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المناهج التربوية لقطب التكنولوجيات	الجزء
	8

© لجان مراجعة المناهج التربوية المغربية للتعليم الابتدائي والثانوي الإعدادي والتأهيلي

ربيع الأول 1423 - يونيو 2002

مديرية الدراسات والاستراتيجيات التربوية
العدة المنهجية والإشراف التقني	جمال خلاف
الإنجاز الإعلاميائي للموقع	محمد جهيدي
سكرتارية الورش	فوزية عدي وأمال الريسوني

Filière : GÉNIE ÉLECTRIQUE

Table des matières

Présentation de la filière……………………………..…………………………….

Présentation du baccalauréat génie électrique.………………………...…………..

Tableau général de la répartition des modules obligatoires sur les 5 sessions ……

Répartition des modules obligatoires de spécialité sur les 5 sessions.………….....

Etude des systèmes………………………………..……………………………….

Sciences physiques spécialisées………………………..………………………….

Informatique……………………………….………………………………………

Travaux pratiques de laboratoire.…………………...……..………………………

Construction…….…………………………………………………………………

1. Présentation de la filière:

Le génie électrique est une filière du pôle technologique où l'élève bénéficie d’un enseignement général équilibré et d’une formation discriminante dans le vaste domaine de ce génie, qui le préparent à accéder à l'enseignement spécialisé post-baccalauréat en cycle court ou long.

La formation dans cette filière est basée sur la diversification des disciplines liées au génie électrique, vu la panoplie des spécialités qui divergent de ce domaine au niveau de l'enseignement supérieur et la cohérence et la complémentarité entre les disciplines discriminantes telles que l'électricité, l'électronique, les automatismes, la microinformatique ou l'informatique industrielle.

L'orientation vers le génie électrique, en fin du tronc commun, prend en considération certainement les penchants de l'élève mais aussi, et en premier lieu sa capacité à pouvoir poursuivre ses études supérieures sans difficulté. Ainsi, tout élève désirant être orienté vers le génie électrique doit posséder un certain nombre de compétences de base en mathématiques, en sciences physiques et en langues et l'aptitude à les développer au niveau supérieur et au-delà.

Le génie électrique se veut donc, une filière d'avenir étant donné d'une part, les compétences technologiques qu'elle développe chez l'élève et d'autre part les compétences communes aux autres filières du cycle préparatoire. Ces compétences technologiques qui sont en phase avec l'essor que connaissent les nouvelles technologies de l'information et de communication et ce grâce aux disciplines technologiques citées ci-dessus.

2. Présentation du baccalauréat génie électrique

Le titulaire du baccalauréat GE possède une formation, aussi complète que variée, basée sur le développement des compétences technologiques, méthodologiques, stratégiques, culturelles et de communication qui lui permettent de poursuivre ses études supérieures dans les établissements de l'enseignement supérieur ou dans les cycles courts (professionnalisant) dans les établissements de l'enseignement secondaire.

Le bachelier en génie électrique doit posséder des connaissances structurées dans les diverses techniques relevant du vaste domaine du génie électrique.

L'atteinte des finalités globales à l'issu de ce pôle impose de réaliser un équilibre et une cohérence entre l’enseignement des disciplines technologiques et des disciplines scientifiques, littéraires et humaines. D'autre part, l'action pédagogique -exercée dans une logique d'interdisciplinarité- doit être menée dans le souci d'enchaînement logique des faits enseignés dans les différents modules disciplinaires dispensés.

Sur le plan technologique, outre ses connaissances et ses compétences en électricité et en électronique, le bachelier doit posséder une formation en informatique industrielle et en automatismes qui lui permet de réaliser des projets techniques.

Le bachelier en génie électrique doit, ainsi être capable de:

- Analyser l'organisation structurelle et fonctionnelle d'un système pluritechnologique;

- Mettre en œuvre les moyens de réalisation d'équipement ou d'installation en proposant les solutions technologiques adéquates;

- Exploiter les outils mathématique et informatique dans la recherche des solutions technologiques et de leur amélioration;

- Appliquer les lois des sciences physiques dans le choix entre plusieurs solutions technologiques;

- Communiquer avec son entourage en général et avec les spécialistes des autres domaines technologiques;

- Travailler en groupe;

- Appliquer ses connaissances dans la préservation de l'environnement.

