diff --git a/00.brainstorming-pedagogical-teams/45.synthesis-structuring/electromagnetism/structure-example/30.n3/textbook.fr.md b/00.brainstorming-pedagogical-teams/45.synthesis-structuring/electromagnetism/structure-example/30.n3/textbook.fr.md deleted file mode 100644 index 0a634d681..000000000 --- a/00.brainstorming-pedagogical-teams/45.synthesis-structuring/electromagnetism/structure-example/30.n3/textbook.fr.md +++ /dev/null @@ -1,379 +0,0 @@ ---- -title: Exemple de structure possible sur le thème "Electromagnétisme" -published: true -routable: true -visible: false -lessons: - - slug: structure-example-123-electromagnetism - order: 3 - - slug: structure-example-234-electromagnetism - order: 2 ---- - - -$`\def\oint{\displaystyle\mathop{{\int}\mkern-16mu \scriptsize \bigcirc}}`$ - -#### Conseils pour penser la structuration de ce niveau 3 - -C'est l'**équivalent de la première ou des deux premières années à l'université**. -Il y a un grand saut avec le niveau inférieur. Mais nous ne sommes pas limités -à un nombre d'heures ou de pages. Nous pouvons faire une progression tranquille et maîtrisée -à l'intérieur même de ce niveau 3. - -Le lycée n'est pas homogène, il y a des filières, spécialités et options, et par ailleurs -les programmes varient aussi selon les pays et les époques. Certains outils mathématiques -de niveau N3 peuvent être vus déjà au lycée. A l'inverse, il est possible que certains thèmes -de notre niveau N2, ne soient pas vus au lycée. **Pensez ces niveaux 2 et 3 librement et** -**sans références en tête**. - -Même à l'intérieur d'un niveau, il faut être très progressif, nous avons l'espace pour cela. -Le gap ne doit pas être trop grand d'un niveau à l'autre, pour ne pas démotiver -les étudiants. - - -##### Les blocs - -Dans ce niveau 3, les **blocs** sont importants parce qu'ils **permettent de différencier** -**les étudiants**. Par exemple nous pouvons faire un bloc électrostatique pour des -étudiants qui souhaitent s'arrêter à ce niveau 3 en électromagnétisme. Cela peut être -un bloc avec seulement des calculs directs, et la notion de dipôle électrique. Mais -sans le théorèmes de Gauss et l'opérateur divergence, qui seront mis dans un autre -bloc pour les étudiants qui doivent préparer la maîtrise des équations de -l'électromagnétisme de Maxwell au niveau 4. - -Plus tard on pourra associer une metadonnée dans le fichier, pour sélectionner certains -blocs et proposer des circuits pédagogiques spécifiques selon le souhait de l'étudiant. - -Utilisez donc les blocs pour **cibler les différentes pré-spécialités** au sein -de ce niveau 3. - -Note : Un bloc, qui peut contenir plusieurs chapitres et de nombreuses figures, peut être -assez lourd, mais l'estimation est que un bloc affiché dans un mode de présentation, -s'affiche relativement rapidement en 4G (même hors connection wifi). Un bloc correspondra -fort probablement à 1 page web de M3P2, sinon 2 ou 3. - --------------------------------------------------------------------------------- - -##### Code de couleurs de blocs dans cette étape de conception : - -!! BLOC : tous les étudiants qui entrent dans ce niveau 3 - -!!!! BLOC étudiants qui devront maîtriser l'électromagnétisme de Maxwell au niveau 4 - --------------------------------------------------------------------------------- - -#### Un exemple de ce qu'il faut arriver à faire en terme de structure : niv 3 - -!! *BLOC ELMAG3-1* -!! -!! *Titre possible* : Schéma conceptuel de l'électromagnétisme -!! -!! *Description succincte :*
-!! Une introduction sur les niveaux 3 et 4 de l'enseignement de l'électromagnétisme -!! destiné aux physiciens et autres qui devront maîtriser les équations de Maxwell. -!! Et un guide d'apprentissage sur les niveaux 3 et 4. -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! * donner une vision générale de l'électromagnétisme, le cycle :
-!! charges en mouvements
-!! $`=`$ (4 equations de Maxwell) $`\Longrightarrow`$
-!! forces de Lorentz sur les charges
-!! $`=`$ (Dynamique $`\overrightarrow{dp}=\overrightarrow{F}.dt)\Longrightarrow`$
-!! modification du mouvement des charges.
