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نموذج المباراة الوطنية المشتركة CNC 2007: الفيزياء 1 - شعبة MP لولوج مدارس المهندسين

🏢 المباراة الوطنية المشتركة CNC (الأقسام التحضيرية) 👤 مباراة ولوج المدارس العليا للمهندسين 🎯 الفيزياء 1 📅 2007 👁️ 32 مشاهدة

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باختصار

هذا نموذج امتحان كتابي سابق لمباراة مباراة ولوج المدارس العليا للمهندسين لدى المباراة الوطنية المشتركة CNC (الأقسام التحضيرية) (2007)، منشور على وظيفة إنفو للاطلاع والتحميل المجاني بصيغة PDF مع تصحيح مقترح.

الجهة المنظمة
المباراة الوطنية المشتركة CNC (الأقسام التحضيرية)
الدرجة
مباراة ولوج المدارس العليا للمهندسين
التخصص
الفيزياء 1
الدورة
2007
عدد الصفحات
6
لغة الأسئلة
الفرنسية
التصحيح
تصحيح مقترح متوفر في هذه الصفحة
الموضوع الرسمي لاختبار الفيزياء 1 في المباراة الوطنية المشتركة (CNC) دورة 2007 لولوج المدارس العليا للمهندسين والمؤسسات المماثلة، الخاص بطلبة الأقسام التحضيرية شعبة MP. يتضمن هذا النموذج 6 صفحة من نص الاختبار الأصلي. تجد في الموقع مواضيع باقي المواد والسنوات لنفس المباراة.
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📝 نص أسئلة النموذج (مستخرج آلياً من الصفحات الممسوحة)

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ROYAUME DU MAROC

Ministère de l’Éducation Nationale, de l'Enseignement
Supérieur, de la Formation des Cadres
et de la Recherche Scientifique

Présidence du Concours National Commun 2007
École Nationale Supérieure d’Électricité et de Mécanique
ENSEM

Concours National Commun
d’Admission aux

Grandes Écoles d'Ingénieurs ou Assimilées
Session 2007

ÉPREUVE DE PHYSIQUE I

Durée 4heures

Concours MP

Cette épreuve comporte 5 pages au format AA en plus de cette page de garde
L'usage de la calculatrice est interdit

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Concours National Commun - Filière MP - Session 2007

Conduction électrique sous champ magnétique

Le problème propose l'étude de quelques aspects de l'influence d’un champ magnétique sur la
conduction électrique. Il est constitué de trois parties largement indépendantes entre elles. La partie
1 traite de l’effet HALL et de son application à la mesure d’un champ magnétique. La partie 2 étudie
la modification de la loi d'OHM en présence d’un champ magnétique. Un résultat donné dans cette
partie est utilisé dans la dernière partie pour étudier l'effet de magnéto-résistance dans la géométrie
de CORBINO.

Dans les applications numériques, qui ne doivefit pas être négligées, une attention partiCulière
sera prêtée au nombre de chiffres à utiliser pour afficher les résultats. Ce nombre, qui dépend en
général du niveau de précision recherché, ne doit en aucun cas dépasser le nombre de chiffres signi-
ficatifs permis par les données. La valeur numérique de toute grandeur physique doit être accom-
pagnée de son unité dans le système international des unités (SD).

Si, au cours de l'épreuve, un candidat repère ce qui lui semble être une erreur d’énoncé, il le signale sur
sa copie et poursuit sa composition en indiquant les raisons des initiatives qu’il est amené à prendre.

Dans tout le problème, le poids des particules chargées sera négligé devant les actions électriques
et magnétiques.

Données utiles

Nombre d’AVOGADRO : N4 = 6,02 x 10?*mol”*.
Charge élémentaire : e = 1,6 x 10-!C.

— Masse volumique du cuivre : ‏م‎ = 8,98 x 10*kg.m7*.

Masse molaire du cuivre : M = 63,5 x 107#kg.mol”".

Première partie
Sonde à effet HALL

On considère une plaque conductrice ou semi-conductrice P allongée selon l’axe Ox, de largeur
a et d'épaisseur b. Elle est parcourue par un courant d’intensité 1. › 0 réparti uniformément sur
toute la section droite de P (figure 1). La plaque P peut être soumise à un champ magnétique
extérieur uniforme et constant D = 107. parallèle à l'axe Oz. On négligera alors le champ

magnétique créé par les charges de P en mouvement.

