AP Physique 2

Objectif d'apprentissage 9.1.A : Décrire la pression qu'exerce un gaz sur son récipient en termes de mouvement atomique au sein de ce gaz.

• 9.1.A.1 Les atomes d'un gaz entrent en collision avec d'autres atomes du gaz et exercent des forces sur eux, ainsi qu'avec le récipient contenant le gaz.
  • 9.1.A.1.i Les collisions impliquant des paires d'atomes ou un atome et un objet fixe peuvent être décrites et analysées à l'aide des principes de conservation de la quantité de mouvement.
  • 9.1.A.1.ii La pression exercée par un gaz sur une surface est le rapport entre la somme des grandeurs des composantes perpendiculaires des forces exercées par les atomes du gaz sur la surface et l'aire de cette surface.
    • Équation: $P = \dfrac{F_{\perp}}{A}$
  • 9.1.A.1.iii La pression existe à travers le gaz lui-même, et non seulement à la frontière entre le gaz et le récipient.

Objectif d'apprentissage 9.1.B : Décrire la température d'un système en termes de mouvement atomique au sein de ce système.

• 9.1.B.1 La température d'un système est caractérisée par l'énergie cinétique moyenne des atomes qui le composent.
  • 9.1.B.1.i La distribution de Maxwell–Boltzmann fournit une représentation graphique des énergies et des vitesses des atomes à une température donnée.
  • 9.1.B.1.ii La vitesse quadratique moyenne correspondant à l'énergie cinétique moyenne pour un gaz parfait est reliée à la température du gaz par
    • Équation: $K_{\text{avg}} = \dfrac{3}{2} k_B T = \dfrac{1}{2} m v_{\text{rms}}^2$

Déclaration de périmètre : AP Physics 2 s'attend uniquement à ce que les étudiants effectuent une analyse qualitative et quantitative des collisions en une et deux dimensions. Les étudiants ne sont pas attendus de connaître la forme fonctionnelle de la distribution de Maxwell-Boltzmann, mais ils doivent être familiers avec la façon dont les caractéristiques de la distribution sont liées à la température du gaz.

Objectif d'apprentissage 9.2.A : Décrire les propriétés d'un gaz parfait.

• 9.2.A.1 Le modèle classique d'un gaz parfait suppose que les vitesses instantanées des atomes sont aléatoires, que les volumes des atomes sont négligeables comparés au volume total occupé par le gaz, que les atomes entrent en collision de manière élastique, et que les seules forces appréciables agissant sur les atomes sont celles qui se produisent lors des collisions.
• 9.2.A.2 Un gaz parfait est celui pour lequel les relations entre la pression, le volume, le nombre de moles ou le nombre d'atomes, et la température d'un gaz peuvent être modélisées à l'aide de l'équation
  • Équation : $PV = nRT = N k_B T$
• 9.2.A.3 Les graphiques modélisant la pression, la température et le volume des gaz peuvent être utilisés pour décrire ou déterminer les propriétés de ce gaz.
• 9.2.A.4 Une température à laquelle un gaz parfait a une pression nulle peut être extrapolée à partir d'un graphique de la pression en fonction de la température.

Objectif d'apprentissage 9.3.A : Décrire le transfert d'énergie entre deux systèmes en contact thermique en raison des différences de température de ces deux systèmes.

• 9.3.A.1 Deux systèmes sont en contact thermique si les systèmes peuvent transférer de l'énergie par des processus thermiques.
  • 9.3.A.1.i Le chauffage est le transfert d'énergie vers un système par des processus thermiques.
  • 9.3.A.1.ii Le refroidissement est le transfert d'énergie hors d'un système par des processus thermiques.
• 9.3.A.2 Les processus thermiques par lesquels l'énergie peut être transférée entre des systèmes à différentes températures sont la conduction, la convection et le rayonnement.
• 9.3.A.3 L'énergie est transférée spontanément par des processus thermiques d'un système à température plus élevée vers un système à température plus basse.
  • 9.3.A.3.i Lors de collisions entre des atomes de systèmes différents, l'énergie est le plus susceptible d'être transférée des atomes à haute énergie vers des atomes à basse énergie.
  • 9.3.A.3.ii Après de nombreuses collisions d'atomes de systèmes différents, l'état le plus probable est celui où les deux systèmes ont la même température.
• 9.3.A.4 L'équilibre thermique résulte lorsque aucun transfert net d'énergie par des processus thermiques ne se produit entre deux systèmes en contact thermique l'un avec l'autre.

Objectif d'apprentissage 9.4.A : Décrire l'énergie interne d'un système.

• 9.4.A.1 L'énergie interne d'un système est la somme de l'énergie cinétique des objets qui composent le système et de l'énergie potentielle de la configuration de ces objets.
  • 9.4.A.1.i Les atomes d'un gaz parfait n'interagissent pas entre eux via des forces conservatives, et la structure interne n'est pas prise en compte. Par conséquent, un gaz parfait ne possède pas d'énergie potentielle interne.
  • 9.4.A.1.ii L'énergie interne d'un gaz parfait monoatomique est la somme des énergies cinétiques des atomes constitutifs du gaz.
    • Équation: $U = \dfrac{3}{2} nRT = \dfrac{3}{2} N k_B T$
• 9.4.A.2 Les changements de l'énergie interne d'un système peuvent entraîner des modifications de sa structure interne et de son comportement interne sans modifier le mouvement du centre de masse du système.

Objectif d'apprentissage 9.4.B : Décrire le comportement d'un système à l'aide de processus thermodynamiques.

• 9.4.B.1 Le premier principe de la thermodynamique est une reformulation de la conservation de l'énergie qui tient compte de l'énergie transférée vers ou hors d'un système par le travail, le chauffage ou le refroidissement.
  • 9.4.B.1.i Pour un système isolé, l'énergie totale est constante.
  • 9.4.B.1.ii Pour un système fermé, le changement d'énergie interne est la somme de l'énergie transférée vers ou hors du système par le chauffage, ou du travail effectué sur le système.
    • Équation: $\Delta U = Q + W$
  • 9.4.B.1.iii Le travail effectué sur un système par une pression externe constante ou moyenne qui modifie le volume de ce système (par exemple, un piston comprimant un gaz dans un récipient) est défini comme
    • Équation: $W = -P \Delta V$
• 9.4.B.2 Les graphiques pression-volume (également appelés diagrammes PV) sont des représentations utilisées pour illustrer des processus thermodynamiques.
  • 9.4.B.2.i Les lignes de température constante sur un diagramme PV sont appelées isothermes.
  • 9.4.B.2.ii La valeur absolue du travail effectué sur un gaz lorsque celui-ci se dilate ou se comprime est égale à l'aire sous la courbe d'un tracé de la pression par rapport au volume pour le gaz.
• 9.4.B.3 Des cas particuliers de processus thermiques dépendent de la relation entre la configuration du système, la nature du travail effectué sur le système et l'environnement du système. Ceux-ci incluent le volume constant (isovolumétrique), la température constante (isotherme) et la pression constante (isobare), ainsi que les processus où aucune énergie n'est transférée vers ou hors du système par des processus thermiques (adiabatique).

Objectif d'apprentissage 9.5.A : Décrire l'énergie requise pour changer la température d'un objet d'une certaine quantité.

• 9.5.A.1 La quantité d'énergie requise pour changer la température d'un matériau est liée à la chaleur spécifique de ce matériau.
  • Équation : $Q = mc\Delta T$
• 9.5.A.2 La chaleur spécifique d'un matériau est une propriété intrinsèque de ce matériau qui dépend de l'agencement et des interactions des atomes qui le composent.

Objectif d'apprentissage 9.5.B : Décrire la vitesse à laquelle l'énergie est transférée par conduction à travers un matériau donné.

• 9.5.B.1 La vitesse à laquelle l'énergie est transférée par conduction à travers un matériau donné est liée à la conductivité thermique, aux dimensions physiques du matériau et à la différence de température à travers celui-ci.
  • Équation : $\dfrac{Q}{\Delta t} = \dfrac{kA\Delta T}{L}$
• 9.5.B.2 La conductivité thermique d'un matériau est une propriété intrinsèque de ce matériau qui dépend de l'agencement et des interactions des atomes qui le composent.

Énoncé de délimitation : AP Physics 2 modélisera la chaleur spécifique comme indépendante de la température.

Objectif d'apprentissage 9.6.A : Décrire le changement d'entropie pour un système donné au fil du temps.

• 9.6.A.1 La deuxième loi de la thermodynamique stipule que l'entropie totale d'un système isolé ne peut jamais diminuer et reste constante uniquement lorsque tous les processus subis par le système sont réversibles.
• 9.6.A.2 L'entropie peut être décrite qualitativement comme la tendance de l'énergie à se disperser ou l'inutilisabilité d'une partie de l'énergie du système pour effectuer un travail.
  • 9.6.A.2.i L'énergie localisée a tendance à se disperser et à s'étaler.
  • 9.6.A.2.ii L'entropie est une fonction d'état et dépend donc uniquement de l'état actuel ou de la configuration d'un système, et non de la manière dont le système a atteint cet état.
  • 9.6.A.2.iii L'entropie maximale se produit lorsqu'un système est en équilibre thermodynamique.
• 9.6.A.3 Le changement d'entropie d'un système est déterminé par les interactions de ce système avec son environnement.
  • 9.6.A.3.i Les systèmes isolés évoluent spontanément vers l'équilibre thermodynamique.
  • 9.6.A.3.ii L'entropie d'un système isolé ne diminue jamais, mais l'entropie d'un système fermé peut diminuer car de l'énergie peut être transférée vers l'extérieur ou vers l'intérieur du système.

Énoncé de délimitation : Seul un traitement qualitatif de la deuxième loi de la thermodynamique relève du programme d'AP Physics 2.

Objectif d'apprentissage 10.1.A : Décrire la force électrique résultant des interactions entre objets ou systèmes chargés.

• 10.1.A.1 La charge est une propriété fondamentale de toute la matière.
  • 10.1.A.1.i La charge est décrite comme positive ou négative.
  • 10.1.A.1.ii La grandeur de la charge d'un électron ou d'un proton unique, la charge élémentaire $e$, peut être considérée comme la plus petite quantité indivisible de charge.
  • 10.1.A.1.iii La charge d'un électron est $-e$, la charge d'un proton est $+e$, et un neutron n'a aucune charge électrique.
  • 10.1.A.1.iv Une charge ponctuelle est un modèle selon lequel la taille physique d'un objet ou d'un système chargé est négligeable dans le contexte de la situation analysée.
• 10.1.A.2 La loi de Coulomb décrit la force électrostatique entre deux objets chargés comme étant directement proportionnelle à la grandeur de chacune des charges et inversement proportionnelle au carré de la distance entre les objets.
  • Équation : $\left|\vec{F}_E\right| = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\dfrac{\left|q_1 q_2\right|}{r^2} = k\dfrac{\left|q_1 q_2\right|}{r^2}$
• 10.1.A.3 La direction de la force électrostatique dépend des signes des charges des objets interagissants et est parallèle à la ligne de séparation entre les objets.
  • 10.1.A.3.i Deux objets portant des charges de même signe exercent des forces répulsives l'un sur l'autre.
  • 10.1.A.3.ii Deux objets portant des charges de signes opposés exercent des forces attractives l'un sur l'autre.
• 10.1.A.4 Les forces électriques sont responsables de certaines des propriétés macroscopiques des objets rencontrés dans la vie quotidienne. Cependant, le grand nombre d'interactions de particules qui se produisent rend plus commode de traiter les forces quotidiennes en termes de forces non fondamentales appelées forces de contact, telles que la force normale, le frottement et la tension.

Objectif d'apprentissage 10.1.B : Décrire les forces électriques et gravitationnelles résultant des interactions entre objets chargés ayant une masse.

• 10.1.B.1 Les forces électrostatiques peuvent être attractives ou répulsives, tandis que les forces gravitationnelles sont toujours attractives.
• 10.1.B.2 Pour tout couple d'objets possédant une masse et une charge électrique, la grandeur de la force gravitationnelle est généralement beaucoup plus faible que la grandeur de la force électrostatique.
• 10.1.B.3 Les forces gravitationnelles dominent aux grandes échelles bien qu'elles soient plus faibles que les forces électrostatiques, car les systèmes à grande échelle ont tendance à être électriquement neutres.

Objectif d'apprentissage 10.1.C : Décrire la permittivité électrique d'un matériau ou d'un milieu.