-!! * domaine de validité -!! * bref historique -!! * guide d'apprentissage du niveau 3 et des blocs pour tous au niveau 4 : -! pourquoi d'abord électrostat, magnétosta, -!! pourquoi outil mathématique divergence, rotationnel, etc...,
-!! différence entre électromag dans le vide, et dans la matière (moyennes des champs -!! dans des volumes mésoscopiques), ... -!! -!! *Pour qui ?* tous, à ce niveau 3. - --------------------------------------------------------------------------------- - -!! *BLOC ELMAG3-2* -!! -!! *Titre possible* : *Introduction aux phénomènes électromagnétiques* -!! -!! *Description succincte :* Une vision générale des phénomènes électromagnétiques -!! de niveau N3, en privilégiant l'étude phénoménologique avec l'outil mathématique -!! de niveau N3 privée des outils divergence et rotationnel (on peut les citer et donner -!! la signification intuitive, mais ne pas aller plus loin) nécessaire pour -!! l'électromagnétisme de Maxwell. -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! Les causes du champ électrique ( statique : charges ; et variable : B variable, -!! donc en particulier courants variables, courants et aimants se déplaçant). -!! Les causes du champ magnétiques ( statique : courants constants ; et variable E variable, -!! donc en particulier courants variables, courants et aimants se déplaçant). -!! -!! *Pour qui ?* Pour qui ? tous (physique, biologie, écologie, etc…) de niveau N3. - --------------------------------------------------------------------------------- - -!! *BLOC ELMAG3-3* -!! -!! *Titre possible* : Electrostatique dans le vide : calculs directs -!! -!! *Description succincte :* Electrostatique : E et V, avec relation intégrale (circulation) -!! et locale (gradient) entre E et V. Calculs directs de E créé par des charges, et -!! de F induit par E sur des charges, introduction au dipôle électrique -!! (force et moment qui s'exerce sur lui, et champ E qu'il créé à grande distance). -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! -!! *Pour qui ?* tous (physique, biologie, écologie, etc…) de niveau N3. - --------------------------------------------------------------------------------- - -!!!! *BLOC ELMAG3-4* -!!!! -!!!! *Titre possible* : Electrostatique dans le vide : premiers pas vers les équations de Maxwell -!!!! -!!!! *Description succincte :* Théorème de Gauss (intégral et local) et tout l'outil -!!!! conceptuel et mathématique associé : symétries, vecteurs et pseudo vecteurs, divergence, -!!!! rotationnel, laplacien, équation de Poisson -!!!! -!!!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!!!! établir au final $`div\overrightarrow{E}=\rho/\epsilon_0`$, mais aussi -!!!! $`\overrightarrow{rot}\overrightarrow{E}=\overrightarrow{0}`$ -!!!! et $`\Delta V = \rho/\epsilon_0`$ -!!!! -!!!! -!!!! *Pour qui ?* physiciens et autres qui devront maîtriser les équations de Maxwell. - --------------------------------------------------------------------------------- - -!! *BLOC ELMAG3-5* -!! -!! *Titre possible* : Les milieux conducteurs (soumis à E stationnaire) -!! -!! *Description succincte :* milieux conducteur & semiconducteurs, charges liées -!! ET présence de charges libres, vitesse thermique. -!! Matériaux (solide) cond. et semi-cond soumis à E stationnaire : vitesse de dérive, notion de trou -!! Cond. participant à circuit conducteur fermé : vecteur densité volumique de courant, -!! puis surfacique, intensité, résistivité-conductivité (prop locale) et résistance, -!! Loi d'Ohm (locale et intégrale), équationd de conservation de la charge (tous voient -!! ou revoient ici la divergence) -!! Cond. isolé : champ électrique exterieur/interne/total, transitoire : champ E extérieur => charges libres -!! en surface, équilibre => Etotal=0 => équipotentielle & densité volumique de charge nulle -!! (justification phénoménologique, et par Th Gauss cité pour tous) -!! vers cage de Faraday et ondes EM (même si c'est E variable) -!! -!! *Idée* : c'est pour tous au niveau 3. Si c'est trop détaillé pour certains, il -!! reste une description de ce thème au niveau 2 -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! -!! *Pour qui ?