagée : oxydation des aldéhydes : test la liqueur de Fehling et au miroir d'argent, oxydation des alcools en phase gazeuse (lampe sans flamme) et en phase aqueuse (influence de la classe de l'alcool) ; oxydation biochimique ; intérêts industriels de ces réactions |
| Leçon n°9 : Etude de l'eau de javel : obtention, propriétés et dosage | Solution aqueuse équimolaire Na+, Cl- et Na+, ClO- (ion hypochlorite) : désinfecte, détache, blanchi et désodorise, traitement de l'eau, des pâtes à papier ; obtention par électrolyse d'une solution aqueuse de chlorure de sodium ; dismutation du dichlore ; mesure du degré chlorométrique |
| Leçon n°10 : Les acides alpha-aminés : synthèse peptidique | Glycine, alanine, valine ; chiralité des acides aminés ; représentation de Cram ; liaison peptidique : hydrolyse de l'aspartame, test de Biuret ; synthèse d'un dipeptide ; polypeptides et protéines : structure primaire, secondaire, tertiaire et quaternaire |
| Leçon n°11 : acidobasicité de Brönsted, rôle du solvant, classification des couples acide-base en solution aqueuse | Acide éthanoïque et ion éthanoate : acide et base faibles, équilibre chimique ; notion de couple acide-base : nivellement de leur force par les couples de l'eau ; manipulation du jet d'eau ; constante d'acidité et pKa (mesure de conductances à différentes concentrations) ; échelle des pKa qui sert à prévoir le sens des réactions (règle du gamma) |
| Leçon n°13 : indicateurs colorés acidobasiques, étude et choix pour un dosage acidobasique | Exemples d'indicateurs : teintes et zone de virage ; Etude du BBT (Bleu de Bromothymol) ; loi de Beer-Lambert : choix de la longueur d'onde de travail ; critères de choix d'un indicateur en vu d'un dosage ; simulation du dosage de l'acide phosphorique |
| Leçon n°14 : Etude d'une cinétique de réaction (catalyse exclu) | Etude de la réaction des ions iodures avec les ions peroxodisulfate : demi-équation et équation, méthodes de suivi chimiques et physiques ; principe de la spectrophotométrie : longueur d'onde et absorbance maximale ; vitesse volumique d'une réaction chimique : définition à partir de l'avancement ; temps de demi-réaction : définition et détermination ; facteurs cinétiques influençant la transformation : concentration des réactifs, surface de contact, température ; interprétation microscopique |
| Leçon n°15 : Catalyse et catalyseurs, applications | Rapidité = intérêts industriels ; mise en évidence expérimentale par dismutation de H2O2 eau oxygénée ; 3 types de catalyse : homogène, hétérogène et enzymatique ; état d'équilibre non modifié ; lampe sans flamme ; pot catalytique ; Ziegler et Natta ; sélectivité des catalyseurs ; synthèse éthanal, acétate de vinyle, acide éthanoïque, ammoniac, monoxyde d'azote, trioxyde de soufre |
| Leçon n°16 : Estérification et hydrolyse des esters | Parfums ; corps gras ; Berthelot ; synthèse de l'acétate d'isoamyle ; équilibre chimique ; rendement ; constante d'équilibre ; influence de la température et du catalyseur : facteurs cinétiques ; réactions athermiques ; montage Dean-Stark |
| Leçon n°17 : Saponification des esters. Les savons : mode d'action et préparation à partir des triglycérides | Hydrolyse basique des esters : réaction exothermique ; formules des corps gras ; synthèse industrielle des savons ; structure des savons ; solubilité dans différents milieux : acide, en présence d'ions sodium, en eaux dures ; mode d'action des savons et principe de la détergeance ; inconvénients des savons |
| Leçon n°18 : L'aspirine : synthèse, dosage et formulation | Hémisynthèse de l'aspirine en laboratoire ; recristallisation et identification ; synthèse industrielle ; dosage d'un médicament à base d'aspirine : dosage direct et par différence ; Formulation de l'aspirine : aspirine simple, aspirine retard pH8, aspirine soluble tamponné effervescent et non effervescent ; mode d'action de l'aspirine : absorption, distribution et élimination ; effets bénéfiques et effets indésirables |
