GEL-2000 : Électromagnétisme - Pixel

Faculté des sciences et de génie
Département de génie électrique et de génie informatique
PLAN DE COURS
GEL-2000 : Électromagnétisme
NRC 83183 | Automne 2016
Préalables : GEL 1000* ET MAT 1910
Mode d'enseignement : Présentiel
Temps consacré : 3-1-5
Crédit(s) : 3
Vecteurs et champs; champs électrique et magnétique; force de Lorentz; matériaux. Lois de Faraday et d'Ampère; équations de Maxwell
sous forme intégrale; cas statique; conditions aux frontières. Équations de Maxwell sous forme différentielle; fonctions de potentiel; cas
statique; stockage d'énergie. Champs statiques et quasi-statiques : équations de Poisson et de Laplace; capacité, conductance,
inductance; circuits magnétiques; conversion électromécanique; calculs numériques. Onde plane uniforme; solution sinusoïdale dans le
vide, dans un diélectrique et dans un conducteur; vecteur de Poynting.
Plage horaire
Cours en classe
mardi
10h30 à 12h20
PLT-2700
Du 6 sept. 2016 au 16 déc. 2016
mercredi
08h30 à 09h20
PLT-2573
Du 6 sept. 2016 au 16 déc. 2016
09h30 à 10h20
PLT-2573
Du 6 sept. 2016 au 16 déc. 2016
Atelier
mercredi
Il se peut que l'horaire du cours ait été modifié depuis la dernière synchronisation avec Capsule. Vérifier l'horaire dans Capsule

Calendrier de la session
Site de cours
https://sitescours.monportail.ulaval.ca/ena/site/accueil?idSite=71235
Coordonnées et disponibilités
Sophie La Rochelle
Professeure
Pavillon Optique-Photonique, bur 2127
[email protected]
Tél. : 656-2131 poste 3559
© Université Laval
Sophie Larochelle
Enseignante
[email protected]
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Soutien technique
Pour recevoir du soutien technique relatif à l'utilisation de monPortail, contactez :
Comptoir LiberT (FSG)
Pavillon Adrien-Pouliot, Local 3709
[email protected]
418-656-2131 poste 4651
Session d'automne et hiver
Lundi
08h00 à 18h45
Mardi
08h00 à 18h45
Mercredi
08h00 à 18h45
Jeudi
08h00 à 18h45
Vendredi
08h00 à 16h45
Session d'été
Lundi
08h00 à 16h00
Mardi
08h00 à 16h00
Mercredi
08h00 à 16h00
Jeudi
08h00 à 16h00
Vendredi
08h00 à 16h45
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Sommaire
Description du cours .......................................................................................................................... 4
Lien avec le programme ..................................................................................................................................................................................................... 4
Objectifs ................................................................................................................................................................................................................................. 4
Évaluation de qualités ou de compétences développées dans le programme. .................................................................................................... 4
Contenu du cours ................................................................................................................................................................................................................ 4
Déroulement du cours ........................................................................................................................................................................................................ 5
Contenu et activités ........................................................................................................................... 5
Évaluations et résultats ..................................................................................................................... 5
Échelle des cotes .................................................................................................................................................................................................................. 5
Modalités d'évaluation ....................................................................................................................................................................................................... 5
Informations détaillées sur les évaluations sommatives ............................................................................................................................................ 6
Mini test #1 ..................................................................................................................................................................................................................... 6
Examen partiel .............................................................................................................................................................................................................. 6
Mini test #2 ..................................................................................................................................................................................................................... 6
Examen final ................................................................................................................................................................................................................... 7
Détails sur les modalités d'évaluation ............................................................................................................................................................................. 7
Consignes sur les travaux ................................................................................................................................................................................................... 7
Modalités sur les laboratoires ........................................................................................................................................................................................... 8
Politique sur les examens ................................................................................................................................................................................................... 8
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques ..................................................................................................................................................... 8
Politique sur le plagiat et la fraude académique .......................................................................................................................................................... 8
Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental ................................................................................................ 9
Matériel didactique ............................................................................................................................ 9
Matériel obligatoire ............................................................................................................................................................................................................. 9
Médiagraphie et annexes ................................................................................................................... 9
Bibliographie ......................................................................................................................................................................................................................... 9
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Description du cours
Lien avec le programme
Ce cours participe à la poursuite des objectifs suivants :
• Posséder les bases conceptuelles et physiques de la discipline du génie électrique.