* tous au niveau 3 - --------------------------------------------------------------------------------- - -!! *BLOC ELMAG3-6* -!! -!! *Titre possible* : Les milieux diélectriques 1 (soumis à Eext stationnaire) -!! -!! *Description succincte :* Description succincte : milieu diélectrique, moment dipolaire -!! électrique, phénomènes à l'origine des moments dipolaires, vecteur polarisation, -!! polarisation électronique, atomique et d'orientation, relation E et P, milieux LHI : -!! susceptibilité, polarisation uniforme, non uniforme, densité volumique de charges -!! de polarisation, densité surfacique de charges de polarisation, interface diélectrique/conducteur -!! avec diélectrique isotrope/anisotrope, vecteur induction électrique, liens entre D, E, P,ε, ε_0, ε_r, χe -!! (tout cela pour E stationnaire, mais dans "au-delà, on indique que cela dépendra de la fréquence -!! du champ E =>N4) -!! -!! *Idée* : c'est pour tous au niveau 3. Si c'est trop détaillé pour certains, il -!! reste une description de ce thème au niveau 2 -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! -!! *Pour qui ?* tous au niveau 3 - --------------------------------------------------------------------------------- - -!!!! *BLOC ELMAG3-7* -!!!! -!!!! *Titre possible* : Les milieux diélectriques 2 (soumis à Eext stationnaire) -!!!! -!!!! *Description succincte :* Théorème de Gauss (intégral et local) exprimé -!!!! avec E, puis avec D -!!!! -!!!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!!!! -!!!! -!!!! *Pour qui ?* physiciens et autres qui devront maîtriser les équations de Maxwell -!!!! dans la matière et aux interfaces - --------------------------------------------------------------------------------- - -!! *BLOC ELMAG3-8* -!! -!! *Titre possible* : Les condensateurs (soumis à E stationnaire) -!! -!! *Description succincte :* Conducteurs en influence totale - condensateurs -!! - capacité - avec et sans diéléctrique - série et en parallèle - énergie - et ? -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! -!! *Pour qui ?* tous au niveau 3 - --------------------------------------------------------------------------------- - -!! *BLOC ELMAG3-9* -!! -!! *Titre possible* : Magnétostatique dans le vide : calculs directs -!! -!! *Description succincte :* B (induction) et, H!(excitation) et calculs directs -!! divers,
-!! Les causes du champ magnétique, calculs directs de B/H (fil infini et -!! que peut-on dire de B/H créé par une nappe de courant, par boucle de courant circulaire -!! en un point de son axe, et loin de la boucle (analogie avec E, car pas B=rotA), et -!! invariance par rapport à la forme exacte de la boucle dans son plan. Notion de -!! dipôle magnétique.
-!! Les effets de B : calculs de forces induites par B, entre 2 conducteurs rectilignes -!! infinis parcouru par I cst, force et moment exercés par B sur une boucle circulaire -!! rigide de courant, vers l'action d'un B sur un dipôle magnétique. -!! -!! *Idée* : c'est pour tous au niveau 3. Si c'est trop détaillé pour certains, il -!! reste une description de ce thème au niveau 2 -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! -!! *Pour qui ?* tous au niveau 3 - --------------------------------------------------------------------------------- - -!!!! *BLOC ELMAG3-10* -!!!! -!!!! *Titre possible* : Magnétostatique dans le vide : premiers pas vers les équations -!!!! de Maxwell -!!!! -!!!! *Description succincte :* Théorème d'Ampères (intégral et local) et tout l'outil -!!!! conceptuel et mathématique divergence, rotationnel, nécessaire aux équations de -!!!! Maxwell , B = rot (A), lien entre A et j, retour sur champ B/H créé par boucle -!!!! circulaire de courant loin ed la boucle. -!!!! -!!!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!!!! établir au final $`rot\overrightarrow{H}=\overrightarrow{j}`$ / -!!!! $`rot\overrightarrow{B}=\mu_0\overrightarrow{j}`$ ET $`\oint \overrightarrow{B}\cdot\overrightarrow{dS}=0`$, -!!!! Pointer la différence entre $`\displaystyle\int`$ et $`\oint`$ : cas du champ magnétique. -!!!! -!!!! *Pour qui ?