3. Tableau général de la répartition des modules obligatoires sur les 5 sessions

Disciplines	Sessions					Total cycle
	II	III	IV	V	VI	Total modules	Volume horaire
Étude systèmes	1	1	2	2	2	8	240
Physique spécialisée	2	2	1	1	1	7	210
Construction mécanique	1	1	1	1	1	5	150
Informatique	1	1	1	1	1	5	150
Travaux pratiques et laboratoire	1	1	1	1	1	5	150
Mathématiques	2	2	2	2	2	10	300
Physique–Chimie	1	1	1	1	1	5	150
Langue arabe	1	1	1	1	1	5	150
Langue étrangère I	1	1	1	1	1	5	150
Langue étrangère II	1	1	1	1	1	5	150
Philosophie	1	1	1	1	1	5	150
Histoire et Géographie	1	1	1	1	1	5	150
Éducation Islamique	1	1	1	1	1	5	150
Éducation physique	1	1	1	1	1	5	150
TOTAL	16	16	16	16	16	80	2400

4. Répartition des modules obligatoires de spécialité sur les 5 sessions

DISCIPLINES	SESSIONS
	II	III		IV	V	VI
ÉTUDE DES SYSTÈMES -ES-	 Automatismes de base	‚ Automatismes industriels		ƒ Énergie et installations électriques „ Fonctions de l'électronique I	… Micro-informatique † Fonctions de l'électronique II	‡ Électronique de puissance ˆ Systèmes asservis
SCIENCES PHYSIQUES SPÉCIALISEES -SPS-	 Électrostatique Électrocinétique ‚ Électro-magnétisme I	ƒ Électro-magnétisme II „ Courant alternatif		… Composants à semi-conducteurs	† Étude des quadripôles	‡ Machines électriques
CONSTRUCTION	 Représentations graphiques - conventions	‚ Désignation/ technologie de construction : fonction liaison		ƒ Fonction guidage Fonction lubrif. Fonction étanch.	„ Transmission de puissance et de mouvement Transformation de mouvement	… Transmission de puissance Freins
INFORMATIQUE	 Architecture des systèmes informatiques et systèmes d'exploitation	‚ Logiciels de bureautique		ƒ Programmation I	„ Programmation II	… Applications en programmation
TRAVAUX PRATIQUES DE LABORATOIRE -TPL-	 - Mesure des grandeurs en courant continu - Mesure des résistances - Mesure de P en CC - Association des dipôles passifs et actifs linéaires - Circuits en logique combinatoire - Circuits en logique séquentielle - Installation d'éclairage - Réalisation de montage simple: *circuit imprimé *soudure	‚ - Applications à circuits logiques intégrés - Utilisation de l'oscilo.: mesure de Â, f et j - Séquenceur électronique - Appareils de mesure - Étude des dipôles en régime sinusoïdal - Mesure de P en monophasé - Mesure de P en 3~ - Réalisation d'un circuit à base de circuit intégré logique (ex. compteur,…)	ƒ - Diode à jonction, redressement, filtrage. - Réalisation installation électrique industrielle - App. au séquenceur électrique - GCC à excitation indépendante - MCC à excitation shunt - Transistor bipôlaire - Réalisation d'une alimentation stabilisée de faible puissance		„ - Relevé des paramètres d'un quadripôle - API (I) - API (II) - API (III) - Initiation au debbuger de microsoft - Application au 8086(I) - Application au 8086(II) - Multivibrateurs - Les montages amplificateurs à base d'AOP	… - Transformateur monophasé. - Alternateur - Moteur asynchrone - démarrage YD - App. sur le variateur de vitesse industriel - Simulation des systèmes asservis à base d'AOP - Redressement commandé - Réalisation d'un hacheur à base de transistor de puissance.

1. ÉTUDE DES SYSTÈMES

Descriptif du module

Intitulé du module : Automatismes de base	Code^(1) :|GE|ES|II|
Filières GÉNIE ÉLECTRIQUE
Nature du module ^(2) C.Ob
Plan du module :	Volume horaire
I- Structure générale d'un système automatisé II- Systèmes de numération et de codage de l'information III- Introduction à l'algèbre de Boole IV- Systèmes logiques combinatoires V- Systèmes logiques séquentiels VI- Introduction aux familles logiques Évaluation	2h 3h 5h 6h 8h 2h 4h
Éléments méthodologiques Favoriser une pédagogie active les séances de TD sont à répartir par le professeur selon la progression dans le contenu.
Moyens didactiques nécessaires : Rétroprojecteur. Documents constructeur. Simulateur électrique/logique
(1) | code de la filière | code de la matière | code de la session | (2) composante obligatoire ou composante optionnelle

Contenu du module:

I- Structure générale d'un système automatisé

- Généralités sur les systèmes automatisés :

· définition

· composition : capteurs, actionneurs,… ;

· exemples de systèmes et procédés automatisés ;

· technologie des automatismes : électrique, pneumatique,… .

