Présentation

Cette partie est nouvelle pour les étudiants, puisque seule une approche descriptive du champ magnétique a fait l’objet d’une présentation en classe de première S. Cette partie s’appuie sur les nombreuses applications présentes dans notre environnement immédiat : boussole, moteur électrique, alternateur, transformateur, haut-parleur, plaques à induction, carte RFID... Il s’agit de restituer toute la richesse de ces applications dans un volume horaire modeste, ce qui limite les géométries envisagées et le formalisme utilisé. Le point de vue adopté cherche à mettre l’accent sur les phénomènes et sur la modélisation sommaire de leurs applications. L’étude sera menée à partir du flux magnétique en n’envisageant que des champs magnétiques uniformes à l’échelle de la taille des systèmes étudiés. Toute étude du champ électromoteur est exclue. L’induction et les forces de Laplace dans un circuit mobile sont introduites dans le cas d’un champ uniforme et stationnaire, soit dans le modèle des rails de Laplace, soit dans celui d’un cadre rectangulaire en rotation. Ce dernier modèle permet d’introduire la notion de dipôle magnétique et une analogie de comportement permet de l’étendre au cas de l’aiguille d’une boussole.

Le succès de cet enseignement au niveau de la classe de PCSI suppose le respect de ces limitations : cet enseignement n’est pas une étude générale des phénomènes d’induction. Corrélativement, l’enseignement de cette partie doit impérativement s’appuyer sur une démarche expérimentale authentique, qu’il s’agisse d’expériences de cours ou d’activités expérimentales.

Objectifs généraux de formation

Les compétences suivantes seront développées dans cette partie du programme :

- maîtriser les notions de champ de vecteurs et de flux d’un champ de vecteurs

- évaluer les actions d’un champ magnétique extérieur sur un circuit parcouru par un courant ou par
analogie sur un aimant

- utiliser la notion de moment magnétique

- connaître ou savoir évaluer des ordres de grandeur

- analyser qualitativement les systèmes où les phénomènes d’induction sont à prendre en compte

- maîtriser les règles d’orientation et leurs conséquences sur l’obtention des équations mécaniques et électriques

- effectuer des bilans énergétiques

- connaître des applications relevant du domaine de l’industrie ou de la vie courante où les
phénomènes d’induction sont présents et déterminants dans le fonctionnement des dispositifs

-  mettre en œuvre des expériences illustrant la manifestation des phénomènes d’induction

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Olivier

Professeur en lycée et classe prépa, je vous livre ici quelques conseils utiles à travers mes cours !