Prepa HelpCNC 2013 MP Physique II : sujet en PDF
Sujet de l'épreuve de Physique II du Concours National Commun (CNC), Maroc, session 2013, filière MP, en 4 heures. Thème : Four à induction : champ d'une bobine, courants de Foucault et alimentation par tension créneau.
Ce que traite le sujet, partie par partie
- I. Champ magnétique créé par une spire en un point de son axe. Direction du champ par symétries, expression sur l'axe en fonction de l'angle sous lequel on voit la spire, graphe et lignes de champ.
- II. Champ magnétique d'une bobine cylindrique de longueur finie. Sommation des contributions des spires sur l'axe, expression à l'aide de deux angles, passage à la bobine infinie et rapport géométrique pour une précision donnée.
- III. Champ magnétique d'une bobine cylindrique de longueur infinie. Symétries et invariances, théorème d'Ampère, champ intérieur uniforme et champ extérieur. Inductance propre et modèle de nappe de courant surfacique.
- IV. Champ magnétique d'une bobine infinie parcourue par un courant variable. Loi de Faraday et champ électrique induit orthoradial, calculé par la forme intégrale de Maxwell-Faraday en tout point de l'espace.
- V. Application : four à induction. Approximation des régimes quasi stationnaires, courants de Foucault dans le barreau, puissance Joule moyenne, influence de la fréquence et feuilletage. Vérification de l'hypothèse sur le champ induit, équation de diffusion du champ et travail à fréquence élevée.
- VI. Détermination expérimentale de l'inductance et de la résistance de la bobine. Circuit RLC série, branchements de l'oscilloscope, recherche de la résonance d'intensité et déduction de L et de la résistance. Effet de la résistance interne du générateur.
- VII. Étude de l'alimentation du four à induction. Charge RLC alimentée par une tension créneau : rôle du condensateur, spectre de la tension, valeurs efficaces et impédances des harmoniques 1 et 3. Courant quasi sinusoïdal et puissance active.
Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet
- Calcul infinitésimal du physicien : dérivées et différentielles
- Régime sinusoïdal forcé
- Circuits électriques dans l'ARQS
- Signaux périodiques et filtrage linéaire
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