• 10.1.C.1 La permittivité électrique est une mesure du degré de polarisation d'un matériau ou d'un milieu en présence d'un champ électrique.
• 10.1.C.2 La polarisation électrique peut être modélisée comme un réarrangement induit des électrons par un champ électrique externe, entraînant une séparation des charges positives et négatives au sein d'un matériau ou d'un milieu.
• 10.1.C.3 Le vide a une valeur constante de permittivité électrique, $\varepsilon_0$, qui apparaît dans les relations physiques.
• 10.1.C.4 La permittivité de la matière a une valeur différente de celle du vide, résultant de la composition et de l'agencement de la matière.
  • 10.1.C.4.i Dans un matériau donné, la permittivité électrique est déterminée par la facilité avec laquelle les électrons peuvent changer de configuration au sein du matériau.
  • 10.1.C.4.ii Les conducteurs sont constitués de matériaux conducteurs électriques dans lesquels les porteurs de charge se déplacent facilement ; les isolants sont constitués de matériaux non conducteurs électriques dans lesquels les porteurs de charge ne se déplacent pas facilement.

Énoncé de périmètre : AP Physics 2 attend seulement que les étudiants effectuent des calculs de la force électrique entre quatre objets ou systèmes chargés interagissants ou moins. L'analyse de la force électrique résultante provenant de plus de charges est autorisée dans les situations de haute symétrie.

Objectif d'apprentissage 10.2.A : Décrire le comportement d'un système à l'aide de la conservation de la charge.

• 10.2.A.1 La charge nette ou la distribution de charge d'un système peut changer en réponse à la présence ou aux changements de la charge nette ou de la distribution de charge d'autres systèmes.
  • 10.2.A.1.i La charge nette d'un système peut changer en raison du frottement ou du contact entre des systèmes.
  • 10.2.A.1.ii La séparation de charge induite se produit lorsque la force électrostatique entre deux systèmes modifie la distribution des charges au sein des systèmes, entraînant la polarisation d'un ou des deux systèmes.
  • 10.2.A.1.iii La séparation de charge induite peut se produire dans des systèmes neutres.
• 10.2.A.2 Tout changement de la charge nette d'un système est dû à un transfert de charge entre le système et son environnement.
  • 10.2.A.2.i La charge d'un système implique généralement un transfert d'électrons vers et depuis le système.
  • 10.2.A.2.ii La charge nette d'un système restera constante sauf s'il y a un transfert de charge vers ou depuis le système.
• 10.2.A.3 La mise à la terre consiste à connecter électriquement un système chargé à un système beaucoup plus grand et approximativement neutre (par exemple, la Terre).

Objectif d'apprentissage 10.3.A : Décrire le champ électrique produit par un objet chargé ou une configuration de charges ponctuelles.

• 10.3.A.1 Les champs électriques peuvent provenir d'objets chargés.
• 10.3.A.2 Le champ électrique à un point donné est le rapport de la force électrique exercée sur une charge d'essai à ce point à la charge de la charge d'essai.
  • Équation : $\vec{E} = \dfrac{\vec{F}_E}{q}$
  • 10.3.A.2.i Une charge d'essai est une charge ponctuelle de magnitude suffisamment faible pour que sa présence n'affecte pas significativement un champ électrique à proximité.
  • 10.3.A.2.ii Un champ électrique pointe vers l'extérieur des charges positives isolées et vers l'intérieur des charges négatives isolées.
  • 10.3.A.2.iii La force électrique exercée sur une charge d'essai positive par un champ électrique est dans la même direction que le champ électrique.
• 10.3.A.3 Le champ électrique est une quantité vectorielle et peut être représenté dans l'espace à l'aide de cartes de champ vectorielles.
  • 10.3.A.3.i Le champ électrique net à un endroit donné est la somme vectorielle des champs électriques individuels créés par des objets chargés proches.
  • 10.3.A.3.ii Les cartes de champ électrique utilisent des vecteurs pour représenter l'amplitude et la direction du champ électrique à de nombreux emplacements dans une région donnée.
  • 10.3.A.3.iii Les diagrammes de lignes de champ électrique sont des modèles simplifiés de cartes de champ électrique et peuvent être utilisés pour déterminer l'amplitude relative et la direction du champ électrique à n'importe quelle position dans le diagramme.

Objectif d'apprentissage 10.3.B : Décrire le champ électrique généré par des conducteurs ou des isolants chargés.

• 10.3.B.1 En équilibre électrostatique, la charge excédentaire d'un conducteur solide est distribuée à la surface du conducteur, et le champ électrique à l'intérieur du conducteur est nul.
  • 10.3.B.1.i À la surface d'un conducteur chargé, le champ électrique est perpendiculaire à la surface.
  • 10.3.B.1.ii Le champ électrique à l'extérieur d'une sphère isolée avec une distribution de charge sphériquement symétrique est identique au champ électrique dû à une charge ponctuelle ayant la même charge nette que la sphère située au centre de la sphère.
• 10.3.B.2 En équilibre électrostatique, la charge excédentaire d'un isolant est distribuée à travers l'intérieur de l'isolant ainsi qu'à la surface, et le champ électrique à l'intérieur de l'isolant peut avoir une valeur non nulle.

Énoncé de périmètre : AP Physics 2 attend seulement que les étudiants effectuent des calculs du champ électrique résultant de quatre objets ou systèmes chargés ou moins. L'analyse du champ électrique résultant de plus de charges est autorisée dans les situations de haute symétrie. Les étudiants ne seront tenus que de réaliser une analyse qualitative des champs électriques à l'intérieur des isolants.

Objectif d'apprentissage 10.4.A : Décrire l'énergie potentielle électrique d'un système.

• 10.4.A.1 L'énergie potentielle électrique d'un système de deux charges ponctuelles est égale au travail nécessaire pour qu'une force externe amène les charges ponctuelles à leurs positions actuelles à partir d'une distance infinie.
• 10.4.A.2 La forme générale de l'énergie potentielle électrique de deux objets chargés est donnée par l'équation
  • Équation : $U_E = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\dfrac{q_1 q_2}{r} = k\dfrac{q_1 q_2}{r}$
• 10.4.A.3 L'énergie potentielle électrique totale d'un système peut être déterminée en trouvant la somme des énergies potentielles électriques des interactions individuelles entre chaque paire d'objets chargés du système.

Énoncé de périmètre : Comme les méthodes pour calculer l'énergie potentielle électrique due à des distributions de charge étendues dépassent le cadre du cours, AP Physics 2 exige seulement que les étudiants calculent l'énergie potentielle électrique de configurations de quatre charges ponctuelles ou moins.

Objectif d'apprentissage 10.5.A : Décrire le potentiel électrique dû à une configuration d'objets chargés.

• 10.5.A.1 Le potentiel électrique décrit l'énergie potentielle électrique par unité de charge à un point dans l'espace.
• 10.5.A.2 Le potentiel électrique dû à plusieurs charges ponctuelles peut être déterminé par le principe de superposition scalaire du potentiel électrique dû à chacune des charges ponctuelles.
  • Équation : $V = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\sum_{i}\dfrac{q_i}{r_i}$
• 10.5.A.3 La différence de potentiel électrique entre deux points est le changement d'énergie potentielle électrique par unité de charge lorsqu'une charge d'essai est déplacée entre les deux points.
  • Équation : $\Delta V = \dfrac{\Delta U_E}{q}$
  • 10.5.A.3.i La différence de potentiel électrique peut également résulter de processus chimiques qui provoquent la séparation des charges positives et négatives, comme dans une pile.
• 10.5.A.4 Lorsque des conducteurs sont en contact électrique, les électrons seront redistribués de sorte que les surfaces des conducteurs soient au même potentiel électrique.

Objectif d'apprentissage 10.5.B : Décrire la relation entre le potentiel électrique et le champ électrique.

• 10.5.B.1 Le champ électrique moyen entre deux points dans l'espace est égal à la différence de potentiel électrique entre les deux points divisée par la distance entre les deux points.
  • Équation : $\left|\vec{E}\right| = \left|\dfrac{\Delta V}{\Delta r}\right|$
• 10.5.B.2 Les cartes de champ vectorielles électriques et les lignes équipotentielles sont des outils pour décrire le champ produit par une charge ou une configuration de charges et peuvent être utilisées pour prédire le mouvement d'objets chargés dans le champ.
  • 10.5.B.2.i Les lignes équipotentielles représentent des lignes de potentiel électrique égal dans l'espace. Ces lignes sont également appelées isovaleurs de potentiel électrique.
  • 10.5.B.2.ii Les isovaleurs sont perpendiculaires aux vecteurs de champ électrique. Une carte d'isovaleurs de potentiel électrique peut être construite à partir d'une carte de champ vectoriel électrique, et une carte de champ électrique peut être construite à partir d'une carte d'isovaleurs.
  • 10.5.B.2.iii Un vecteur de champ électrique pointe dans la direction du potentiel décroissant.
  • 10.5.B.2.iv Il n'y a pas de composante de champ électrique le long d'une isovaleur.

Énoncé de périmètre : Comme les méthodes pour calculer le potentiel électrique dû à des charges étendues dépassent le cadre du cours, AP Physics 2 attend seulement que les étudiants calculent le potentiel électrique de configurations de quatre particules ou moins (ou plus dans les situations de haute symétrie).

Objectif d'apprentissage 10.6.A : Décrire les propriétés physiques d'un condensateur à plaques parallèles.

• 10.6.A.1 Un condensateur à plaques parallèles consiste en deux surfaces conductrices parallèles séparées qui peuvent contenir des quantités égales de charge avec des signes opposés.
• 10.6.A.2 La capacité relie l'amplitude de la charge stockée sur chaque plaque à la différence de potentiel électrique créée par la séparation de ces charges.
  • Équation : $C = \dfrac{Q}{\Delta V}$
  • 10.6.A.2.i La capacité d'un condensateur dépend uniquement des propriétés physiques du condensateur, telles que la forme du condensateur et le matériau utilisé pour séparer les plaques.
  • 10.6.A.2.ii La capacité d'un condensateur à plaques parallèles est proportionnelle à la surface de l'une de ses plaques et inversement proportionnelle à la distance entre ses plaques. La constante de proportionnalité est le produit de la constante diélectrique, $\kappa$, du matériau entre les plaques et de la permittivité électrique du vide, $\varepsilon_0$.
    • Équation: $C = \kappa\varepsilon_0\dfrac{A}{d}$
• 10.6.A.3 Le champ électrique entre deux plaques parallèles chargées avec une distribution de charge électrique uniforme, tel que dans un condensateur à plaques parallèles, est constant tant en amplitude qu'en direction, sauf près des bords des plaques.
  • 10.6.A.3.i L'amplitude du champ électrique entre deux plaques parallèles chargées, où l'écartement des plaques est beaucoup plus petit que les dimensions des plaques, peut être décrite avec l'équation
    • Équation: $E_C = \dfrac{Q}{\kappa\varepsilon_0 A}$
  • 10.6.A.3.ii Une particule chargée entre deux plaques parallèles chargées de signes opposés subit une accélération constante et donc son mouvement partage des caractéristiques avec le mouvement projectile d'un objet de masse dans le champ gravitationnel près de la surface de la Terre.
• 10.6.A.4 L'énergie potentielle électrique stockée dans un condensateur est égale au travail effectué par une force externe pour séparer cette quantité de charge sur le condensateur.
• 10.6.A.5 L'énergie potentielle électrique stockée dans un condensateur est décrite par l'équation
  • Équation : $U_C = \dfrac{1}{2}Q\Delta V$
• 10.6.A.6 L'ajout d'un diélectrique entre deux plaques d'un condensateur modifie la capacité du condensateur et induit un champ électrique dans le diélectrique dans la direction opposée au champ entre les plaques.

Énoncé de délimitation : Bien que d'autres formes puissent également séparer les charges, seules l'analyse et la description des condensateurs à plaques parallèles sont requises pour AP Physics 2. Les effets de bord seront ignorés sauf indication contraire explicite.

Objectif d'apprentissage 10.7.A : Décrire les changements d'énergie dans un système dus à une différence de potentiel électrique entre deux endroits.

• 10.7.A.1 Lorsqu'un objet chargé se déplace entre deux emplacements ayant des potentiels électriques différents, le changement résultant dans l'énergie potentielle électrique du système objet-champ est donné par l'équation suivante.
  • Équation : $\Delta U_E = q\Delta V$
• 10.7.A.2 Le mouvement d'un objet chargé entre deux points avec des potentiels électriques différents entraîne un changement d'énergie cinétique de l'objet cohérent avec la conservation de l'énergie.

Objectif d'apprentissage 11.1.A : Décrire le mouvement des charges électriques à travers un milieu.