1.1. En l’absence de tout chämp magnétique extérieur (B = 0), exprimer le vecteur courant -+
électrique 7 et tracer les lignes de courant correspondantes.

La plaque P est à préseht soumise au champ 7 dirigé dans le sens des z croissants (B › 0). On
admet qu’en régime établi, les lighes de courant restent des droites parallèles à l’axe Ox.

PHYSIQUE. 1/5

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Concours National Commun - Filière MP - Session 2007

FiG.1—
Ruban conducteur dans un champ magnétostatique

1.2.  Onconsidère un porteur mobile de charge q (algébrique) animé d’une vitesse 7= vT,

1.2.1. Exprimer la force de LORENTZ 7 agissant sur le porteur de charge. Quel est l'effet de
cette force sur le porteur de charge ?

1.2.2. Montrer qu’il en résulte une accumulation de charges opposées sur certaines faces de
la plaque que l’on précisera à l’aide d’un schéma. On distinguera, pour le sens du courant ‏و7‎ donné
figure 1, les cas q › ‏و0661‎ › 0.

On se place dans la suite en régime établi.

1.2.3. En déduire qu’un champ électrique En dit de HALL, prend naissance au sein du
matériau pour s'opposer à l’effet de f , . Donner l’expression de 2 d'abord en fonction de ‏و‎

et 71 puis en fonction de v et B en précisant sa direction et son sens.

1.2.4. Montrer qu’en régime établi, une différence de potentiel V, = V4 — Vo prend naissance
entre les faces À et C de la plaque et exprimer Vh en fonction de v, a et B. Quel est le signe de la
tension V, appelée tension de HALL ? Dépend-il de celui de q ?

1.2.5. Exprimer la tension de HALL V, en fonction de Iy, B, b et de la constante de HALL
R, = 1/ng. n étant le nombre de porteurs de charge par unité de volume.

1.3. Applications

1.3.1. . La plaque P est constituée de cuivre métallique. On note p et M respectivement la
masse volumique et la masse molaire du cuivre. On admet que chaque atome de cuivre met en jeu
un seul électron de conduction.

1.3.1.1. Donner l’expression de n en fonction de ‏,م‎ M et du nombre d'’'AVOGADRO N,. En
déduire la valeur numérique de n.

1.3.1.2. Donner la valeur numérique de la constante de HALL R, correspondante.

13.13. Calculer la tension de HALL V, pour un champ magnétique 2 = 1T, une intensité
de courant /y = lA et une épaisseur b = 0,1mm. Commenter ces valeurs numériques.

1.3.2. Les sondes de HALL utilisées au laboratoire pour mesurer les champs magnétiques
sont constituées d’un matériau semi-conducteur.

1.3.2.1. Pourquoi utilise-t-on un matériau semi-conducteur ?

2/5 PHYSIQUE.I

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PHYSIQUE!

1.3.2.2... Que mesure-t-on dans la pratique ? Comment fait-on pour remonter à la valeur du
champ magnétique ?

Deuxième partie
loi d’OHM anisotrope

On considère un matériau conducteur comportant n porteurs de charge par unité de volume.
Tous les porteurs de arge ont la même charge q. Le matériau est soumis à l’action d’un ‏وحجيع‎

magnétique extérieur 5 uniforme et permanent. Sous l’action d’un champ électrique permanent
le matériau devient alors siège d’un courant électrique caractérisé par le vecteur courant électrique

1. Pour tenir compte de l’action du matériau sur les porteurs de charge, on considère que ces

derniers sont soumis à une force du type collisionnel 7; donnée par :
772
‏الحا احا‎ 1

où 7 est la vitesse des porteurs de charge et m leur masse. 7 est une constante caractéristique des
collisions entre les porteurs et le réseau cristallin qui constitue le matériau.
Toute l’étude sera faite dans l’hypothèse d’un régime permanent.

2.1. Quelle est la dimension de 7 ?
2.2. Exprimer j en fonction de n, q et 1

2.3. En appliquant la deuxième loi de NEWTON en régime permanent, montrer que le vecteur

courant électrique j est relié aux champ électrique 7 et magnétique B par :
2-7 +RBxT (2)

où o et R, sont respectivement la conductivité électrique et la constante de HALL que l’on
exprimera en fonction de n, ÿ, m et 7.

