La Physique et ses Applications LMD - Sciences et Technologie 1 ère Année Semestre 1 Unité Découverte 1 La Physique et ses Applications 2004/2005 R. BOUAMRANE www.univ-usto.com

Objectif de la Physique: Étude des propriétés de la matière et I. INTRODUCTION Objectif de la Physique: Étude des propriétés de la matière et des lois qui la régissent matière

Mesures sont fondées sur des principes physiques Techniques et appareils de mesure Disciplines naturelles Physique Biologie Biophysique Astronomie Astrophysique Géologie Géophysique Mesures sont fondées sur des principes physiques

Exemple faisceau électronique Microscope Optique   faisceau de lumière lentilles optiques résolution 0,5 micromètre  faisceau électronique lentilles électromagnétiques résolution 0,2 nanomètre Microscope Optique Microscope Electronique  

Par champs d’application distincts Mécanique Électricité Magnétisme Optique Thermodynamique Par champs d’application distincts Physique

Électromagnétisme Électrocinétique Ondes et vibrations Mécanique quantique Physique statistique Relativité restreinte Gravitation Relativité générale

Physique Moderne Physique des particules élémentaires Physique nucléaire Physique atomique Physique moléculaire Physique des milieux condensés Astrophysique particules ( noyau ) ( atome ) ( molécule ) ( cristal ) ( Astre ) Échelle

Amas Cl0939+47 (Abell 851) 2 millions d'années-lumière de largeur Microscopique Macroscopique Mégascopique Amas Cl0939+47 (Abell 851) 2 millions d'années-lumière de largeur

Utilisation pratique du déjà connu Physique Fondamentale Analyse de l’inconnu Physique Appliquée Utilisation pratique du déjà connu

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II. HISTOIRE DE LA PHYSIQUE 1543: Copernic (Nicolas) La Terre tourne autour d'elle même et autour du Soleil

1609: Galileo Galilei (dit Galilé) Première lunette astronomique: Observe: Anneaux de Saturne Satellites de Jupiter Taches solaires Etc.

1618: Kepler (Johannes) Publie les trois lois qui portent son nom: Les lois de Kepler

1634: Galileo Galilei (dit Galilé) Fondements de la dynamique Terre tourne autour du soleil

Lois de la réfraction de la lumière (Snell van Royen) 1637: Descartes (Réné) Lois de la réfraction de la lumière (Snell van Royen) Lois de Snell-Descartes Verre Air

1648: Pascal (Blaise) Existence du vide Fondement de l'Hydrostatique Presse Hydraulique

Fonde la Nature ondulatoire de la lumière 1657: Huygens (Christiaan) Control d'horloge à l'aide d'un pendule Gain en précision d'un facteur 1000 T12 / T22 = L1 / L2 Plus tard 1690: Fonde la Nature ondulatoire de la lumière

1660: Boyle (sir Robert) Établit la relation qui existe entre la pression et le volume d'un gaz

l'observation des mouvements des satellites de Jupiter 1666: Römer (Olaüs) l'observation des mouvements des satellites de Jupiter la vitesse de la lumière est finie Trouve : 215 000 km/s une précision remarquable compte tenu des moyens C = 299 792 458 km/s

1672: Newton (Isaac) Nature composite de la lumière Théorie de l'Arc en Ciel

Principe de moindre temps pour le parcours des rayons lumineux 1679: Fermat (Pierre de) Principe de moindre temps pour le parcours des rayons lumineux Énoncé plus moderne: Principe de moindre action A Verre Air I (D) B

1687: Newton (Isaac) Philosophiae naturalis principia mathematica La mécanique sous une forme logique parfaite Les lois de Kepler expliqué par F = G m1 m2 / r2 La notion de poids Associe à tout corps une masse (m) dont « le poids constitue la mesure » P = m g F = m γ