| Leçon n°19 : Transformations chimiques spontanées : piles et accumulateurs | Quotient de réaction et constante d'équilibre ; critère d'évolution spontanée : mise en évidence expérimentale ; fonctionnement de la pile Daniell ; évolution de la f.e.m (force électromotrice en fonction de la concentration des ions et des couples oxydoréducteur utilisés ; piles commerciales salines Leclanché ; piles alcalines ; piles à combustible ; accumulateur au plomb ; pile Volta |
| Leçon n°20 : Transformations chimiques forcées : électrolyses | Changement du sens d'évolution d'une transformation chimique ; analogie avec la biologie : respiration et photosynthèse ; électrolyse : définition, réalisation pratique, anode et cathode ; quantité d'électricité mise en jeu : relation avec les quantités de matière ; applications : électrolyse du chlorure de sodium, différents procédés ; charge et décharge de l'accumulateur ; dépôts métalliques : purification d'un métal, galvanostégie ; potentiel chimiqueLes acides dans les boissons : aspects qualitatifs et quantitatifs |
| Leçon n°21 : Les acides dans les boissons : aspects qualitatifs et quantitatifs | Mélange d'acides dans le vin ; chromatographie d'un vin ; dosage de l'acidité totale du vin ; mise en évidence des espèces présents dans le coca-cola ; dosage de l'acide phosphorique, un triacide ; décarbonication du coca et dosage direct ; respect d'une norme ; acides présents dans le jus de citron ; dosage de la vitamine C en retour, avec I2 (diiode) |
| Leçon n°22 : Contrôle de la qualité du vin | Dosage de l'éthanol par le dichromate ; définition du degré alcoométrique ; distillation du vin pour récupérer tout l'alcool ; dosage de l'excès de dichromate en présence de sel de Mohr ; différents types d'acidité : fixe, volatile et totale ; dosage du fer : casse phosphato-ferrique ; dosage du fer dans le vin blanc par spectrophotométrie ; dosage des ions sulfate par précipitation |
| Leçon n°23 : Contrôle de qualité d'eaux minérales | Tests de quelques ions : hydrogénocarbonate, sodium, calcium, "dioxyde de carbone", potassium ; dosage des ions chlorure par la méthode de Mohr ; titrage des ions sulfate par gravimétrie ; dosage acido-basique des ions hydrogénocarbonate : titrage alcalimétrique complet ; Dosage des ions magnésium et calcium : dureté de l'eau ; différences entre eau potable, eau de source et eau minérale |
| Leçon n°24 : Colorants : extraction, synthèse et identification | Synthèse de la mauvéine : eau + aniline + eau de javel ; 2 types de colorants : solubles (teintures), insolubles (pigments) ; absorption ; chromophores ; auxochromes ; extraction et identification par CCM ; séparation par chromatographie sur colonne, identification par spectrophotométrie ; dosage spectrophotométrique ; synthèse d'un colorant textile : le rouge para ; synthèse de l'hélianthine |
| Leçon n°25 : Arômes et conservateurs : extraction, synthèse et dosage | Odeur, goût et flaveur ; structure des molécules aromatiques : isomérie ; flaveurs : acide, amer, sucré, salé ; techniques d'extraction courantes ; extraction de l'eugénol ; séparation de l'eugénol et l'acétyleugénol par extraction liquide-liquide ; synthèse de l'acide benzoïque ; dosage de l'acide ascorbique par le diiode (I2) |
| Leçon n°26 : Classification périodiques : évolution des propriétés physico-chimiques, illustrations expérimentales | Construction de la classification : ordre, caractéristiques des périodes et colonnes ; propriétés atomiques : charge noyau, distance noyau-électron, effet d'écran ; énergie d'ionisation et affinité électronique ; rayon atomique ; pouvoir polarisant et polarisabilité ; électronégativité ; pouvoir oxydoréducteur ; propriétés acido-basiques des oxydants ; propriétés des composés halogénés ; |