II- Systèmes de numération et de codage de l'information:

· systèmes de numération usuels (2,8,16) et conversion du décimal aux différents systèmes et inversement;

· codes: binaire naturel, code de Gray, BCD, ASCII;

· opération arithmétique de base: addition en binaire.

III- Introduction à l'algèbre de Boole :

· définition et propriétés;

· fonctions logiques multivariables (différentes formes d'écriture);

· représentation par table de vérité de fonctions logiques de base: ET, OU, NON et autres fonctions composées NON-ET, NON-OU;

· simplification de fonctions logiques: méthodes algébrique et de Karnaugh.

IV- Systèmes logiques combinatoires :

· définition, circuits combinatoires de base: portes logiques;

· méthodologie de résolution (cahier des charges® équation logique® schéma);

· exemples de circuits combinatoires: décodeur, multiplexeur, additionneur.

V- Systèmes logiques séquentiels:

· définition, propriétés, circuits séquentiels de base: bascules;

· méthodologie de résolution : méthode d'Huffman;

· exemples de circuits séquentiels: registre, compteur, …

VI- Introduction aux familles logiques :

· Caractéristiques principales des familles TTL et CMOS.

Compétences attendues

En fin de module l’élève doit être en mesure de :

I- Structure générale d'un système automatisé:

· Identifier les éléments constitutifs d'un système automatisé en spécifiant la technologie utilisée;

II- Systèmes de numération et de codage de l'information:

· Effectuer la conversion entre les bases de numération;

· Utiliser les principaux codes binaires.

III- Introduction à l'algèbre de Boole :

· Définir une variable logique et une fonction logique multivariables;

· Identifier les opérateurs logiques de base, dresser leur table de vérité et en déduire les équations logiques correspondantes;

· Simplifier une fonction logique multivariable par la méthode algébrique et/ou la méthode de Karnaugh .

IV- Systèmes logiques combinatoires :

· Définir un circuit logique combinatoire;

· Résoudre un problème de logique combinatoire à partir d'un cahier des charges.

V- Systèmes logiques séquentiels :

· Définir un circuit séquentiel;

· Résoudre un problème de logique séquentielle à partir d'un cahier des charges.

VI- Introduction aux familles logiques :

· Citer les principales caractéristiques des familles TTL et CMOS;

· Définir les niveaux haut et bas de chaque famille.

Descriptif du module

Intitulé du module : Automatismes industriels	Code^(1) :|GE|ES|III|
Filières GÉNIE ÉLECTRIQUE
Nature du module ^(2) C.Ob
Plan du module :	Volume horaire
I- Introduction aux capteurs et actionneurs II- Le GRAFCET III- Les séquenceurs câblés IV- Les automates programmables industriels Évaluation	4h 8h 8h 6h 4h
Éléments méthodologiques Favoriser une pédagogie active Il est recommandé d’utiliser et d’exploiter les documents constructeurs. L’enveloppe horaire des TD est plafonnée à 6 h et doit être répartie selon l’importance des parties du module
Moyens didactiques nécessaires : Rétroprojecteur. Documents constructeur.
(1) | code de la filière | code de la matière | code de la session | (2) composante obligatoire ou composante optionnelle

Contenu du modèle :

I- Introduction aux capteurs et aux actionneurs

· Capteurs :

- à contact, à galet

- de proximité : inductif, capacitif, optique (barrage, réflexion,…) ;

- capteurs de température, de pression ,de niveau,… .

· Actionneurs et pré-actionneurs :

- vérin simple et double effet et distributeurs ;

- moteur asynchrone et contacteurs.

II- Le GRAFCET :

· Etape, transition et réceptivité ;

· Divergence en OU et en ET ;

· Saut d’étapes, reprise d’étapes ;

· Exemples de procédés et leurs GRAFCETs

III- Partie commande (séquenceurs câblés) :

· Séquenceur électrique ;

· Séquenceur électronique (bascules, compteur /décodeur,…) ;

· Séquenceur pneumatique.

IV- Partie commande (séquenceurs programmés) :

· Automate programmable industriel (API).