1687: Amontons (Guillaume) Invention le thermomètre à gaz Prédiction du zéro absolu 1738: Bernoulli (Daniel) Hydrodynamica Fondements de l’hydrodynamique moderne Fondements de la théorie cinétique des gaz Esquisse la démonstration de l’équation d’état découverte un siècle plus tard par Johannes Van der Waals Père: Jean, Oncle: Jacques calcul infinitésimal, calcul des probabilités

F = k q1 q2 / r2 1785: Coulomb (Charles Augustin) Frottements Électricité et Magnétisme balance de torsion F = k q1 q2 / r2

1795: Cavendish (Henry) Électrostatique et courant électrique La densité du globe terrestre La valeur de cette constante de gravitation G a été mesurée pour la première fois avec une balance de torsion Densité de la terre: 5.45 G = 6,67.10-11 N.m2.kg-2

1800: Volta (Alessandro) Volta Pile Volta 1800: Young (Thomas) Optique Interférences

1811: Avogadro (Amedeo Di Quaregna e Ceretto) Travail sur les gaz Loi d’Avogadro. Deux volumes identiques de gaz, dans les mêmes conditions de température et de pression, contiennent le même nombre de molécules Nombre d’Avogadro À 0 °C et sous 1 atm, une mole de gaz occupe un volume de 22,4 litre et contient: N = 6,023 × 1023 molécules

1815: FRESNEL (Augustin) aspect ondulatoire de la lumière 1820: AMPÈRE (André-Marie) forces entre courants 1821: FRAUNHOFER (Joseph von) réseaux de diffraction 1824: CARNOT (Nicolas Léonard Sadi) travail et chaleur 1832: FARADAY (Michael) et Henry (Joseph) Induction Électromagnétique

1865: MAXWELL (James Clerk) Théorie électromagnétique de la lumière 1869: MENDELEIEV (Dmitri Ivanovitch) Table périodique des éléments 1877: BOLTZMANN (Ludwig) Relie l’entropie à la probabilité

1885: BALMER (Johann Jakob ) Découvre une formule simple qui donne les valeurs des longueurs d’onde d’une série de raies de spectre de l’hydrogène. Michelson 1887: Michelson (Albert Abraham) et Morley (Edward Williams) Leur expérience montra que deux rayons de lumière émis dans des directions différentes à partir de la Terre étaient réfléchis à la même vitesse. Hypothèse de l'éther à rejeter. 1887: HERTZ (Heinrich Rudolf) Développement du télégraphe sans fil et de la radio. L'unité de fréquence, 1 période par seconde = 1 hertz.(Hz).

Table périodique des éléments

1895: RÖNTGEN (Wilhelm Conrad) Découverte des rayons X 1896: BECQUEREL (Henri) Découverte de la radioactivité (famille Becquerel: Antoine père de Alexandre père d’Henri père de Jean)

1897: THOMSON (sir Joseph John) Découverte de l’électron 1900: PLANCK (Max) caractère granulaire d’un échange énergétique : « quantification »

1905: EINSTEIN (Albert) Mouvement moléculaire (Brownien) Quantification du rayonnement (Planck) Relativité restreinte (Lorentz) 1911: Rutherford (Ernest lord) Propose un modèle planétaire de l’atome : constitué d’un noyau extrêmement dense et chargé positivement, entouré par des électrons

1913: BOHR (Niels) Theory quantique de l’atome d’hydrogène (contribution à la physique nucléaire et à la compréhension de la structure de l’atome et à l’interprétation de la théorie quantique) 1923: COMPTON (Arthur Holly) Découvrit l’effet qui porte son nom : en bombardant des atomes de carbone avec des rayons X. Première preuve expérimentale de la nature duale – onde et particule – du rayonnement électromagnétique (Prix Nobel à 35 ans)

1924: de BROGLIE (Louis) La nature ondulatoire de la matière. Expliquant ainsi les résultats de l’expérience de Thomson, Davisson et Germer qui montre l’aspect ondulatoire de l’électron 1926: Schrödinger (Erwin) Fondements de la mecanique quantique 1927: Heisenberg (Werner Karl) Principe d’incertitude