• 11.1.A.1 Le courant est le taux selon lequel la charge traverse une section transversale d'un fil.
  • Équation : $I = \dfrac{\Delta q}{\Delta t}$
  • 11.1.A.1.i La charge électrique se déplace dans un circuit en réponse à une différence de potentiel électrique, parfois appelée force électromotrice, ou $\mathrm{emf}$ ($\varepsilon$).
  • 11.1.A.1.ii Si le courant est nul dans une section de fil, le mouvement net des porteurs de charge dans le fil est également nul, bien que la vitesse individuelle des porteurs de charge ne soit pas nulle.
• 11.1.A.2 Bien que le courant ne soit pas une grandeur vectorielle, il possède une direction. La direction du courant est associée à ce que serait le mouvement d'une charge positive, mais pas à un système de coordonnées dans l'espace.
  • 11.1.A.2.i La direction du courant conventionnel est choisie comme étant la direction dans laquelle se déplacerait une charge positive.
  • 11.1.A.2.ii Dans les circuits courants, le courant est en réalité dû au mouvement d'électrons (porteurs de charge négative).

Objectif d'apprentissage 11.2.A : Décrire le comportement d'un circuit.

• 11.2.A.1 Un circuit est composé de boucles électriques, qui peuvent inclure des éléments de circuit tels que des fils, des piles, des résistances, des ampoules, des condensateurs, des interrupteurs, des ampèremètres et des voltmètres.
• 11.2.A.2 Une boucle électrique fermée est un chemin fermé par lequel les charges peuvent circuler.
  • 11.2.A.2.i Un circuit fermé est celui dans lequel les charges pourraient circuler.
  • 11.2.A.2.ii Un circuit ouvert est celui dans lequel les charges ne pourraient pas circuler.
  • 11.2.A.2.iii Un court-circuit est celui dans lequel les charges pourraient circuler sans changement de différence de potentiel.
• 11.2.A.3 Un seul élément de circuit peut faire partie de plusieurs boucles électriques.
• 11.2.A.4 Les schémas de circuits sont des représentations utilisées pour décrire et analyser les circuits électriques.
  • 11.2.A.4.i Les propriétés d'un circuit électrique dépendent de l'agencement physique de ses éléments constitutifs.
  • 11.2.A.4.ii Les éléments de circuit ont des symboles communs utilisés pour créer des schémas. Les éléments variables sont indiqués par une flèche diagonale barrée traversant le symbole standard de cet élément. (Symboles standards : Pile, Ampoule, Interrupteur, Condensateur, Résistance, Ampèremètre, Voltmètre.)

Énoncé de délimitation : Sauf indication contraire, tous les schémas de circuits seront dessinés en utilisant le courant conventionnel.

Objectif d'apprentissage 11.3.A : Décrire la résistance d'un objet en utilisant les propriétés physiques de cet objet.

• 11.3.A.1 La résistance est une mesure du degré auquel un objet s'oppose au mouvement de la charge électrique.
• 11.3.A.2 La résistance d'une résistance à géométrie uniforme est proportionnelle à sa résistivité et à sa longueur, et inversement proportionnelle à sa surface transversale.
  • Équation : $R = \dfrac{\rho \ell}{A}$
  • 11.3.A.2.i La résistivité est une propriété fondamentale d'un matériau qui dépend de sa structure atomique et moléculaire et quantifie la force avec laquelle le matériau s'oppose au mouvement de la charge électrique.
  • 11.3.A.2.ii La résistivité d'un conducteur augmente généralement avec la température.

Objectif d'apprentissage 11.3.B : Décrire les caractéristiques électriques des éléments d'un circuit.

• 11.3.B.1 La loi d'Ohm relie le courant, la résistance et la différence de potentiel aux bornes d'un élément conducteur d'un circuit.
  • Équation : $I = \dfrac{\Delta V}{R}$
  • 11.3.B.1.i Les matériaux qui obéissent à la loi d'Ohm ont une résistance constante pour tous les courants et sont appelés matériaux ohmiques.
  • 11.3.B.1.ii La résistivité d'un matériau ohmique est constante quelle que soit la température.
  • 11.3.B.1.iii Les résistances peuvent également convertir l'énergie électrique en énergie thermique, ce qui peut modifier la température de la résistance et de son environnement.
  • 11.3.B.1.iv La résistance d'un élément de circuit ohmique peut être déterminée à partir de la pente d'un graphique du courant dans l'élément en fonction de la différence de potentiel aux bornes de l'élément.

Objectif d'apprentissage 11.4.A : Décrire le transfert d'énergie vers, hors ou à l'intérieur d'un circuit électrique, en termes de puissance.

• 11.4.A.1 Le taux selon lequel l'énergie est transférée, convertie ou dissipée par un élément de circuit dépend du courant dans l'élément et de la différence de potentiel électrique aux bornes de celui-ci.
  • Équation : $P = I \Delta V$
  • Équation (déduite) : $P = I^2 R = \dfrac{(\Delta V)^2}{R}$
• 11.4.A.2 L'éclat d'une ampoule augmente avec la puissance, donc la puissance peut être utilisée pour prédire qualitativement l'éclat des ampoules dans un circuit.

Objectif d'apprentissage 11.5.A : Décrire la résistance équivalente de plusieurs résistances connectées dans un circuit.

• 11.5.A.1 Les éléments de circuit peuvent être connectés en série et/ou en parallèle.
  • 11.5.A.1.i Une connexion en série est celle où toute charge passant par un élément de circuit doit passer par tous les éléments de cette connexion et n'a aucune autre voie disponible. Le courant dans chaque élément en série doit être le même.
  • 11.5.A.1.ii Une connexion en parallèle est celle où les charges peuvent circuler par l'une de deux voies ou plus. Aux bornes de chaque voie, la différence de potentiel est la même.
• 11.5.A.2 Un ensemble de résistances dans un circuit peut être analysé comme s'il s'agissait d'une seule résistance avec une résistance équivalente $R_{\text{eq}}$.
  • 11.5.A.2.i La résistance équivalente d'un ensemble de résistances en série est la somme des résistances individuelles.
    • Équation: $R_{\text{eq},s} = \sum_i R_i$
  • 11.5.A.2.ii L'inverse de la résistance équivalente d'un ensemble de résistances connectées en parallèle est égal à la somme des inverses des résistances individuelles.
    • Équation: $\dfrac{1}{R_{\text{eq},p}} = \sum_i \dfrac{1}{R_i}$
  • 11.5.A.2.iii Lorsque des résistances sont connectées en parallèle, le nombre de voies disponibles pour les charges augmente, et la résistance équivalente du groupe de résistances diminue.

Objectif d'apprentissage 11.5.B : Décrire un circuit avec des fils résistifs et une pile avec une résistance interne.

• 11.5.B.1 Les piles idéales ont une résistance interne négligeable. Les fils idéaux ont une résistance négligeable.
  • 11.5.B.1.i La résistance des fils qui sont de bons conducteurs peut normalement être négligée, car leur résistance est beaucoup plus petite que celle d'autres éléments d'un circuit.
  • 11.5.B.1.ii La résistance des fils ne peut être négligée que si le circuit contient d'autres éléments qui possèdent effectivement une résistance.
  • 11.5.B.1.iii La différence de potentiel qu'une pile fournirait si elle était idéale est la différence de potentiel mesurée aux bornes lorsqu'il n'y a pas de courant dans la pile, et est parfois appelée sa $\mathrm{emf}$ ($\varepsilon$).
• 11.5.B.2 La résistance interne d'une pile non idéale peut être traitée comme la résistance d'une résistance en série avec une pile idéale et le reste du circuit.
• 11.5.B.3 Lorsqu'il y a un courant dans une pile non idéale avec une résistance interne $r$, la différence de potentiel aux bornes de la pile est réduite par rapport à la différence de potentiel lorsqu'il n'y a pas de courant dans la pile.
  • Équation (déduite) : $\Delta V_{\text{terminal}} = \varepsilon - Ir$

Objectif d'apprentissage 11.5.C : Décrire la mesure du courant et de la différence de potentiel dans un circuit.

• 11.5.C.1 Les ampèremètres sont utilisés pour mesurer le courant à un point spécifique d'un circuit.
  • 11.5.C.1.i Les ampèremètres doivent être connectés en série avec l'élément dont le courant est mesuré.
  • 11.5.C.1.ii Les ampèremètres idéaux ont une résistance nulle afin de ne pas affecter le courant dans l'élément avec lequel ils sont en série.
• 11.5.C.2 Les voltmètres sont utilisés pour mesurer la différence de potentiel électrique entre deux points d'un circuit.
  • 11.5.C.2.i Les voltmètres doivent être connectés en parallèle avec l'élément aux bornes duquel la différence de potentiel est mesurée.
  • 11.5.C.2.ii Les voltmètres idéaux ont une résistance infinie afin qu'aucune charge ne passe à travers eux.
• 11.5.C.3 Les ampèremètres et voltmètres non idéals modifieront les propriétés du circuit mesuré.

Énoncé de délimitation : AP Physics 2 attend seulement des étudiants qu'ils discutent qualitativement de la façon dont un ampèremètre ou un voltmètre non idéal affectera les résultats des mesures. Sauf indication contraire, toutes les piles, fils et instruments sont supposés être idéaux.

Énoncé de délimitation : Les circuits avec des piles ayant différentes différences de potentiel connectées en parallèle ne seront pas évalués.

Objectif d'apprentissage 11.5.A : Décrire la résistance équivalente de plusieurs résistances connectées dans un circuit.

• 11.5.A.1 Les éléments de circuit peuvent être connectés en série et/ou en parallèle.
  • 11.5.A.1.i Une connexion en série est celle où toute charge passant par un élément de circuit doit passer par tous les éléments de cette connexion et n'a aucune autre voie disponible. Le courant dans chaque élément en série doit être le même.
  • 11.5.A.1.ii Une connexion en parallèle est celle où les charges peuvent circuler par l'une de deux voies ou plus. Aux bornes de chaque voie, la différence de potentiel est la même.
• 11.5.A.2 Un ensemble de résistances dans un circuit peut être analysé comme s'il s'agissait d'une seule résistance avec une résistance équivalente $R_{\text{eq}}$.
  • 11.5.A.2.i La résistance équivalente d'un ensemble de résistances en série est la somme des résistances individuelles.
    • Équation: $R_{\text{eq},s} = \sum_i R_i$
  • 11.5.A.2.ii L'inverse de la résistance équivalente d'un ensemble de résistances connectées en parallèle est égal à la somme des inverses des résistances individuelles.
    • Équation: $\dfrac{1}{R_{\text{eq},p}} = \sum_i \dfrac{1}{R_i}$
  • 11.5.A.2.iii Lorsque des résistances sont connectées en parallèle, le nombre de voies disponibles pour les charges augmente, et la résistance équivalente du groupe de résistances diminue.

Objectif d'apprentissage 11.5.B : Décrire un circuit avec des fils résistifs et une pile avec une résistance interne.

• 11.5.B.1 Les piles idéales ont une résistance interne négligeable. Les fils idéaux ont une résistance négligeable.
  • 11.5.B.1.i La résistance des fils qui sont de bons conducteurs peut normalement être négligée, car leur résistance est beaucoup plus petite que celle d'autres éléments d'un circuit.
  • 11.5.B.1.ii La résistance des fils ne peut être négligée que si le circuit contient d'autres éléments qui possèdent effectivement une résistance.
  • 11.5.B.1.iii La différence de potentiel qu'une pile fournirait si elle était idéale est la différence de potentiel mesurée aux bornes lorsqu'il n'y a pas de courant dans la pile, et est parfois appelée sa $\mathrm{emf}$ ($\varepsilon$).
• 11.5.B.2 La résistance interne d'une pile non idéale peut être traitée comme la résistance d'une résistance en série avec une pile idéale et le reste du circuit.
• 11.5.B.3 Lorsqu'il y a un courant dans une pile non idéale avec une résistance interne $r$, la différence de potentiel aux bornes de la pile est réduite par rapport à la différence de potentiel lorsqu'il n'y a pas de courant dans la pile.
  • Équation (déduite) : $\Delta V_{\text{terminal}} = \varepsilon - Ir$

Objectif d'apprentissage 11.5.C : Décrire la mesure du courant et de la différence de potentiel dans un circuit.

• 11.5.C.1 Les ampèremètres sont utilisés pour mesurer le courant à un point spécifique d'un circuit.
  • 11.5.C.1.i Les ampèremètres doivent être connectés en série avec l'élément dont le courant est mesuré.
  • 11.5.C.1.ii Les ampèremètres idéaux ont une résistance nulle afin de ne pas affecter le courant dans l'élément avec lequel ils sont en série.
• 11.5.C.2 Les voltmètres sont utilisés pour mesurer la différence de potentiel électrique entre deux points d'un circuit.
  • 11.5.C.2.i Les voltmètres doivent être connectés en parallèle avec l'élément aux bornes duquel la différence de potentiel est mesurée.
  • 11.5.C.2.ii Les voltmètres idéaux ont une résistance infinie afin qu'aucune charge ne passe à travers eux.
• 11.5.C.3 Les ampèremètres et voltmètres non idéals modifieront les propriétés du circuit mesuré.