| Leçon n°27 : Structure électronique des molécules : illustrations des relations structures-propriétés | Liaison covalente localisée ; formule de Lewis ; électrons de valence ; Clechkowski ; Pauli ; Règle de l'octet et exceptions ; règle des 18 électrons ; charges formelles ; moment dipolaire ; électrons célibataires, radicaux libres ; propriétés dues à un doublet libre : basicité de Lewis et de Brönsted ; Nucléophilie ; propriété due à une lacune électronique : acidité de Lewis ; Limite du modèle de Lewis : mésomérie ; méthode de Gillespie |
| Leçon n°30 : L'effet tampon : mise en évidence, applications | Simulation d'un dosage d'un acide faible par une base forte : étude du domaine d'Henderson = solution tampon ; dilution d'une solution tampon ; composition et concentration d'une solution tampon ; les pseudos-tampons : acide ou base forts, ampholyte ; définition de l'efficacité d'une solution tampon et du pouvoir tampon, facteurs d'influence ; préparation d'une solution tampon ; applications : étalonnage pH-mètre, médicaments tamponnés, pH des milieux biologiques (sang, salive, sucs gastriques |
| Leçon n°31 : Principe et illustrations des dosages par précipitation | Produit de solubilité, domaine d'existence des précipités, conditions de précipitation, solubilité ; principe d'un dosage par précipitation ; quelles espèces peuvent être dosées ; Repérage de l'équivalence ; dosage des ions chlorure : par potentiométrie, par la méthode de Mohr, avantages et inconvénients ; dosage des ions sulfate par conductimétrie ; principe du dosage par gravimétrie |
| Leçon n°32 : Réactions de complexation : illustrations et applications | Présentation des complexes : importance des couleurs ; ligands bidentate ou polydentates ; géométrie et structure spatiale : VSEPR, règle de Sigdwick des 18 électrons ; notion de champ cristallin ; équilibre de complexation : formation et dissociation globale du complexe ; complexes successifs ; diagramme de prédominance ; prévision des réactions : compétition deux ligands pour un cation ou deux cations pour un ligand ; dismutation d'un complexe ; exemples de tests caractéristiques ; test d'humidité ; dosage de la dureté de l'eau |
| Leçon n°33 : Principe et illustrations des dosages rédox par potentiométrie | Principe de la potentiométrie ; électrodes indicatrices : électrodes inattaquables et métalliques ; électrodes de référence : au calomel saturée, au chlorure d'argent, au sulfate mercureux ; dosage des ions ferreux (Fe2+) par les ions cerriques (Ce3+) ; principe de l'étude E = f(x) ; indicateurs colorés rédox et solutions autoindicatives ; dosage des ions ferreux (Fe2+) par les ions permanganate (MnO4- |
| Leçon n°34 : notion de mécanisme réactionnel en cinétique homogène. Aspects microscopiques et macroscopiques. + Leçon n°34bis |
Leçon que j'ai véritablement faite à l'oral de l'agreg, j'ai obtenu 13/20. Voici les mots clés pour cette leçon : Acte élémentaire : molécularité, actes monomoléculaires (isomérisation, décomposition), actes trimoléculaire ; description d'un acte élémentaire bimoléculaire ; facteur collisionnel ; facteurs stériques ; établissements des mécanismes réactionnels ; intermédiaire réactionnels ; approximation de l'étape cinétiquement déterminante ; approximation de l'état quasi-stationnaire ; différents types de mécanismes : par stade ou en séquence ouverte ; réactions en chaîne ; recombinaison des radicaux libres |
| Leçon n°35 : Illustrations et applications des lois de déplacement des équilibres | Intérêt industriel ; conditions d'évolution et d'équilibre ; loi de modération de Lechatellier ; influence de la modification d'un paramètre intensif sur un système fermé : température (loi de Van'Hoff), pression ; ajout d'un constituant : actif ou inactif |
