3PHA1R – Physique appliquée

Personnes enseignantes

Description technique du cours

• Acronyme de l’activité : 3PHA1R
• Bloc : 2
• Quadrimestre : 3
• Nombre de crédits : 3
• Nombre d’heures de cours : 36
• Nombre d’heures de travail hors cours (estimation) : 54
• Format du cours : laboratoire
• Langue d’instruction : Français
• Implantation : HE2B – ESI
• Pré-requis : néant
• Co-requis : néant

Description générale du cours

Cette UE vise à fournir aux étudiants les notions de base de physique nécessaires à la compréhension et à la mise en œuvre de réseaux informatiques.

Objectifs généraux

Au terme de l’activité d’apprentissage, l’étudiante ou l’étudiant est en mesure de :

• Comprendre les lois et les principes physiques à la base de la transmission filaire et non filaire des données.
• Choisir le support adapté à une application réseau.
• Analyser, tester et diagnostiquer un support physique de transmission.

Acquis d’apprentissage spécifiques sanctionnés par l’évaluation

Au terme des séances, l’étudiante ou l’étudiant est évalué·e sur sa capacité à :

• Identifier et utiliser correctement les instruments de mesure en laboratoire.
• Concevoir et réaliser des montages simples à partir des spécifications (jeu de résistances, tension, courant, résistance de charge, …).
• Utiliser un oscilloscope pour mesurer les caractéristiques d’un signal.
• Comprendre le fonctionnement et les caractéristiques d’un filtre (type, gain en décibel, fréquence de coupure et bande passante).
• Savoir définir les caractéristiques d’un filtre à partir de son diagramme de Bode.
• Concevoir et réaliser des filtres passe-bas, passe-haut et passe-bande à partir de la fréquence du signal, la fréquence du bruit et l’impédance de la charge.
• Expliquer, en utilisant le vocabulaire adéquat, le rôle de la longueur d’un câble réseau sur les effets d’atténuation du signal.
• Expliquer, en utilisant le vocabulaire adéquat, les phénomènes de réflexion dans un câble réseau et le rôle de l’adaptation d’impédance.
• Expliquer, en utilisant le vocabulaire adéquat, l’effet du blindage sur la transmission des données dans un câble réseau (câbles UTP et STP).
• Identifier les causes physiques des perturbations sur un signal.
• Comprendre le spectre électromagnétique utilisé dans les réseaux (Wi-Fi, Bluetooth, 4G/5G).
• Expliquer, en utilisant le vocabulaire adéquat le principe de fonctionnement d’une fibre optique.

Acquis terminaux visés

Au sein de la formation de bachelier en informatique, cette activité d’apprentissage participe à l’acquisition des compétences suivantes.

Communiquer et informer

• Utiliser le vocabulaire adéquat.
• Présenter des prototypes de solution et d’application techniques.

Collaborer à la conception, à l’amélioration et au développement de projets

• Proposer des solutions qui tiennent compte des contraintes.

Modalités d’évaluations

• Première session : évaluation continue, 100% de la note
• Deuxième session : examen de laboratoire, 100% de la note

Contenus

Électrocinétique

• Courant, tension, puissance, énergie, loi d’Ohm, loi de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant et théorème de Thévenin
• Circuits linéaires en régime continu : dipôle linéaire, résistances et association de résistances (série/parallèle)
• Circuits linéaires en régime transitoire : condensateurs, inductances, charge et décharge d’un condensateur dans un circuit RC, circuit RL
• Circuits linéaires en régime sinusoïdal : impédances complexes, filtres passe-bas, passe-haut et passe-bande, gain, fonction de transfert, bande passante, fréquence de coupure, diagramme de Bode, filtres RC, RL et RLC

Signaux et transmission électrique

• Caractéristiques d’un signal (amplitude, fréquence, phase)
• Signaux analogiques et numériques
• Atténuation, bruit, interférences
• Introduction à la modulation (AM, FM, ASK, FSK, PSK)
• Lien entre débit et bande passante dans un câble réseau

Ondes et propagation

• Ondes électromagnétiques (4G/5G, Wi-Fi, Bluetooth)
• Vitesse de propagation dans un câble
• Réflexion, atténuation et impédance

Optique et fibres

• Lois de la réflexion et de la réfraction
• Réflexion totale interne et principe de la fibre optique
• Transmission de données optiques

Applications aux réseaux

• Câbles réseau (RJ45, UTP, STP, coaxial, fibre) et caractéristiques électriques
• Blindage, pertes et perturbations électromagnétiques
• Adaptation d’impédance et qualité du signal
• Physique de la couche 1 (modèle OSI)

Bibliographie

• Gervais, Thierry (2018). Systèmes numériques. Magnard-Vuibert.
• Schommers, Adrian (1994). L’électronique ? Pas de panique !. Publitronic-Elektor.
• Horowitz, Paul et Winfield Hill (2009). Traité de l’électronique analogique et numérique. Publitronic-Elektor.
• Monk Simon (2017). Electronics Cookbook. O’Reilly Media.