Énoncé de délimitation : AP Physics 2 attend seulement des étudiants qu'ils discutent qualitativement de la façon dont un ampèremètre ou un voltmètre non idéal affectera les résultats des mesures. Sauf indication contraire, toutes les piles, fils et instruments sont supposés être idéaux.

Énoncé de délimitation : Les circuits avec des piles ayant différentes différences de potentiel connectées en parallèle ne seront pas évalués.

Objectif d'apprentissage 11.6.A : Décrire un circuit ou des éléments d'un circuit en appliquant la règle des mailles de Kirchhoff.

• 11.6.A.1 Les changements d'énergie dans les circuits électriques simples peuvent être représentés en termes de charges se déplaçant à travers des différences de potentiel électrique au sein des éléments de circuit.
  • Équation : $\Delta U_E = q \Delta V$
• 11.6.A.2 La règle des mailles de Kirchhoff est une conséquence de la conservation de l'énergie.
• 11.6.A.3 La loi des mailles de Kirchhoff stipule que la somme des différences de potentiel à travers tous les éléments d'un circuit dans une seule boucle fermée doit être égale à zéro.
  • Équation : $\sum \Delta V = 0$
• 11.6.A.4 Les valeurs du potentiel électrique aux points d'un circuit peuvent être représentées par un graphique du potentiel électrique en fonction de la position dans une boucle.

Objectif d'apprentissage 11.7.A : Décrire un circuit ou des éléments d'un circuit en appliquant la loi des nœuds de Kirchhoff.

• 11.7.A.1 La loi des nœuds de Kirchhoff est une conséquence de la conservation de la charge électrique.
• 11.7.A.2 La loi des nœuds de Kirchhoff stipule que la quantité totale de charge entrant dans un nœud par unité de temps doit être égale à la quantité totale de charge sortant de ce nœud par unité de temps.
  • Équation : $\sum I_{\text{in}} = \sum I_{\text{out}}$

Objectif d'apprentissage 11.8.A : Décrire la capacité équivalente de plusieurs condensateurs.

• 11.8.A.1 Un ensemble de condensateurs dans un circuit peut être analysé comme s'il s'agissait d'un seul condensateur ayant une capacité équivalente $C_{\text{eq}}$.
  • 11.8.A.1.i L'inverse de la capacité équivalente d'un ensemble de condensateurs connectés en série est égal à la somme des inverses des capacités individuelles.
    • Équation: $\dfrac{1}{C_{\text{eq},s}} = \sum_i \dfrac{1}{C_i}$
  • 11.8.A.1.ii La capacité équivalente d'un ensemble de condensateurs en série est inférieure à la capacité du plus petit condensateur.
  • 11.8.A.1.iii La capacité équivalente d'un ensemble de condensateurs en parallèle est la somme des capacités individuelles.
    • Équation: $C_{\text{eq},p} = \sum_i C_i$
• 11.8.A.2 En raison de la conservation de la charge, chacun des condensateurs en série doit avoir la même magnitude de charge sur chaque plaque.

Objectif d'apprentissage 11.8.B : Décrire le comportement d'un circuit contenant des combinaisons de résistances et de condensateurs.

• 11.8.B.1 La constante de temps $\tau$ est une caractéristique importante d'un circuit RC.
  • 11.8.B.1.i La constante de temps d'un circuit RC est une mesure de la rapidité avec laquelle le condensateur se chargera ou se déchargera et est définie comme $\tau = R_{\text{eq}} C_{\text{eq}}$.
  • 11.8.B.1.ii Pour un condensateur en charge, la constante de temps représente le temps nécessaire pour que la charge du condensateur augmente de zéro à environ 63 % de sa valeur asymptotique finale.
  • 11.8.B.1.iii Pour un condensateur en décharge, la constante de temps représente le temps nécessaire pour que la charge du condensateur diminue d'une charge complète à environ 37 % de sa valeur initiale.
• 11.8.B.2 La différence de potentiel aux bornes d'un condensateur et le courant dans la branche du circuit contenant le condensateur varient toutes deux au fil du temps alors que le condensateur se charge et se décharge, mais elles atteindront toutes deux un état stationnaire après un intervalle de temps long.
  • 11.8.B.2.i Immédiatement après avoir été placé dans un circuit, un condensateur non chargé agit comme un fil conducteur, et la charge peut facilement circuler vers ou depuis les plaques du condensateur.
  • 11.8.B.2.ii Au fur et à mesure qu'un condensateur se charge, les variations de la différence de potentiel aux bornes du condensateur affectent la charge sur les plaques du condensateur, la branche du circuit dans laquelle il est situé et l'énergie potentielle électrique stockée dans le condensateur.
  • 11.8.B.2.iii La différence de potentiel aux bornes d'un condensateur, le courant dans la branche du circuit dans laquelle il est situé et l'énergie potentielle électrique stockée dans le condensateur varient toutes trois par rapport au temps et approchent asymptotiquement des conditions stationnaires.
  • 11.8.B.2.iv Après un temps long, un condensateur en charge approche un état de charge complète, atteignant une différence de potentiel maximale pour laquelle il n'y a aucun courant dans la branche du circuit dans laquelle il est situé.
  • 11.8.B.2.v Immédiatement après qu'un condensateur chargé commence à se décharger, la quantité de charge sur les plaques du condensateur et l'énergie stockée dans le condensateur commencent à diminuer.
  • 11.8.B.2.vi Au fur et à mesure qu'un condensateur se décharge, la quantité de charge sur le condensateur, la différence de potentiel aux bornes du condensateur et le courant dans la branche du circuit dans laquelle il est situé diminuent toutes jusqu'à ce qu'un état stationnaire soit atteint.
  • 11.8.B.2.vii Après une charge ou une décharge pendant des temps beaucoup plus longs que la constante de temps, le condensateur et la branche du circuit pertinente peuvent être modélisés en utilisant des conditions stationnaires.

Énoncé de limite : Les descriptions des circuits RC en charge/décharge en AP Physique 2 sont limitées à des descriptions et des représentations qualitatives. Bien que les étudiants doivent pouvoir décrire mathématiquement les états initiaux et finaux des circuits RC, ils ne sont pas attendus pour modéliser mathématiquement ces comportements par rapport au temps.

Objectif d'apprentissage 12.1.A : Décrire les propriétés d'un champ magnétique.

• 12.1.A.1 Un champ magnétique est un champ vectoriel qui peut être utilisé pour déterminer la force magnétique exercée sur des charges électriques en mouvement, des courants électriques ou des matériaux magnétiques.
  • 12.1.A.1.i Les champs magnétiques peuvent être produits par des dipôles magnétiques ou des combinaisons de dipôles, mais jamais par des monopôles.
  • 12.1.A.1.ii Les dipôles magnétiques ont une polarité nord et sud.
• 12.1.A.2 Un champ magnétique est une grandeur vectorielle et peut être représenté à l'aide de cartes de champ vectorielles.
  • 12.1.A.2.i Les lignes de champ magnétique forment des boucles fermées.
  • 12.1.A.2.ii Les champs magnétiques dans un aimant bar forment des boucles fermées, avec le champ magnétique externe pointant vers l'extérieur d'une extrémité (définie comme le pôle nord) et revenant à l'autre extrémité (définie comme le pôle sud).

Objectif d'apprentissage 12.1.B : Décrire le comportement magnétique d'un matériau en raison de la configuration des dipôles magnétiques dans le matériau.

• 12.1.B.1 Les dipôles magnétiques résultent du mouvement circulaire ou rotatif de charges électriques. Dans les matériaux magnétiques, cela peut être le mouvement des électrons.
  • 12.1.B.1.i Le magnétisme permanent et le magnétisme induit sont des propriétés de système qui résultent toutes deux de l'alignement des dipôles magnétiques au sein d'un système.
  • 12.1.B.1.ii Aucun pôle magnétique nord ne se trouve jamais isolément d'un pôle sud. Par exemple, si un aimant bar est brisé en deux, les deux moitiés sont des dipôles magnétiques.
  • 12.1.B.1.iii Les pôles magnétiques de même polarité se repoussent ; les pôles magnétiques de polarités opposées s'attirent.
  • 12.1.B.1.iv L'amplitude du champ magnétique provenant d'un dipôle magnétique diminue avec l'augmentation de la distance par rapport au dipôle.
• 12.1.B.2 Un dipôle magnétique, tel qu'une boussole magnétique, placé dans un champ magnétique aura tendance à s'aligner avec le champ magnétique.
• 12.1.B.3 La composition d'un matériau influence son comportement magnétique en présence d'un champ magnétique externe.
  • 12.1.B.3.i Les matériaux ferromagnétiques tels que le fer, le nickel et le cobalt peuvent être aimantés permanemment par un champ externe qui provoque l'alignement des domaines magnétiques ou des dipôles magnétiques atomiques.
  • 12.1.B.3.ii Les matériaux paramagnétiques tels que l'aluminium, le titane et le magnésium interagissent faiblement avec un champ magnétique externe, car les dipôles magnétiques du matériau ne restent pas alignés après la suppression du champ externe.
  • 12.1.B.3.iii Tous les matériaux possèdent la propriété de diamagnétisme, c'est-à-dire que leur structure électronique crée généralement un alignement faible des moments dipolaires du matériau opposé au champ magnétique externe.
• 12.1.B4 Le champ magnétique terrestre peut être approximé comme un dipôle magnétique.

Objectif d'apprentissage 12.1.C : Décrire la perméabilité magnétique d'un matériau.

• 12.1.C.1 La perméabilité magnétique est une mesure de la quantité d'aimantation dans un matériau en réponse à un champ magnétique externe.
• 12.1.C.2 Le vide的自由空间 a une valeur constante de perméabilité magnétique, connue sous le nom de perméabilité du vide $\mu_0$, qui apparaît dans les équations représentant les relations physiques.
• 12.1.C.3 La perméabilité de la matière a des valeurs différentes de celle du vide libre et résulte de la composition et de l'agencement de la matière. Ce n'est pas une constante pour un matériau et varie en fonction de nombreux facteurs, y compris la température, l'orientation et l'intensité du champ externe.

Objectif d'apprentissage 12.2.A : Décrire le champ magnétique produit par des objets chargés en mouvement.

• 12.2.A.1 Un objet chargé unique en mouvement produit un champ magnétique.
  • 12.2.A.1.i Le champ magnétique à un point particulier produit par un objet chargé en mouvement dépend de la vitesse de l'objet et de la distance entre le point et l'objet.
  • 12.2.A.1.ii À un point de l'espace, la direction du champ magnétique produit par un objet chargé en mouvement est perpendiculaire à la fois à la vitesse de l'objet et au vecteur position allant de l'objet à ce point de l'espace et peut être déterminée à l'aide de la règle de la main droite.
  • 12.2.A.1.iii L'amplitude du champ magnétique est maximale lorsque le vecteur vitesse et le vecteur position allant de l'objet à ce point de l'espace sont perpendiculaires.

Objectif d'apprentissage 12.2.B : Décrire la force exercée sur des objets chargés en mouvement par un champ magnétique.

• 12.2.B.1 Les forces magnétiques décrivent les interactions entre des objets chargés en mouvement.
• 12.2.B.2 Un champ magnétique peut exercer une force sur un objet chargé se déplaçant dans ce champ.
  • 12.2.B.2.i L'amplitude de la force exercée par un champ magnétique sur un objet chargé en mouvement est proportionnelle à l'amplitude de la charge, à l'amplitude de la vitesse de l'objet chargé et à l'amplitude du champ magnétique, et dépend également de l'angle entre les vecteurs vitesse et champ magnétique.
    • Équation: $F_B = qvB\sin\theta$
  • 12.2.B.2.ii La direction de la force exercée par un champ magnétique sur un objet chargé en mouvement est perpendiculaire à la fois à la direction du champ magnétique et à la vitesse de la charge, telle que définie par la règle de la main droite.
• 12.2.B.3 Dans une région contenant à la fois un champ magnétique et un champ électrique, un objet chargé en mouvement subira des forces indépendantes provenant de chaque champ.
• 12.2.B.4 L'effet Hall décrit la différence de potentiel créée dans un conducteur par un champ magnétique externe qui a une composante perpendiculaire à la direction des charges se déplaçant dans le conducteur.

Énoncé de limite : Le traitement quantitatif de l'amplitude de la force magnétique exercée par un champ magnétique sur une charge en mouvement est limité aux angles de 0, 90 et 180 degrés entre la vitesse et le champ magnétique. Une analyse qualitative d'autres angles est autorisée.

Objectif d'apprentissage 12.3.A : Décrire le champ magnétique produit par un fil parcouru par un courant.

