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Annale · 2023★★★Niveau moyenSession du 4 mai 2023· 4 155 candidats

Physique-chimie II Centrale-Supélec PSI 2023 — sujet et rapport jury

Trois parties : transformateur miniaturisé (milieux magnétiques, magnéton de Bohr, ALI), transformateur piézoélectrique (champ électrique, propagation de déformation), capteur Fluxgate (saturation périodique, analyse spectrale). Moyenne 9.31, σ=3.98.

Mohamed K.

Mohamed K.

Centralien · MPSI puis MP · Recherche ML santé

Session 2023 :

Physique-chimie IIMaths IMaths IIPhysique-chimie I
Aperçu rapide

Difficulté

★★★Niveau moyen

Moyenne

9.31/20

Top 25%

12.0

Présents

4 155

Top piège du sujet : ALI : limites de fonctionnement non quantifiées (Q5-Q6)

Statistiques jury

Comment les candidats s'en sont sortis

Notes brutes officielles publiées par le jury — non harmonisées.

Moyenne

9.31

Médiane

9.3

Écart-type

3.98

Q1 (25%)

6.3

Q3 (75%)

12.0

Candidats présents

4 155

sur 4 365 inscrits · 4.8% d'absents

Analyse

Ce qu'a observé le jury

Synthèse Hadamard du rapport officiel — citations, chiffres et conseils du jury.

Présentation du sujet

Dispositifs possédant des propriétés intéressantes du point de vue de la miniaturisation ou de la sensibilité aux champs électromagnétiques. Trois parties physique : transformateur miniaturisé (enroulements à l'échelle des centaines de micromètres), transformateur piézoélectrique (champ électrique dans un cristal soumis à contrainte, propagation d'une déformation), mesure de champs magnétiques avec capteur Fluxgate (saturation périodique, analyse spectrale).

Structure de l'épreuve

  1. Partie ITransformateur miniaturiséDifficile

    I.A relativement bien réussie (2/3 des candidats). I.B sur milieux magnétiques : décevante, manque de rigueur et de schémas explicatifs. Magnéton de Bohr — moins de 4% établissent rigoureusement. Q5 : 25% reconnaissent saturation tension de l'ALI.

  2. Partie IITransformateur piézoélectriqueNiveau attendu

    Plus guidée. Étude du champ électrique, propagation de déformation. Q15-Q16 : application du théorème d'Ampère totalement vaine sans contour orienté. Q25 : conditions limites mal écrites — confusion déplacement x=0 et grandeur complexe. Seuls 12% traduisent l'extrémité libre x=L.

  3. Partie IIICapteur Fluxgate (PSI)Difficile

    Exclusivement PSI. Q31 (théorème d'Ampère, même constat que Q15). Q32 : tension u_s en reliant à la fem induite et loi de Faraday — seuls ceux qui orientent l'enroulement aboutissent. Q33-Q36 : récompense ceux qui réfléchissent à la saturation périodique du noyau.

Analyse globale du jury

« Le taux de réussite est meilleur sur la partie I.A (sans réelle difficulté pour les deux tiers et comportant deux questions ouvertes souvent traitées) et sur la partie II assez guidée. En revanche, les réponses apportées aux parties I.B et III concernant les milieux magnétiques abordés exclusivement en filière PSI sont globalement décevantes, principalement à cause d'un manque de rigueur et de l'absence de schémas explicatifs. Les questions de cours sont majoritairement mal traitées. »

Top pièges sanctionnés

  • ALI : limites de fonctionnement non quantifiées (Q5-Q6)-2 pts

    « Deux limites de fonctionnement de l'ALI doivent être citées et justifiées quantitativement. »

  • Théorème d'Ampère sans contour orienté (Q15-Q16, Q31)-3 pts

    « Le sens d'enroulement du bobinage torique n'est pas imposé par le sujet, pas plus que le sens de l'axe Oz. L'énoncé guide les candidats par un générique « préciser les orientations choisies ». Malgré cela, la moitié des candidats ne représente aucun contour d'Ampère orienté, rendant l'application du théorème d'Ampère totalement vaine. Les correcteurs ont également sanctionné les déterminations de flux de champ magnétique en Q16 à travers des surfaces non orientées. »

  • Théorème de Gauss : surface non représentée-2 pts

    « Lorsque le théorème de Gauss est mis en œuvre, la surface de Gauss doit être représentée. Une surface rectangulaire ne constitue pas une surface de Gauss. »

  • Plan de symétrie sans préciser la nature de la grandeur-1 pts

    « Un plan de symétrie ou d'antisymétrie qualifie une distribution d'une grandeur dont il faut préciser la nature. »

  • Conditions limites complexes mal écrites (Q25)-2 pts

    « Cette question n'a pas eu le succès attendu à cause de conditions limites mal écrites. La confusion entre le déplacement en x = 0 et sa grandeur complexe associée amène certains candidats à écrire (A+B)e^(jωt) = ξ_0 cos(ωt). Ensuite, seuls 12% des candidats traduisent bien le fait que l'extrémité en x = L du barreau est libre. »

Chapitres clés à maîtriser

Magnétisme — théorème d'Ampère et orientation
Milieux magnétiques (PSI) — magnéton de Bohr
Piézoélectricité — propagation d'une déformation
Onde et conditions aux limites — extrémité libre
Induction — loi de Faraday, fem induite
ALI — saturation tension/courant

Source : Rapport du jury Centrale-Supélec · Physique PSI, session 2023 · PDF officiel ↗

Ressources

Téléchargements

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Questions fréquentes — 2023

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Préparation Centrale-Supélec · Physique PSI

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