Université du Québec en Outaouais Département d'informatique et d'ingénierie
Sigle : GEN1143  Gr. 01
Titre : Électromagnétisme
Session : Automne 2016  Horaire et local
Professeur : Talbi, Larbi
1. Description du cours paraissant à l'annuaire :

Objectifs

Au terme de cette activité, l'étudiant(e) sera en mesure : d'appliquer les lois de l'électromagnétisme dans une structure cohérente pour mettre en évidence l'importance de ces lois dans les systèmes électrotechniques.

Contenu

Champs électrostatiques, magnétostatiques et dynamiques. Lois de Coulomb, Gauss, Ohm, Biot-Savart, Ampère, Lenz, Faraday. Équations de Poisson et de Laplace. Milieux diélectriques conducteurs, magnétiques; forces; conditions aux frontières. Équations de Maxwell, ondes électromagnétiques dans le milieu diélectrique. Introduction d'outil de conception CAO utilisé dans les applications modernes en ingénierie.
2. Objectifs spécifiques du cours :
Le cours couvre 1 des 12 qualités requises des diplômés telle que définies dans les normes d'agrément des programmes de génie au Canada. (http://www.engineerscanada.ca/fr/ressources-en-matiere-dagrement) :

Qualité 1 : Connaissances en génie

La qualité 1 est mesurée dans ce cours pour fins de rétroaction

Objectifs spécifiques Qualité Indicateurs Introduit Développé Appliqué
  • Acquérir une connaissance assez approfondie des principaux concepts de l'électromagnétisme, conduisant à l'étude des éléments de base que sont les condensateurs et les inductances.
  • Acquérir les notions et les lois de l'électromagnétisme et à mettre en évidence l'importance de ces lois pour les systèmes physiques.
  • Avoir les connaissances de base sur les systèmes d'électrotechnique tels que : les transformateurs et les moteurs.
  • Comprendre le concept et les propriétés de l'onde électromagnétique.
 1 2. Démontrer une connaissance des concepts fondamentaux de la physique et de la chimie x
3. Stratégies pédagogiques :
  1. Cours magistral (une période de 3 heures par semaine).
  2. Séances de travaux dirigés (une période de 2 heures par semaine)
4. Heures de disponibilité ou modalités pour rendez-vous :
Sur rendez-vous
5. Plan détaillé du cours sur 15 semaines :
Semaine Thèmes Dates
1    RAPPEL DE L'ANALYSE VECTORIELLE
  • Introduction au cours
  • Nombres complexes et vecteurs
  • Systèmes de coordonnées cartésien, cylindrique et sphérique
  • Gradient d'un champ scalaire et divergence d'un champ vectoriel
  • Rotationnel d'un champ vectoriel, théorème de Stokes
  • Laplacien d'un champ scalaire
 12 sept. 2016 
2    INTRODUCTION À L'ÉLECTROMAGNÉTISME
  • Le système international d'unités (S.I.)
  • Constitution de la matière
  • Analogie force gravitationnelle et charge électrique
  • Champ électrique et champ magnétique
  • Champ statique et champ dynamique
  • Onde électromagnétique dans un milieu sans/avec pertes
  • Spectre électromagnétique

Travaux dirigés 1 (21 septembre 2016)

 19 sept. 2016 
3    L'ÉLECTROSTATIQUE
  • Équations de Maxwell
  • Distributions de charge et de courant
  • Loi de Coulomb et champ électrique
  • Le champ E et le champ D, champ de charges ponctuelles et de quelques distributions de charges: linéique, surfacique et volumique
  • Le potentiel scalaire électrique, le rotationnel du champ E, loi de Kirchhoff

Travaux dirigés 2 (28 septembre 2016)

 26 sept. 2016 
4    L'ÉLECTROSTATIQUE (suite)
  • Le théorème de Gauss et ses applications
  • Champ et potentiel de quelques distributions de charges
  • Équations de Poisson et de Laplace

Propriétés électriques de matériaux

  • Conducteur, semi-conducteur et diélectrique
  • Conditions aux limites: conducteur et diélectrique