• 12.3.A.1 Un fil parcouru par un courant produit un champ magnétique.
  • 12.3.A.1.i Les vecteurs du champ magnétique autour d'un long fil droit parcouru par un courant sont tangents à des cercles concentriques centrés sur ce fil. Le champ n'a aucune composante vers l'intérieur, vers l'extérieur ou parallèle au long fil droit parcouru par un courant.
  • 12.3.A.1.ii À un point de l'espace, la grandeur du champ magnétique dû à un long fil droit parcouru par un courant est proportionnelle à la grandeur du courant dans le fil et inversement proportionnelle à la distance perpendiculaire entre l'axe central du fil et le point.
    • Équation: $B = \dfrac{\mu_0}{2\pi}\dfrac{I}{r}$
  • 12.3.A.1.iii La direction du champ magnétique créé par un fil parcouru par un courant est déterminée par la règle de la main droite.
  • 12.3.A.1.iv La direction du champ magnétique au centre d'une boucle parcourue par un courant est dirigée le long de l'axe de la boucle et peut être trouvée en utilisant la règle de la main droite.
  • 12.3.A.1.v Le champ magnétique à un endroit proche de deux fils ou plus parcourus par un courant peut être déterminé en utilisant les principes d'addition vectorielle.

Objectif d'apprentissage 12.3.B : Décrire la force exercée sur un fil parcouru par un courant par un champ magnétique.

• 12.3.B.1 Un champ magnétique peut exercer une force sur un fil parcouru par un courant.
  • 12.3.B.1.i La grandeur de la force exercée par un champ magnétique sur un fil parcouru par un courant est proportionnelle au courant, à la longueur de la portion de fil située dans le champ magnétique et à la grandeur du champ magnétique, et dépend également de l'angle entre la direction du courant dans le fil et la direction du champ magnétique.
    • Équation: $F_B = I\ell B\sin\theta$
  • 12.3.B.1.ii La direction de la force exercée par le champ magnétique sur un fil parcouru par un courant est déterminée par la règle de la main droite.

Objectif d'apprentissage 12.4.A : Décrire la différence de potentiel électrique induite résultant d'un changement de flux magnétique.

• 12.4.A.1 Le flux magnétique est une description de la quantité de composante d'un champ magnétique qui est perpendiculaire à une aire transversale.
• 12.4.A.2 Le flux magnétique à travers une surface est proportionnel à la grandeur de la composante du champ magnétique perpendiculaire à la surface et à l'aire transversale de la surface.
  • Équation : $\Phi_B = BA\cos\theta$
  • 12.4.A.2.i Le vecteur aire est défini comme étant perpendiculaire au plan de la surface et dirigé vers l'extérieur d'une surface fermée.
  • 12.4.A.2.ii Le signe du flux magnétique indique si le champ magnétique est parallèle ou antiparallèle au vecteur aire.
• 12.4.A.3 La loi de Faraday décrit la relation entre le flux magnétique changeant et la fém (force électromotrice) induite résultant dans un système.
  • Équation : $|\mathcal{E}| = \left|\dfrac{\Delta\Phi_B}{\Delta t}\right|$
• 12.4.A.4 La loi de Lenz est utilisée pour déterminer la direction d'une fém induite résultant d'un changement de flux magnétique.
  • Équation : $\mathcal{E} = -\dfrac{\Delta\Phi_B}{\Delta t} = -\dfrac{\Delta(BA\cos\theta)}{\Delta t}$
  • 12.4.A.4.i Une fém induite génère un courant qui crée un champ magnétique s'opposant au changement de flux magnétique.
  • 12.4.A.4.ii La règle de la main droite est utilisée pour déterminer les relations entre le courant, la fém et le flux magnétique.
• 12.4.A.5 Un exemple courant d'induction électromagnétique est une tige conductrice sur des rails conducteurs dans une région avec un champ magnétique uniforme.
  • Équation dérivée : $\mathcal{E} = B\ell v$

Objectif d'apprentissage 13.1.A : Décrire la lumière comme un rayon.

• 13.1.A.1 Un rayon lumineux est une ligne droite perpendiculaire à la front d'onde d'une onde lumineuse et pointant dans la direction de propagation de l'onde.
  • 13.1.A.1.i Les rayons lumineux peuvent être utilisés pour déterminer le comportement de la lumière en optique géométrique, où la nature ondulatoire de la lumière peut être négligée.
  • 13.1.A.1.ii Les rayons ne suffisent pas à comprendre l'étalement de la lumière. Dans les interférences et la diffraction, la nature ondulatoire de la lumière est importante.
  • 13.1.A.1.iii Un laser est une source courante d'un faisceau unique de lumière cohérente et monochromatique qui peut être modélisé comme un rayon. La nature ondulatoire des lasers sera considérée dans l'Unité 14.
• 13.1.A.2 Les diagrammes de rayons représentent le trajet de la lumière avant et après une interaction avec la matière.

Objectif d'apprentissage 13.1.B : Décrire la réflexion de la lumière sur une surface.

• 13.1.B.1 La lumière incidente sur une surface peut être réfléchie.
• 13.1.B.2 La loi de la réflexion stipule que l'angle entre le rayon incident et la normale (la ligne perpendiculaire à la surface) est égal à l'angle entre le rayon réfléchi et la normale.
  • Équation : $\theta_i = \theta_r$
• 13.1.B.3 La réflexion diffuse est la réflexion de la lumière sur une surface rugueuse et entraîne une lumière réfléchie dans de nombreuses directions différentes, car la ligne normale à la surface varie sur la zone sur laquelle la lumière est incidente.
• 13.1.B.4 La réflexion spéculaire est la réflexion de la lumière sur une surface lisse et entraîne une lumière uniformément réfléchie par la surface, car la ligne normale à la surface a une direction approximativement constante sur la zone que la lumière frappe.

Objectif d'apprentissage 13.2.A : Décrire l'image formée par un miroir.

• 13.2.A.1 Les rayons lumineux incidents parallèles à l'axe principal d'un miroir concave (convergent) seront réfléchis vers un lieu commun, appelé foyer.
• 13.2.A.2 Les rayons lumineux incidents parallèles à l'axe principal d'un miroir convexe (divergent) seront réfléchis de telle sorte qu'ils semblent provenir d'un lieu commun derrière le miroir, appelé foyer.
• 13.2.A.3 Le foyer d'un miroir plan est situé à une distance infinie du miroir.
• 13.2.A.4 Le foyer d'un miroir sphérique peut être approximé comme un point situé sur l'axe principal du miroir à mi-chemin entre la surface du miroir et le centre du rayon de courbure du miroir.
• 13.2.A.5 Une image réelle est formée par un miroir lorsque des rayons lumineux émanant d'un point commun sont réfléchis puis se croisent en un point commun.
• 13.2.A.6 Une image virtuelle est formée par un miroir lorsque des rayons lumineux réfléchis divergent de telle sorte qu'ils semblent provenir d'un point commun.
• 13.2.A.7 L'emplacement d'une image dépend de la distance focale du miroir et de la distance entre l'objet et la surface du miroir.
  • Équation : $\dfrac{1}{s_i} + \dfrac{1}{s_o} = \dfrac{1}{f}$
  • 13.2.A.7.i Les emplacements du foyer d'un miroir, d'un objet près du miroir et de l'image de l'objet formée par le miroir suivent des conventions de signe utilisées pour déterminer ces emplacements par rapport au miroir lui-même.
  • 13.2.A.7.ii La distance entre l'image formée et un miroir plan est égale à la distance entre l'objet et le miroir plan.
• 13.2.A.8 Le grossissement d'une image formée par un miroir est le rapport de la taille de l'image produite à la taille même de l'objet et dépend des emplacements de l'objet et de l'image par rapport au miroir.
  • Équation : $|M| = \left| \dfrac{h_i}{h_o} \right| = \left| \dfrac{s_i}{s_o} \right|$
• 13.2.A.9 Les diagrammes de rayons peuvent être utilisés pour déterminer l'emplacement, le type, la taille et l'orientation des images formées par les miroirs.
  • 13.2.A.9.i Les trois rayons principaux sont généralement utilisés pour trouver les images formées par les miroirs. Les rayons principaux sont 1) le rayon parallèle à l'axe principal, 2) le rayon qui se reflète au centre du miroir où l'axe principal intersecte le miroir, et 3) le rayon qui passe par le foyer du miroir.
  • 13.2.A.9.ii Les images formées par un miroir peuvent être droites ou inversées, virtuelles ou réelles, et réduites, agrandies ou de la même taille que l'objet.

Énoncé limite : AP Physics 2 limite l'étude des miroirs aux miroirs plans, aux miroirs sphériques convexes et aux miroirs sphériques concaves.

Objectif d'apprentissage 13.3.A : Décrire la réfraction de la lumière entre deux milieux.

• 13.3.A.1 La réfraction est le changement de direction d'un rayon lumineux alors que celui-ci passe d'un milieu à un autre.
• 13.3.A.2 La réfraction est le résultat du changement de vitesse de la lumière lorsque celle-ci entre dans un nouveau milieu.
• 13.3.A.3 L'indice de réfraction d'un milieu donné est inversement proportionnel à la vitesse de la lumière dans ce milieu.
  • Équation : $n = \dfrac{c}{v}$
• 13.3.A.4 La loi de Snell relie les angles d'incidence et de réfraction d'un rayon lumineux passant d'un milieu à un autre aux indices de réfraction des deux milieux.
  • Équation : $n_1 \sin\theta_1 = n_2 \sin\theta_2$
  • 13.3.A.4.i Lorsqu'un rayon lumineux voyage d'un milieu ayant un indice de réfraction plus élevé vers un milieu ayant un indice de réfraction plus faible, le rayon se réfracte en s'éloignant de la normale.
  • 13.3.A.4.ii Lorsqu'un rayon lumineux voyage d'un milieu ayant un indice de réfraction plus faible vers un milieu ayant un indice de réfraction plus élevé, le rayon se réfracte en se rapprochant de la normale.
  • 13.3.A.4.iii Lorsqu'un rayon lumineux est incident le long de la normale à une surface, le rayon transmis n'est pas réfracté.
• 13.3.A.5 La réflexion totale interne peut se produire lorsque la lumière passe d'un milieu à un autre milieu ayant un indice de réfraction plus faible.
  • 13.3.A.5.i La réflexion totale interne de la lumière se produit au-delà d'un angle d'incidence critique.
    • Équation dérivée: $\theta_{\text{critical}} = \sin^{-1}\left( \dfrac{n_2}{n_1} \right)$
  • 13.3.A.5.ii Pour les rayons incidents à l'angle critique, le rayon se réfracte à 90 degrés et voyage le long de la surface du matériau.
  • 13.3.A.5.iii Pour les rayons incidents au-delà de l'angle critique, toute la lumière est réfléchie (aucune lumière n'est transmise dans l'autre milieu).

Objectif d'apprentissage 13.4.A : Décrire l'image formée par une lentille.

• 13.4.A.1 Les rayons lumineux incidents parallèles à l'axe principal d'une mince lentille convexe (convergente) seront réfractés et convergeront vers un lieu commun sur le côté transmis de la lentille, appelé foyer.
• 13.4.A.2 Les rayons lumineux incidents parallèles à l'axe principal d'une mince lentille concave (divergente) seront réfractés et divergeront comme s'ils provenaient d'un foyer du côté incident de la lentille.
• 13.4.A.3 Une image réelle est formée par une lentille lorsque des rayons lumineux originaires d'un point commun sont réfractés de telle sorte qu'ils se croisent en un autre point commun.
• 13.4.A.4 Une image virtuelle est formée par une lentille lorsque des rayons lumineux réfractés divergent de telle sorte qu'ils semblent provenir d'un point commun.
• 13.4.A.5 Pour une lentille mince, la position d'une image dépend de la distance focale de la lentille et de la distance entre l'objet et le plan médian de la lentelle, comme indiqué par l'équation des lentilles minces :
  • Équation : $\dfrac{1}{s_i} + \dfrac{1}{s_o} = \dfrac{1}{f}$
  • 13.4.A.5.i Les positions du point focal d'une lentille, d'un objet et de l'image de cet objet formée par la lentille suivent des conventions de signe utilisées pour déterminer ces positions par rapport à la lentille elle-même.
  • 13.4.A.5.ii Les lentilles ont un point focal de chaque côté qui dépend de la forme respective de cette face de la lentille.
• 13.4.A.6 Pour une lentille mince, le grossissement d'une image est le rapport de la taille de l'image produite à la taille de l'objet lui-même et dépend des positions de l'objet et de l'image par rapport à la lentille.
  • Équation : $|M| = \left| \dfrac{h_i}{h_o} \right| = \left| \dfrac{s_i}{s_o} \right|$
• 13.4.A.7 Les diagrammes de rayons peuvent être utilisés pour déterminer la position, le type, la taille et l'orientation des images formées par les lentilles.
  • 13.4.A.7.i Les trois rayons principaux sont généralement utilisés pour trouver les images formées par les lentilles. Les rayons principaux sont 1) le rayon parallèle à l'axe principal, 2) le rayon qui passe par le centre de la lentille où l'axe principal intersecte la lentille, et 3) le rayon qui passe par le point focal de la lentille.
  • 13.4.A.7.ii Les images formées par une lentille peuvent être droites ou inversées, virtuelles ou réelles, et réduites, agrandies ou de la même taille que l'objet.