2.4. L'axe Oz est choisi pour être celui du champ magnétique : 5 =BT,

2.4.1. En projetant convenablement la relation (2), exprimer les composantes ‏زر‎ jy et j. du
vecteur courant électrique j en fonction de E,, Ey, Ez, 6 ‏وم ا‎ = qB/m.

2.4.2. En déduire que la loi d'OHM peut être généralisée en présence du champ magnétique
selon :

où 0 est une matrice 3 x 3 appelée tenseur conductivité électrique et dont on exprimera les éléments
en fonction de 0, 7 etwc.

2.4.3. Pourquoi dit-on qu’en présence du champ magnétique, le milieu devient anisotrope
vis- à-vis de la loi d'OHM ?

2.4.4. Le milieu reste-t-il linéaire en présence du champ magnétique 7 Justifier.

PHYSIQUE. 3/5

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Concours National Commun - Filière MP - Session 2007

2.4.5. Que devient la relation (3) en l'absence de champ magnétique ? Que retrouve-t-on
ainsi ?

Troisième partie
Effet CORBINO

On considère un matériau conducteur ohmique de conductivité électrique o contenu entre deux
cylindres coaxiaux C, et C, parfaitement conducteurs, de rayons respectifs a et b (a › b). Les deux
cylindres sont supposés être suffisamment longs pour permettre de négliger tout effet de bord. Le
cylindre Ca est porté au potentiel électrostatique V, et le cylindre Cp au potentiel électrostatique ‏ا‎
‎(figure 2). Dans toute la suite, on supposera que Va › ‏.ا‎ On repère un point M de l’espace par ses
coordonnées cylindriques (r,0,z) habituelles et on note ) ‏ل( ل ,و ل أ‎ la base locale de ce système de
coordonnées.

6

116.1 -
Milieu conducteur entre deux cylindres

3.1. On considère d’abord le cas d’un champ magnétique nul (B = 0).
3.1.1. Leconducteur compris entre les deux cylindres C, et C; est-il en équilibre électrostatique ?

3.1.2. Montrer que le champ électrique 7 entre les deux cylindres est radial et s’écrit 7 =

3.1.3. En utilisant le théorème de GAUSS, exprimer E(r) entre les deux cylindres C, et Cp en
fonction de la densité surfacique de charge ‏وم‎ de Ca, ‏يه‎ 7 et 60

3.1.4. Que vaut le champ électrique Fa enr = a.
3.1.5.  Exprimer p$ en fonction de é0, a, bet Var = Va — ٠٠

3.1.6. En déduire l'expression de É en tout point de l'espace en fonction de Van. 7, a et b et
tracer l’évolution de Æ(r) en fonction ‏عل‎ ©

3.1.7. Déterminer la valeur EF, de E(r) en r = b et montrer qu'elle s'exprime simplement en
fonction de la densité surfacique de charge ‏زم‎ de Cp; et eg. On admettra que les deux surfaces Ca et Cp

sont en état d'influence totale.

3.1.8. Tracer les lignes de champ de É. Quelle est la forme des lignes de courant électrique ?

4/5 PHYSIQUE!

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PHYSIQUE!

3.1.9. Exprimer l'intensité du courant électrique 710 qui traverse une surface cylindrique ‏م‎
‎coaxiale à Ca et Cb et de hauteur h placée entre les deux cylindres en fonction de ‏ذه‎ h, a, b et Vab-

3.1.10. En déduire l’expression de la résistance électrique Ry de la tranche de hauteur h du
milieu conducteur. Commenter les variations de Ro en fonction de h et du rapport b/a.

3.2. Le nûlieu est soumis à présent à l’action d’un champ magnétique uniforme et permanent

5 = 1777 2. On admettra que les lignes de courant restent planes en présence de B.

3.2.1. En utilisant la relation vectorielle (2) montrer à l'aide d’une construction graphique,

que les lignes de courant, font un angle 0, avec les lignes de champ électrique É.
3.2.2.  Exprimér ‏م0 صما‎ en fonction de a, R, et B.