1928: Dirac (Paul Adrien Maurice) Formalisme général pour la mécanique quantique. Élabore une théorie relativiste de l’électron Postule l’existence d’une particule identique à l’électron mais de charge opposée: le positron Annihilation de l’électron et du positron. La théorie de Dirac est confirmée en 1932 par Carl Anderson qui découvre le positron 1932: Anderson (Carl) Découverte du positron (antimatière)

1932: Vérification de E=mc2 (Cockcroft et Walton) 1932: Théorie de la composition du noyau (neutrons et protons (Heisenberg) 1934: Théorie de l’annihilation et de création de matière (Fermi) 1935: Prédiction du « pion » (Yukawa) 1939: Théorie de la fission nucléaire (Bohr et Wheeler) 1948: Le développement du Transistor (Bardeen et Brattain) 1949: Théorie des processus mettant en jeu les particules élémentaires.l’électrodynamique quantique dans un cadre cohérent satisfaisant les exigences conjointes des théories quantique et de la relativité d’Einstein (R.P. Feynman)

1956: La parité ne se conserve pas ! (Lee et Yang) 1957: Théorie de la supraconductivité (John Bardeen, Leon Cooper et John Schrieffer) 1960: Découverte du LASER « prédiction de Einstein en 1917 » (Charles H. Townes) 1963: Découverte sources radio quasi-stellaires : quasars (Maarten Schmidt) 1965: Découverte du rayonnement cosmologique 3°K (A.A. Penzias et R. W. Wilson )

1967: Formulation de la théorie électrofaible en plus du photon trois autre particules ( W+, W— et Z) (Steven Weinberg et Abdus Salam) 1968: Preuve expérimentale de l’existence des quarks 1979: Preuve expérimentale existence du gluon 1983: Découverte des bosons W et Z 1986: Découverte des supraconducteurs à haute température (J. G. Bednorz et A. Müller) 1994: ***Démonstration du théorème de Fermat (A.J. Wiles) 1995: Découverte du sixième quark le « top quark » (Fermilab)