| Leçon n°36 : Equilibres liquide-vapeur : applications | Fraction molaire et massique d'un constituant ; variance : cas du corps pur et du mélange binaire ; Miscibilité totale à l'état liquide : mélange liquide idéal (diagramme isotherme, isobare, théorème des moments chimiques), mélange liquide réel, application à la distillation (simple, fractionnée, avec azéotrope) ; miscibilité nulle à l'état liquide : entraînement à la vapeur |
| Leçon n°37 : Lecture et utilisations des diagrammes d'Ellingham : applications à la pyrométallurgie | Equation associée à ces diagrammes et approximations ; étude de la corrosion d'un métal par le dioxygène O2 ; classement relatif des couples rédox ; exemple de réduction industrielle : oxyde de cuivre I par dihydrogène ; métallurgie thermique du zinc : élaboration (flottation, grillage de la blende, pyrométallurgie) |
| Leçon n°38 : Utilisations des diagrammes potentiel-pH, applications à l'hydrométallurgie du Zinc | Intérêts des diagrammes potentiel-pH ; domaine de stabilité des espèces d'un élément ; digramme potentiel-pH de l'eau ; diagramme du fer : comportement du fer métal en solution aqueuse ; diminution du pouvoir oxydant du fer III ; diagramme du cuivre : comportement du métal cuivre en solution aqueuse ; particularité du cuivre I ; hydrométallurgie du zinc : diagramme, différentes étapes (lixivation, cémentation, électrolyse) |
| Leçon n°39 : Corrosion humide du fer, protection du fer par le zinc | Etude générale de la corrosion humide : facteurs de corrosion, étude thermodynamique et cinétique ; piles de corrosion : piles à électrode dissemblables, piles à électrolytes dissemblables (goutte d'Evans et pile à aération différentielle) ; protection du fer par le zinc par métallisation (galvanisation et dépôt électrochimique), protection par anode sacrificielle |
| Leçon n°40 : Exemples de mécanismes en chimie organique : substitutions nucléophiles, compétition SN/E exclue | Coupures homolytiques et hétérolytiques ; différences entre substitutions nucléophiles et substitutions électrophiles ; dérivés halogénés : propriétés des halogénures ; substituions nucléophiles appliquées au dérivés halogénés ; SN1 et SN2 ; Facteurs influençant les réactions : nucléophile, polarité du solvant, nucléofuge, groupe R fixé à l'halogène ; dioxine ; basicité et nucléophilie ; catalyse par acide de Lewis ; synthèse malonique |
| Leçon n°41 : Exemples de mécanismes en chimie organique : élimination et compétition SN/E (substitution nucléophile/élimination) | Réactions d'élimination : mécanismes limites ; bêta-élimination moléculaire E2 : aspect expérimental, mécanisme et profil réactionnel, régiosélectivité et stéréosélectivité (Z ou E) ; de même pour l'élimination E1 ; compétitions E1/E2 et SN/E |
Montages de physique
| Fichiers | Commentaires |
|---|---|
| Montage n°1 : Dynamique Newtonienne | Vérification du principe d'inertie avec table à coussin d'air ; vérification du principe fondamental de la dynamique : chute libre, cas d'un référentiel non galiléen ; solide en rotation autour d'un axe soumis à un couple constant ; gyroscope : gyroscope équilibré, effet d'un percussion, gyroscope soumis à un couple extérieure ; lois de conservation : de la quantité de mouvement (propulsion et choc élastique), énergie mécanique |
| Montage n°2 : Tension superficielle | caractérisation des forces de tension superficielle : lames d'eau savonneuse, vérification de la formule de Laplace ; tensiomètre ; loi de Jurin ; angle de raccordement : mise en évidence et mesure de la tension superficielle du mercure ; propagation d'onde à la surface d'un liquide |
| Montage n°3 : Dynamique des fluides | Ecoulement d'un fluide parfait : relation de Bernoulli ; effet venturi et mesure de vitesse ; tube de Pitot ; écoulement de fluide visqueux : mise en évidence des forces de viscosité, vérification de la loi de Stokes, écoulement dans un tube fin (écoulement laminaire de Poiseuille, existence de deux régimes d'écoulement) ; régime turbulent : écoulement autour d'obstacles (résistance de l'air, résistance des forces de pression sur une aile d'avion) ; est-ce que tous les fluides sont visqueux ? ; mesures à l'anémomètre à fil chaud ; cause physique de la viscosité |