(l’étude sera axée sur l’utilisation de la documentation constructeur d’un API)

Compétences atetndues

· Identifier les capteurs, les pré-actionneurs et les actionneurs dans un système automatisé ;

· Etablir un GRAFCET à partir de l’étude d’un cahier de charges ;

· Matérialiser un GRAFCET linéaire simple à l’aide de séquenceurs ;

· Appréhender l’utilité fonctionnelle d’un API

Descriptif du module

Intitulé du module : Energie et installation électriques	Code^(1) :|GE|ES|IV|
Filières GÉNIE ÉLECTRIQUE
Nature du module ^(2) C.Ob
Plan du module :	Volume horaire
I- Production, Transport, Distribution II- Etude de cas (réseau national) III- Introduction aux installations électriques IV- Etudes des installations électriques domestiques V- Etudes des Installations électriques industrielles VI- Applications Évaluation	8h 2h 2h 4h 6h 4h 4h
Éléments méthodologiques - Cours théoriques et éventuellement des visites guidées. - Introduire la recherche documentaire. - La méthodologie se caractérise par : La prise en considération des besoins réels du tissu industriel en énergie électrique. La variété des supports industriels.
Moyens didactiques nécessaires : Documents constructeur. Documentation ONE Salle spécialisée
(1) | code de la filière | code de la matière | code de la session | (2) composante obligatoire ou composante optionnelle

Contenu du modèle :

I- Production, Transport, Distribution:

· Modes de production;

· Constitution et principe de fonctionnement des différentes centrales schéma synoptique);

· Alternateur, technologie, excitation, couplage.

· Nécessité du transport en THT.

· Équipement (lignes, pylônes, isolateurs).

· Poste d'interconnexion.

· Gestion des réseaux (dispatching, courbe de charge, économie d'énergie, tarification).

· Schéma synoptique de distribution (en boucle, en antenne,…).

· Postes de transformation (protection, mesure et comptage).

II- Étude de cas :

· Réseau national.

III - Introduction aux installations électriques:

· Les dangers du courant électrique;

· Classification de l’appareillage électrique: manœuvre, protection, commande.

IV- Étude des installations électriques:

· Étude des installations domestiques : montages usuels d’éclairage, schéma et normalisation.

V- Étude des installations électriques industrielles:

· Appareillage de manœuvre : sectionneurs, interrupteurs…;

· Appareillage de protection : action instantanée, action différée;

· Appareillage de commande.

· contacteurs, commande des contacteurs, régime du neutre.

VI- Applications :

· élaboration d’un circuit de puissance et de commande à partir d’un cahier des charges.

Compétences attendues :

· décrire le principe de fonctionnement des centrales électriques.

· identifier les différents éléments constitutifs des centrales électriques.

· justifier la nécessité du transport de l'énergie électrique en THT.

· définir la fonction d'un poste d'interconnexion en spécifiant sa constitution.

· appréhender l'utilité d'un poste dispacheur dans la gestion d'un réseau électrique.

· expliquer l'utilité de la distribution d'énergie MT/BT.

· élaborer le schéma électrique d'un poste de transformation.

· décrire le réseau national en termes de composition.

· chercher les informations sur la production nationale en énergie électrique.

· Expliquer les effets du courant électrique sur le corps humain.

· Appliquer les normes de sécurité lors de l'utilisation de l'énergie électrique.

· Distinguer les familles d'appareillage selon leurs domaines d'utilisation.

· Lire et représenter un schéma d'installation électrique en respectant les normes en vigueur.

· Établir les schémas d'installations électriques à partir de l'étude d'un cahiers des charges.

Descriptif du module

Intitulé du module : Les fonctions de l’électronique I	Code^(1) :|GE|ES|IV|
Filières GÉNIE ÉLECTRIQUE
Nature du module ^(2) C.Ob
Plan du module :	Volume horaire
I- Amplification à transistors II- Amplification différentielle III- Amplificateur opérationnel IV- Alimentation linéaire Évaluation	4h 4h 6h 12h 4h
Éléments méthodologiques - Favoriser la pédagogie active. - Des parties de cours peuvent être traitées sous forme de travaux dirigés.
Moyens didactiques nécessaires : Laboratoire d’électronique équipé en matériel et composants requis
(1) | code de la filière | code de la matière | code de la session | (2) composante obligatoire ou composante optionnelle

Contenu du module :

I- Amplification à transistors :

· amplificateur émetteur commun;

· amplificateur source commune;

· autres.

II- Amplification différentielle:

· structure de base

· utilisation des charges actives (sources de courant).

III- Amplificateur opérationnel:

· caractéristiques d'AOP;

· montages de base (inverseur, …).

IV- Alimentations linéaires:

· transformateur, redressement et filtrage;

· alimentation régulée (principe);

· régulateurs intégrés

Compétences attendues :

· Reconnaître les différentes manières de réaliser l'amplification.

· Calculer un circuit amplificateur.

· Reconnaître la partie alimentation d'un système.

· Calculer et réaliser une alimentation linéaire.