Travaux dirigés 3 (5 octobre 2016)

 03 oct. 2016 
5    Semaine d'études 10 oct. 2016 
6    Examen partiel 1 17 oct. 2016 
7   
  • Résistance
  • Loi de Joule
  • Condensateur et capacité
  • Énergie électrostatique
  • Méthode des images

Travaux dirigés 4 (26 octobre 2016)

 24 oct. 2016 
8    LA MAGNÉTOSTATIQUE
  • Équations de Maxwell
  • Force de Lorentz et champ magnétique
  • Électrostatique versus Magnétostatique
  • Force magnétique sur un conducteur de courant
  • Sources du champ magnétique
  • Loi de Biot-Savart
  • Force magnétique entre deux conducteurs parallèles
  • Loi d'Ampère et loi de Gauss

Travaux dirigés 5 (2 novembre 2016)

 31 oct. 2016 
9    Ferromagnétisme et Induction magnétique
  • Propriétés magnétiques des matériaux
  • Hystérésis
  • Champ magnétique dans une bobine solénoïde
  • Conditions aux limites magnétiques
  • Inductions magnétiques: auto-inductance et mutuelle
  • Énergie magnétique

Travaux dirigés 6 (9 novembre 2016)

 07 nov. 2016 
10   
  • Expérience de Faraday
  • Loi de Faraday
  • Loi de Lenz
  • Conducteur en mouvement dans un champ magnétique statique
  • Forme différentielle de la loi de Faraday

Travaux dirigés 7 (16 novembre 2016)

 14 nov. 2016 
11    Examen partiel II 21 nov. 2016 
12    Transformateurs
  • Transformateur idéal
  • Types de transformateurs
  • Générateur électromagnétique
  • Conducteur en mouvement dans un champ magnétique dynamique
  • Courant de déplacement D et conditions aux limites électromagnétiques
  • Relation de continuité charge-courant et loi de Kirchhoff pour le courant
  • Potentiels électromagnétiques

Travaux dirigés 8 (30 novembre 2016)

 28 nov. 2016 
13    Propagation des ondes planes
  • Champs harmoniques
  • Propagation d'une onde plane dans un milieu sans pertes
  • Polarisation d'une onde: linéaire, circulaire et elliptique
  • Propagation d'une onde dans un milieu avec pertes: effet de peau et résistance
  • Densité de puissance électromagnétique

Travaux dirigés 9 (7 décembre 2016)

 05 déc. 2016 
14    Réflexion et transmission d'une onde
  • Réflexion et transmission d'une onde pour une incidence normale
  • Lois de Snell
  • Fibres optiques
  • Réflexion et transmission d'une onde pour une incidence oblique
  • Coefficient de réflexion et coefficient de transmission

Travaux dirigés 10 (14 décembre 2016)

 12 déc. 2016 
15    Examen partiel III 19 déc. 2016 
6. Évaluation du cours :
Outils d'évaluation Pondération Indicateurs mesurés
Examen partiel I 30 % 1.2
Examen partiel II 30 % 1.2
Examen partiel III 30 % 1.2
Présence aux travaux dirigés 10 % 1.2

Par indicateur mesuré, on entend qu'à la fin du cours, un niveau de performance (0, 1, 2, 3) est donné pour chaque indicateur et pour chaque étudiant selon la grille ci-dessous.

Indicateurs Niveau 0 Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3
1.2 - Démontrer une connaissance des concepts fondamentaux de la physique et de la chimie. Moins de 52 % Entre 52 et 63 % Entre 64 et 83 % Plus de 84 %
7. Politiques départementales et institutionnelles :
8. Principales références :
  1. Fundamentals of Applied Electromagnetics, Fawwaz T. Ulaby, Umberto Ravaioli Pearson, 2015. (Référence principale)
  2. Électromagnétisme Théorie et applications, Élie Boridy, Presse de l'Université du Québec, 1997.
  3. Electromagnetics with applications, Fifth Edition, Kraus/Fleisch, McGraw-Hill, 1999.
9. Page Web du cours :
https://moodle.uqo.ca