Prix Nobel de Physique 1901 W. C. Röntgen (All.) 1902 H. A. Lorentz (P.-B.), P. Zeeman (P.-B.) 1903 P. Curie (Fr.), M. Curie (Fr.), H. Becquerel (Fr.) 1904 J. W. S. Rayleigh (G.-B.) 1905 P. Lenard (All.) 1906 J. J. Thomson (G.-B.) 1907 A. A. Michelson (É.-U.) 1908 G. Lippmann (Fr.) 1909 G. Marconi (It.), K. F. Braun (All.) 1910 J. D. Van der Waals (P.-B.) 1911 W. Wien (All.) 1912 G. Dalén (Suède) 1913 H. Kamerlingh Onnes (P.-B.) 1914 M. von Laue (All.) 1915 W. H. Bragg (G.-B.), W. L. Bragg (G.-B.) 1916 non décerné 1917 C. G. Barkla (G.-B.) 1918 M. Planck (All.) 1919 J. Stark (All.) 1920 C. E. Guillaume (Suisse) 1921 A. Einstein (É.-U.) 1922 N. Bohr (Dan.) 1923 R. A. Millikan (É.-U.) 1924 K. M. G. Siegbahn (Suède) 1925 J. Franck (All.), G. Hertz (All.) 1926 J. Perrin (Fr.) 1927 A. H. Compton (É.-U.), C. T. R. Wilson (G.-B.) 1928 O. W. Richardson (G.-B.) 1929 L. V. de Broglie (Fr.) 1930 C. V. Raman (Inde) 1931 non décerné 1932 W. Heinsenberg (All.) 1933 P. A. M. Dirac (G.-B.), E. Schrödinger (Autr.) 1934 non décerné 1935 J. Chadwick (G.-B.) 1936 C. D. Anderson.(É-U.), V. F. Hess (Autr.) 1937 C. J. Davisson (É.-U.), G. P. Thomson (G.-B.) 1938 E. Fermi (It.) 1939 E. O. Lawrence (É.-U.) 1940 non décerné 1941 non décerné 1942 non décerné 1943 O. Stern (É.-U.) 1944 I. I. Rabi (É.-U.) 1945 W. Pauli (É.-U.) 1946 P. W. Bridgman (É.-U.) 1947 E. V. Appleton (G.-B.) 1948 P. M. S. Blackett (G.-B.) 1949 Y. Hideki (Jap.) 1950 C. F. Powell (G.-B.) 1951 J. D. Cockcroft (G.-B.), E. T. S. Walton (Irl.) 1952 F. Bloch (É.-U.), E. M. Purcell (É.-U.) 1953 F. Zernike (P.-B.) 1954 M. Born (RFA), W. Bothe (RFA) 1955 W. E. Lamb (É.-U.), P. Kusch (É.-U.) 1956 W. Shockley (É.-U.), W. H. Brattain (É.-U.), J. Bardeen (É-U.) 1957 T. D. Lee (Ch.-É.-U.), C. N. Yang (Ch.-É.-U.) 1958 P. A. Tcherenkov (URSS), I. M. Frank (URSS), I. E. Tamm (URSS) 1959 E. Segrè (É.-U.), O. Chamberlain (É.-U.) 1960 D. A. Glaser (É.-U.) 1961 R. Hofstadter (É.-U.), R. Mössbauer (RFA) 1962 L. Landau (URSS) 1963 E. Wigner (É.-U.), M. Goeppert-Mayer (É.-U.) J. Hans D. Jensen (RFA) 1964 Ch. H. Townes (É.-U.), N. G. Basov (URSS), A. M. Prokhorov (URSS) 1965 J. Schwinger (É.-U.), R. Feynman (É.-U.), Tomonaga Shinichiro (Jap.) 1966 A. Kastler (Fr.) 1967 H. Bethe (É.-U.) 1968 L. Alvarez (É.-U.) 1969 M. Gell-Mann (É.-U.) 1970 H. Alfvén (Suède), L. Néel (Fr.) 1971 D. Gabor (G.-B.) 1972 J. Bardeen (É.-U.), L. Cooper (É.-U.), J. Schrieffer (É.-U.) 1973 Esaki Leo (Jap.), I. Giaever (É.-U.), B. D. Josephson (G.-B.) 1974 M. Ryle (G.-B.), A. Hewish (G.-B.) 1975 J. Rainwater (É.-U.), A. Bohr (Dan.), B. Mottelson (Dan.) 1976 B. Richter (É.-U.), S. Ting (É.-U.) 1977 P. Anderson (É.-U.), N. Mott (G.-B.), J. H. Van Vleck (É.-U.) 1978 P. L. Kapitsa (URSS), A. A. Penzias (É.-U.), R. W. Wilson (G.-B.) 1979 S. Glashow (É.-U.), A. Salam (Pakistan), S. Weinberg (É.-U.) 1980 J. W. Cronin (É.-U.), V. L. Fitch (É.-U.) 1981 N. Bloembergen (É.-U.), A. L. Schawlow (É.-U.), K. M. Siegbahn (Suède) 1982 K. G. Wilson (É.-U.) 1983 S. Chandrasekhar (É.-U.), W. A. Fowler (É.-U.) 1984 C. Rubbia (It.), S. Van der Meer (P.-B.) 1985 K. von Klitzing (RFA) 1986 G. Binnig (RFA), H. Rohrer (Suisse), E. Ruska (RFA) 1987 J. G. Bednorz (RFA), K. A. Müller (Suisse) 1988 L. Lederman (É.-U.), M. Schwartz (É.-U.), J. Steinberger (É.-U.) 1989 H. G. Dhemelt (É.-U.), W. Paul (RFA), N. F. Ramsey (É.-U.) 1990 J. I. Friedman (É.-U.), H. W. Kendall (É.-U.), R. E. Taylor (Can.) 1991 P.-G. de Gennes (Fr.) 1992 G. Charpak (Fr.) 1993 R. A. Hulse (É.-U.), J. H. Taylor (É.-U.) 1994 B. N. Brockhouse (Can.), C. G. Shull (É.-U.) 1995 M. L. Perl (É.-U.), F. Reines (É.-U.) 1996 D. Osheroff (É.-U.), D. Lee (É.-U.), R. Richardson (É.-U.) 1997 C. Cohen-Tannoudji (Fr.), S. Chu (É.-U.), W. Phillips (É.-U.) 1998 R. Laughlin (É.-U.), D. Tsui (É.-U.), H. Störmer (All.) 1999 G. Hooft (P.-B.), M. Veltman (P.-B.) 2000 J. Kilby (É.-U.), H. Kroemer (All.), J. Alferov (Russ.) 2001 Eric A. Cornell (É.-U.), Carl E. Wieman (É.-U.), Wolfgang KeHerle (All.) 2002 R. Davis (É.-U.), R. Giacconi (É.-U.), M. Koshiba (Jap.) 2003 A. A. Abrikosov (É.-U. et Russie), V. L. Ginzburg (Russie), A. J. Leggett (G.-B. et É.-U.) 2004 D. J. Gross (É.-U.), H. D. Politzer (É.-U.), Frank Wilczek (É.-U.)