| Montage n°4 : Thermométrie | Principe du thermomètre à gaz ; thermomètres légaux d'interpolation ; pyromètre optique : principe de mesure ; thermomètre à résistance de platine : intérêt du montage à 4 fils, reproductibilité des mesures ; thermistance : inconvénients, étalonnage, applications ; thermocouple : étalonnage, mesures, applications ; différence entre CTN et CTP |
| Montage n°5 : Transition de phase | Transformation d'un corps pur : changement d'état de première espèce : monovariance de l'équilibre, surfusion du salol, l'équilibre liquide-gaz (influence de la pression, mesure de la chaleur latente de vaporisation, étude du point critique), étude du point triple ; autre exemple de transition de première espèce ; transition de deuxième espèce : oscillateur ferro-para (divergence de la susceptibilité magnétique) ; métastabilité ; |
| Montage n°7 : Formation des images en optique | Rôle des différents diaphragmes : image d'une grille-calcul de grandissement, diaphragme d'ouverture et de champ, inconvénients des diaphragmes, influence de l'ouverture sur la luminosité d'un objectif photographique ; aberrations : géométriques (aberrations sphériques et distorsion), chromatiques ; pouvoir séparateur ; constringence ; profondeur de champ ; réalisation de doublets ; aberration de coma ; lentille asphérique ; formation d'une image à l'aide d'un trou |
| Montage n°8 : Interférences lumineuses, conditions d'obtention | Anneaux de Newton : cas du laser et de la lampe quartz-iode (QI) ; influence de la cohérence spatiale : bifente d'Young (cas d'une fente fine, influence du déplacement latéral de la fente, influence de l'orientation de la fente, influence de la largeur de la fente source, influence sur la localisation : franges non localisées), Michelson en lames d'air à faces parallèles ; influence de la cohérence temporelle : influence de l'existence d'un doublet au lieu du raie unique, ordre de grandeur de longueur de corrélation (définition, cas du sodium, cas du mercure : influence de la pression et de la température) ; conditions à respecter sur la polarisation des ondes ; anneaux de Newton plus contrastés en réflexion ; équivalence cohérence spatiale-faisceau parallèle |
| Montage n°9 : Diffraction des ondes lumineuses | Diffraction par un motif unique : cas d'une fente : limite entre ls figures de Fraunhoffer et de Fresnel, enregistrement de la figure de diffraction, diffraction par un trou ; diffraction par une répétition de motifs : répétition régulière de N fentes identiques, répétition irrégulière, poudre de lycopade ; applications de la diffraction : pouvoir séparateur : critère de Rayleigh, filtrage spatial (strioscopie, nettoyage d'un faisceau laser), mesure de petites dimensions |
| Montage n°10 : Spectrométrie optique | Spectroscopes à fentes : les réseaux (influence du nombre de traits), les réseaux blazés, les prismes, pouvoir de résolution ; spectroscopes interférentiels : écart du doublet de sodium, largeur de la raie verte du mercure ; différence entre spectrographe et spectromètre |
| Montage n°11 : Milieux optiquement actifs, biréfringeance et polarisation rotatoire | Biréfringeance linéaire : mise en évidence de la double réfraction, mesure de la biréfringeance (mise en évidence des lignes neutres perpendiculaire), mesure de la différences d'indice pour une lame de scotch grâce au compensateur de Babinet ; biréfringeance circulaire (activité optique) : existence et mesure du pouvoir rotatoire, biréfringeance circulaire induite : effet Faraday ; autres biréfringeance induite : effet Kerr, effet photoélastique |