Objectif d'apprentissage 14.1.A : Décrire les propriétés physiques des ondes et des impulsions d'ondes.

• 14.1.A.1 Les ondes transfèrent de l'énergie entre deux emplacements sans transférer de matière entre ces emplacements.
  • 14.1.A.1.i Une impulsion d'onde est une perturbation unique qui transfère de l'énergie sans transférer de matière entre deux emplacements.
  • 14.1.A.1.ii Une onde est modélisée comme une perturbation continue et périodique avec une longueur d'onde et une fréquence bien définies.
• 14.1.A.2 Les ondes mécaniques ou les impulsions d'ondes nécessitent un milieu dans lequel se propager. Les ondes électromagnétiques ou les impulsions d'ondes ne nécessitent pas de milieu dans lequel se propager.
• 14.1.A.3 La vitesse à laquelle une onde ou une impulsion d'onde se propage dans un milieu dépend du type d'onde et des propriétés du milieu.
  • 14.1.A.3.i La vitesse de toutes les ondes électromagnétiques dans le vide est une constante physique universelle, $c = 3.00 \times 10^{8}$ m/s.
  • 14.1.A.3.ii La vitesse à laquelle une impulsion d'onde ou une onde se propage le long d'une corde dépend de la tension dans la corde, $F_T$, et de la masse par unité de longueur de la corde.
    • Équation: $v_{\text{string}} = \sqrt{\dfrac{F_T}{m/\ell}}$
  • 14.1.A.3.iii Dans un milieu donné, la vitesse des ondes sonores augmente avec la température du milieu.
• 14.1.A.4 Dans une onde transversale, la direction de la perturbation est perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde.
• 14.1.A.5 Dans une onde longitudinale, la direction de la perturbation est parallèle à la direction de propagation de l'onde.
  • 14.1.A.5.i Les ondes sonores sont modélisées comme des ondes longitudinales mécaniques.
  • 14.1.A.5.ii Les régions de haute et basse pression dans une onde sonore sont appelées compressions et raréfactions, respectivement.
• 14.1.A.6 L'amplitude est le déplacement maximal d'une onde par rapport à sa position d'équilibre.
  • 14.1.A.6.i L'amplitude d'une onde de pression longitudinale peut être déterminée par l'augmentation ou la diminution maximale de la pression par rapport à la pression d'équilibre.
  • 14.1.A.6.ii Le volume d'un son augmente avec l'augmentation de l'amplitude.
  • 14.1.A.6.iii L'énergie transportée par une onde augmente avec l'augmentation de l'amplitude.

Objectif d'apprentissage 14.2.A : Décrire les propriétés physiques d'une onde périodique.

• 14.2.A.1 Les ondes périodiques ont des répétitions régulières qui peuvent être décrites à l'aide de la période et de la fréquence.
  • 14.2.A.1.i La période est le temps nécessaire pour une oscillation complète de l'onde.
  • 14.2.A.1.ii La fréquence est le taux auquel l'onde se répète.
    • Équation: $T = \dfrac{1}{f}$
  • 14.2.A.1.iii L'amplitude d'une onde est indépendante de la période et de la fréquence de cette onde.
  • 14.2.A.1.iv L'énergie d'une onde augmente avec l'augmentation de la fréquence.
  • 14.2.A.1.v La fréquence d'une onde sonore est liée à son hauteur tonale.
  • 14.2.A.1.vi La longueur d'onde est la distance entre des positions correspondantes successives (telles que des crêtes ou des creux) sur une onde.
• 14.2.A.2 Une onde sinusoïdale peut être décrite par des équations pour le déplacement par rapport à l'équilibre à un endroit spécifique en fonction du temps. Une onde peut également être décrite par une équation pour le déplacement par rapport à l'équilibre à un instant spécifique en fonction de la position.
  • Équation : $x(t) = A\cos(\omega t) = A\cos(2\pi f t)$
  • Équation : $y(x) = A\cos\left(2\pi \dfrac{x}{\lambda}\right)$
• 14.2.A.3 Pour une onde périodique, la longueur d'onde est proportionnelle à la vitesse de l'onde et inversement proportionnelle à la fréquence de l'onde.
  • Équation : $\lambda = \dfrac{v}{f}$

Objectif d'apprentissage 14.3.A : Décrire l'interaction entre une onde et une limite.

• 14.3.A.1 Une onde qui voyage d'un milieu à un autre peut être transmise ou réfléchie, selon les propriétés de la frontière séparant les deux milieux.
  • 14.3.A.1.i Une onde voyageant d'un milieu à un autre (par exemple, une onde voyageant entre des cordes de faible masse et de forte masse) entraînera des ondes réfléchies et transmises.
  • 14.3.A.1.ii Une onde réfléchie est inversée si l'onde transmise pénètre dans un milieu dans lequel la vitesse de l'onde diminue.
  • 14.3.A.1.iii Une onde réfléchie n'est pas inversée si l'onde transmise pénètre dans un milieu dans lequel la vitesse de l'onde augmente.
  • 14.3.A.1.iv La fréquence d'une onde ne change pas lorsqu'elle voyage d'un milieu à un autre.
• 14.3.A.2 Les ondes transversales qui sont réfléchies par une surface, réfractées à travers un milieu, ou passent à travers des ouvertures spécifiques peuvent être polarisées.
  • 14.3.A.2.i Les ondes transversales peuvent être polarisées et osciller dans un seul plan.
  • 14.3.A.2.ii Les ondes longitudinales ne peuvent pas être polarisées.
• 14.3.A.3 La polarisation d'une onde peut entraîner une réduction de l'intensité de l'onde.
  • 14.3.A.3.i L'intensité est une mesure de la quantité de puissance transférée par unité de surface.
  • 14.3.A.3.ii L'intensité d'une onde est la puissance moyenne par unité de surface sur une période de l'onde.

Objectif d'apprentissage 14.4.A : Décrire les propriétés d'une onde électromagnétique.

• 14.4.A.1 Les ondes électromagnétiques consistent en des champs électriques et magnétiques oscillants qui sont mutuellement perpendiculaires.
  • 14.4.A.1.i Les ondes électromagnétiques sont des ondes transversales car les oscillations des champs électrique et magnétique sont perpendiculaires à la direction de propagation.
  • 14.4.A.1.ii Les ondes électromagnétiques sont communément supposées être des ondes planes, caractérisées par des fronts d'onde plans.
• 14.4.A.2 Les ondes électromagnétiques n'ont pas besoin de milieu pour se propager.
• 14.4.A.3 Les catégories d'ondes électromagnétiques sont caractérisées par leurs longueurs d'onde.
  • 14.4.A.3.i Les catégories d'ondes électromagnétiques incluent (dans l'ordre de longueur d'onde décroissante, couvrant une plage de kilomètres à picomètres) les ondes radio, les micro-ondes, l'infrarouge, le visible, l'ultraviolet, les rayons X et les rayons gamma.
  • 14.4.A.3.ii Les ondes électromagnétiques visibles sont divisées en catégories de couleur, y compris (dans l'ordre de longueur d'onde décroissante) le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu et le violet.
  • 14.4.A.3.iii Les ondes électromagnétiques visibles sont aussi appelées lumière. Parfois, les ondes électromagnétiques de toutes les longueurs d'onde sont collectivement désignées comme lumière ou rayonnement électromagnétique.

Énoncé de délimitation : AP Physics 2 s'attend à ce que les étudiants connaissent l'ordonnancement du spectre électromagnétique (y compris la lumière visible). Cependant, les étudiants ne seront pas attendus à définir des plages de longueurs d'onde exactes au sein du spectre électromagnétique.

Objectif d'apprentissage 14.5.A : Décrire les propriétés d'une onde basées sur le mouvement relatif entre la source de l'onde et l'observateur de l'onde.

• 14.5.A.1 L'effet Doppler décrit la relation entre la fréquence propre d'une source d'onde, la fréquence observée de la source et la vitesse relative de la source et de l'observateur.
• 14.5.A.2 Une plus grande vitesse relative entraîne une plus grande différence mesurée entre les fréquences observées et propres.
  • 14.5.A.2.i Pour une source d'onde se déplaçant à la même vitesse que l'observateur, la fréquence observée est égale à la fréquence propre.
  • 14.5.A.2.ii Pour une source d'onde se déplaçant vers un observateur, la fréquence observée est supérieure à la fréquence propre.
  • 14.5.A.2.iii Pour une source d'onde se déplaçant loin d'un observateur, la fréquence observée est inférieure à la fréquence propre.

Énoncé de délimitation : Seules les traitements qualitatifs de l'effet Doppler sont requis pour AP Physics 2.

Objectif d'apprentissage 14.6.A : Décrire la perturbation nette qui se produit lorsque deux ou plusieurs impulsions d'ondes ou ondes se chevauchent.

• 14.6.A.1 L'interférence des ondes est l'interaction de deux ou plusieurs impulsions d'ondes ou ondes.
• 14.6.A.2 Lorsque deux ou plusieurs impulsions d'ondes ou ondes interagissent les unes avec les autres, elles traversent les unes les autres et se chevauchent plutôt que de rebondir les unes contre les autres.
• 14.6.A.3 Lorsque deux ou plusieurs impulsions d'ondes ou ondes se chevauchent, le déplacement résultant peut être déterminé en additionnant les déplacements individuels. C'est appelé superposition.
• 14.6.A.4 L'interférence des ondes peut être constructive ou destructive.
  • 14.6.A.4.i Lorsque les déplacements des impulsions d'ondes ou ondes superposées sont dans la même direction, l'interaction est appelée interférence constructive.
  • 14.6.A.4.ii Lorsque les déplacements des impulsions d'ondes ou ondes superposées sont dans des directions opposées, l'interaction est appelée interférence destructive.
  • 14.6.A.4.iii Deux ou plus impulsions d'ondes ou ondes voyageantes peuvent interagir de telle sorte qu'elles produisent des variations d'amplitude dans l'impulsion d'onde ou l'onde résultante.
• 14.6.A.5 Les représentations visuelles d'impulsions d'ondes ou d'ondes sont utiles pour déterminer le résultat de deux impulsions d'ondes ou ondes interagissant.
• 14.6.A.6 Les battements proviennent de l'addition de deux ondes de fréquences légèrement différentes.
  • 14.6.A.6.i Les ondes de fréquences différentes sont parfois en phase et parfois hors phase à des endroits le long des ondes, provoquant des variations périodiques d'amplitude dans l'onde résultante.
  • 14.6.A.6.ii La fréquence de battement est la différence entre les fréquences des deux ondes.
    • Équation: $\left|f_{\text{beat}}\right| = \left|f_1 - f_2\right|$
  • 14.6.A.6.iii Les diapasons sont des dispositifs couramment utilisés pour démontrer les fréquences de battement.

Objectif d'apprentissage 14.6.B : Décrire les propriétés d'une onde stationnaire.

• 14.6.B.1 Les ondes stationnaires peuvent résulter de l'interférence entre deux ondes confinées à une région et se déplaçant en sens opposés.
  • 14.6.B.1.i Les ondes stationnaires ont des nœuds et des ventres. Un nœud est un point sur l'onde stationnaire où l'amplitude est toujours nulle. Un ventre est un point sur l'onde stationnaire où l'amplitude est toujours maximale.
  • 14.6.B.1.ii Les longueurs d'onde possibles d'une onde stationnaire sont déterminées par la taille et les conditions aux limites de la région dans laquelle elle est confinée.
  • 14.6.B.1.iii Les régions courantes où des ondes stationnaires peuvent se former incluent les tuyaux à extrémités ouvertes ou fermées, ainsi que les cordes à extrémités fixes ou libres.
• 14.6.B.2 Une onde stationnaire ayant la plus grande longueur d'onde possible est appelée la fondamentale ou le premier harmonique. La deuxième plus grande longueur d'onde est généralement appelée le deuxième harmonique, la troisième plus grande longueur d'onde est appelée le troisième harmonique, et ainsi de suite. Cependant, pour une onde stationnaire avec un nœud à une extrémité et un ventre à l'autre extrémité, seuls les harmoniques impairs peuvent s'établir.
• 14.6.B.3 Les représentations visuelles des ondes stationnaires sont utiles pour déterminer les relations entre la longueur de la région, la longueur d'onde, la fréquence, la vitesse de l'onde et l'harmonique.

