Physique Appliqué BAC 2 - Théorie

Quelles sont les trois caractéristiques d'un vecteur ? ?

Sa direction, son sens, et sa norme (notée |\vec{u}|).

À quelle condition deux vecteurs \vec{AB} et \vec{CD} sont-ils considérés comme égaux ?

Ils doivent avoir la même direction, le même sens et la même norme.

Selon la relation de Chasles, à quoi est égale la somme des vecteurs \vec{AB} + \vec{BC} ?

La somme est égale au vecteur \vec{AC}.

Que signifie le fait que deux vecteurs sont colinéaires ?

Cela signifie que l'un est le produit de l'autre par un nombre réel (k), c'est-à-dire qu'ils sont multiples l'un de l'autre.

Comment est défini le produit scalaire de deux vecteurs \vec{u} et \vec{v} en fonction de leurs normes et de l'angle \theta entre eux ?

Le produit scalaire est \vec{u} \cdot \vec{v} = |\vec{u}| \cdot |\vec{v}| \cdot \cos(\theta).

Si deux vecteurs \vec{u}(x, y) et \vec{v}(x', y') sont dans un repère orthonormé, comment calcule-t-on leur produit scalaire ?

Le produit scalaire est calculé par la formule \vec{u} \cdot \vec{v} = xx' + yy'.

Que peut-on dire de deux vecteurs non nuls si leur produit scalaire est égal à zéro ?

On dit que les deux vecteurs sont orthogonaux (perpendiculaires).

Le produit vectoriel \vec{u} \wedge \vec{v} donne un vecteur qui est _ aux vecteurs \vec{u} et \vec{v}.

perpendiculaire.

Quelle est la loi de Laplace qui décrit la force magnétique \vec{dF} sur un élément de circuit I \cdot \vec{dL} dans un champ magnétique \vec{B} ?

La loi de Laplace est \vec{dF} = I \cdot \vec{dL} \wedge \vec{B}.

Nommez les sept grandeurs fondamentales du Système International (SI).

La longueur (m), la masse (kg), le temps (s), l'intensité du courant électrique (A), la température thermodynamique (K), la quantité de matière (mol), et l'intensité lumineuse (cd).

Quelle est la dimension physique de la force [F] selon l'équation aux dimensions ?

La dimension de la force est [F] = M \cdot L \cdot T^{-2}.

Quelle est la différence fondamentale entre la masse et le poids d'un objet ?

La masse mesure la quantité de matière (constante), tandis que le poids est la force d'attraction gravitationnelle exercée sur l'objet (F = m \cdot g).

Quelle plage de résistivité (\rho) caractérise un semi-conducteur ?

Un semi-conducteur a une résistivité \rho comprise entre 10^{-5} et 10^4 Ohm

Dans la structure de bandes d'un matériau, comment nomme-t-on les trois principales bandes d'énergie pour les électrons ?

Ce sont la bande de valence, la bande interdite et la bande de conduction.

Qu'est-ce que le dopage de type N d'un semi-conducteur ?

C'est l'introduction d'impuretés dans le cristal pour ajouter des électrons libres et ainsi augmenter sa conductivité.

Qu'est-ce que le dopage de type P d'un semi-conducteur ?

C'est l'introduction d'impuretés dans le cristal pour créer des 'trous' (déficit d'électrons) qui se comportent comme des porteurs de charge positive.

Quelle structure est formée par la jonction entre un semi-conducteur de type P et un de type N ?

Une diode.

Quand dit-on qu'une diode est 'passante' ?

Lorsqu'elle est polarisée en direct.

Quand dit-on qu'une diode est 'bloquante' ?

Lorsqu'elle est polarisée en inverse

Quelle est la tension de seuil approximative (Useuil) pour une diode au silicium ?

Environ 0,6 V.

Quel est le principe d'une Diode Électroluminescente (LED) ?