| Montage n°12 : Production et analyse d'une lumière polarisée | Polarisation rectiligne : production par réflexion vitreuse, par dichroïsme et par diffusion, analyse grâce à un analyseur à extinction ou un analyseur à pénombre ; polarisation elliptique : production par réflexion métallique, analyse par utilisation d'un polariseur tournant ; analyse de la polarisation d'une lumière quelconque |
| Montage n°13 : Emission et absorption dans le domaine optique | Emission par échauffement thermique ; spectre d'une lampe QI ; courbe de puissance en fonction de la longueur d'onde ; calcul de la température du filament ; décharge dans les gaz ; spectre d'émission du mercure ; absorption par les liquides ; vérification de la loi de Beer-Lambert ; détermination du GAP d'un semi-conducteur ; phénomène de fluorescence de la fluorescine ; résonance optique du sodium ; fonctionnement d'une photodiode ; explication du phénomène d'émission absorption ; différence diffusion fluorescence phosphorescence |
| Montage n°14 : Lasers | Propriétés géométriques et énergétiques des lasers Hélium Néon : faisceau gaussien, divergence, cohérence temporelle, puissance lumineuse, calcul du rendement du système ; caractéristiques, propriétés énergétiques et géométriques des diodes laser : tracé de la caractéristique, puissance lumineuse émise, rendement, divergence, application : transport d'information par modulation d'une diode laser ; principe physique de la diode laser |
| Montage n°15 : Photorécepteurs | Transformation d'un signal électromagnétique en signal électrique ; détecteur photonique (photodiode, photorésistance, photomultiplicateur) ; détecteur thermique (thermopile, détecteur pyroélectrique) ; effet photoélectrique externe : mise en évidence expérimentale, le photomultiplicateur ; effet photoélectrique interne : mise en évidence (GAP d'un semi-conducteur), photodiode (caractéristique tension courant, linéarité de la réponse en fonction de l'éclairement, sensibilité et rendement quantique, temps de réponse) ; qualités d'un photomultiplicateur , différence entre la photodiode et la photopile ; défauts des récepteurs thermiques |
| Montage n°16 : Les condensateurs | Conducteur ; influence totale ; armatures ; diélectriques ; expérience d'Aepinius : condensation de l'électricité, influence du diélectrique, existence de fuites ; mesure de capacité : principe simplifié du capacimètre : réalisation d'un oscillateur de relaxation ; multivibrateur (coeur des GBF) ; stockage d'énergie ; détecteur de niveau ; influence du caractère imaginaire de l'impédance du condensateur ; comportement en fréquence ; comparaison entre les condensateurs électrochimiques, plastiques et céramiques : électroscope, électromètre |
| Montage n°17 : Induction, auto-induction | Variation du flux d'un champ magnétique inducteur dans un circuit induit fait apparaitre une f.e.m ; illustration de la loi de Lenz-Faraday ; application : ralentissement par courants de Foucault ; mise en évidence de l'auto-induction ; caractéristiques d'une bobine : en haute fréquence et en basse fréquence ; énergie emmagasinée dans la bobine ; application : allumage d'un néon ; principe du moteur asynchrone et comparatif avec le moteur synchrone |
| Montage n°18 : Milieux magnétiques | Différents milieux magnétiques : paramagnétiques, diamagnétiques et ferromagnétiques ; mesure de susceptibilité magnétique (milieu paramagnétique) ; milieux ferromagnétiques : courbes de première aimantation, hystérésis, influence de la température, expérience de Barkhausen ; milieux supraconducteurs ; effet Meisner ; excitation coercitive ; parois de Bloch |
| Montage n°19 : Matériaux semi-conducteurs | Différences entre conducteurs et semi-conducteurs : variation de résistivité avec la température ; existence d'un champ interne aux semi-conducteurs ; estimation du GAP du semi-conducteur (absorption optique) ; effet Hall dans un semi-conducteur : calcul de la mobilité des porteurs de charge ; évolution de la tension de Hall avec la température ; théorie des bandes à 0 kelvin ; transistor à effet de champ ; il faut utiliser un semi-conducteur dans son régime extrinsèque, c'est là qu'il est vraiment semi-conducteur |