Descriptif du module

Intitulé du module : Microinformatique	Code^(1) :|GE|ES|V|
Filières GÉNIE ÉLECTRIQUE
Nature du module ^(2) C.Ob
Plan du module :	Volume horaire
I- Les mémoires à semi-conducteurs II- Les microprocesseurs III- Les microprocesseurs 1^ère génération IV- Les microprocesseurs 2^ème génération V- Les microcontrôleurs Évaluation	4h 3h 3h 12h 4h 4h
Éléments méthodologiques - Cours théorique et travaux dirigés. - Démonstration sur PC ou Kit Travail en groupes réduits
Moyens didactiques nécessaires : - Salle d’informatique - Documents constructeurs - Rétroprojecteur
(1) | code de la filière | code de la matière | code de la session | (2) composante obligatoire ou composante optionnelle

Contenu du module :

I- Les mémoires à semi-conducteurs:

· RAM: statique, dynamique.

· ROM: EPROM,

· Association de mémoires.

II- Les microprocesseurs:

· fonction;

· caractéristiques:

· nombre de bits;

· modes d'adressage;

· interruptions;

· jeu d'instructions (Cisc et Risc);

· interfaçage.

III- Les microprocesseurs 1^ère génération:

· ALU;

· accumulateur;

· programme counter;

· décodeur d'instructions;

· registres;

· stack pointer;

· cycles de fonctionnement.

IV- Les microprocesseurs 2^ème génération:

· unité d'exécution;

· unité d'échange;

· parallélisme de fonctionnement;

· file d'attente;

· pipe line;

· segmentation de la mémoire.

· Étude d'un cas concret le 8086

V- Les microcontrôleurs:

· structure d'un microcontrôleur;

· étude d'un cas

Compétences attendues :

· Décrire les différents types de mémoires.

· Identifier les broches d'une mémoire.

· Réaliser l'association de mémoires éventuellement via l'utilisation d'un décodeur.

· Appréhender la fonction d'un microprocesseur.

· Citer les différentes caractéristiques d'un microprocesseur.

· Saisir le rôle de l'interfaçage.

· Décrire le fonctionnement d'un microprocesseur.

· Énoncer l'architecture générale d'un microcontrôleur

Descriptif du module

Intitulé du module : Les fonctions de l’électronique II	Code^(1) :|GE|ES|V|
Filières GÉNIE ÉLECTRIQUE
Nature du module ^(2) C.Ob
Plan du module :	Volume horaire
I- Les fonctions de commutation II- Les convertisseurs CAN/CNA Évaluation	15h 11h 4h
Éléments méthodologiques - Favoriser une pédagogie active. - Des parties de cours peuvent être traitées en tant que TD
Moyens didactiques nécessaires : - Laboratoire d’électronique - Documents constructeurs - Rétroprojecteur
(1) | code de la filière | code de la matière | code de la session | (2) composante obligatoire ou composante optionnelle

Contenu du module :

I- Les fonctions de commutation :

· Les fonctions de commutation à base d'AOP:

- Trigger;

- Astable;

- Monostable.

· Les fonctions de commutation à base de portes logiques:

- Trigger;

- Astable;

- Monostable.

· Les fonctions de commutation à base de circuits spécialisés:

- Montages autour du NE555 ou similaire;

- Montage autour du 74123 ou similaire.

II- Les convertisseurs CAN/CNA

· Convertisseur N/A à réseau R-2R ;

· Convertisseur A/N à double rampe;

· Convertisseur A/N à approximations successives ;

· Convertisseur parallèle (Flash.

Compétences attendues :

· Reconnaître une fonction de commutation dans un système.

· Réaliser une fonction de commutation.

· Reconnaître la partie conversion de données (A/N ou N/A) dans un système

· Analyser le fonctionnement d'un convertisseur.

Descriptif du module

Intitulé du module : Electronique de puissance	Code^(1) :|GE|ES|VI|
Filières GÉNIE ÉLECTRIQUE
Nature du module ^(2) C.Ob
Plan du module :	Volume horaire
I- Introduction à l’électronique de puissance II- Composants de puissance III- Redresseurs IV- Hacheurs V- Gradateurs VI- Onduleurs VII- Alimentation à découpage Évaluation	1h 4h 8h 6h 2h 2h 3h 4h
Éléments méthodologiques - Favoriser une pédagogie active. - Choix des composants en utilisant la documentation constructeur
Moyens didactiques nécessaires : Documents constructeurs
(1) | code de la filière | code de la matière | code de la session | (2) composante obligatoire ou composante optionnelle

Contenu du module :

I- Introduction à l'électronique de puissance:

· importance de l'électronique de puissance.