Titres des monographies Einstein Les Curies Rutherford Bohr Compton Broglie (de) Schrödinger Heisenberg Dirac Anderson Fermi Yukawa Wheeler Bardeen Feynman Abdus Salam Weinberg Pauli Copernic Galilée Kepler Descartes Pascal Huygens Boyle Römer Newton Fermat Amontons Bernoulli Coulomb Cavendish Volta Avogadro Fresnel Ampère Fraunhofer Carnot Faraday Maxwell Mendeleïev Boltzmann Balmer Michelson Morley Hertz Röntgen Becquerel Thomson Planck

III. APPLICATIONS DE LA PHYSIQUE CLASSIQUE Mécanique Électromagnétisme Thermodynamique (n.f)

1) Mécanique a) Le ressort, étude statique b) Le pendule simple c) Notion de Pression d) Moment d'une force

a) Le ressort, étude statique Constitué d'un matériau élastique pouvant subir une déformation lorsqu'une charge ou une force lui est appliquée et reprendre sa forme initiale quand cette force cesse d’être appliquée. Un ressort possède une longueur s à vide l0 . Étiré ou comprimé à la longueur l par une force F l0 T l F Il exerce par réaction une force T proportionnelle à l’élongation qu’il subit. + l F T F = k ( l – l0 ) T = - k ( l – l0 )

l0 T l F l F T F = k ( l – l0 ) T = - k ( l – l0 ) k une constante caractéristique du ressort, appelée constante de raideur ou constante d’élasticité du ressort, l’unité de k est le newton par mètre (N/m). Un ressort possède une longueur s à vide l0 . Étiré ou comprimé à la longueur l par une force F l0 T l F Il exerce par réaction une force T proportionnelle à l’élongation qu’il subit. + l F T F = k ( l – l0 ) T = - k ( l – l0 )

Utiliser le ressort comme une balance pour peser des masses Application: Utiliser le ressort comme une balance pour peser des masses 1 2 3 1 2 3 1 kg Si l’unité de longueur sur la règle graduée est par exemple 1cm, il faut un ressort de raideur k égale à: 1 kg  9.8 N/kg 1 cm p k = 980 N/m p = M g = k ( l - l0 )

b) Le pendule simple de masse m et de longueur l p + T = m g m g cosq – T = – m gn – m g sinq = m gt T Donc: – g sinq = dv dt q p = m g Avec: v = l dq dt = l q . Et donc: q + g/l sinq = 0 .. q

q = qmax cos (w t ) avec w2 = g/l q + g/l sinq = 0 .. Où w = 2 p /T sin(1,00 rad) = sin( 57,3°) = 0,8415 La période sin(0,50 rad) = sin( 28,65°) = 0,4794 sin(0,25 rad) = sin( 14,32°) = 0,2473 T = 2 p l g sinq  q pour q < 10° Pour l = 1 m et sachant que g = 9,8 ms-2 q + g/l q = 0 .. T = 2,00 s Une équation connue dont la solution est Périodique de pulsation w: Un pendule de 25 cm de long oscille avec une Période de 1,00 s. q = qmax cos (w t ) avec w2 = g/l