| Montage n°20 : Production et mesure de champ magnétique | Appareil de mesure de champs magnétiques : la balance de Cotton, le fluxmètre électronique, la sonde à effet Hall, avantages et inconvénients de ces appareils ; mesure de la composante horizontale du champ magnétique terrestre grâce à un champ magnétique crée par une bobine ; champ magnétique uniforme : les bobines de Helmholtz ; champ uniforme crée par un électroaimant ; production de champs tournants ; toutes les mesures de B_terrestre sont relatives |
| Montage n°21 : Conversion de puissance | Conversion photoélectrique ; tracé de la caractéristique de la photopile ; puissance dissipée dans la charge ; conversion alternatif-alternatif : étude du transformateur en charge, études à vide (détermination du rapport de transformation, pertes fer), étude en court-circuit, rendement ; conversion aternatif-continu : redressement et lissage, régulation par diode zéner (en amont, aval, de puissance) ; différence entre photopile et photodiode ; mesure de la puissance lumineuse ; courant magnétisant ; pertes cuivre, pertes fer ; intérêt de la diode zéner |
| Montage n°22 : Transducteur électromécaniques | Le haut parleur : impédance électrique (fréquence de résonance, impédance à la résonance, cause de la résonance, comportement à haute fréquence), réversibilité du couplage électromécanique, rendement acoustique ; transducteurs piézoélectrique à ultrasons : réponse en fréquence (détermination de la constante de couplage), diagramme en énergie, application : télémètre et sonar à ultrasons ; moteur à courant continu : principe de fonctionnement, influence de certains paramètres sur la vitesse de rotation (orientation du système collecteur-balai, influence des alimentations, influence d'une charge) |
| Montage n°23 : Capteurs : caractérisation, utilisation | Conversion d'une grandeur physique non mesurable en grandeur électrique quantifiable ; capteurs de température : étude de la résistance de platine : courbe de réponse, intérêt du montage 4 fils, reproductibilité, dispersion, sensibilité ; mesure d'une déformation mécanique : effet d'une déformation, doublement de la sensibilité, application : détermination du module d'Young de la barre ; un capteur actif : la photodiode : étalonnage et linéarité de la réponse, sensibilité, évaluation du temps de la réponse ; autres capteurs : capteurs de niveau d'eau, principe du fluxmètre électronique ; caractéristiques générales d'un capteur ; jauge de déformation ; étude des thermistances CTN |
| Montage n°24 : Mesures des tensions et des courants | Influence de la forme et de la fréquence d'un signal sur la qualité d'une mesure de tension (appareil RMS ou Non RMS, limite haute fréquence) ; mesure hors gamme courante : mesures de forts courants en alternatif et en continu, mesures de fortes tensions ; principe des pinces ampèremétriques ; différences entre multimètres RMS et TRMS ; augmentation de la bande passante des oscilloscopes |
| Montage n°25 : Instrumentation numérique | Mesure numérique (conversion analogique numérique lente) : mesure d'une fréquence, principe de la conversion tension-temps simple rampe, mesure d'un signal alternatif (principe du multimètre non RMS) ; acquisition numérique (conversion analogique numérique rapide) : principe de l'échantillonneur bloqueur, défauts liés à l'échantillonnage ; intérêt du numérique par rapport au magnétique ; différence des paramètres d'acquisition entre le logiciel synchronie et un oscilloscope ; effet bénéfique du sous échantillonnage ; exemple de sur échantillonnage (CD) |