Ce cours est offert en 3e session du programme de baccalauréat en génie électrique et présente les concepts fondamentaux de
l'électromagnétisme. Des situations simples sont modélisées et résolues analytiquement à l'aide des outils de calcul différentiel et
intégral. Les applications de ces notions à divers aspects du génie électrique sont également illustrées et discutées. Les concepts
abordés dans ce cours sont explorés plus en détail dans de nombreux cours subséquents du programme quelle que soit la spécialité
choisie.
Objectifs
À la fin du cours, l'étudiant sera capable de :
• Maîtriser les notions de champs électrique et magnétique dans le vide et dans les matériaux;
• maîtriser et appliquer les équations de Maxwell exprimées sous forme intégrale et différentielle;
• Comprendre les notions d'énergie électrique et magnétique, la conversion d'énergie électromécanique et calculer les distributions
d'énergie dans des systèmes simples;
• Déterminer la capacité, la conductance et l'inductance de structures simples;
• Calculer des circuits magnétiques simples;
• Comprendre le concept et les propriétés de l'onde plane uniforme
Évaluation de qualités ou de compétences développées dans le programme.
L'évaluation des qualités visées par GEL-2000 est de nature sommative, mais non terminale. En ce
sens, les notions couvertes dans ce cours seront reprises et réévaluées dans des cours subséquents, afin
de favoriser la consolidation des apprentissages chez l'étudiant.
Les qualités couvertes par le cours, en totalité ou en partie, sont les suivantes :
Connaissances en génie (Q1) : connaissance, à un niveau universitaire, des mathématiques, des
sciences naturelles et des notions fondamentales de l'ingénierie, ainsi qu'une spécialisation en génie
propre au programme.
Contenu du cours
Introduction (1h) : Historique et applications de l'électromagnétisme.
Vecteurs et champs de vecteurs (2h) : Champs vectoriels et scalaires, algèbre vectorielle, système de coordonnées.
Champs dans le vide et dans les matériaux (5h) : Champs électrique et magnétique, force de Lorentz, matériaux conducteurs, semiconducteurs, diélectriques et magnétiques.
Équations de Maxwell sous forme intégrale (6h) : Lois de Faraday, d'Ampère et de Gauss. Application au champ statique. Conditions
limites.
Équations de Maxwell sous forme différentielle (6h) : Lois de Faraday, d'Ampère et de Gauss. Vecteur et potentiel scalaire.
Notions de champs statiques et quasi statiques (9h) : Équations de Poisson et de Laplace. Capacité, conductance et inductance.
Énergie.
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Ondes planes (7h) : Solution simple des équations de Maxwell, domaine temporel et espace libre; onde plane; équation d'onde dans les
diélectriques et les conducteurs, solutions sinusoïdales, réflexion et réfraction dans les diélectriques.
Déroulement du cours
Le cours est dispensé sous forme de 3 heures de cours magistral et d'une heure de dépannage.
Important :
À noter qu'il y aura des évaluations durant l'heure prévue pour le dépannage et, en conséquence, les
étudiants doivent s'assurer de ne pas avoir de conflit d'horaire durant cette période.
Contenu et activités
Le tableau ci-dessous présente les semaines d'activités prévues dans le cadre du cours.
Titre
Date
1. Introduction
2. Vecteurs et champs
3. Sources, forces et champs électromagnétiques
4. Champ électrostatique
5. Propriétés électriques des matériaux
6. Résistance, capacité et énergie
7. Champs magnétostatiques dans le vide
8. Propriétés magnétiques des matériaux
9. Induction
12. Ondes planes
Consignes pour les exercices
Examens et minitests
Note : Veuillez vous référer à la section Contenu et activités de votre site de cours pour de plus amples détails.