3.2.3. Montrer qu’en coordonnées cylindriques, la ligne de courant passant par le point de
coordonnées (r0,00,%0) peut s'écrire sous la forme :

où f (0) est une fonction analytique de 0 à déterminer. Que devient la relation (4) en champ nul
(B = 0) ? Commenter le résultat obtenu. .

3.2.4.  Onnote j le vecteur courant électrique en présence du champ magnétique 2 et jo le
module du vecteur courant électrique en l’absence du champ magnétique.

3.2.4.1. Exprimer le module ÿ de j en fonction de ‏ذه .مز‎ Rp et B.

3.2.4.2. En déduite l'expression de la composante radiale ‏مر‎ de j en fonction des mêmes
paramètres.

3.2.5.  Onnote / l'intensité du courant qui traverse une surface cylindrique C, coaxiale à Ca et
Cp et de hauteur h placée entre les deux cylindres.

3.2.5.1. Exprimer / en fonction de o, ‏ىرع‎ B, et ‏م7‎ intensité du courant électrique en l’absence
du champ magnétique.

3.2.5.2. En déduire l’expression de la résistance électrique R de la tranche de hauteur / du
milieu conducteur en présence du champ magnétique B en fonction de o, B, R, et Ro.

3.2.5.3. Exprimer la variation relative de résistance à = ‏شح‎ en fonction de o, R, et B.

Commenter le résultat obtenu.
3.2.5.4. Comment peut-on expliquer qualitativement l'effet de magnétorésistance exprimé
par à ?

3.2.5.5. Déterminer la valeur numérique de la variation relative de résistance à sous un
champ magnétique B = 1T dans le cas du cuivre pour lequel : R, = —0,7 x 10-""m3.C— et
oR6x1070-Lm"",

3.2.5.6. Répondre à la même question dans le cas d’un semi-conducteur comme l’arséniure
d’indium lilAs pour lequel : R, = +0,7m3.C—" et à = 10-12. Commenter en comparant les
valeurs obtenues.

PHYSIQUE. 5/5

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✅ التصحيح المقترح

هذا تصحيح مقترح من إعداد فريق wadifa-info لمساعدتك على فهم منهجية الإجابة — وليس تصحيحاً رسمياً صادراً عن الإدارة المنظِّمة. أسئلة هذا الامتحان محررة بالفرنسية، لذلك التصحيح محرر بالفرنسية أيضاً.

Ce sujet est l'épreuve de Physique I de la filière MP du Concours National Commun (CNC) 2007 d'admission aux grandes écoles d'ingénieurs marocaines (présidence : ENSEM). Durée : 4 heures, 5 pages, calculatrice interdite. C'est un problème d'électromagnétisme intitulé « Conduction électrique sous champ magnétique », en trois parties largement indépendantes : (1) sonde à effet Hall ; (2) loi d'Ohm anisotrope avec le modèle de Drude (tenseur de conductivité) ; (3) effet Corbino et magnétorésistance entre deux cylindres coaxiaux. Voici une correction méthodologique proposée.

💡 Avant de commencer : tout le sujet repose sur la relation fondamentale de la partie 2, E = j/σ + Rh B × j, avec σ = nq2τ/m, Rh = 1/(nq) et σRhB = ωcτ. Retenez-la même si vous sautez sa démonstration : la partie 3 l'utilise directement. Sans calculatrice, préparez les ordres de grandeur (nCu ≈ 8,5·1028 m−3) et arrondissez intelligemment. Attention : la donnée « e = 1,6 × 10−1 C » est une coquille, il faut lire 1,6 × 10−19 C.

Première partie : Sonde à effet Hall

Géométrie (figure 1) : plaque selon Ox, largeur a selon Oy, épaisseur b selon Oz ; courant I0 dans le sens +ux ; face A en y = 0, face C en y = a.

