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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.
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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:
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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
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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 =VI
�
P = RI2
�
P = V2
R 7
P = Wt= WQ
VQt
I
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Sec. 21-4 Résistances en série/parallèle
Combinaison en série
Mêmes I, on additionne les V
Eq. 21-11
�
Req = R1 + R2 +
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Combinaison en parallèle
Même V, on additionne les I
Eq. 21-10
�
1Req
= 1R1
+ 1R2
+
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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
10
�
V∑ = 0
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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).
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Sec. 21-6 Condensateurs en série/parallèle
Combinaison en série
Même Q, on additionne V
Eq. 21-17
�
1Ceq
= 1C1
+ 1C2
+
12
QCeq
=V =V1 +V2 +
= QC1
+ QC2
+
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Combinaison en parallèle
Même V, on additionne Q
Eq. 21-14
�
Ceq = C1 + C2 +
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Qtotale =Q1 +Q2 += C1V +C2V += CeqV
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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( )
14
ε −VR −VC = ε − R dqdt
− qC
= 0
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Décharge d’un condensateur (initialement q(0) = Q0)
De la loi de Kirchhoff:
on voit queEq. 21-20
et le courant est
15
VC −VR =
qC− R − dq
dt⎛⎝⎜
⎞⎠⎟
I
= 0
q t( ) =Q0e− tRC
I = qRC
= Q0
RCe− tRC = ε
Re− tRC
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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
17
Eq. 22-1
�
F = qvBsinθ
Sec. 22-2 Force magnétique
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Fig. 22-12 Mouvement circulairedans un champ magnétique
Eq. 22-3
macp = mv2
r
FB = qvB
18
mv = q Br
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Sec. 22-4 Force magnétique sur un courant
Eq. 22-4
Fig. 22-15�
F = ILBsinθ ou F = IL × B
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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
21
µ
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Fig. 22-22 Loi d’Ampère pour un fil conducteur
Eq. 22-9
�
B = µ0I2πr
est la constante de perméabilité du vide
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Sec. 22-7 Champ par des boucles
Eq. 22-11
Fig. 22-25
23
Centre d’une boucle
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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.
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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
26
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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
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Fig. 23-10 Fém de mouvement
Vue comme de la séparation de charges causée par FB. Tige transversale de longueur
vB!=e
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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
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Eq. 23-11
Fig. 23-15
http://www.walter-fendt.de/ph14e/generator_e.htm
30
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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
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Inductance (L) d'une bobine idéale
Le flux initial est nul et
ce qui donne
En définissant
Eq. 23-14
0cos
cos
0 AIN
BAf
÷øö
çèæ=
=F
!µ
q
( )[ ] ANI
AINNI
NL!
! 2
00 / µµ
==DDF
=
!!
AnANL 20
2
0 µµ ==
!/Nn =
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Sec. 23-8 Circuits RL
Remarque
Fig. 23-19 Circuit RL
Loi de Kirchhoff:
VR = RI VC = QC
=I dt∫C
VL = −L ΔIΔt
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ε − RI − L dIdt
= 0
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Constante de temps du circuit
Eq. 23-15
Fig. 23-20
Eq. 23-16
�
I = εR1− e− t /τ( )
34
À t très grand, I est constant, donc VL = 0 et L devient un conducteur idéal.
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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
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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
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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
�
+xmax
�
xmaxFig. 24-4
Pav ≡ RIav
2 = 12RImax
2 Pmax
= RIrms2
Vrms = RIrms, Pav =Vrms2
REn général, Pav ≠VrmsIrms...
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Fig. 24-21 Phaseurs : I(t), VR(t), VL(t), VC(t), Vsource(t)
�
Vmax2 =VR ,max
2 + VL ,max −VC ,max( )240
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�
tanφ = VL,max −VC ,maxVR ,max
= XL − XC
R
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
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Facteur de puissance
La Fig. 24.21 montre que
Le nom vient de
Eq. 24-13
donc
#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
cosφ =VR,maxVmax
= RZ
Pav = Irms2 R = Irms
VrmsZ
R = IrmsVrms cosφ
Pav ≠ IrmsVrms
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