Évaluations et résultats
Échelle des cotes
Cote
% minimum
% maximum
Cote
% minimum
% maximum
A+
90
100
C+
67
69,99
A
85
89,99
C
64
66,99
A-
80
84,99
C-
60
63,99
B+
77
79,99
D+
55
59,99
B
73
76,99
D
50
54,99
B-
70
72,99
E
0
49,99
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Modalités d'évaluation
Sommatives
Titre
Date
Mode de travail
Pondération
Mini test #1
Le 5 oct. 2016 de 08h30 à 10h20Individuel
10 %
Examen partiel
Le 26 oct. 2016 de 08h30 à 10h20Individuel
40 %
Mini test #2
Le 23 nov. 2016 de 08h30 à 10h20
Individuel
10 %
Examen final
Le 20 déc. 2016 de 10h30 à 13h20
Individuel
40 %
Informations détaillées sur les évaluations sommatives
Mini test #1
Date et lieu :
Le 5 oct. 2016 de 08h30 à 10h20 , PLT-2700
Mode de travail :
Individuel
Pondération :
10 %
Critères de correction :
Matériel autorisé :
Critère
Notation
Question 1
5
Question 2 (Q1.2.1)
10
Question 3
10
Question 4 (Q1.2.2)
15
Aide-mémoire
Examen partiel
Date et lieu :
Le 26 oct. 2016 de 08h30 à 10h20 , PLT-2700
Mode de travail :
Individuel
Pondération :
40 %
Critères de correction :
Matériel autorisé :
Critère
Notation
Question 1
25
Question 2
25
Question 3
25
Question 4
25
Aide-Mémoire
Mini test #2
Date et lieu :
Le 23 nov. 2016 de 08h30 à 10h20 , PLT-2700
Mode de travail :
Individuel
Pondération :
10 %
Critères de correction :
Critère
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Notation
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Critère
Matériel autorisé :
Notation
Question 1A Q1.2.3
4
Question 1B Q1.2.2
6
Question 2
8
Question 3
7
Question 4 Q1.2.2
5
Aide-mémoire
Examen final
Date et lieu :
Le 20 déc. 2016 de 10h30 à 13h20 , PLT-2700
Mode de travail :
Individuel
Pondération :
40 %
Critères de correction :
Matériel autorisé :
Critère
Notation
Q1 (Q1.2.3)
20
Q2 (Q1.2.1)
20
Q3
20
Q4 (Q1.2.3)
20
Q5 (Q1.2.2)
20
Aide-mémoire
Détails sur les modalités d'évaluation
Lors des examens et mini-tests, vous serez évalués en fonction des objectifs du cours. De façon générale, vous devrez démontrer votre
compréhension des concepts abordés par : une interprétation juste et une bonne visualisation du problème présenté, une identification
adéquate des paramètres fournis, l'utilisation de la démarche appropriée dans la résolution du problème, l'obtention d'un résultat
mathématiquement exact et physiquement raisonnable.
Les examens se font à livres fermés; un aide-mémoire semblable à celui disponible à la section matériel didactique sera fourni lors de
l'examen.
L'évaluation est constituée de :
Un examen partiel (40%), un examen final (40%) et deux minitests (10% chacun).
L'évaluation formative massive à des exercices hebdomadaires.
Consignes sur les travaux
Lors des évaluations, vous devez vous assurer de :
1- Lire attentivement la donnée du problème
2- Faire un schéma suffisamment grand et précis
3- Identifier les paramètres importants (connus et indéterminés)
4- Identifier le système de coordonnées le plus approprié
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5- Faites les calculs mathématiques requis en faisant attention aux bornes d'intégration et aux éléments différentiels en jeux. Autant
que possible, tâchez d'obtenir en premier lieu une solution analytique et ne substituez les valeurs numériques qu'en dernier lieu. 6- Examinez votre résultat de façon critique :
• Est-ce que la solution obtenue se comporte correctement aux limites, que ce soit à l'infini ou à la frontière entre deux matériaux ?
• Est-ce que l'orientation du champ résultant est raisonnable ?
• Est-ce que les unités obtenues sont les bonnes?
• Est-ce que l'ordre de grandeur des quantités obtenues est raisonnable ?
• Est-ce que les unités sont correctes?
Tous ces aspects seront notés lors des mini-tests et examens
Modalités sur les laboratoires
Règlement sur la sécurité dans les laboratoires du Département de génie électrique et de génie informatique et formation sur les
dangers de l'électricité
La formation sur les dangers de l'électricité (GEL-1799) est offerte aux étudiants à chaque début de session. Elle est obligatoire pour
certains cours, et doit être suivi au plus tard au début de la session d'un cours qui la requière. Les étudiants qui n'auront pas suivi cette formation se verront refuser l'accès aux laboratoires.