Pendule idéal Pendule réel

Application: Mesurer le temps Comment compenser les pertes dues frottements ? Dans le cas d'une horloge à balancier, une roue dentée relance le pendule à chaque demi-oscillation. La roue dentée tourne grâce à la descente d'une masse qu'il faut périodiquement remonter. Les frottements dissipent l'énergie mécanique mais cette perte est compensée par l'apport d'énergie fournie par la réserve.

c) Notion de pression La pression p due à une force f s'exerçant uniformément sur une surface plane s est donnée par: p = f /s L'unité de pression est le Pascal (Pa) ; 1 Pa = 1 N/m2

c) Notion de pression La pression p due à une force f s'exerçant uniformément sur une surface plane s est donnée par: p = f /s L'unité de pression est le Pascal (Pa) ; 1 Pa = 1 N/m2

c) Notion de pression La pression p due à une force f s'exerçant uniformément sur une surface plane s est donnée par: p = f /s L'unité de pression est le Pascal (Pa) ; 1 Pa = 1 N/m2

c) Notion de pression La pression p due à une force f s'exerçant uniformément sur une surface plane s est donnée par: p = f /s L'unité de pression est le Pascal (Pa) ; 1 Pa = 1 N/m2

c) Notion de pression La pression p due à une force f s'exerçant uniformément sur une surface plane s est donnée par: p = f /s L'unité de pression est le Pascal (Pa) ; 1 Pa = 1 N/m2

c) Notion de pression La pression p due à une force f s'exerçant uniformément sur une surface plane s est donnée par: p = f /s L'unité de pression est le Pascal (Pa) ; 1 Pa = 1 N/m2 Un clou

Pression dans un fluide (Principe de Pascal) La pression est transmise inchangée dans un fluide enfermé

La presse hydraulique Fluide

Application Pression sur le petit piston, généralement on utilise un compresseur

La pression Atmosphérique en Action Principe de Pascal La pression Atmosphérique en Action

A est généralement choisit comme le point d'application de F d) Moment d'une force A + a Définition o F p d M = F d Remarque OA  F = (OA) F sina = F d M = OA  F On peut écrire: A est généralement choisit comme le point d'application de F

M = OA  F o (Vraie même en 3D) A F Loi: Si un corps solide est en équilibre statique autour d'un axe fixe, la somme des moments des forces autours de cette axe agissant sur ce solide est nulle.

On montre facilement qu'à l'équilibre: Application On montre facilement qu'à l'équilibre: M1 d1 = m2 D2 ? kg M1 m2 d1 D2

Exemples Arrache clou f D F d Point d'appui O f D = F d O

Exemples Arrache clou Point d'appui O f D = F d O

Exemples Arrache clou Point d'appui O f D = F d O

Exemples Arrache clou Point d'appui O f D = F d O

Exemples Treuil l r f l = F r f F

Exemples Robinet

2) Électromagnétisme a) Électrostatique b) Électricité c) Aimants La force et le champ électriques, la charge, le dipôle b) Électricité Le courant électrique, la résistance c) Aimants Les aimants permanents, l'aimantation La force et le champ magnétique, électroaimant

a) Électrostatique F = k q1 q2 / r2 La force électrique est une force très importante e- p Derrière l'existence des atomes les électrons et les protons soient attirés et restent ensemble la formation des molécules molécules peuvent s'agréger, pour former nos cellules. Les plantes, Les animaux, les êtres humains

q1 q2 F = k r 2 q1 F =q2 k q1 r 2 E1 = k r 2 F = q2 E1 Force électrique entre deux charge: q1 exerce une force sur q2 F =q2 k q1 r 2 q1 crée un champ électrique E1 E1 = k q1 r 2 F = q2 E1 La force F est le résultat du champ électrique E1 sur la charge q2 Toute charge crée un champ électrique autour d'elle. Un corps neutre peut il être soumis à une force électrique? Oui, par exemple un dipôle.

