Essayer de comprendre l'univers qui nous entoure, pouvoir expliquer les phénomènes de la vie de tous les jours... Basée sur des observations, des expérimentations et la réflexion, la physique recherche une explication simple, mais aussi complète que possible, pour aboutir à la formulation de lois ou principes. L'acquisition de cette démarche, appelée le raisonnement scientifique, est une école de logique, une démarche rigoureuse...Le cours met donc l'accent sur la compréhension et la réflexion.
Au terme de cette unité d’enseignement, l’étudiant sera capable de :
Le premier objectif est d'assurer un bon niveau de connaissances de base en physique, en lien avec les sciences de la vie et les phénomènes de la vie courante. Il est important d'exercer l'étudiant à observer des phénomènes physiques ainsi qu'aux réflexion, raisonnement et rigueur qui leur sont liés. Ce cours a aussi pour objectif la compréhension des applications aux sciences biologiques, géographiques, géologiques et vétérinaires, basées sur des phénomènes physiques parfois simples mais le plus souvent très complexes.
Au terme de cet enseignement, l’étudiant(e) sera capable de :
Cette unité d'enseignement est un exposé introductif de grands chapitres de l'électricité: électrostatique, électrocinétique, électromagnétisme.
Dans le cours de l'exposé oral et dans la mesure du possible, les concepts nouveaux sont introduits à partir de vidéos pré-enregistrées et/ou d'expériences réalisées en direct ou encore établis à partir de démonstrations simples et directes faites devant et avec les étudiants. L'exposé des lois fondamentales s'ensuit, l'accent étant mis sur la démarche habituelle du physicien : description, analyse et généralisation du phénomène. La signification pratique et esthétique des lois est illustrée par l'étude de nombreuses applications empruntées soit aux sciences du vivant, soit à des domaines d'intérêt général. Au cours théoriques sont associés des travaux pratiques ainsi que des travaux dirigés. Cette unité d'enseignement de physique donnant les bases en électricité, et insiste sur les concepts en lien avec les sciences de la vie.
Charges électriques et loi de Coulomb
Charges électriques
Électrisation par frottement
Électrisation par induction
Électroscope à feuilles
Loi de Coulomb
Champ électrique
Les lignes de champ électrique
Ampoules de Lorenzini
Poissons électriques
Champ électrique et conducteur
Théorème de Gauss
Champ électrique créé par un fil parcouru par un courant
Champ électrique créé par une feuille plane infinie et chargée
Champ électrique créé entre deux feuilles planes infinies et électriquement opposées
Potentiel électrique
Différence de potentiel électrique (tension)
Électroencéphalographie (EEG)
Courant et résistance
Courant continu et courant alternatif
Générateur électrique
Champ électrique et vitesse de migration (courant continu)
Résistivité et loi de Pouillet
Loi d’Ohm
Conducteur et isolant
Conducteur
Isolant
Semi-conducteur
Supraconducteur
Effet Joule
Condensateur et diélectrique
Condensateur plan
Diélectrique
Circuit à courant continu
Groupement de résistances placées en série
Groupement de résistances placées en parallèle
Groupement de condensateurs placés en série
Groupement de condensateurs placés en parallèle
Circuit contenant une résistance
Circuit contenant une résistance et un condensateur (circuit RC)
Temps caractéristique d’un condensateur
Applications à l’électrophysiologie
Défibrillateur
Fibre nerveuse (au repos)
Modèle électrique de la fibre nerveuse
Réponse à un stimulus
Importance de la myéline
Courant alternatif
Générateur de courant/tension alternatif/ve
Intensité efficace
Redresseur à une alternance
Redresseur à double alternance
Transport de l’énergie électrique
Dangers et protection
Instruments de mesure
Risques
Protection
Champ magnétique
Notre planète, ce gros aimant
Navigation magnétique des animaux
Substances magnétiques
Champ magnétique et induction électromagnétique
Création d'un champ d'induction magnétique à partir d'un courant
Train à sustentation magnétique
Création d'un courant par un champ magnétique (induction électromagnétique)
Générateur électrique
Transformateur
Chargeur sans fil
Effet d'un champ d'induction magnétique sur une charge en mouvement
Effet d'un champ d'induction magnétique sur un conducteur parcouru par un courant
Mouvement des particules chargées dans les champs magnétiques
Le mouvement circulaire
Le mouvement hélicoïdal
Applications diverses
Moteur électrique
Dynamo et alternateur
Cyclotron
Pic de Bragg
Courants de Foucault
Champ magnétique variable
Déplacement d’un matériau conducteur devant un champ magnétique constant
Quelques applications des courants de Foucault
Débitmètre électromagnétique
Imagerie par résonance magnétique (IRM ou RMN)
Moment magnétique du noyau atomique
Champ magnétique extérieur
La résonance
La relaxation
Sonder le corps humain
Télécommunication
Séances d’exercices organisées en TD par un assistant en petits groupes (20 à 27 étudiant par groupe).