· description synoptique des différentes fonctions:

- ~ ¾® =

- = ¾® =

- ~ ¾® ~

- = ¾® ~

II- Composants de puissance:

· transistor;

· thyristor;

· triac;

· GTO;

· GBT;

· diac.

III- Redresseurs

· Monophasé:

· non commandé, commandé, mixte.

· Triphasé:

· non commandé, commandé, mixte.

IV- Hacheurs:

· série, parallèle.

V- Gradateurs:

· monophasé, triphasé.

VI- Onduleurs:

· principe.

VII- Alimentation à découpage:

· principe de fonctionnement;

· comparaison avec alimentations linéaires.

Compétences attendues :

· Identifier les différents types de convertisseurs statiques à base de composants de puissance.

· Interpréter les caractéristiques des composants de puissance.

· Choisir un composant à partir des documents constructeurs.

· Établir les schémas de montage des redresseurs.

· Interpréter les caractéristiques des redresseurs.

· Étudier les caractéristiques des hacheurs.

· Donner le principe de fonctionnement du gradateur et de l'onduleur.

· Définir le principe de fonctionnement d'une alimentation à découpage (fly-back, forward).

· Énoncer les avantages et inconvénients d'une alimentation à découpage.

Descriptif du module

Intitulé du module : Systèmes asservis	Code^(1) :|GE|ES|VI|
Filières GÉNIE ÉLECTRIQUE
Nature du module ^(2) C.Ob
Plan du module :	Volume horaire
I- Généralités II- Structure et caractéristiques d’un système asservi III- Etude par l’approche de l’équation différentielle IV- Etude de cas : vitesse, position, température Évaluation	1h 1h 6h 18h 4h
Éléments méthodologiques - Favoriser une pédagogie active - Le cours ne vise pas l'étude exhaustive des systèmes asservis, mais une approche par les équations différentielles. - Des parties de cours peuvent être traitées en tant que TD.
Moyens didactiques nécessaires : - Laboratoire d'électronique équipé en matériel requis.
(1) | code de la filière | code de la matière | code de la session | (2) composante obligatoire ou composante optionnelle

Contenu du module :

Généralités:

· Inconvénients de la boucle ouverte

· Avantages de la boucle fermée.

· Définitions : systèmes linéaires, systèmes régulés,…

II- Structure et caractéristiques d'un système asservi:

· Schéma bloc général: chaîne directe, chaîne de retour et comparateur.

· Caractéristiques: précision, rapidité, stabilité.

III- Étude par l'approche de l'équation différentielle:

· Asservissement de vitesse d'une machine à courant continu.

· Système de 1^er ordre:

w schéma bloc;

w détermination de W(t)= f(U_c), U_c= consigne de vitesse;

w représentation temporelle;

w déduction de la précision, la rapidité et la stabilité.

· Système de 2^nd ordre (on néglige les frottements mais pas la self):

w schéma bloc;

w détermination de W(t)= f(U_c), U_c= consigne de vitesse;

w représentation temporelle avec distinction des cas:

m= 0,7- m< 0,7- m> 0,7 où m est le coefficient d'amortissement

de l'équation sous forme normalisée.

· déduction de la précision, la rapidité et la stabilité.

IV- Étude de cas:

· réalisation de l'asservissement de vitesse:

w comparateur à base d'AOp;

w commande du moteur par:

ú redresseur commandé;

ú hacheur série

w capture de vitesse par:

ú dynamo tachymètrique avec adaptation;

ú codeur optique et logique de traitement.

· Étude et réalisation d'asservissement de position.

· Étude et réalisation d'asservissement de température:

w commande par TOR;

w commande linéaire (arccos, …);

· Notion d'asservissement numérique:

w capture de la vitesse et conversion A/N;

w commande par algorithme simple;

w commande de la chaîne directe par l'intermédiaire d'un CNA.

Compétences attendues :

· Mettre en équation un système asservi de 1^er et 2^ème ordre.

· Analyser son fonctionnement de point de vue caractéristiques générales (précision, …).

· Analyser son fonctionnement de point de vue technologique (schémas électroniques, …)

2. SCIENCES PHYSIQUES SPÉCIALISÉES

Descriptif du module

Intitulé du module : Electrostatique - Electrocinétique	Code^(1) :|GE|SPS|II|
Filières GÉNIE ÉLECTRIQUE
Nature du module ^(2) C.Ob
Plan du module :	Volume horaire
I- Electrostatique II- Electricinétique III- Travaux dirigés Évaluation	6h 12h 8h 3h
Éléments méthodologiques - Cours + expérimentation - Travaux dirigés
Moyens didactiques nécessaires : - Matériel d’électrostatique (bâtonnet, électroscope, … ). - Matériel d’électrocinétique (générateur de tension, dipôles, appareils de mesure, …)
(1) | code de la filière | code de la matière | code de la session | (2) composante obligatoire ou composante optionnelle

Contenu du module :

I- Électrostatique :

1- Les phénomènes d’électrisation :

· électrisation par contact;

· électrisation par influence;

· conducteurs et isolants;

· expérience (électroscope).