Une diode qui émet de la lumière lorsque le courant la traverse, suite à la recombinaison des paires électron-trou à la jonction P-N.

Quels sont les trois terminaux d'un transistor bipolaire (BJT) ?

La Base, le Collecteur et l'Émetteur.

Quelle est la principale fonction d'un transistor en montage émetteur commun ?

L'amplification, où un faible courant de base (Ib) contrôle un courant de collecteur beaucoup plus grand (Ic).

Par quoi un BJT est-il commandé, par opposition à un MOSFET ?

Par un courant (sur la base), tandis qu'un MOSFET est commandé par une tension (sur la grille).

Comment une photodiode génère-t-elle un courant électrique ?

Elle génère un courant lorsque des photons d'énergie suffisante frappent la jonction, créant des paires électron-trou.

Qu'est-ce qu'un optocoupleur et quel est son principal avantage ?

Un optocoupleur transfère un signal entre deux circuits via la lumière, offrant une isolation galvanique (électrique) complète entre eux.

Quelle est la principale différence entre un signal analogique et un signal numérique ?

Un signal analogique est continu dans le temps, tandis qu'un signal numérique est discret et ne prend que des valeurs précises à des intervalles réguliers.

Quelles sont les trois étapes principales de la conversion Analogique/Numérique (ADC) ?

L'échantillonnage, la quantification et le codage.

Selon le théorème de Nyquist-Shannon, quelle doit être la fréquence d'échantillonnage (Fe) par rapport à la fréquence maximale du signal (Fmax) ?

Au moins le double de la fréquence maximale du signal, soit Fe \geq 2 \cdot Fmax.

Qu'est-ce que la quantification dans le processus de conversion A/N ?

Chaque valeur échantillonnée est arrondie au niveau de tension le plus proche parmi un nombre fini de niveaux prédéfinis.

De quoi dépend la précision d'un convertisseur A/N ?

Sa résolution (le nombre de bits), qui détermine le nombre de niveaux de quantification.

Quelles sont les trois étapes du processus de conversion Numérique/Analogique (DAC) ?

Le décodage, la conversion en tension proportionnelle, et le filtrage (lissage).

À quoi la cinématique répond-elle concernant le mouvement d'un objet ?

A la question 'Comment un objet se déplace-t-il ?' sans s'intéresser aux causes (forces).

Qu'est-ce qu'un référentiel en cinématique ?

C'est le point de vue (défini par une origine, des axes et un repère temporel) à partir duquel on observe le mouvement.

Qu'est-ce que la trajectoire d'un objet ?

C'est l'ensemble des positions successives occupées par un point de l'objet au cours du temps.

Énoncez la première loi de Newton (principe d'inertie).

Tout corps conserve son état de repos ou de mouvement rectiligne uniforme, à moins que des forces extérieures n’agissent sur lui.

Quelle est la formule de la deuxième loi de Newton ?

La somme des forces extérieures est égale au produit de la masse par l'accélération : \sum \vec{F} = m \cdot \vec{a}.

Énoncez la troisième loi de Newton (principe des actions réciproques).

Lorsqu’un corps A exerce une force sur un corps B, le corps B exerce une force sur A de même grandeur, mais de sens opposé.

Comment définit-on un Mouvement Rectiligne Uniforme (MRU) ?

C'est un mouvement en ligne droite dans lequel la vitesse est constante.

Quelle est l'équation de la position x(t) pour un Mouvement Rectiligne Uniforme (MRU) ?

L'équation est x(t) = x0 + v \cdot (t - t0), où x_0 est la position initiale.

Comment définit-on un Mouvement Rectiligne Uniformément Accéléré (MRUA) ?

C'est un mouvement en ligne droite dans lequel l'accélération est constante et non nulle.

Quelle est l'équation de la position x(t) pour un Mouvement Rectiligne Uniformément Accéléré (MRUA) ?

L'équation est x(t) = x0 + v0 \cdot t + 1/2 a \cdot t^2.