10 heures de séances d'exercices (TD) et de travaux pratiques sont liées à cette unité d'enseignement. Ces séances font partie d'un ensemble de TD et TP associés aux unités d'enseignement SPHYB113 et de SPHYB114.
La partie théorique de l'unité d'enseignement sera donnée à la fois sous forme de vidéos pré-enregistrées (classe inversée) et sous forme de cours interactif en auditoire (avec support d'un diaporama) ou encore entièrement par vidéo en cas d’enseignement à distance. Les vidéos enregistrées doivent être visionnées par les étudiants avant la séance de cours en auditoire afin d'en maîtriser les notions et concepts de base sur lesquels se basera la discussion (mise en pratique et application) en auditoire.
En dehors des séances en auditoire, l'étudiant(e) est invité(e) à poser toutes ses questions au professeur via le forum mis en place sur la plateforme de travail et de collaboration en ligne nommée WebCampus.
Les exercices seront encadrés par un enseignant en séance de travaux dirigés (TD), c'est-à-dire que les étudiants résoudront eux-mêmes activement les problèmes avec l'aide de l'enseignant.
Pendant les cours, de nombreuses expériences sont réalisées en direct. Ces expériences visent à observer un nouveau phénomène et à le faire comprendre, ou illustrent les applications. Des supports multimédia (Powerpoint, animations, films, ...) sont également utilisés pour expliciter les applications (fibre nerveuse, IRM, cyclotron...).
Cette unité d'enseignement comprenant trois parties distinctes mais complémentaires, l’évaluation comprendra un examen sur le cours théorique, incluant des exercices (évaluation des travaux dirigés) et une évaluation continue sur les travaux pratiques.
Les travaux pratiques (TP) sont évalués de manière continue par les assistants/enseignants. Les TP sont obligatoires. En cas de maladie ou d’absence exceptionnelle à justifier auprès du secrétariat de la faculté, l'étudiant doit contacter l'assistant dès son retour à l'Université afin d'organiser une séance de récupération. Considérant que les TP font l'objet d'une évaluation continue, la note obtenue en cours d'année sera reportée sur les différentes session, le cas échéant, sans possibilité de pouvoir améliorer sa note. La note de TP ainsi obtenue est intégrée, ensuite, à la note de cours où elle intervient pour environ 15% de la note globale.
L'évaluation sur les travaux dirigés (TD) se déroule durant les sessions de juin et d’août, en même temps que les examens sur le cours théorique. L'examen écrit de TD demande de solutionner des exercices inspirés de ceux réalisés pendant l'année en séances TD. La note de TD ainsi obtenue est intégrée, ensuite, à la note de cours où elle intervient pour environ 20% de la note globale.
Les critères d'appréciation sont, essentiellement, la compréhension et la réflexion logique: à partir d'hypothèse(s) claire(s) et/ou de définitions précises, exprimer, parfois avec un minimum de développement mathématique, la perception 'physique' d'un problème ; on peut également demander d’expliquer une application. Une réponse nécessite souvent la présentation d'un schéma ou d'un graphe clair et convenablement dessiné. Le 'par coeur' est proscrit; quelques ordres de grandeur numérique sont à retenir.
L'examen aura une durée de deux heures et se déroulera en ligne ou en présentiel. L'examen sur le cours théorique et les TD est écrit en juin et août.
Les consignes précises seront communiquées en temps utile et certaines modifications aux présentes modalités d’évaluation pourront être apportées en fonction de l’évolution de la crise sanitaire.
L'ouvrage de référence est le syllabus vendu au Service Reprographie de l'UNamur et disponible pour les étudiants inscrits à cette unité d'enseignement, en ligne et gratuitement, sur WebCampus. Ce syllabus n'est pas obligatoire.
Les étudiants curieux iront également consulter :
- Physique II – Électricité et Magnétisme, Harris Benson, De Boeck, ISBN 9782804193805
- Physique, Eugène Hecht, De Boeck, ISBN 978-2744500183
- Physique, Joseph Kane et Morton Sternheim, Dunod, ISBN 2100071696
- Physique 3 – énergie Électricité, Paul Avanzi et al., lep, ISBN 9782606012724