Objectif d'apprentissage 14.7.A : Décrire le comportement d'une onde et le motif de diffraction résultant d'une onde passant à travers une simple ouverture.

• 14.7.A.1 La diffraction est l'étalement d'une onde autour des bords d'un obstacle ou à travers une ouverture.
• 14.7.A.2 La diffraction est la plus prononcée lorsque la taille de l'ouverture est comparable à la longueur d'onde de l'onde.
• 14.7.A.3 La diffraction de plusieurs fronts d'onde à travers une simple ouverture conduit à des motifs d'interférence observables.
• 14.7.A.4 La diffraction est couramment démontrée par une lumière monochromatique de longueur d'onde $\lambda$ incidente sur une étroite ouverture de largeur $a$ située à une distance $L$ d'un écran.
  • 14.7.A.4.i L'interférence constructive et destructive de multiples fronts d'onde provenant de l'ouverture entraînera des bandes brillantes et sombres sur l'écran.
  • 14.7.A.4.ii Le degré d'interférence entre deux fronts d'onde dépend de la différence de chemin parcouru $\Delta D$ des fronts d'onde.
  • 14.7.A.4.iii La différence de chemin parcouru $\Delta D$ peut être décrite en termes de la largeur de l'ouverture $a$ et de l'angle $\theta$ entre la direction de propagation du front d'onde et la normale à l'ouverture par l'équation $\Delta D = a\sin\theta$.
  • 14.7.A.4.iv Pour les petits angles, où $\theta < 10°$, l'approximation des petits angles peut être utilisée pour relier $\lambda$, $a$ et $L$ à $y_{\min}$, la distance du centre de la fringe centrale brillante au minimum de luminosité d'ordre $m^{\text{th}}$ sur l'écran.
    • Équation: $a\left(\dfrac{y_{\min}}{L}\right) \approx m\lambda$
• 14.7.A.5 Le motif de diffraction produit par une onde passant à travers une ouverture dépend de la forme de l'ouverture.
• 14.7.A.6 Les représentations visuelles des motifs de diffraction à fente simple sont utiles pour déterminer les propriétés physiques de la fente et des ondes interagissant.

Objectif d'apprentissage 14.8.A : Décrire le comportement d'une onde et le motif de diffraction résultant de l'onde passant à travers plusieurs ouvertures.

• 14.8.A.1 Le motif résultant d'une lumière monochromatique de longueur d'onde $\lambda$ incidente sur deux fentes espacées d'une distance $d$ est causé par une combinaison de diffraction d'onde et d'interférence d'onde.
  • 14.8.A.1.i En ne considérant que l'interférence d'onde, une double fente crée un motif de maxima uniformément espacés.
  • 14.8.A.1.ii L'interférence constructive et destructive des fronts d'onde provenant de chaque fente entraînera des bandes brillantes et sombres sur l'écran.
  • 14.8.A.1.iii Le degré d'interférence entre deux fronts d'onde dépend de la différence de chemin parcouru $\Delta D$ des fronts d'onde.
  • 14.8.A.1.iv La différence de chemin parcouru $\Delta D$ peut être décrite en termes de l'espacement des fentes $d$ et de l'angle $\theta$ entre la direction de propagation du front d'onde et la normale à l'ouverture par l'équation $\Delta D = d\sin\theta$.
  • 14.8.A.1.v Pour les petits angles, où $\theta < 10°$, l'approximation des petits angles peut être utilisée pour relier $\lambda$, $d$ et $L$ à $y_{\max}$, la distance du centre de la fringe centrale brillante au maximum de luminosité d'ordre $m^{\text{th}}$ sur l'écran.
    • Équation: $d\left(\dfrac{y_{\max}}{L}\right) \approx m\lambda$
  • 14.8.A.1.vi En considérant l'interférence d'onde et la diffraction d'onde, une double fente crée un motif d'interférence de maxima et minima superposés dans l'enveloppe créée par la diffraction à fente simple.
• 14.8.A.2 Les motifs d'interférence produits par la lumière interagissant avec une double fente indiquent que la lumière a des propriétés ondulatoires. La source de cette découverte était l'expérience de la double fente de Young.
• 14.8.A.3 Les représentations visuelles des motifs de diffraction à double fente sont utiles pour déterminer les propriétés physiques des fentes et des ondes interagissant.
• 14.8.A.4 Un réseau de diffraction est un ensemble de fentes ou d'ouvertures parallèles régulièrement espacées qui produisent un motif d'interférence qui est la combinaison de nombreux motifs de diffraction superposés les uns sur les autres.
• 14.8.A.5 Lorsque la lumière blanche est incidente sur un réseau de diffraction, le maximum central est blanc et les maxima d'ordre supérieur dispersent la lumière blanche en un arc-en-ciel de couleurs, la lumière de plus grande longueur d'onde (rouge) apparaissant le plus loin du maximum central.

Objectif d'apprentissage 14.9.A : Décrire le comportement de la lumière interagissant avec un film mince.

• 14.9.A.1 Lorsqu'une lumière passe d'un milieu à un autre, une partie de la lumière est transmise, une partie est réfléchie et une partie est absorbée.
• 14.9.A.2 Le changement de phase d'un rayon réfléchi dépend des indices de réfraction relatifs des matériaux avec lesquels le rayon interagit.
  • 14.9.A.2.i Un changement de phase de 180 degrés se produit lorsqu'un rayon lumineux est réfléchi depuis un milieu ayant un indice de réfraction supérieur à celui du milieu dans lequel le rayon voyage.
  • 14.9.A.2.ii Aucun changement de phase ne se produit lorsqu'un rayon lumineux est réfléchi depuis un milieu ayant un indice de réfraction inférieur à celui du milieu dans lequel le rayon voyage.
• 14.9.A.3 La phase d'une onde ne change pas lorsqu'elle est réfractée en passant d'un milieu à un autre.
• 14.9.A.4 L'interférence à film mince se produit lorsque la lumière interagit avec un milieu dont l'épaisseur est comparable à la longueur d'onde de la lumière.
  • 14.9.A.4.i Les interactions entre la lumière initialement réfléchie et la lumière sortant du film mince après réflexion à la seconde interface présentent un comportement d'interférence d'onde, résultant en une onde unique qui est la somme des deux ondes interagissant.
  • 14.9.A.4.ii Le degré d'interférence constructive ou destructive entre les deux ondes réfléchies dépend de la relation entre l'épaisseur du film, la longueur d'onde de la lumière, tout déphasage et l'angle auquel la lumière incidente frappe le film.
• 14.9.A.5 Les exemples pratiques de l'interférence à film mince incluent les variations de couleur observées dans les bulles de savon et les films d'huile, ainsi que les revêtements antireflet.
  • 14.9.A.5.i Le spectre de couleurs observé dans les films d'huile et les bulles de savon provient des différences d'épaisseur du film.
  • 14.9.A.5.ii Les revêtements antireflet éliminent la lumière réfléchie en appliquant les relations entre les indices de réfraction, le déphasage et l'interférence d'onde pour créer une interférence destructive de la lumière réfléchie par les deux surfaces du revêtement.
  • 14.9.A.5.iii Le revêtement antireflet le plus simple a une épaisseur égale au quart de la longueur d'onde de la lumière dans le revêtement, et l'indice de réfraction du revêtement est supérieur à celui de l'air et inférieur à celui de la surface sur laquelle le revêtement est appliqué. Cela suppose une lumière incidente normale à la surface.

Énoncé de limite : L'analyse quantitative de l'interférence à film mince est limitée aux ondes qui sont normales à la surface incidente.

Objectif d'apprentissage 15.1.A : Décrire les propriétés et le comportement d'un objet présentant à la fois un comportement semblable à celui d'une particule et semblable à celui d'une onde.

• 15.1.A.1 La théorie quantique a été développée pour expliquer les observations de matière et d'énergie qui ne pouvaient pas être expliquées par la mécanique classique. Ces phénomènes incluent, mais sans s'y limiter, les spectres atomiques, le rayonnement du corps noir et l'effet photoélectrique.
  • 15.1.A.1.i La théorie quantique est nécessaire pour décrire les propriétés de la matière aux échelles atomique et subatomique.
  • 15.1.A.1.ii Dans la théorie quantique, les particules fondamentales peuvent présenter à la fois un comportement semblable à celui d'une particule et semblable à celui d'une onde.
• 15.1.A.2 La lumière peut être modélisée tantôt comme une onde, tantôt comme des particules discrètes appelées photons.
  • 15.1.A.2.i Un photon est une particule sans masse et électriquement neutre dont l'énergie est proportionnelle à la fréquence du photon.
    • Équations pertinentes :
    • $E = hf$
    • $\lambda = \dfrac{c}{f}$
  • 15.1.A.2.ii Les photons se déplacent en ligne droite sauf lorsqu'ils interagissent avec la matière.
• 15.1.A.3 La vitesse d'un photon dépend du milieu à travers lequel il voyage.
  • 15.1.A.3.i La vitesse de tous les photons dans l'espace libre est égale à la vitesse de la lumière, $c = 3.00 \times 10^{8}$ m/s.
  • 15.1.A.3.ii En général, la vitesse des photons à travers un milieu donné est inversement proportionnelle à l'indice de réfraction de ce milieu.
• 15.1.A.4 Les particules peuvent démontrer des propriétés ondulatoires, comme le montrent les variantes de l'expérience de la double fente de Young.
  • 15.1.A.4.i Un modèle ondulatoire de la matière est quantifié par la longueur d'onde de de Broglie, qui augmente lorsque la quantité de mouvement d'une particule diminue.
    • Équation pertinente :
    • $\lambda = \dfrac{h}{p}$
  • 15.1.A.4.ii La théorie quantique est nécessaire pour décrire les systèmes dont la longueur d'onde de de Broglie est comparable à la taille du système.
• 15.1.A.5 Les valeurs d'énergie et de quantité de mouvement sont discrètes, ou quantifiées, pour les systèmes liés décrits par la théorie quantique.

Objectif d'apprentissage 15.2.A : Décrire les propriétés d'un atome.

• 15.2.A.1 Les atomes possèdent une structure interne.
  • 15.2.A.1.i Les atomes consistent en un noyau petit et positivement chargé entouré d'un ou plusieurs électrons négativement chargés.
  • 15.2.A.1.ii Le noyau d'un atome est composé de protons et de neutrons.
  • 15.2.A.1.iii Le nombre de neutrons et de protons dans un atome peut être représenté à l'aide de la notation nucléaire.
  • 15.2.A.1.iv Un ion est un atome ayant une charge électrique nette non nulle.
• 15.2.A.2 Chaque élément atomique possède un nombre unique de protons.
  • 15.2.A.2.i Le nombre et l'arrangement des électrons affectent la manière dont les atomes interagissent.
  • 15.2.A.2.ii Le nombre total de neutrons et de protons identifie l'isotope d'un élément.
  • 15.2.A.2.iii La masse d'un atome est dominée par la masse totale des protons et des neutrons situés dans son noyau.
• 15.2.A.3 Le modèle de Bohr de l'atome repose sur la physique classique et constitue la représentation historique de l'atome qui a conduit à la description de l'atome d'hydrogène en termes d'états d'énergie discrets.
  • 15.2.A.3.i Dans le modèle de Bohr de l'atome, les électrons sont modélisés comme se déplaçant autour du noyau en orbites circulaires déterminées par la charge et la masse de l'électron, ainsi que par la force électrique entre l'électron et le noyau.
    • Équations pertinentes :
    • $F_e = k\dfrac{q_1 q_2}{r^2}$
    • $F_{\text{net}} = m\dfrac{v^2}{r}$
  • 15.2.A.3.ii Le modèle d'onde stationnaire des électrons rend compte de l'existence d'états d'énergie autorisés spécifiques pour un électron dans un atome, car la circonférence de l'orbite de l'électron doit être un multiple entier de la longueur d'onde de de Broglie de l'électron.

Énoncé de limite : L'analyse et la description de la structure électronique se limitent aux niveaux d'énergie et n'incluent pas de descriptions avancées telles que les orbitales, les formes des orbitales ou les fonctions de probabilité.

Objectif d'apprentissage 15.3.A : Décrire l'émission ou l'absorption de photons par les atomes.

