Prepa HelpCNC 2015 PSI Physique II : sujet en PDF
Sujet de l'épreuve de Physique II du Concours National Commun (CNC), Maroc, session 2015, filière PSI, en 4 heures. Thème : Étude d'un capteur capacitif : du condensateur plan à la mesure numérique du niveau d'un liquide.
Ce que traite le sujet, partie par partie
- 1. Champ électrostatique d'un système de deux plans conducteurs. Champ et potentiel d'un plan chargé par les symétries et l'équation de Maxwell-Gauss, puis superposition de deux plans et tracé du champ et du potentiel.
- 2. Condensateur plan. Capacité et énergie du condensateur plan, densité volumique d'énergie. Effet d'une plaque métallique introduite entre les armatures, à charge puis à tension constante, et d'une lame diélectrique remplissant tout ou partie de l'espace.
- 3. Charge lente du condensateur plan. Charge dans un circuit RC et bilan d'énergie. Équations de Maxwell, courant de déplacement, champ magnétique entre les armatures, vecteur de Poynting et énergie entrée dans le condensateur, limite de l'approximation sur Maxwell-Faraday.
- 4. Application : capteur capacitif. Condensateur partiellement plongé dans un liquide isolant, assimilé à deux condensateurs en parallèle : capacité affine de la hauteur de liquide et valeurs numériques.
- 5. Mesure du niveau d'un liquide dans un réservoir. Chaîne d'acquisition : multivibrateur astable, mise en forme par diode Zener, monostable dont la tension moyenne dépend de la hauteur, filtre passe-bas et spectre. Échantillonnage, convertisseur analogique-numérique sur 8 bits, résolution et incertitude sur la hauteur.
Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet
- Régimes transitoires
- Équations différentielles linéaires du premier ordre
- Oscillateurs électroniques
- Électronique numérique
- Filtrage linéaire
- Amplificateur linéaire intégré
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