| Montage n°26 : Amplification de signaux | Nécessité de l'amplification ; pré-amplification : montage et réglage du point de polarisation, montage à résistance d'émetteur non découplée, montage à résistance d'émetteur découplée (explication, distorsion, limite en fréquence), raccordement du montage à l'haut parleur ; Etage de puissance : principe du montage, manipulation, mesures sur l'étage de puissance (excursion maximum, gain en courant, gain en puissance, rendement de l'étage de puissance) |
| Montage n°27 : Filtrage | Etude du filtrage basse fréquence en électronique : filtrage passe bas passif (montage, résultats), application (réalisation du signal à filtrer, filtrage) ; filtrage passe bande en électronique : présentation du filtre (réalisation d'une filtre passe bande actif accordable en fréquence et en facteur de qualité), dualité sélectivité-temps de réponse ; filtrage en optique : remarques concernant les fréquences spatiales, filtrage optique des fréquences spatiales : expérience d'Abbe ; qu'est-ce qu'un bruit blanc ? |
| Montage n°28 : Télécommunications : mise en forme et détection de l'information | Modulation d'amplitude : production du signal modulé, transport et détection du signal, démodulation par détection synchrone ; transmission par fibre optique : chaîne d'émission (caractéristiques de la diode haute luminescence), chaîne de réception, transmission d'un signal, application ; problème de la modulation avec porteuse ; antenne permettant la modulation d'amplitude ; avantages de la modulation de fréquence |
| Montage n°29 : Oscillateurs | Oscillateurs quasi sinusoïdaux ; pendule en oscillations forcées : excitateur, résonateur ; oscillateur à résistance négative : démarrage des oscillations, énergie à fournir, pertes, étude du signal généré par FFT (Fast Fourier Transform ou transformée de Fourier), commande des oscillations, visualisation du diagramme de phase, passage en mode relaxé ; oscillateurs de relaxation : transition ferro-para, oscillateurs à amplificateur opérationnel (principe du capacimètre) : limitations du montage, diagramme de phase, synchronisation des oscillations ; deux oscillateurs couplés |
| Montage n°30 : Mesures de fréquences temporelles (domaine optique exclu) | |
| Montage n°31 : Acquisition, analyse et traitements des signaux | |
| Montage n°33 : Phénomènes de transport | |
| Montage n°34 : Phénomènes non linéaires | |
| Montage n°35 : Mesures de longueur d'onde | |
| Montage n°36 : Ondes stationnaires | |
| Montage n°37 : Propagation des ondes, impédances | Propagation libre : impédances caractéristiques d'ondes dans l'air et dans l'eau (ondes ultrasonores) ; influence d'obstacles sur la propagation : diffraction : en mécanique (la cuve à onde), en optique (diffraction par une fente) ; propagation guidée d'un signal le long d'un câble coaxial : mesure de la vitesse de propagation, mesure de l'impédance caractéristique |
| Montage n°38 : Résonance | Résonance d'un système à un degré de liberté (électricité) : résonance en amplitude et en intensité, vérification de la puissance absorbée ; Résonance d'un système à deux degrés de liberté (électricité) : oscillateurs accordés puis couplés, oscillateurs désaccordés ; résonance avec propagation : tube de Kundt |
| Montage n°39 : Couplage des oscillateurs | Oscillateurs pesants couplés par un fil de torsion (oscillateurs libre et couplage élastique) : détermination de la constante de torsion du fil, modes symétrique et antisymétrique, battements ; circuits couplés par mutuelle inductance (oscillations forcées et couplage inductif) : accord des oscillateurs et influence du couplage, modification d'une fréquence propre ; couplage de N oscillateurs : observations modes propres, loi de dispersion |
| Montage n°40 : Constantes physiques fondamentales, unités | Constante de Rydberg ; constantes relatives à l'électron : mesure de la charge électrique, mesure de la masse (rapport e/m) par déviation de l'électron dans un champ magnétique ; matérialisation du mètre |
