Physique appliquée : énergie, champs et thermique
Notions à consolider
Le candidat doit relier les grandeurs physiques aux applications électrotechniques : champ magnétique créé par un conducteur (B = μ0I/2πr), force de Laplace F = BILsinα, induction, énergie magnétique W = ½LI². En thermique, connaître les modes de transfert (conduction, convection, rayonnement), la loi de Fourier et la résistance thermique. En mécanique, maîtriser le couple, la puissance P = TΩ, l'énergie cinétique et le moment d'inertie. En électricité générale, appliquer la loi d'Ohm, les lois de Kirchhoff et le bilan énergétique.
Pièges à éviter
Oublier le sinus dans la force de Laplace ; confondre champ B (tesla) et flux Φ (weber) ; utiliser la mauvaise perméabilité ; oublier que la puissance mécanique s'exprime en watts avec Ω en rad/s ; confondre chaleur et température ; négliger les pertes par effet Joule dans un bilan ; mélanger les unités (mT et T, cm et m).
Exemple travaillé
Un conducteur de 20 cm parcouru par 5 A est placé perpendiculairement à un champ de 0,4 T. La force vaut F = BIL = 0,4 × 5 × 0,2 = 0,4 N. Si ce conducteur se déplace à 2 m/s, la puissance mécanique développée est P = Fv = 0,8 W. En thermique, une résistance dissipant 50 W dans un bloc de résistance thermique 0,5 K/W voit sa température s'élever de ΔT = 50 × 0,5 = 25 K au-dessus de l'ambiant. Règle de pouce : toujours tracer le schéma des forces et convertir en unités SI avant de calculer.