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Examen final PHYSQ 126 (révision 12 avril, 15h local 158)

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

https://www.ualberta.ca/~mdemonti/physq126.html

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

Fig. 21-5. Direction du courant conventionnel opposée au flot d’électrons (courant = direction des charges +)

Circuits DC (Direct Current, courant continu) : le flot esttoujours dans la même direction. Source:

Circuits AC (Alternating Current, courant alternatif) : le flotchange constamment de direction (Chap. 24)Source:

Sec. 21-2 Résistance et loi d’Ohm

Eq. 21-2

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

Symbole

V diminue dans le sens de I,

donc VC > VD

V = RI

Sec. 21-3 Énergie et puissance

Puissance électrique

Relation générale Eq. 21-4

Unité: watt (W)

(21-4) suit de

Dans le cas particulier des matériaux ohmiques,

Eq. 21-5

Eq. 21-6

P = RI2

P = V2

P = Wt= WQ

Sec. 21-4 Résistances en série/parallèle

Combinaison en série

Mêmes I, on additionne les V

Eq. 21-11

Req = R1 + R2 +

Combinaison en parallèle

Même V, on additionne les I

Eq. 21-10

Sec. 21-5 Lois de KirchhoffLoi des noeuds

La somme algébrique des courants qui entrent dans un noeud et des courants qui en sortent est nulle.

Loi des mailles

La somme algébrique des variations de potentiel dans unemaille fermée est nulle.�

I∑ = 0

V∑ = 0

Remarques

Dans une résistance, V diminue dans le sens de I

Dans une pile, V augmente dans le sens de la fém (peutimporte la direction de I).

Sec. 21-6 Condensateurs en série/parallèle

Combinaison en série

Même Q, on additionne V

Eq. 21-17

=V =V1 +V2 +

Combinaison en parallèle

Même V, on additionne Q

Eq. 21-14

Ceq = C1 + C2 +

Qtotale =Q1 +Q2 += C1V +C2V += CeqV

Sec. 21-7 Circuits RC

Charge d’un condensateur

Eq. 21-18

Prouvé en substituant (21-18) dansl’équation de Kirchhoff:

q(t) = Cε 1− e−tRC( )

ε −VR −VC = ε − R dqdt

− qC

Décharge d’un condensateur (initialement q(0) = Q0)

De la loi de Kirchhoff:

on voit queEq. 21-20

et le courant est

VC −VR =

qC− R − dq

dt⎛⎝⎜

⎞⎠⎟

q t( ) =Q0e− tRC

I = qRC

RCe− tRC = ε

Re− tRC

Fig. 22-8 Direction de F donnée par la règle de la main droite (q positive)

Rappel de Physique 124produit vectoriel

http://mathinsight.org/cross_product

F = q v × B

Eq. 22-1

F = qvBsinθ

Sec. 22-2 Force magnétique

Fig. 22-12 Mouvement circulairedans un champ magnétique

Eq. 22-3

macp = mv2

FB = qvB

mv = q Br

Sec. 22-4 Force magnétique sur un courant

Eq. 22-4

Fig. 22-15�

F = ILBsinθ ou F = IL × B

Eq. 22-6

Nous pouvons écrire aussi

avec le moment magnétique de la boucle :

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 caractériséepar µ et (2) le champ B.

τ = NIABsinθ

τ = µ × B

µ = NIA

Fig. 22-22 Loi d’Ampère pour un fil conducteur

Eq. 22-9

B = µ0I2πr

est la constante de perméabilité du vide

Sec. 22-7 Champ par des boucles

Eq. 22-11

Fig. 22-25

Centre d’une boucle

Fig. 22-27 Solénoïde ou

bobine

Eq. 22-12

B = µ0NL

⎛⎝⎜

⎞⎠⎟ I = µ0nI intérieur

B ≅ 0 extérieur24

La main droite donne la direction de B: on enroule les doigts dansle sens du courant, et le pouce donne B au centre de la bobine.