2- Action mutuelle de deux charges électriques dans le vide :

· loi de coulomb;

· lignes de champ électriques;

· cas du champ électrique uniforme;

· notion de potentiel électrique ;

· différence de potentiel;

· travail des forces électriques.

3- Le condensateur plan :

· capacité;

· permittivité;

· rigidité diélectrique;

· étude graphique de la charge et la décharge ( allure des courbes);

· énergie emmagasinée;

· associations : série, parallèle .

II- Électrocinétique

· courant électrique :

- définition, sens conventionnel, nature (expérience de Rowland)

· courant continu :

- définition, source du courant continu;

- effets du courant continu, grandeurs fondamentales ;

- analogie électrocinétique /hydrodynamique.

· loi des mailles, loi des nœuds.

· étude des dipôles :

· dipôles passifs linéaires :

- caractéristiques, loi d’ohm;

- application : résistance, résistivité;

- association de dipôles passifs linéaires.

· énergie et puissance électrique :

- définition, loi de joule, unités.

· étude des dipôles passifs non linéaires :

- caractéristique courant tension;

- détermination de la résistance statique et dynamique;

- application( varistance, thermistance CTP, CTN …).

· étude des dipôles actifs linéaires :

- caractéristiques courant tension et convention (convention générateur et récepteur);

- association de dipôles:

ù association d’un dipôle passif et d’un dipôle actif (point de fonctionnement);

ù association de deux dipôles actifs (point de fonctionnement).

- diviseurs de tension et de courant;

- schéma équivalent de Thévenin ;

- étude d’un circuit à une maille, cas de deux générateurs en opposition théorème de Norton à deux nœuds ;

- théorème de superposition

Compétences attendues :

I- Électrostatique :

1- à partir d’expériences :

· découvrir les phénomènes d’électrisation ;

· distinguer un isolant d’un conducteur.

2- énoncer la loi de coulomb :

· définir un vecteur champ électrique;

· déterminer le vecteur champ électrique :

- cas général;

- cas du champ uniforme.

· connaître l’unité du champ électrique;

· reconnaître les propriétés d’un potentiel électrique ;

· définir le travail d’une force:

- cas général;

- cas d’un champ uniforme et d’un déplacement rectiligne.

3-calculer pour un condensateur, la charge électrique, la tension aux bornes, la capacité et l’énergie électrostatique emmagasinée :

· utiliser la loi d’association des condensateurs parallèle et série;

· déterminer les caractéristiques d’une force électrostatique;

· déterminer les caractéristiques d’une force s’exerçant sur une charge électrique placée entre les deux armatures d’un condensateur plan;

· représenter les lignes de champ entre les armatures d’un condensateur plan.

II- Électrocinétique

· Appliquer la loi des mailles , la loi des nœuds à des circuits linéaires simples limités à deux mailles.

· calculer les intensités des courants et des tensions dans les réseaux.

· déterminer le point de fonctionnement d’un dipôle dans un montage.

· déterminer la caractéristique U=f(I).

· identifier un diviseur de tension ,un diviseur de courant.

· appliquer la loi du diviseur de tension.

· calculer les éléments du modèle équivalent de Thevenin ou du modèle équivalent de Norton.

· passer du modèle équivalent de Thevenin à celui du modèle équivalent de Norton et réciproquement.

· appliquer le théorème de superposition.

· calculer la puissance et l’énergie reçues par un dipôle.

· calculer la limite en tension et en courant d’une résistance R; P_max étant connue.

Descriptif du module

Intitulé du module : Electromagnétisme I	Code^(1) :|GE|SPS|II|
Filière GÉNIE ÉLECTRIQUE
Nature du module ^(2) C.O. I
Plan du module :	Volume horaire
I- Champ magnétique II- Champ magnétique créé par un courant électrique III- Force électromagnétique IV- Action d’un champ magnétique uniforme Évaluation	4h 4h 8h 10h 4h
Éléments méthodologiques - Cours + expérimentation - Travaux dirigés
Moyens didactiques nécessaires : Laboratoire équipé en matériel didactique approprié : Aimants, Bobines, Alimentation puissante, balance de Cotton, Roue de Barlow …
(1) | code de la filière | code de la matière | code de la session | (2) composante obligatoire ou composante optionnelle

Contenu du module :

I- champ magnétique

1- Aimants et bobines longues:

pôles, actions mutuelle entre pôles, expérience de l’aimant brisé, hypothèse

d’ampère.