  • 1.1 Courant uniforme sur la section ab : j = (I0/(ab)) ux. Lignes de courant : droites parallèles à Ox, régulièrement espacées.
  • 1.2.1 fL = q v ux × B uz = −qvB uy. Comme j = nqv ux est dirigé selon +ux, qv > 0 quel que soit le signe de q : la force dévie toujours les porteurs vers −uy, c'est-à-dire vers la face A.
  • 1.2.2 Les porteurs s'accumulent sur la face A (y = 0) ; la face C présente un défaut de porteurs, donc une charge opposée. Si q > 0 : A se charge positivement, C négativement. Si q < 0 (électrons, qui se déplacent selon −ux) : A se charge négativement, C positivement. (Schéma : section droite avec des « + » ou des « − » sur la face y = 0.)
  • 1.2.3 Ces charges créent un champ transverse qui croît jusqu'à compenser la force de Lorentz. En régime établi : qEh + fL = 0, donc Eh = −fL/q = −v × B = vB uy, dirigé selon Oy, dans le sens de +uy si v > 0 (q > 0) et de −uy si v < 0 (q < 0).
  • 1.2.4 Vh = VA − VC = ∫A→C Eh·dl = vBa. Le signe de Vh est celui de v, donc celui de q : Vh > 0 pour des trous, Vh < 0 pour des électrons. C'est ce qui permet de déterminer le signe des porteurs.
  • 1.2.5 I0 = nqv·ab, d'où v = I0/(nqab) et Vh = Rh I0 B/b avec Rh = 1/(nq). Seule l'épaisseur b parallèle à B intervient.
  • 1.3.1.1 Un électron par atome : n = ρNA/M = 8,98·103 × 6,02·1023/63,5·10−3 ≈ 8,5·1028 m−3.
  • 1.3.1.2 q = −e : Rh = −1/(ne) ≈ −1/(8,5·1028 × 1,6·10−19) ≈ −7·10−11 m3·C−1 (cohérent avec la valeur −0,7·10−10 donnée en 3.2.5.5).
  • 1.3.1.3 Vh = 7·10−11 × 1 × 1/10−4 en valeur absolue, soit Vh ≈ −7·10−7 V (≈ −0,7 µV). C'est une tension minuscule, difficile à mesurer (bruit, tensions thermoélectriques, défaut d'alignement des contacts) : un métal fait une mauvaise sonde de Hall, parce que n y est énorme.
  • 1.3.2.1 Dans un semi-conducteur, n est beaucoup plus faible (typiquement 1020 à 1023 m−3) : |Rh| = 1/(n|q|) est bien plus grand, donc Vh atteint le mV ou davantage pour des courants faibles. On peut aussi réduire l'épaisseur b.
  • 1.3.2.2 On mesure la tension de Hall Vh (voltmètre à grande impédance) à courant I0 connu et constant. Vh = (RhI0/b)B est proportionnelle à B : après un étalonnage dans un champ connu (sensibilité K = RhI0/b en V/T), on obtient B = Vh/K. On corrige la tension de décalage (offset) mesurée à B = 0, ou en inversant le sens de I0. La sonde mesure la composante de B normale à la plaque.

Deuxième partie : Loi d'Ohm anisotrope

  • 2.1 m/τ s'exprime en kg·s−1 (force/vitesse) : τ est un temps (temps de relaxation, ou durée moyenne entre deux collisions).
  • 2.2 j = nqv.
  • 2.3 Régime permanent : 0 = q(E + v × B) − (m/τ)v, donc E = (m/(qτ))v − v × B. Avec v = j/(nq) : E = (m/(nq2τ)) j + (1/(nq)) B × j, soit la relation (2) avec σ = nq2τ/m et Rh = 1/(nq). On note que σRhB = qBτ/m = ωcτ.
  • 2.4.1 B × j = B(−jy ux + jx uy). Projections : σEx = jx − ωcτ jy ; σEy = jy + ωcτ jx ; σEz = jz. En résolvant :
    jx = σ(Ex + ωcτEy)/(1 + ωc2τ2) ; jy = σ(Ey − ωcτEx)/(1 + ωc2τ2) ; jz = σEz.
  • 2.4.2 j = [σ] E, avec, en posant s = σ/(1 + ωc2τ2) :
    [σ]colonne Excolonne Eycolonne Ez
    ligne jxss ωcτ0
    ligne jy−s ωcτs0
    ligne jz00σ
  • 2.4.3 Le tenseur n'est pas proportionnel à l'identité : j n'est en général plus colinéaire à E, et la réponse dépend de la direction de E par rapport à B (conductivité σ selon B, σ/(1 + ωc2τ2) perpendiculairement, plus des termes croisés). Le milieu est donc anisotrope.
  • 2.4.4 Oui : à B fixé, les coefficients du tenseur ne dépendent pas de E, et j est une fonction linéaire de E (superposition valable). La dépendance vis-à-vis de B, elle, n'est pas linéaire.
  • 2.4.5 Pour B = 0, ωc = 0 et [σ] = σ·Id : j = σE, la loi d'Ohm locale d'un milieu isotrope (modèle de Drude).

