d'enseignement
en ligne
Ce cours suppose acquises les notions de base de physique de l'électricité et des ondes, telles que dispensées dans les cours des deux premières années du Baccalauréat.
Ce cours vise à identifier et mettre en oeuvre les lois de base de l'électromagnétisme (partie 1) et des dispositifs électroniques (partie 2) en vue de leurs applications dans les cours avancés des filières électricité, électromécanique ou physique appliquée.
d'apprentissage
a. Contribution de l'activité au référentiel AA (AA du programme)
Axe 1 (1.1, 1.2, 1.3), Axe 2 (2.2), Axe 3 (3.2)
b. A l'issue de ce cours, l'étudiant sera en mesure de :
Partie 1 : Electromagnétisme
- Mettre en équation et résoudre de manière rigoureuse les problèmes électrostatiques et magnétostatiques comportant des distributions de charges et de courants de formes canoniques dans le vide, en précisant les hypothèses simplificatrices utilisées.
- Mettre en équation les problèmes de calcul de champs électrostatiques et magnétostatiques dans et autour de structures diélectriques et magnétiques de permittivité et perméabilité connues et de formes canoniques, en appliquant adéquatement les conditions aux limites.
- Calculer les résistances, inductances et capacités distribués de structures géométriques de formes simples.
- Calculer les champs, forces et tensions induites dans un circuit magnétique.
- Calculer les champs électromagnétiques sur les lignes de transmission et utiliser leur circuit équivalent pour dimensionner des circuits d'adaptation d'impédance à l'aide de tronçons de ligne et d'éléments discrets en utilisant l'abaque de Smith.
Partie 2 : Dispositifs électroniques
- Identifier et décrire les mécanismes physiques du fonctionnement de la jonction PN, du transistor bipolaire et du transistor MOS de tailles microniques,
- en dériver les modèles mathématiques de leurs caractéristiques électriques en régimes statiques et petits-signaux basse fréquence,
- les représenter graphiquement,
- comparer et discuter ces modèles avec des caractéristiques de dispositifs réels.
Acquis d'apprentissage transversaux :
Vérifier les unités des différentes variables et termes qui apparaissent dans les équations constitutives d'un modèle
La contribution de cette UE au développement et à la maîtrise des compétences et acquis du (des) programme(s) est accessible à la fin de cette fiche, dans la partie « Programmes/formations proposant cette unité d’enseignement (UE) ».
des acquis des étudiants
Les étudiants seront évalués par écrit sur base des objectifs particuliers annoncés précédemment.
Pour la partie électromagnétisme, l'examen écrit portera sur la résolution de problèmes d'ingénierie. Les questions peuvent combiner des notions vues dans différents chapitres du cours.
L'examen de la partie électromagnétisme est à livre ouvert.
Pour la partie dispositifs électroniques, l'examen écrit est à livre fermé. Une partie théorique porte sur des questions de développement et de compréhension de concepts. Un formulaire est distribué à l'examen pour la partie exercices. Les exercices sont similaires à ce qui est proposé en séances.
Les travaux pratiques ne sont pas cotés.
Le cours est organisé autour des cours théoriques et des séances d'exercices.
Les enseignants privilégient la bonne connaissance des notions de base.
Les exercices permettent d'apprendre à maîtriser la mise en oeuvre des équations de Maxwell pour la résolution de problèmes simples d'électromagnétisme.
Dans la partie dispositifs électroniqes, il s'agit de résoudre des problèmes simples de physique des semiconducteurs et des dispositifs de base.
L'activité se donne en présentiel.
Le cours contient les outils nécessaires à la résolution des problèmes d'électromagnétismes classiques et permet aux étudiants de mettre ces outils en pratique dans la résolution de problèmes simples. Une grande attention est portée à la démarche de modélisation de problèmes pratiques et à leur mise en équation. Les équations disponibles sont peu nombreuses, la difficulté réside principalement dans le choix de la forme des équations la plus adéquate (équations intégrales ou différentielles, coordonnées cartésiennes ou sphériques, etc.) pour le problème posé.
La partie dispositifs électroniques utilise une démarche similaire. Les équations sont adaptées et simplifiées au cas des semiconducteurs. Sur cette base, la physique des dispositifs semiconducteurs principaux est mise en équation et les résultats confrontés à leurs caractéristiques réelles. Les conditions de validité des modèles simples, leurs limites et corrections de second ordre sont largement discutées.
Livre de référence : Engineering Electromagnetics, Hayt et Buck, McGraw Hill, 7e édition
Notes sur Moodle pour les dispositifs électroniques
en charge