• 15.3.A.1 Le transfert d'énergie se produit lorsque des photons sont absorbés ou émis par un atome, modélisé comme un système consistant en un noyau et un électron.
• 15.3.A.2 L'énergie ne peut être absorbée ou émise par un atome que si la quantité d'énergie absorbée ou émise correspond à la différence d'énergie entre deux états d'énergie atomiques.
  • 15.3.A.2.i Un atome dans un état d'énergie donné peut absorber un photon d'énergie appropriée et passer à un état d'énergie supérieur.
  • 15.3.A.2.ii Un atome dans un état d'énergie excité peut émettre un photon d'énergie appropriée pour passer spontanément à un état d'énergie inférieur.
  • 15.3.A.2.iii Puisqu'un atome est modélisé comme un système consistant en un électron et un noyau, un changement d'état d'énergie d'un atome correspond à un changement de l'énergie d'interaction entre l'électron et le noyau.
• 15.3.A.3 Les transitions entre deux états d'énergie d'un atome correspondent à l'absorption ou à l'émission d'un photon de fréquence unique et, par conséquent, de longueur d'onde unique.
• 15.3.A.4 Les atomes de chaque élément ont un ensemble unique de niveaux d'énergie autorisés et, par conséquent, un ensemble unique de fréquences d'absorption et d'émission. L'ensemble unique de fréquences détermine le spectre de l'élément.
  • 15.3.A.4.i Un spectre d'émission peut être utilisé pour déterminer les éléments présents dans une source lumineuse.
  • 15.3.A.4.ii Un spectre d'absorption peut être utilisé pour déterminer les éléments composant une substance en observant la lumière que cette substance a absorbée.
  • 15.3.A.4.iii Les diagrammes de niveaux d'énergie sont couramment utilisés pour représenter visuellement les états d'énergie d'un atome.
• 15.3.A.5 L'énergie de liaison est l'énergie requise pour retirer un électron d'un atome, provoquant l'ionisation de l'atome. Un atome au niveau d'énergie le plus bas (état fondamental) nécessitera la plus grande quantité d'énergie pour retirer l'électron de l'atome.

Énoncé de limite : En AP Physics 2, seuls les diagrammes de niveaux d'énergie des atomes à un seul électron seront considérés.

Objectif d'apprentissage 15.4.A : Décrire le rayonnement électromagnétique émis par un objet en raison de sa température.

• 15.4.A.1 La matière convertira spontanément une partie de son énergie thermique interne en énergie électromagnétique.
• 15.4.A.2 Un corps noir est un modèle idéalisé de matière qui absorbe tout le rayonnement tombant sur lui. Si le corps est en équilibre à une température constante, il doit alors émettre de l'énergie.
• 15.4.A.3 Un corps noir émettra un spectre continu qui dépend uniquement de la température du corps. Le rayonnement émis par un corps noir est souvent modélisé en traçant l'intensité par unité de longueur d'onde en fonction de la longueur d'onde.
  • 15.4.A.3.i La distribution de l'intensité du spectre d'un corps noir en fonction de la température ne peut pas être modélisée uniquement avec des concepts de physique classique. Le spectre d'un corps noir est décrit par la loi de Planck, qui suppose que l'énergie de la lumière est quantifiée.
  • 15.4.A.3.ii La longueur d'onde maximale émise par un corps noir (la longueur d'onde à laquelle le corps noir émet la plus grande quantité de rayonnement par unité de longueur d'onde) diminue avec l'augmentation de la température, tel que décrit par la loi de Wien.
    • Équation pertinente :
    • $\lambda_{\max} = \dfrac{b}{T}$
  • 15.4.A.3.iii Le taux auquel l'énergie est émise (puissance) par un corps noir est proportionnel à la surface du corps et à la température du corps élevée à la puissance quatre, tel que décrit par la loi de Stefan-Boltzmann.
    • Équation pertinente :
    • $P = A\sigma T^4$

Objectif d'apprentissage 15.5.A : Décrire une interaction entre des photons et la matière à l'aide de l'effet photoélectrique.

• 15.5.A.1 L'effet photoélectrique est l'émission d'électrons lorsqu'un rayonnement électromagnétique incidence sur un matériau photosensible.
• 15.5.A.2 L'émission d'électrons via l'effet photoélectrique nécessite une fréquence minimale de lumière incidente, appelée fréquence seuil.
  • 15.5.A.2.i La lumière incidente sur un matériau et dont la fréquence est égale ou supérieure à la fréquence seuil induira l'émission d'électrons, indépendamment du nombre de photons frappant le matériau.
  • 15.5.A.2.ii L'énergie des électrons émis ne dépend pas du nombre de photons incidents sur le matériau, ce qui fournit des preuves que la lumière est constituée de paquets d'énergie discrets et quantifiés appelés photons.
• 15.5.A.3 L'énergie cinétique maximale d'un électron émis est liée à la fréquence de la lumière incidente et au travail d'extraction du matériau, $\phi$.
  • 15.5.A.3.i Le travail d'extraction d'un matériau est l'énergie minimale requise pour émettre un électron depuis les atomes du matériau.
  • 15.5.A.3.ii L'énergie cinétique maximale d'un électron émis est donnée par l'équation $K_{\max} = hf - \phi$.
  • 15.5.A.3.iii Dans un dispositif expérimental typique pour démontrer l'effet photoélectrique et déterminer le travail d'extraction d'un métal, deux plaques métalliques sont placées dans une chambre à vide et connectées à une source variable de différence de potentiel. L'une des plaques est éclairée par une lumière monochromatique qui provoque l'éjection d'électrons et la différence de potentiel entre les plaques est ajustée jusqu'à ce qu'aucun courant ne soit mesuré dans le circuit.

Énoncé de limite : Lorsqu'il est applicable, les travaux d'extraction pour les matériaux seront fournis lors de l'examen ; les étudiants ne sont pas attendus de connaître les valeurs des travaux d'extraction ou les variables d'un matériau qui influencent l'amplitude de son travail d'extraction.

Objectif d'apprentissage 15.6.A : Décrire l'interaction entre des photons et la matière à l'aide de la diffusion Compton.

• 15.6.A.1 Dans la diffusion Compton, un photon interagit avec un électron libre. L'effet Compton se produit lorsqu'un photon émergent de l'interaction a une énergie inférieure et une longueur d'onde plus longue que le photon incident. L'amplitude du changement est liée à la direction du photon après la collision.
• 15.6.A.2 La diffusion Compton fournit des preuves que la lumière est constituée de paquets d'énergie discrets et quantifiés appelés photons.
  • 15.6.A.2.i La diffusion Compton peut être expliquée en traitant un photon comme une particule et en appliquant la conservation de l'énergie et la conservation de la quantité de mouvement à la collision entre le photon et l'électron.
  • 15.6.A.2.ii Le transfert de l'énergie d'un photon vers un électron entraîne un changement de l'énergie, de la quantité de mouvement, de la fréquence et de la longueur d'onde du photon.
    • Équations pertinentes :
    • $E = hf$
    • $\lambda = \dfrac{h}{p}$
• 15.6.A.3 Le changement de longueur d'onde subi par un photon après avoir heurté un électron est lié à la mesure du changement de direction du photon.
  • Équation pertinente :
  • $\Delta\lambda = \dfrac{h}{m_e c}(1 - \cos\theta)$

Énoncé de limite : AP Physics 2 inclut des traitements quantitatifs et qualitatifs complets de la conservation de la quantité de mouvement en deux dimensions.

Objectif d'apprentissage 15.7.A : Décrire les propriétés physiques qui contraignent le comportement des noyaux en interaction, des particules subatomiques et des nucléons.

• 15.7.A.1 La force forte s'exerce à l'échelle nucléaire et domine les interactions des nucléons (protons ou neutrons).
• 15.7.A.2 Les réactions nucléaires possibles sont contraintes par la loi de conservation du nombre de nucléons.
• 15.7.A.3 Le comportement des particules constitutives d'une réaction nucléaire est contraint par les lois de conservation de l'énergie, de l'équivalence énergie-masse et de la conservation de la quantité de mouvement.
• 15.7.A.4 Pour toutes les réactions nucléaires, la masse et l'énergie peuvent être échangées en raison de l'équivalence masse-énergie.
  • Équation pertinente :
  • $E = mc^2$
• 15.7.A.5 De l'énergie peut être libérée dans les processus nucléaires sous forme d'énergie cinétique des produits ou sous forme de photons.
• 15.7.A.6 La fusion nucléaire est le processus par lequel deux noyaux plus petits ou plus se combinent pour former un noyau plus grand, ainsi que des particules subatomiques.
• 15.7.A.7 La fission nucléaire est le processus par lequel le noyau d'un atome se scinde en deux noyaux plus petits ou plus, ainsi que des particules subatomiques.
• 15.7.A.8 La fission nucléaire peut se produire spontanément ou nécessiter un apport d'énergie, selon l'énergie de liaison du noyau.

Objectif d'apprentissage 15.7.B : Décrire la désintégration radioactive d'un échantillon donné de matière composé d'un nombre fini de noyaux.

• 15.7.B.1 La désintégration radioactive est la transformation spontanée d'un noyau en un ou plusieurs noyaux différents.
  • 15.7.B.1.i Le moment auquel un noyau individuel subit une désintégration radioactive est indéterminable, mais les taux de désintégration peuvent être décrits à l'aide de probabilités
  • 15.7.B.1.ii La demi-vie, $t_{1/2}$, d'un matériau radioactif est le temps nécessaire pour que la moitié du nombre initial de noyaux radioactifs ait spontanément désintégré.
  • 15.7.B.1.iii La constante de désintégration $\lambda$ peut être reliée à la demi-vie d'un matériau radioactif par l'équation $\lambda = \dfrac{\ln 2}{t_{1/2}}$.
• 15.7.B.2 La constante de désintégration d'un matériau peut être utilisée pour prédire le nombre de noyaux restants dans un échantillon après une période donnée, ou l'âge d'un matériau si la quantité initiale est connue.
  • Équation pertinente :
  • $N = N_0 e^{-\lambda t}$
  • Équation dérivée :
  • $\ln\left(\dfrac{N}{N_0}\right) = -\lambda t$
• 15.7.B.3 Les différents éléments et isotopes instables peuvent avoir des demi-vies très variées, allant de fractions de seconde à des milliards d'années.

Objectif d'apprentissage 15.8.A : Décrire les processus par lesquels les noyaux individuels se désintègrent.

• 15.8.A.1 Certains processus de désintégration nucléaire émettent des particules subatomiques aux propriétés uniques.
  • 15.8.A.1.i Une particule alpha, ou noyau d'hélium, se compose de deux neutrons et de deux protons et est symbolisée par $\alpha$ ou $\text{He}^{2+}$. (En Physique 2, seuls les noyaux He-4 seront considérés.)
  • 15.8.A.1.ii Les neutrinos et antineutrinos sont des particules subatomiques qui n'ont aucune charge électrique, ont une masse négligeable et sont symbolisés respectivement par $\nu$ et $\bar{\nu}$.
  • 15.8.A.1.iii Les neutrinos et antineutrinos n'interagissent avec la matière que par l'intermédiaire de la force faible et de la force gravitationnelle, ce qui entraîne une interaction très faible avec la matière ordinaire.
  • 15.8.A.1.iv Les positons, ou antiélectrons, sont des particules subatomiques qui possèdent une charge électrique opposée à celle d'un électron, ont la même masse qu'un électron et sont symbolisées par $e^+$ ou $\beta^+$.
• 15.8.A.2 Les noyaux peuvent subir une désintégration radioactive par désintégration alpha, désintégration bêta-moins ($\beta^-$), désintégration bêta-plus ($\beta^+$) et désintégration gamma ($\gamma$).
  • 15.8.A.2.i Dans toutes les désintégrations nucléaires, le nombre de nucléons (nombre de neutrons et de protons), le nombre de leptons (nombre d'électrons et de neutrinos) et la charge sont conservés.
  • 15.8.A.2.ii La désintégration alpha se produit lorsqu'un noyau éjecte une particule alpha.
  • 15.8.A.2.iii La désintégration bêta-moins se produit lorsqu'un neutron se transforme en proton en émettant un électron et un antineutrino.
  • 15.8.A.2.iv La désintégration bêta-plus se produit lorsqu'un proton se transforme en neutron en émettant un positon et un neutrino.
  • 15.8.A.2.v La désintégration gamma se produit après qu'un noyau a subi une désintégration alpha ou bêta, et que le noyau excité se désintègre vers un état d'énergie inférieur en émettant un photon.
• 15.8.A.3 Le type de désintégration présenté par un noyau donné est déterminé par l'isotope de l'élément.

Déclaration de périmètre : AP Physics 2 ne s'attend pas à ce que les étudiants mémorisent les processus par lesquels des isotopes spécifiques se désintègrent ou les demi-vies d'isotopes spécifiques. L'émission de neutrons et la capture électronique ne sont pas incluses dans le cadre curriculaire AP Physics 2. De plus, les types de neutrinos, les caractéristiques qui distinguent les neutrinos et les antineutrinos, ainsi qu'une explication ou une application de la force faible ne font pas partie du programme de ce cours.