v2.11.0 (5353)

Option - MOD-IFIE3-S1-PropPhy : Propriétés physiques des matériaux : magnétiques, thermiques, électriques

Domaine > Institut Clément Ader Albi.

Descriptif

  1. Propriétés magnétiques
    1 Définition des grandeurs physiques pertinentes qui permettent de différencier les matériaux. Définition d'un matériau paramagnétique, diamagnétique, ferromagnétique, ferrimagnétique, antiferromagnétique.
    1.2 Présentation des mécanismes d'aimantation a l'échelle mésoscopique. (domaines magnétiques, parois de Bloch) et des énergies mises en jeu. Propriétés des principaux matériaux utilisés dans l'industrie. Applications pour chaque classe, du transformateur ... à la mémoire informatique.
  2. Propriétés électriques :
    1 Définition des grandeurs physiques pertinentes qui permettent de différencier les matériaux. Equation différentielle de la dynamique des électrons (théorie quantique).
    2.2 Résolution pour les conducteurs (métaux), les isolants et les semi-conducteurs.
    • Applications essentiellement tournées vers les semi-conducteurs. Description détaillée du fonctionnement de composants électroniques usuels
    • . Définition d'un supraconducteur à l'aide de ses propriétés électriques et magnétiques exceptionnelles : Applications actuelles et perspectives.
  3. Propriétés thermiques (partie cours +Quizzs en séances)
    1 Contexte introductif, définitions générales sur les propriétés thermiques des solides.
    • Approche « micro » des grandeurs l, r et Cp et lien avec la température, résumé sur les ordres de grandeur de ces valeurs pour les gaz et solides.
    • Rappels de transferts thermiques, approche « macro » (mise en situation des grandeurs thermiques l, Cp et r).
      • Notion de résistance thermique (conductive, radiative, convective) / régime permanent
      • Loi d’association des résistances thermiques pour les solides / application à la modélisation de la conductivité effective d’un solide « complexe ».
      • Quelques lois décrivant la conductivité thermique des solides et leurs domaines d’utilisation.
      • : exemples de simulation numérique.
      • cas des paramètres variant avec la température, exemples.
      • vers le régime transitoire: modèle du petit solide, exploitation de celui-ci pour l’obtention de grandeurs thermiques.
      • vers le régime transitoire: équation de Fourier en régime dynamique, notion de diffusivité thermique, solide semi infini, exploitation de réponses pour l’obtention de grandeurs thermiques (échelon thermique, sollicitation périodique…)
      • notions d’impédances thermiques, représentation d’un solide mono ou multi-couches par cette méthode.
      • Notion d’effusivité thermique, application aux échanges thermiques par contact.

         3.4 Présentation de quelques méthodes de mesures des propriétés

      thermiques des solides en régime permanent et régime transitoire

Annexe : compléments sur les propriétés des liquides et des gaz

Objectifs pédagogiques

Cet enseignement a pour objectif d'une part de donner les bases physiques permettant de comprendre les fondements des propriétés électriques, magnétiques thermiques des matériaux et d'autre part de définir certaines classes de matériaux tels que les conducteurs électriques, les semi-conducteurs, les magnétiques, les paramagnétiques, etc... , les isolants thermiques. Il sera important également de bien présenter les différents matériaux qui sont actuellement ou bien qui seront importants pour l'une ou l'autre de ces propriétés.

A la fin de ce module, les élèves seront capables de :

  • Différencier les différentes classes de matériaux suivant leurs propriétés et applications inhérentes
  • Connaître les grandeurs physiques (dimension, unité) permettant de séparer les matériaux en différentes classes
  • Connaître les principales techniques expérimentales de mesure ainsi que les ordres de grandeurs de ces paramètres
  • Savoir utiliser avec esprit critique ces paramètres dans des calculs et simulations numériques.

30 heures en présentiel

30 heures de travail personnel estimé pour l’étudiant.

Diplôme(s) concerné(s)

UE de rattachement

Pour les élèves du diplômeDiplôme d'Ingénieur IMT Mines Albi

Sciences des Matériaux (IFIE1)

Format des notes

Numérique sur 20

Pour les élèves du diplômeDiplôme d'Ingénieur IMT Mines Albi

Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes écrêté à une note seuil)

    Le coefficient de l'enseignement est : 1

    Programme détaillé

    L'enseignement comprend 3 parties :

     

    Propriétés magnétiques : 3 séances de cours et 2 TD

    + un cours sur des matériaux à propriétés magnétiques et électriques remarquables : les supraconducteurs

    4 Cours + 4 TD sur les propriétés électriques essentiellement focalisés sur les matériaux semi-conducteurs pour applications composants électroniques

    5 cours/TD sur les propriétés thermiques

    Mots clés

    grandeurs physiques, propriétés magnétiques, propriétés électriques, semi-conducteurs, propriétés thermiques
    Veuillez patienter