Troisième partie : Effet Corbino

3.1 Champ magnétique nul

  • 3.1.1 Non : il est parcouru par un courant permanent (E ≠ 0 dans le conducteur). C'est un régime stationnaire, pas un équilibre électrostatique.
  • 3.1.2 Invariance par rotation autour de Oz et par translation selon Oz (cylindres infinis) : E ne dépend que de r. Les plans (M, ur, uz) et (M, ur, uθ) sont plans de symétrie : E appartient à leur intersection, donc E = E(r) ur.
  • 3.1.3 Régime permanent dans un conducteur ohmique homogène : div j = 0, donc div E = 0 et le volume est neutre. Gauss sur un cylindre de rayon r (a < r < b) et de hauteur h : E·2πrh = ρas·2πah/ε0, d'où E(r) = ρas a/(ε0 r).
  • 3.1.4 Ea = ρas/ε0 (théorème de Coulomb).
  • 3.1.5 Vab = ∫ab E dr = (ρasa/ε0) ln(b/a), d'où ρas = ε0Vab/(a ln(b/a)) > 0.
  • 3.1.6 E = Vab/(r ln(b/a)) ur pour a < r < b ; E = 0 pour r < a (conducteur parfait) et pour r > b (charge totale intérieure nulle par influence totale). Courbe : nulle, saut à Vab/(a ln(b/a)) en r = a, décroissance en 1/r jusqu'à Vab/(b ln(b/a)), puis retombée à 0 en r = b.
  • 3.1.7 Eb = Vab/(b ln(b/a)). Influence totale : ρbs·2πbh = −ρas·2πah, donc ρbs = −ρasa/b et Eb = −ρbs/ε0 (Coulomb avec une normale sortante −ur pour la face interne de Cb).
  • 3.1.8 Lignes de champ : demi-droites radiales allant de Ca vers Cb (Va > Vb), dans des plans perpendiculaires à Oz. Avec j = σE, les lignes de courant sont les mêmes rayons.
  • 3.1.9 I0 = σE(r)·2πrh = 2πσhVab/ln(b/a), indépendant de r (conservation de la charge).
  • 3.1.10 R0 = Vab/I0 = ln(b/a)/(2πσh). R0 ∝ 1/h (tranches en parallèle) et croît comme ln(b/a) (coquilles cylindriques de résistance dr/(2πσrh) en série), c'est-à-dire lentement avec l'épaisseur de la couronne.

