Mines-Ponts 2020 MP Physique 2 : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique 2 du Concours commun Mines-Ponts, France, session 2020, filière MP, en 3 heures. Thème : La loi de Wiedemann-Franz : conductivités électrique et thermique du cuivre.

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Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : détermination expérimentale de la conductivité électrique du cuivre. Mesure de la résistance d'un fil de cuivre à l'ohmmètre puis par voltmètre et ampèremètre, choix des calibres, incertitudes d'après les notices, erreur systématique des deux montages possibles et estimation de la conductivité.
  À revoir : Mesures et incertitudes, Circuits électriques dans l'ARQS
• Partie II : relation entre conductivités thermique et électrique. Modèle de Drude : vitesse limite d'un électron soumis à un frottement fluide, modèle probabiliste des collisions et interprétation du temps de relaxation, flux thermique porté par les électrons et loi de Fourier, puis coefficient de Lorenz classique comparé à celui du modèle quantique de Sommerfeld.
  À revoir : Équations différentielles linéaires du premier ordre
• Partie III : détermination expérimentale de la conductivité thermique du cuivre. Méthode flash sur une plaque de cuivre : équation de diffusion thermique, séparation des variables, solution en série de cosinus avec ses coefficients, réponse de la face arrière et lecture du temps de demi-montée pour estimer la conductivité, puis test de la loi de Wiedemann-Franz.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Mesures et incertitudes
• Circuits électriques dans l'ARQS
• Équations différentielles linéaires du premier ordre

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