ENS Physique U PSI 2023Sujet, corrigé et rapport du jury
- Circuits électroniques et capacités
- Physique ondulatoire et équation de Schrödinger
- Lignes de transmission et résonateurs RLC
- Facteur de qualité et mesure de phase
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Présentation du sujet
DifficileContrôle d'électrons uniques dans une boîte quantique couplée à un résonateur micro-ondesAfficher ou masquer la section
Présentation du sujet
DifficileLe sujet porte sur le contrôle d'électrons uniques à l'aide de boîtes quantiques (boîtes à électrons) couplées à un résonateur micro-ondes, en lien avec des travaux de recherche récents sur la dynamique de l'effet Kondo. La partie 1 introduit le caractère particulaire puis ondulatoire des électrons dans une boîte quantique. La partie 2 étudie la transmission dans un guide d'ondes (ligne coaxiale, résonateur RLC, facteur de qualité). La partie 3 combine ces concepts pour une mesure expérimentale de haute précision de la compressibilité de la boîte à électrons.
- 1Partie 1 : boîte à électronsCaractère particulaire (charge dans un îlot capacitif) puis ondulatoire (équation de Schrödinger, modes propres) des électrons.
- 2Partie 2 : transmission dans un guide d'ondesLigne de transmission coaxiale, modes propres d'un résonateur, modélisation RLC et facteur de qualité.
- 3Partie 3 : mesure de précisionApplication combinant boîte à électrons et résonateur micro-ondes pour mesurer la compressibilité par une méthode de mesure de phase.
Difficile. Sur 485 copies, la moyenne n'est que de 9,14/20 avec un écart-type de 3,67, la note la plus basse étant 0 et seules 50 copies s'échelonnant entre 13,75 et 20.
L'épreuve en chiffres
Moyenne 9,14 / 20 · écart-type 3,67 · 485 présents · où vous situez-vous ?Afficher ou masquer la section
L'épreuve en chiffres
- Moyenne
- 9,14/ 20
- Écart-type
- 3,67
- Présents
- 485
Votre note sur 20 à ce sujet, en conditions de concours.
Source : document officiel du concours. Notes publiées par le concours (après harmonisation le cas échéant). Courbe : estimation par une loi normale.
Ce qu'a observé le jury
3 erreurs relevéesAbsence de recul sur les ordres de grandeur · Question bien traitée mais peu abordée · Application numérique non tentée malgré la formule fournieAfficher ou masquer la section
Ce qu'a observé le jury
3 erreurs relevéesLe sujet, long mais divisé en sous-parties indépendantes, a permis un classement correct des candidats : 90 % des questions ont été traitées correctement au moins une fois sur l'ensemble des copies. Beaucoup de candidats se sont raccrochés aux questions 18, 38 et 57, qui entament chaque nouvelle partie. Le jury relève un manque net de notions d'ordre de grandeur et des réponses non justifiées trop fréquentes.
Les erreurs les plus sanctionnées
- 1Absence de recul sur les ordres de grandeurQ37
Une seule copie a remarqué qu'une dimension de circuit calculée à 10^-26 m semblait beaucoup trop petite, alors que de nombreuses copies ont obtenu ce résultat erroné sans le commenter.
« une seule copie mentionne que la dimension du circuit calculée de 10−26 m semble trop petite (erreur de calcul) »
- 2Question bien traitée mais peu abordéeQ10
Peu de candidats ont abordé cette question, alors qu'elle a été bien traitée par ceux qui l'ont fait.
« Peu de candidats ont malheureusement abordé cette question qui a pourtant été bien traitée par ceux qui l’ont abordé. »
- 3Application numérique non tentée malgré la formule fournieQ17
Il fallait voir que la capacité plan-fil était le double de la capacité fil-fil puis faire l'application numérique, mais étonnamment trop peu de candidats ont même essayé de la faire.
« Il fallait voir dans un premier temps que la capacité plan-fil était le double de la capacité fil-fil »
Ce qui a été bien réussi
- La plupart des questions ont été abordées malgré la longueur du sujet, avec 90 % d'entre elles traitées correctement au moins une fois.
- Les questions 66 à 70, bien que peu abordées, ont été plutôt bien réussies par les candidats qui s'y sont risqués et ont mis en valeur les bonnes copies.
Conseils du jury
- Lire attentivement chaque question et l'énoncé dans son ensemble : la réponse à certaines questions est parfois donnée dans une question antérieure.
- Toujours estimer l'ordre de grandeur d'un résultat numérique et signaler une valeur qui semble physiquement aberrante.
- Justifier même brièvement les réponses aux questions simples, en citant une loi physique ou un document utilisé.
- Vérifier l'homogénéité de chaque résultat et calcul intermédiaire : une expression inhomogène rend la question fausse.
Synthèse rédigée par WikiPrépa à partir du rapport officiel du jury (à télécharger en PDF). Les citations sont extraites du rapport.
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Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte l'épreuve de physique PSI ENS 2023 ?Afficher ou masquer la section
Questions fréquentes
4 questionsSur quels chapitres porte l'épreuve de physique PSI ENS 2023 ?
Le sujet porte sur le contrôle d'électrons uniques dans une boîte quantique couplée à un résonateur micro-ondes : circuits électroniques, physique ondulatoire, lignes de transmission et mesure de phase de haute précision.
Quelles erreurs le jury a-t-il le plus relevées sur cette épreuve de physique PSI ENS 2023 ?
Le jury relève un manque net de recul sur les ordres de grandeur, des applications numériques non tentées malgré une formule fournie, et de nombreuses réponses non justifiées.
Cette épreuve de physique PSI ENS 2023 est-elle difficile ?
Oui, sur 485 copies la moyenne n'est que de 9,14/20 avec un écart-type de 3,67, la note la plus basse étant 0.
Faut-il connaître la mécanique quantique pour cette épreuve de physique PSI ENS 2023 ?
Le rapport précise que même si l'équation de Schrödinger est utilisée, seules de solides notions de physique ondulatoire suffisent pour traiter cette partie du sujet.
Pas de description pour le moment