Quelle est l'équation de la vitesse v(t) pour un Mouvement Rectiligne Uniformément Accéléré (MRUA) ?

L'équation est v(t) = v_0 + a \cdot t.

Qu'est-ce qu'une onde électromagnétique (OEM) ?

C'est une perturbation des champs électrique et magnétique qui se propage dans l'espace, avec ou sans support matériel.

Quelle est la vitesse de propagation d'une onde électromagnétique dans le vide ?

Sa vitesse est la vitesse de la lumière, c \approx 3 \cdot 10^8 m/s.

Comment sont orientés les champs électrique E et magnétique B par rapport à la direction de propagation d'une OEM ?

Les champs E et B sont perpendiculaires entre eux et perpendiculaires à la direction de propagation.

Quelle est la relation entre la longueur d'onde (\lambda), la vitesse de propagation (v) et la fréquence (f) d'une onde ?

La relation est \lambda = v/f.

Comment l'énergie d'une onde électromagnétique est-elle liée à sa fréquence ?

L'énergie est directement proportionnelle à la fréquence, selon la formule E = h \cdot f, où h est la constante de Planck.

Pourquoi la modulation est-elle nécessaire pour la transmission de signaux (par exemple, audio) ?

Elle permet d'adapter le signal à la propagation, d'augmenter la portée, et de transmettre plusieurs signaux simultanément.

Quelle caractéristique de l'onde porteuse est modifiée en Modulation d'Amplitude (AM) ?

C'est l'amplitude de l'onde porteuse qui varie en fonction du signal à transmettre.

Quelle caractéristique de l'onde porteuse est modifiée en Modulation de Fréquence (FM) ?

C'est la fréquence de l'onde porteuse qui varie en fonction du signal à transmettre.

Qu'est-ce que le multiplexage en transmission de signaux ?

C'est la technique qui permet de transmettre plusieurs signaux différents sur le même canal de communication en même temps.

Qu'est-ce qu'une antenne isotrope ?

C'est une antenne théorique qui rayonne la puissance de manière uniforme dans toutes les directions de l'espace.

Que représente le gain d'une antenne (en dBi) ?

Sa capacité à concentrer l'énergie rayonnée dans une direction privilégiée, par rapport à une antenne isotrope.

Que décrit l'équation de Friis dans le contexte des communications sans fil ?

Elle permet de calculer la puissance reçue (Pr) par une antenne en fonction de la puissance émise (P0), des gains des antennes et de la distance.

Comment exprime-t-on une puissance de 1 mW en dBm ?

Une puissance de 1 mW correspond à 0 dBm.

La définition de la mesure est d'associer un facteur de proportionnalité entre la grandeur mesurée et un _

étalon (ou unité de mesure)

Quel est le préfixe du Système International qui signifie 'multiplié par 10^9' ?

Le préfixe est Giga (G).

Quel est le préfixe du Système International qui signifie 'multiplié par 10^{-9}' ?

Le préfixe est nano (n).

Lors d'une multiplication, le résultat doit comporter autant de chiffres significatifs que la donnée qui en a le _

moins.

Dans la loi de l'attraction universelle F = G mm'/r^2, quelle est la dimension de la constante G ?

La dimension de G est [G] = L^3 M^{-1} T^{-2}.

Quelle est la définition SI de la seconde ?

C'est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation correspondant à la transition entre deux niveaux de l'atome de césium 133.

Le Kelvin (K) est l'unité SI de quelle grandeur physique ?

Le Kelvin est l'unité de la température thermodynamique.

Dans un redresseur de tension à simple alternance, quel composant est principalement utilisé pour ne laisser passer que la partie positive du signal ?

Une diode.

Comment un pont de diodes (redresseur à double alternance) modifie-t-il un signal sinusoïdal ?

Il redresse la partie négative du signal, la rendant positive, pour n'avoir que des alternances positives.