Politique sur les examens
Des mini-tests auront lieu à deux reprises durant le semestre. Ces tests ont pour but de vérifier la compréhension d'une partie plus
circonscrite de la matière. La période réservée pour les minitests est de 2h.
Les examens se font en classe et durent généralement deux heures. Si vous avez un examen qui suit immédiatement la période
d'examen, vous êtes priés d'en aviser le professeur.
Des évaluations auront lieu pendant la période d'exercices (dépannage) le mercredi. Les étudiants doivent s'assurer de ne pas avoir de
conflit d'horaire pour les 4 heures prévues à l'horaire. Les examens se font à livres fermés; un aide-mémoire semblable à celui disponible à la section matériel didactique sera fourni lors de
l'examen.
L'usage de la calculatrice conforme au réglement de la faculté est permis pendant les examens
La note de passage est de 50%. L'étudiant ou l'étudiante qui a moins que la note de passage pour l'ensemble des examens obtient
automatiquement un échec (i.e. cote "e").
Il n'y aura aucune reprise pour les minitests.
Les révisions de notes seront faites conformément à la procédure officielle du Règlement du premier cycle et des règles de la Faculté
seulement. La cote ne sera disponible qu'à la sortie du relevé de notes.
Politique sur l'utilisation d'appareils électroniques
La politique sur l'utilisation d'appareils électroniques de la Faculté des sciences et de génie peut être consultée à l'adresse : http://www.
fsg.ulaval.ca/fileadmin/fsg/documents/PDF/Calculatrices-autorisees-FSG.pdf  .
Politique sur le plagiat et la fraude académique
Règles disciplinaires
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Tout étudiant qui commet une infraction au Règlement disciplinaire à l'intention des étudiants de l'Université Laval dans le cadre du
présent cours, notamment en matière de plagiat, est passible des sanctions qui sont prévues dans ce règlement. Il est très important
pour tout étudiant de prendre connaissance des articles 28 à 32 du Règlement disciplinaire. Celui-ci peut être consulté à l'adresse
suivante:
http://www2.ulaval.ca/fileadmin/Secretaire_general/Reglements/Reglement_disciplinaire.pdf 
Plagiat
Tout étudiant est tenu de respecter les règles relatives au plagiat. Constitue notamment du plagiat le fait de:
i. copier textuellement un ou plusieurs passages provenant d'un ouvrage sous format papier ou électronique sans mettre ces
passages entre guillemets et sans en mentionner la source;
ii. résumer l'idée originale d'un auteur en l'exprimant dans ses propres mots (paraphraser) sans en mentionner la source;
iii. traduire partiellement ou totalement un texte sans en mentionner la provenance;
iv. remettre un travail copié d'un autre étudiant (avec ou sans l'accord de cet autre étudiant);
v. remettre un travail téléchargé d'un site d'achat ou d'échange de travaux scolaires.
L'Université Laval étant abonnée à un service de détection de plagiat, il est possible que l'enseignant soumette vos travaux pour analyse.
Étudiants ayant un handicap, un trouble d’apprentissage ou un trouble mental
Les étudiants qui ont une lettre d'Attestation d'accommodations scolaires obtenue auprès d'un conseiller du secteur Accueil et soutien
aux étudiants en situation de handicap (ACSESH) doivent impérativement se conformer à la politique d'Accommodations scolaires aux
examens de la Faculté des sciences et de génie qui peut être consultée à l'adresse : http://www.fsg.ulaval.ca/fileadmin/fsg/documents
/PDF/Politique-Facultaire-Accommodements.pdf
Matériel didactique
Matériel obligatoire

Engineering Electromagnetics Auteur : Kenneth R. Demarest
Éditeur : Prentice Hall ( 1998 )
ISBN : 0023285214
Médiagraphie et annexes
Bibliographie
Livres de référence à la bibliothèque
• Bertin, M. et al, "Électromagnétisme". Dunod.
• Boridy, É., "Électromagnétisme", Presses de l'Université du Québec.
• Gardiol, F., "Traité d'électricité", volume III, École polytechnique fédérale de Lausane.
• Ulaby, F.T., "Fundamentals of applied electromagnetics", Prentice Hall.
• Cheng, D.K., "Field and wave electromagnetics", Addison-Wesley.
• Popovic, "Introductory Electromagnetics", Prentice Hall.
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