Sec. 23.2 : Flux magnétique

Fig. 23-3 Flux et orientation de la boucle

Flux magnétiqueEq. 23-1

Unité : 1 weber (Wb) = 1 T m2

Angle θ : entre B et la perpendiculaire à la surface

ΦB = BAcosθ

Flux max Flux zéro

Sec. 23.3-4 : Loi de Faraday-Lenz

Loi de Faraday

Eq. 23-3

N : nombre d'enroulements dans la boucle considérée.

Le signe – est associé à la:

Loi de LenzUn courant induit Iind circule dans la direction qui s'oppose au changement de ΦB qui l'a causé, c.-à-d. Bind s'aligne ou s'oppose à B, selon que ΦB diminue ou augmente, respectivement.

ε = −N ΔΦB

ΔtΦB = BAcosθ

Fig. 23-10 Fém de mouvement

Vue comme de la séparation de charges causée par FB. Tige transversale de longueur

Sec. 23-6 Générateurs et moteurs

Fig. 23-14 Transformation d'énergie mécanique (qui fait tourner la boucle) en énergie électrique (produite par induction).

Θ varie

Eq. 23-11

Fig. 23-15

http://www.walter-fendt.de/ph14e/generator_e.htm

Fig. 23-17

ε = −N ΔΦΔt

= −L ΔIΔt

Eq. 23-12

Unité: 1 henry (H) = 1 V s/A

permet de calculer L.LΔI = NΔΦ

Inductance (L) d'une bobine idéale

Le flux initial est nul et

ce qui donne

En définissant

Eq. 23-14

÷øö

çèæ=

( )[ ] ANI

00 / µµ

AnANL 20

0 µµ ==

!/Nn =

Sec. 23-8 Circuits RL

Remarque

Fig. 23-19 Circuit RL

Loi de Kirchhoff:

VR = RI VC = QC

=I dt∫C

VL = −L ΔIΔt

ε − RI − L dIdt

Constante de temps du circuit

Eq. 23-15

Fig. 23-20

Eq. 23-16

I = εR1− e− t /τ( )

À t très grand, I est constant, donc VL = 0 et L devient un conducteur idéal.

Sec. 32-2 Radioactivité

Radiation alpha

Radiation bêta

Radiation gamma

ZAX→ Z−2

A−4Y + 24He++

ZA X→Z +1

AY + e− ou ZAX→Z−1

AY + e+

X * → X + γ

Sec. 32-7 Effets biologiques de la radiation

Dosimétrie (Mesure l'impact possible sur la santé)

Rad (radiation absorbed dose)1 rad = 0.01 J/kg 32-161 Gray (Gy) = 1 J/kg

rem (roentgen equivalent in man, ou “Équivalent-homme de röntgen”)

dose (rem) = dose (rad) × RBE 32-18dose (sievert,Sv) = dose (Gy) × RBEdonc 1 Sv = 100 rem, 1 mSv = 0.1 rem

Valeur efficace (rms - Root Mean Square Value)

Si x oscille entre et

Eq. (24-4)

C’est juste une autre facon d’exprimer

xrms ≡12xmax

−xmax

xmaxFig. 24-4

Pav ≡ RIav

2 = 12RImax

2 Pmax

= RIrms2

Vrms = RIrms, Pav =Vrms2

REn général, Pav ≠VrmsIrms...

Fig. 24-21 Phaseurs : I(t), VR(t), VL(t), VC(t), Vsource(t)

Vmax2 =VR ,max

2 + VL ,max −VC ,max( )240

tanφ = VL,max −VC ,maxVR ,max

= XL − XC

La Fig. 24-21 montre aussi que

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, inductifsi tanϕ > 0 et capacitif si tanϕ < 0.

Remarquez aussi que

cosφ = RZ

Facteur de puissance

La Fig. 24.21 montre que

Le nom vient de

Eq. 24-13

#24.39. 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?

cosφ =VR,maxVmax

Pav = Irms2 R = Irms

R = IrmsVrms cosφ

Pav ≠ IrmsVrms

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