Quel composant ajoute-t-on après un pont redresseur pour lisser la tension et la rapprocher d'une tension continue ?

Un condensateur de filtrage.

Quel type de transistor est plus rapide et plus utilisé pour la commutation, le BJT ou le MOSFET ?

Le MOSFET est généralement plus rapide et privilégié pour la commutation.

Quelle est la relation entre vitesse et position, indépendante du temps, pour un mouvement MRUA ?

La relation est v^2 = v0^2 + 2a(x - x0).

Comment se propage une onde électromagnétique dans un matériau diélectrique par rapport au vide ?

Sa vitesse de propagation est inférieure à celle de la lumière dans le vide (v = c / \sqrt{\epsilon_r}).

À quel domaine des ondes électromagnétiques appartiennent les ondes WIFI (2.4 GHz) ?

Elles appartiennent au domaine des ondes hertziennes, dans la zone des ultra hautes fréquences (UHF), proches des micro-ondes.

Qu'est-ce que le QAM (Quadrature Amplitude Modulation) utilisé notamment en Wifi ?

C'est une technique de modulation numérique qui combine la modulation d'amplitude et de phase pour transmettre plusieurs bits par symbole.

Une antenne patch a une longueur L typiquement égale à _

\lambda/2 (la moitié de la longueur d'onde).

Comment est défini l'angle d'ouverture à -3 dB d'une antenne ?

C'est l'angle sous lequel l'antenne rayonne au moins la moitié de sa puissance maximale.

Dans le système SI, le Newton (N) est l'unité de quelle grandeur mécanique ?

Le Newton est l'unité de la force.

Dans le système SI, le Joule (J) est l'unité de quelle grandeur mécanique ?

Le Joule est l'unité du travail ou de l'énergie.

Dans le système SI, le Watt (W) est l'unité de quelle grandeur mécanique ?

Le Watt est l'unité de la puissance.

Comment convertir une vitesse de km/h en m/s ?

Il faut diviser la valeur en km/h par 3,6.

Comment convertir une vitesse de m/s en km/h ?

Il faut multiplier la valeur en m/s par 3,6.

Le Newton (N) est-il une unité fondamentale du Système International ?

Non, c'est une unité dérivée (définie par 1 N = 1 kg·m/s²).

Qu'est-ce qui détermine la couleur (longueur d'onde) émise par une LED ?

C'est la largeur de la bande interdite (gap) du matériau semi-conducteur utilisé.

En quelle unité s'exprime généralement l'énergie de la bande interdite (gap) ?

Elle s'exprime en électron-volts (eV).

Quelles sont les deux principales fonctions d'un transistor ?

L'amplification de signal et la commutation (fonctionner comme un interrupteur).

Une photodiode est une diode qui est ____.

sensible à la lumière (elle convertit la lumière en courant électrique).

Combien de jonctions PN un transistor bipolaire possède-t-il ?

Il possède 2 jonctions PN (structure NPN ou PNP).

Qu'est-ce qu'un signal discret ?

C'est un signal qui n'est défini qu'à des instants précis (échantillonné), contrairement à un signal continu.

De quoi dépend le nombre de niveaux de quantification dans un convertisseur ?

Il dépend de la résolution du convertisseur (exprimée en bits).

Quel type de filtre doit-on utiliser à la sortie d'une conversion Numérique/Analogique (DAC) ?

Un filtre passe-bas (pour lisser le signal en escalier).

Plus la fréquence d'une onde électromagnétique est élevée, plus sa longueur d'onde est ____.

courte (petite).

Quelle est la relation entre l'énergie d'une onde et sa longueur d'onde ?

Elles sont inversement proportionnelles (plus la longueur d'onde est courte, plus l'énergie est grande).

Est-il physiquement possible de construire une antenne parfaitement isotrope ?

Non, l'antenne isotrope est un modèle théorique idéal qui n'existe pas dans la réalité.