3.2 En présence de B = B uz

  • 3.2.1 Les conditions aux limites (cylindres équipotentiels) et la symétrie imposent toujours V = V(r) : E reste radial. Dans la relation (2), E est la somme de j/σ (colinéaire à j) et de RhB × j (perpendiculaire à j, dans le plan, de module |Rh|Bj). Le triangle rectangle formé montre que j fait un angle θh avec E, c'est-à-dire avec ur.
  • 3.2.2 tan θh = |RhB j|/(j/σ), soit tan θh = σRhB = ωcτ (l'énoncé écrit « en fonction de a, Rh et B » : c'est manifestement σ qu'il faut lire). Plus précisément, d'après 2.4.1 avec E selon ur : jr = σE/(1 + σ2Rh2B2) et jθ = −σRhB jr.
  • 3.2.3 Sur une ligne de courant : dr/(r dθ) = jr/jθ = −1/(σRhB), d'où dr/r = −dθ/(σRhB) et r(θ) = r0 exp[−(θ − θ0)/(σRhB)], soit f(θ) = (θ0 − θ)/(σRhB) : les lignes de courant sont des spirales logarithmiques (angle constant θh avec le rayon). Pour B → 0, cela s'écrit θ − θ0 = −σRhB ln(r/r0) → 0 : on retrouve les rayons θ = θ0 de 3.1.8.
  • 3.2.4.1 E est le même qu'en champ nul (même Vab, même profil en 1/r), donc j0 = σE. En prenant le module de (2) : E2 = j2(1/σ2 + Rh2B2), d'où j = j0/√(1 + σ2Rh2B2).
  • 3.2.4.2 jr = j cos θh = j0/(1 + σ2Rh2B2).
  • 3.2.5.1 Seule jr traverse la surface Ch : I = jr·2πrh = I0/(1 + σ2Rh2B2).
  • 3.2.5.2 R = Vab/I = R0(1 + σ2Rh2B2).
  • 3.2.5.3 δ = σ2Rh2B2 = (ωcτ)2 = (μB)2, avec μ = |σRh| la mobilité des porteurs. δ > 0 : la résistance augmente toujours ; l'effet est quadratique en B, indépendant du sens de B et du signe des porteurs : c'est la magnétorésistance.
  • 3.2.5.4 La force de Lorentz courbe les trajectoires des porteurs : pour un même déplacement radial, le chemin parcouru (en spirale) est plus long et subit davantage de collisions. Dans la géométrie de Corbino, il n'existe pas de faces latérales où des charges pourraient s'accumuler : aucun champ de Hall ne compense la force de Lorentz (contrairement au barreau de la partie 1, où Eh la compense et où la résistance reste inchangée dans ce modèle). Le courant tourne (composante jθ) au lieu de traverser directement.
  • 3.2.5.5 Cuivre : σRhB ≈ 6·107 × 0,7·10−10 × 1 = 4,2·10−3, donc δ ≈ 1,8·10−5 : effet négligeable (faible mobilité, environ 4·10−3 m2·V−1·s−1).
  • 3.2.5.6 InAs : σRhB ≈ 1 × 0,7 × 1 = 0,7, donc δ ≈ 0,49, soit environ +50 %. Sa mobilité (≈ 0,7 m2·V−1·s−1) est environ 170 fois celle du cuivre, et δ environ 3·104 fois plus grand : les semi-conducteurs à forte mobilité servent de capteurs magnétorésistifs et de sondes de Hall, les métaux non.

💡 À retenir pour le CNC MP : Vh = RhIB/b avec Rh = 1/(nq), n = ρNA/M ; modèle de Drude σ = nq2τ/m et tenseur de conductivité ; ωcτ = σRhB = μB ; géométrie cylindrique : E = Vab/(r ln(b/a)), R0 = ln(b/a)/(2πσh) ; magnétorésistance de Corbino δ = (μB)2. Révisez aussi : arguments de symétrie et d'invariance, théorème de Gauss, relation de passage (Coulomb), influence totale, conservation de la charge en régime permanent (div j = 0). Calculatrice interdite : entraînez-vous aux calculs en puissances de 10 et donnez un ou deux chiffres significatifs. Signalez sur la copie les coquilles de l'énoncé (e = 1,6·10−19 C ; σ au lieu de a en 3.2.2 ; figure de la partie 3 numérotée « Fig. 1 » au lieu de « Fig. 2 »).

أسئلة شائعة حول هذا النموذج

هل يمكن تحميل هذا النموذج مجاناً؟
نعم. صفحات هذا النموذج (6) متاحة للاطلاع والتحميل مجاناً، وبدون تسجيل أو إنشاء حساب.
هل يتضمن هذا النموذج التصحيح؟
نعم. تجد في هذه الصفحة، أسفل صفحات الأسئلة، تصحيحاً مقترحاً يشرح منهجية الإجابة والعناصر المنتظرة، من إعداد فريق وظيفة إنفو.
ما هي الجهة المنظمة والدرجة المعنية بهذا النموذج؟
هذا النموذج من مباراة نظمتها المباراة الوطنية المشتركة CNC (الأقسام التحضيرية). ويخصّ درجة: مباراة ولوج المدارس العليا للمهندسين.
ما هي دورة هذا الامتحان ولغة أسئلته؟
الدورة: 2007. والأسئلة باللغة الفرنسية.
أين أجد نماذج أخرى لنفس المباراة؟
جمعنا نماذج نفس العائلة في صفحة ولوج المدارس والمعاهد العليا: /نماذج-مباريات/المدارس-والمعاهد-العليا، مرتّبة حسب الدورة من الأحدث إلى الأقدم.

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المصدر: مباريات ولوج المدارس والمعاهد العليا

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