Association de deux charges égales de signes opposé Dipôle Association de deux charges égales de signes opposé - Électriquement neutre + q Même si la distance a entre les charges opposées est petite, Le champ et par conséquent la force électrique n'est jamais nulle. + - a Le champ électrique a une influence, même sur des atomes, qui sont neutres. Ils forment donc des dipôles. Les atomes s'attirent ainsi les uns les autres. Ceci explique toutes les interactions entre molécules, et donc comment fonctionnent les cellules, pourquoi l'eau peut être sous plusieurs états (liquide, solide, gaz) forces interatomiques ou intermoléculaires : les forces de Van der Waals.

b) Électricité Le courant électrique, est un déplacement de charges (électrons). Un matériau dans lequel les électrons ne sont pas trop attachés à leurs atomes est appelé matériau conducteur. Un matériau conducteur laisse donc passer facilement le courant électrique Les meilleurs conducteurs sont les métaux (argent, cuivre) Un isolant est un matériau dans lequel les électrons sont bien attachés aux atomes. Le courant ne peut donc pas passer dans un isolant. L'air, le plastique, le verre sont de bons isolants.

Comment est caractérisé un courant électrique? Écoulement de charges Écoulement de l'eau Pression (Pascal) Tension (Volt) Débit (litre/seconde) Intensité (Ampère) Comment est caractérisé un matériau conduisant ou non l'electricité? Par sa résistance , plus un matériau laisse facilement passer le courant, plus petite est sa résistance. La résistance est grande pour un mauvais conducteur. A cause de sa résistance, les électrons dans un matériau sont ralentis, et perdent de leur énergie, en perdant de leur vitesse. Cette énergie est transformée en chaleur Une résistance traversée par un courant électrique chauffe. On appelle cela l'effet Joule.

W = ½ R I2 t Application: Chauffage électrique I: en ampères (A) R: en ohm (W) W: en joule (J) t : en seconde (s) W = ½ R I2 t La chaleur se mesure en calories, 1 calorie = 4.18 joule Une calorie permet d'élever la température de 1 gramme d'eau de 1 degrés Une résistance chauffante de 10 W est parcourue par un courant de 7.23 A. On plonge cette résistance dans un litre d'eau initialement à 25°C pendant 15 minutes. Quelle est la température finale de l'eau. A remettre demain le 11/01/2005 avant 16 heures à mon bureau 7330

c) Aimants Les aimants permanents (ne perdent jamais leur aimantation) sont des dipôles magnétiques: ils ont deux pôles, l'un qu'on appelle pôle nord et l'autre pôle sud. Lorsqu'on met deux aimants en présence, on s'aperçoit qu'ils s'attirent, leurs pôles types différents s'attirent alors que les pôles de même type se repoussent. S N Attraction S N Répulsion S N Attraction S N Répulsion

Associer deux aimants S N S N S N Nouvel aimant S N Briser un aimant S N Deux aimants S N S N Briser encore Trois aimants Les pôles Nord et Sud d'un aimant sont inséparables. La séparation crée deux aimants

Les aimants créent autour d'eux ce qu'on appelle un "champ magnétique" Boussole: petit aimant permanent

Limaille de Fer Lignes de champ

Champ magnétique terrestre Unité de mesure du champ est le Tesla (T) Le champ magnétique terrestre B0= 2. 10-5 T

Un courant qui parcourt un conducteur crée un champ magnétique B = m0 I / (2 p r) I r m0 = 4p10-7 N S L Solénoïde

Relais Électro-aimant

Sonnerie électrique N S

Sonnerie électrique