2- le champ magnétique et ses ressources:

· phénomène caractéristique du champ magnétique ;

· expérience: action d’une bobine parcourue par un courant sur un faisceau d’électrons;

· les sources de champ magnétique : cas de la bobine (courant ) et cas de l’aimant (courants ampèriens).

3- vecteur champ magnétique:

· définition : grandeur vectorielle, direction et sens;

· spectre magnétique: lignes de champ magnétique;

· spectre magnétique d’un aimant droit, d’un aimant en U et d’une bobine longue ;

4- champ magnétique uniforme et particule chargée :

· étude expérimentale : action du champ magnétique uniforme sur un faisceau d’électrons ;

· propriétés de l'induction magnétique B : relation vectorielle de F = qvB.sin (v,B), unité de B ;

· mesure du module de B : effet Hall, le teslamètre;

· champ magnétique crée par plusieurs sources : démonstration à partir de la résultante des forces exercées sur une particule animée d’une vitesse v ;

· la déviation magnétique : trajectoire dans un champ magnétique uniforme, déviation du spot sur l’écran (tube cathodique).

II- champ magnétique crée par des courants électriques

1- expérience : caractéristiques du vecteur champ magnétique crée par :

· courant rectiligne ;

· bobine circulaire plate ;

· bobine torique ;

· bobine longue.

2- théorème d’ampère :

Énoncé : (vecteur excitation H, circulation de H, énoncé du théorème);

application : cas d’une bobine torique ; cas du courant rectiligne.

3-flux magnétique :

· cas d’une surface plane dans un champ uniforme ;

· tube de champ magnétique : (conservation du flux) ;

· flux magnétique à travers une bobine (flux propre , flux extérieur).

III- forces électromagnétiques :

1-mise en évidence par la méthode expérimentale : direction et sens ;

2- loi de Laplace : démonstration théorique à partir de la relation F = qvb. sin(v,b) (conducteur parcouru par I et placé dans un champ uniforme) ;

3- applications :

· interaction entre deux conducteurs parallèles ;

· principe du moteur à courant continu.

IV- Action d’un champ magnétique uniforme :

1- sur un circuit indéformable : expérience du moment magnétique,

2- sur un aimant : (champ magnétique terrestre) moment magnétique d’une bobine et d’un aimant droit.

Compétences attendues :

Champ magnétique :

· identifier les pôles d’un aimant à l’aide d’une aiguille aimantée placée dans son champ.

· identifier les pôles d’un solénoïde connaissant le sens de courant qui le parcourt.

· savoir que l’origine de l’aimantation est l’orientation de la ligne moyenne des courants ampèriens.

· admettre l’hypothèse ampèrienne du magnétisme.

· dessiner le spectre magnétique d’un aimant permanent (droit ou en U).

· dessiner le spectre d’une bobine longue et orienter les lignes de champ.

· définir les lignes de champ.

· déterminer la direction de B en un point du spectre magnétique.

· appliquer la formule donnant la force subie par une particule chargée mue à la vitesse v dans un champ uniforme ( v est perpendiculaire à B).

· citer l’unité du champ magnétique.

· mesurer un champ magnétique ( effet hall ; teslamètre).

· déterminer les caractéristiques de la force qui s’exerce sur une particule chargée mue à une vitesse v dans un champ uniforme ( v est ^ à B).

· citer un dispositif utilisant la dérivation magnétique d’un faisceau d’électrons.

· calculer la déviation du spot sur l’écran dans des cas simples.

II- champs magnétiques crées par des courants électriques :

· savoir qu’il y a proportionnalité dans l’air entre le module du champ magnétique et l’intensité du courant qui traverse un conducteur rectiligne, une bobine plate une bobine torique ou une bobine longue.

· déterminer les caractéristiques du vecteur induction B pour différents circuits étudiés.

· énoncer le théorème d’ampère (circulation du vecteur H= S I).

· appliquer le théorème d’ampère dans le cas du courant rectiligne et d’une bobine torique.

· écrire l’expression du flux (produit scalaire ) d’un champ magnétique uniforme à travers une surface plane limitée par un contour orienté.

· citer l’unité du flux magnétique.

· calculer le flux à travers une spire ou une bobine placée dans un champ uniforme.

· savoir que le flux conserve la même valeur à travers toutes les sections d’un tube de champ.

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