* physiciens et autres qui devront maîtriser les équations de Maxwell. - --------------------------------------------------------------------------------- - -!! *BLOC ELMAG3-11* -!! -!! *Titre possible* : Les milieux magnétique 1 (soumis à Bext stationnaire) -!! -!! *Description succincte :* milieux magnétiques, moment magnétiques : orbital et de spin, -!! aimantation M, aimantation : approche ampérienne à ce niveau N3, -!! aimantation non uniforme => vecteur densité volumique de courants d'aimantation , -!! uniforme/non uniforme => vecteur densité surfacique de courant d'aimantation, -!! paramagnétisme/diamagnétisme/ferromagnétisme. -!! liens entre H, B, M ,μ, μ_0, μ_r, χ_m, dans milieux LHI ou non -!! -!! *Idée* : c'est pour tous au niveau 3. Si c'est trop détaillé pour certains, il -!! reste une description de ce thème au niveau 2 -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! -!! *Pour qui ?* tous au niveau 3 - --------------------------------------------------------------------------------- - -!!!! *BLOC ELMAG3-12* -!!!! -!!!! *Titre possible* : Les milieux magnétique 2 (soumis à Bext stationnaire) -!!!! -!!!! *Description succincte :* théorème d'Ampère en fonction de B , puis de H -!!!! -!!!! *Pour qui ?* physiciens et autres qui devront maîtriser les équations de Maxwell -!!!! dans la matière et aux interfaces - --------------------------------------------------------------------------------- - -!! *BLOC ELMAG3-13* -!! -!! *Titre possible* : Phénomènes d'induction électromagnétique : premiers pas -!! -!! *Description succincte :* Pour ceux qui en resteront à ce niveau 3, sans atteindre -!! les équations de Maxwell. -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! le couplage électromagnétique, -!! force électromotrice $`e=-d\Phi/dt`$ et conséquences. -!! -!! *Pour qui ?* tous au niveau 3 - --------------------------------------------------------------------------------- - -!! *BLOC ELMAG3-14* -!! -!! *Titre possible* : Les ondes électromagnétiques : premiers pas -!! -!! *Description succincte :* Pour ceux qui en resteront à ce niveau 3, sans atteindre -!! les équations de Maxwell. -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! Description des ondes électromagnétiques. -!! En lien très fort avec un autre thème à ouvrir -!! sur les "ondes" à construire (les ondes en générales, qui se diversifieront au fur et à mesure que -!! l'on monte dans les niveaux) -!! -!! *Pour qui ?* tous au niveau 3 - --------------------------------------------------------------------------------- - -!! *BLOC ELMAG3-15* -!! -!! *Titre possible* : Selfs et transformateurs -!! -!! *Description succincte :* bobine=solénoïde=self - inductance - -!! avec et sans noyau ferromagnétique - série et parallèle - énergie - et ? -!! -!! *Idée* : c'est pour tous au niveau 3. Si c'est trop détaillé pour certains, il -!! reste une description de ce thème au niveau 2 -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! -!! *Pour qui ?* tous au niveau 3 - --------------------------------------------------------------------------------- - -!!!! *BLOC ELMAG3-16* -!!!! -!!!! *Titre possible* : Interfaces, diodes et transistors ? -!!!! -!!!! *Description succincte :* -!!!! -!!!! *Pour qui ?* physiciens, électroniciens, Télécoms - --------------------------------------------------------------------------------- - -!! *BLOC ELMAG3-17* -!! -!! *Titre possible* : Les circuits électriques -!! -!! *Description succincte :* Générateurs de tension, générateurs de courant, -!! récepteurs. Lois de Kirchhoff, théorème de superposition, théorème de Thévenin, -!! théorème de Norton. Relation de Millman. -!! Les courants variables et les courants alternatifs dans -!! l’approximation des régimes quasi–stationnaires. -!! Régimes propres, régimes transitoires, constante de temps, régime forcé. -!! Représentation de Fresnel, utilisation des complexes, puissance en alternatif, résonance. -!! Utilisation des complexes, charge et décharge d’un condensateur, ponts en alternatif, -!! circuits LC, RLC -!! -!! *Idée* : c'est pour tous au niveau 3. Si c'est trop détaillé pour certains, il -!! reste une description de ce thème au niveau 2 -!! -!! *Eleménts de programme, ou structuration en chapitre* : -!! -!! *Pour qui ?* tous au niveau 3 - --------------------------------------------------------------------------------- - -autres -